CN109071913B - 水性分散体、涂膜及层叠体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水性分散体,其含有:(A)高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰;(B)聚烯烃(B-1)和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到;以及(C)碱性化合物,(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))为60/40~97.5/2.5。
Description
技术领域
本发明涉及水性分散体、涂膜及层叠体。
背景技术
以往,丙烯均聚物、丙烯与α-烯烃的共聚物之类的聚烯烃由于机械物性、耐热性、耐化学品性、耐水性等优异并且廉价,因此被用于家电产品、汽车部件等广阔的领域中。
一般而言,已知包含聚烯烃的基材的表面为非极性,与聚烯烃以外的物质的粘接性低,因此难以在包含聚烯烃的基材的表面形成粘接剂、涂料等的涂膜。对于此种由聚烯烃形成的基材,为了改善表面的易损伤性、提高与例如金属构件的粘接性,有时进行表面涂布。
作为该表面涂布用的组合物,例如在专利文献1中,记载过包含对非结晶性聚丙烯树脂用马来酸酐进行改性处理而得的树脂的组合物,专利文献2中记载过包含在丙烯-α-烯烃共聚物上键合亲水性高分子或酸性基而成的聚合物的组合物(树脂分散体)。另外,专利文献3及专利文献4中,记载过组合使用了多种改性聚烯烃的组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-1764号公报
专利文献2:日本特开2009-287034号公报
专利文献3:日本特开2012-188638号公报
专利文献4:日本特开2012-144692号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,作为如上所述的包含改性聚烯烃的组合物,有在有机溶剂中溶解改性聚烯烃而使用的有机溶剂系组合物、和使改性聚烯烃分散于水中而使用的水分散系组合物(也称作水性分散体)。从减轻对环境的负担的观点考虑,期望使用水分散系组合物。
另一方面,由于水与有机溶剂相比与包含聚烯烃的基材的亲和性低,因此有水分散系组合物在与此种基材的密合性的方面比有机溶剂系组合物差的情况。而且,在水分散系组合物的情况下,存在有改性聚烯烃相对于水的分散性不一定良好的问题。因而,并不是可以将能够适用于例如有机溶剂系组合物的改性聚烯烃、组成直接转用于水分散系组合物,而是需要另外研究出适于合适地分散于水中的水分散系组合物的改性聚烯烃、组成。
从这些观点考虑,本发明人等进行了研究,结果判明,对于以往的包含改性聚烯烃的组合物(特别是水分散系组合物)而言,在与包含聚烯烃的基材的密合性、以及与其以外的基材(特别是具有极性表面的基材)的密合性的方面、以及由其得到的涂膜的耐水性的方面仍有改善的余地。
本发明的目的在于,提供能够形成兼顾与包含聚烯烃的基材的密合性及与其以外的基材(特别是具有极性表面的基材)的密合性、并且耐水性也优异的涂膜的水性分散体及涂膜、以及具备该涂膜的层叠体。
用于解决问题的方法
本发明提供下述[1]~[16]。
[1]一种水性分散体,其含有:(A)高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰;(B)聚烯烃(B-1)、和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到;以及(C)碱性化合物,(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))为60/40~97.5/2.5。
[2]根据[1]中记载的水性分散体,其中,(A)成分为由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到的高接枝改性聚烯烃,(B-2)成分为由聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到的低接枝改性聚烯烃。
[3]根据[1]或[2]中记载的水性分散体,其中,(A)成分中的来自于与聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于(A)成分100质量份为2.0~50质量份。
[4]根据[1]~[3]中任一项记载的水性分散体,其中,聚烯烃(a)中的来自于乙烯的结构单元以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准为5~30摩尔%。
[5]根据[1]~[4]中任一项记载的水性分散体,其中,(A)成分的重均分子量为20000~200000。
[6]根据[1]~[5]中任一项记载的水性分散体,其中,(A)成分的利用差示扫描量热分析测定的熔点为110℃以下。
[7]根据[1]~[6]中任一项记载的水性分散体,其中,聚烯烃(B-2)中的来自于与聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于聚烯烃(B-2)100质量份为0.001质量份以上且小于2.0质量份。
[8]根据[1]~[7]中任一项记载的水性分散体,其中,(B)成分的重均分子量为5000~450000。
[9]根据[1]~[8]中任一项记载的水性分散体,其中,水性分散体中的分散质的体积基准的平均粒径为2μm以下。
[10]根据[1]~[9]中任一项记载的水性分散体,其中,水性分散体中的粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为5%以下。
[11]根据[1]~[10]中任一项记载的水性分散体,其中,(C)成分为有机胺化合物。
[12]一种涂膜,其含有:(A)高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰;(B)聚烯烃(B-1)、和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到;以及(C)碱性化合物,(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))为60/40~97.5/2.5。
[13]一种涂膜,其由[1]~[11]中任一项记载的水性分散体形成。
[14]一种层叠体,其具备具有非极性表面的基材、和层叠于基材的非极性表面上的[12]或[13]中记载的涂膜。
[15]根据[14]中记载的层叠体,其中,具有非极性表面的基材为包含聚烯烃的基材。
[16]根据[14]或[15]中记载的层叠体,其还具备层叠于涂膜的与具有非极性表面的基材相反一侧的面上的、具有极性表面的基材。
发明效果
根据本发明,可以提供能够形成兼顾与包含聚烯烃的基材的密合性及与其以外的基材(特别是具有极性表面的基材)的密合性、并且耐水性也优异的涂膜的水性分散体及涂膜、以及具备该涂膜的层叠体。
具体实施方式
本实施方式的水性分散体含有下述(A)成分、(B)成分及(C)成分。
(A)成分:高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰,
(B)成分:聚烯烃(B-1)、和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到,
(C)成分:碱性化合物。
(A)成分是由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到的高改性聚烯烃,通过将聚烯烃(a)用α,β-不饱和羧酸类改性而得。此处,所谓高改性聚烯烃,是指来自于与聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于(A)成分100质量份为2.0质量份以上的改性聚烯烃。利用α,β-不饱和羧酸类的改性可以是接枝改性,也可以是共聚。(A)成分优选为由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到的高接枝改性聚烯烃。
聚烯烃(a)至少具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元。
来自于乙烯的结构单元的量以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准,通常为5~30摩尔%,优选为5~20摩尔%,更优选为5~19摩尔%,进一步优选为10~19摩尔%,特别优选为11~18摩尔%,最优选为11~17摩尔%。
来自于丙烯的结构单元的量以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准,通常为70~95摩尔%,优选为80~95摩尔%,更优选为81~95摩尔%,进一步优选为81~90摩尔%,特别优选为82~89摩尔%,最优选为83~89摩尔%。
聚烯烃(a)可以仅包含来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,也可以在来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元的基础上,还具有其他结构单元。作为其他结构单元,例如可以举出来自于碳原子数4~20的α-烯烃、环状烯烃、乙烯基芳香族化合物、以及多烯化合物的结构单元。
作为碳原子数4~20的α-烯烃,例如可以举出1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯等直链状α-烯烃。
作为环状烯烃,例如可以举出降冰片烯、5-甲基降冰片烯、5-乙基降冰片烯、5-丙基降冰片烯、5,6-二甲基降冰片烯、1-甲基降冰片烯、7-甲基降冰片烯、5,5,6-三甲基降冰片烯、5-苯基降冰片烯、5-苄基降冰片烯、5-亚乙基降冰片烯(5-エチリデンノルボルネン)、5-乙烯基降冰片烯、1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-甲基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-乙基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2,3-二甲基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-己基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-亚乙基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-氟-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、1,5-二甲基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-环己基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2,3-二氯-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、2-异丁基-1,4,5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘、1,2-二氢二环戊二烯、5-氯降冰片烯、5,5-二氯降冰片烯、5-氟降冰片烯、5,5,6-三氟-6-三氟甲基降冰片烯、5-氯甲基降冰片烯、5-甲氧基降冰片烯、降冰片烯-5,6-二酸酐、5-二甲基氨基降冰片烯、5-氰基降冰片烯、环戊烯、3-甲基环戊烯、4-甲基环戊烯、3,4-二甲基环戊烯、3,5-二甲基环戊烯、3-氯环戊烯、环己烯、3-甲基环己烯、4-甲基环己烯、3,4-二甲基环己烯、3-氯环己烯、环庚烯、乙烯基环己烷等。
作为乙烯基芳香族化合物,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯、单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、单溴苯乙烯、二溴苯乙烯、氟苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基萘等。
作为多烯化合物,可以举出共轭多烯化合物及非共轭多烯化合物。作为共轭多烯化合物,例如可以举出直链状脂肪族共轭多烯化合物、支链状脂肪族共轭多烯化合物、脂环式共轭多烯化合物等脂肪族共轭多烯化合物等。作为非共轭多烯化合物,例如可以举出脂肪族非共轭多烯化合物、脂环式非共轭多烯化合物等。此外,作为多烯化合物还可以举出芳香族多烯化合物等。这些多烯化合物可以具有烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基、芳烷基氧基等。
作为脂肪族共轭多烯化合物,例如可以举出1,3-丁二烯、异戊二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、2-丙基-1,3-丁二烯、2-异丙基-1,3-丁二烯、2-己基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2,3-二乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-己二烯、2-甲基-1,3-辛二烯、2-甲基-1,3-癸二烯、2,3-二甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-己二烯、2,3-二甲基-1,3-辛二烯、2,3-二甲基-1,3-癸二烯等。
作为脂环式共轭多烯化合物,例如可以举出2-甲基-1,3-环戊二烯、2-甲基-1,3-环己二烯、2,3-二甲基-1,3-环戊二烯、2,3-二甲基-1,3-环己二烯、2-氯-1,3-丁二烯、2,3-二氯-1,3-丁二烯、1-氟-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-戊二烯、2-氯-1,3-环戊二烯、2-氯-1,3-环己二烯等。
作为脂肪族非共轭多烯化合物,例如可以举出1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,6-庚二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、1,8-壬二烯、1,9-癸二烯、1,13-十四碳二烯、1,5,9-癸三烯、3-甲基-1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、4-乙基-1,4-己二烯、3-甲基-1,5-己二烯、3,3-二甲基-1,4-己二烯、3,4-二甲基-1,5-己二烯、5-甲基-1,4-庚二烯、5-乙基-1,4-庚二烯、5-甲基-1,5-庚二烯、6-甲基-1,5-庚二烯、5-乙基-1,5-庚二烯、3-甲基-1,6-庚二烯、4-甲基-1,6-庚二烯、4,4-二甲基-1,6-庚二烯、4-乙基-1,6-庚二烯、4-甲基-1,4-辛二烯、5-甲基-1,4-辛二烯、4-乙基-1,4-辛二烯、5-乙基-1,4-辛二烯、5-甲基-1,5-辛二烯、6-甲基-1,5-辛二烯、5-乙基-1,5-辛二烯、6-乙基-1,5-辛二烯、6-甲基-1,6-辛二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、6-乙基-1,6-辛二烯、6-丙基-1,6-辛二烯、6-丁基-1,6-辛二烯、4-甲基-1,4-壬二烯、5-甲基-1,4-壬二烯、4-乙基-1,4-壬二烯、5-乙基-1,4-壬二烯、5-甲基-1,5-壬二烯、6-甲基-1,5-壬二烯、5-乙基-1,5-壬二烯、6-乙基-1,5-壬二烯、6-甲基-1,6-壬二烯、7-甲基-1,6-壬二烯、6-乙基-1,6-壬二烯、7-乙基-1,6-壬二烯、7-甲基-1,7-壬二烯、8-甲基-1,7-壬二烯、7-乙基-1,7-壬二烯、5-甲基-1,4-癸二烯、5-乙基-1,4-癸二烯、5-甲基-1,5-癸二烯、6-甲基-1,5-癸二烯、5-乙基-1,5-癸二烯、6-乙基-1,5-癸二烯、6-甲基-1,6-癸二烯、6-乙基-1,6-癸二烯、7-甲基-1,6-癸二烯、7-乙基-1,6-癸二烯、7-甲基-1,7-癸二烯、8-甲基-1,7-癸二烯、7-乙基-1,7-癸二烯、8-乙基-1,7-癸二烯、8-甲基-1,8-癸二烯、9-甲基-1,8-癸二烯、8-乙基-1,8-癸二烯、6-甲基-1,6-十一碳二烯、9-甲基-1,8-十一碳二烯、6,10-二甲基-1,5,9-十一碳三烯、5,9-二甲基-1,4,8-癸三烯、4-亚乙基-8-甲基-1,7-壬二烯、13-乙基-9-甲基-1,9,12-十五碳三烯、5,9,13-三甲基-1,4,8,12-十四碳二烯、8,14,16-三甲基-1,7,14-十六碳三烯、4-亚乙基-12-甲基-1,11-十五碳二烯等。
作为脂环式非共轭多烯化合物,例如可以举出乙烯基环己烯、5-乙烯基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、5-异丙烯基-2-降冰片烯、环己二烯、二环戊二烯、环辛二烯、2,5-降冰片二烯、2-甲基-2,5-降冰片二烯、2-乙基-2,5-降冰片二烯、2,3-二异亚丙基-5-降冰片烯、2-亚乙基-3-异亚丙基-5-降冰片烯、6-氯甲基-5-异丙烯基-2-降冰片烯、1,4-二乙烯基环己烷、1,3-二乙烯基环己烷、1,3-二乙烯基环戊烷、1,5-二乙烯基环辛烷、1-烯丙基-4-乙烯基环己烷、1,4-二烯丙基环己烷、1-烯丙基-5-乙烯基环辛烷、1,5-二烯丙基环辛烷、1-烯丙基-4-异丙烯基环己烷、1-异丙烯基-4-乙烯基环己烷、1-异丙烯基-3-乙烯基环戊烷、甲基四氢茚等。
作为芳香族多烯化合物,例如可以举出二乙烯基苯、乙烯基异丙烯基苯等。
在聚烯烃(a)具有其他结构单元的情况下,来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元的合计量以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准,优选为85摩尔%以上,更优选为91摩尔%以上,进一步优选为96摩尔%以上。换言之,其他结构单元的量以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准,优选为15摩尔%以下,更优选为9摩尔%以下,进一步优选为4摩尔%以下。
聚烯烃(a)是利用差示扫描量热测定(DSC)观测到熔融峰(以下也简称为“熔融峰”)的聚合物。所谓利用差示扫描量热测定(DSC)观测到熔融峰,是指在-100~200℃的温度范围中观测到晶体熔融热量为1J/g以上的晶体熔融峰。聚烯烃(a)更优选为在-100~200℃的温度范围中除了观测到晶体熔融热量为1J/g以上的晶体熔融峰以外、还观测到结晶化热量为1J/g以上的结晶化峰的聚合物。
使用公知的齐格勒-纳塔型催化剂或公知的单中心催化剂(茂金属系等)制造聚烯烃(a),从提高水性分散体的干燥涂膜的耐热性的观点考虑,优选使用公知的单中心催化剂(茂金属系等)制造。
在用于将聚烯烃(a)改性的α,β-不饱和羧酸类中,包含α,β-不饱和羧酸及其衍生物。作为其例子,可以举出α,β-不饱和羧酸、例如(甲基)丙烯酸、富马酸、马来酸、衣康酸、巴豆酸、柠康酸等;α,β-不饱和羧酸酐、例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等;α,β-不饱和羧酸酯、例如马来酸甲酯、衣康酸甲酯、柠康酸甲酯、(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)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸(2-异氰酸根合)乙酯、(甲基)丙烯酸(二甲基氨基)酯、(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸与醇的酯化物、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等;不饱和羧酸酰胺及酰亚胺、例如(甲基)丙烯酸酰胺、马来酸单酰胺、马来酰亚胺等。α,β-不饱和羧酸类也可以组合使用它们的2种以上。(甲基)丙烯酸酯的酯部位(-CO-O-R)中的以R表示的基团的碳原子数优选为4以上,更优选为6以上,进一步优选为8以上,通常为20以下。例如,在(甲基)丙烯酸丁酯中,酯部位中的以R表示的基团的碳原子数为4。作为α,β-不饱和羧酸,优选马来酸、马来酸酐,更优选为马来酸酐。本发明中,将丙烯酸和甲基丙烯酸总称为(甲基)丙烯酸,将丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯总称为(甲基)丙烯酸酯。
在将α,β-不饱和羧酸酐与α,β-不饱和羧酸酯并用的情况下,两者的摩尔比优选为α,β-不饱和羧酸酐/α,β-不饱和羧酸酯=0.3~3,更优选为α,β-不饱和羧酸酐/α,β-不饱和羧酸酯=0.5~3,进一步优选为α,β-不饱和羧酸酐/α,β-不饱和羧酸酯=0.5~2。
作为(A)成分的制造方法,例如可以举出使聚烯烃(a)熔融后添加α,β-不饱和羧酸类而进行改性的方法、将聚烯烃(a)溶解或悬浮于甲苯、二甲苯等溶剂中后、添加α,β-不饱和羧酸类而使之改性的方法、使聚烯烃(a)的原料单体与α,β-不饱和羧酸类共聚的方法等。
作为使聚烯烃(a)熔融后添加α,β-不饱和羧酸类而进行改性的方法,由于能够采用用于将树脂彼此混合或者将树脂与固体或液体的添加物混合的公知的各种方法,而优选使用挤出机进行熔融混炼。作为更优选的例子,可以举出将各成分的全部或几种组合而分别地利用亨舍尔搅拌机、螺条式混合机、混合机等混合而制成均匀的混合物后、对该混合物进行熔融混炼等方法。作为熔融混炼的装置,可以广泛地采用班伯里搅拌机、塑性磨机、布拉本德塑性仪、单轴或双轴的挤出机等以往公知的混炼装置。作为熔融混炼的装置,从能够连续生产、并提高生产率的观点考虑,优选采用使用单轴或双轴挤出机、从挤出机的供给口供给预先充分地进行了预混合的聚烯烃(a)、α,β-不饱和羧酸类、自由基引发剂后进行混炼的方法。
另外,作为将聚烯烃(a)溶解或悬浮于甲苯、二甲苯等溶剂中后、添加α,β-不饱和羧酸类而进行改性的方法,可以举出如下的方法,即,向溶剂中适当地以任意的顺序、或者同时地加入聚烯烃(a)、α,β-不饱和羧酸类、自由基引发剂,使聚烯烃(a)溶解或悬浮于溶剂中,通常在加热下用α,β-不饱和羧酸类进行改性。
作为使聚烯烃(a)的原料单体与α,β-不饱和羧酸类共聚的方法,例如可以举出自由基聚合法等公知的方法。例如,可以在使原料单体熔融后,加入α,β-不饱和羧酸类而进行聚合,也可以在使原料单体溶解于甲苯等溶剂中后,加入α,β-不饱和羧酸类而进行聚合。在α,β-不饱和羧酸类包含α,β-不饱和羧酸酐的情况下,(A)成分中来自于该α,β-不饱和羧酸酐的结构单元可以是保持有酸酐基(-CO-O-CO-)的基团,也可以是具有将酸酐基开环了的结构的结构单元,也可以包含其双方。
溶剂的使用量只要是可以将聚烯烃(a)溶解或悬浮的量即可。溶剂的使用量相对于聚烯烃(a)100质量份例如可以为5~1000质量份、1~300质量份或1~100质量份。
自由基引发剂的添加量相对于聚烯烃(a)100质量份例如为0.1~10质量份,优选为0.2~5质量份。如果添加量为0.1质量份以上,则聚烯烃(a)的改性量得到确保,水性分散体不会粘度过高,有操作变得容易的趋势,如果添加量为10质量份以下,则所得的(A)成分中的未反应的自由基引发剂的含量得到减少,有水性分散体的密合性更加优异的趋势。
自由基引发剂例如为有机过氧化物,优选为半减期为1小时且分解温度为50~160℃的有机过氧化物。如果分解温度为50℃以上,则有改性量提高的趋势,如果分解温度为160℃以下,则有聚烯烃(a)的分解得到减少的趋势。这些有机过氧化物优选在分解而产生自由基后,具有从聚烯烃(a)中拉出质子的作用。
作为半减期为1小时且分解温度为50~160℃的有机过氧化物,可以举出二酰基过氧化物化合物、二烷基过氧化物化合物、过氧化缩酮化合物、过酸烷基酯化合物、过碳酸酯化合物等。作为该有机过氧化物的具体例,可以举出过氧化二碳酸双鲸蜡酯、过氧化二碳酸二-3-甲氧基丁酯、过氧化二碳酸二-2-乙基己酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化碳酸二肉豆蔻基酯、过氧化二碳酸二异丙酯、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新癸酸α―枯基酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-双(4,4-二叔丁基过氧基环己基)丙烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环十二烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、过氧化月桂酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷,过氧化乙酸叔丁酯、2,2-双(叔丁基过氧基)丁烯、过氧化苯甲酸叔丁酯、双-(3,5,5-三甲基己酰)过氧化物、4,4-双(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、二枯基过氧化物、α-α’-双(叔丁基过氧基-间异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、对薄荷烷过氧化氢(p-メンタンハイドロパーオキサイド)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己炔等。它们当中,有机过氧化物优选为二烷基过氧化物化合物、二酰基过氧化物化合物、过碳酸酯化合物或过酸烷基酯化合物。
α,β-不饱和羧酸类的添加量相对于聚烯烃(a)100质量份例如为5~60质量份,优选为5~40质量份。如果添加量为5质量份以上,则在获得对聚烯烃(a)的所期望的改性量这一点上合适,且水性分散体不会粘度过高,有操作变得容易的趋势。如果添加量为60质量份以下,则所得的(A)成分中的未反应的α,β-不饱和羧酸类的含量得到减少,有水性分散体的密合性更加优异的趋势。
来自于与聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元可以具有环结构得到保持的酸酐基(-CO-O-CO-),也可以具有将酸酐基开环了的基团,也可以具有环结构得到保持的酸酐基及将酸酐基开环了的基团双方。
(A)成分中的来自于与聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于(A)成分100质量份,优选为2.0~50质量份,更优选为2.0~40质量份,进一步优选为2.0~30质量份,更进一步优选为2.0~15质量份,特别优选为2.0~10质量份。
(A)成分的重均分子量(Mw)优选为20000~200000,更优选为25000~150000,进一步优选为30000~150000。如果(A)成分的Mw为20000以上,则水性分散体的密合性更加优异,如果Mw为200000以下,则水性分散体的粒径变小,水性分散体的稳定性优异。本说明书中,重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)及分子量分布(Mw/Mn)是指利用凝胶渗透色谱(GPC)测定的标准聚苯乙烯换算值。
(A)成分的利用差示扫描量热分析(DSC)测定的熔点优选为110℃以下,更优选为100℃以下,进一步优选为90℃以下。如果该熔点为110℃以下,则可以使粘接工序的热处理温度低温化,实现加工的节能化。
(A)成分可以是对上述的利用α,β-不饱和羧酸类得到的高改性聚烯烃进一步进行氯改性而得的改性聚烯烃。例如通过如下操作来进行氯改性,即,使上述的利用α,β-不饱和羧酸类得到的高改性聚烯烃溶解于氯化溶剂中,在紫外线的照射下,或在包含过氧化苯甲酰等过氧化物的催化剂的存在下,以溶液状态或不均匀分散状态在常压或加压下吹入氯气并进行反应。
(B)成分是选自下述聚烯烃(B-1)及低改性聚烯烃(B-2)中的至少1种。
聚烯烃(B-1):具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的至少1种烯烃的结构单元的(未改性的)聚烯烃;
低改性聚烯烃(B-2):聚烯烃(B-1)的利用α,β-不饱和羧酸类得到的低改性聚烯烃。
作为碳原子数3~20的α-烯烃,例如可以举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯等直链状的α-烯烃。
聚烯烃(B-1)可以仅包含来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的至少1种烯烃的结构单元,也可以在来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的烯烃的结构单元以外,还具有其他结构单元。作为其他结构单元,例如可以举出来自于环状烯烃、乙烯基芳香族化合物及多烯化合物的结构单元。
作为环状烯烃、乙烯基芳香族化合物及多烯化合物,使用与上述(A)成分中说明的环状烯烃、乙烯基芳香族化合物及多烯化合物分别相同的化合物。
在聚烯烃(B-1)具有其他结构单元的情况下,来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的烯烃的结构单元的量以构成聚烯烃(B-1)的全部结构单元为基准,优选为72摩尔%以上,更优选为81摩尔%以上,进一步优选为96摩尔%以上。换言之,其他结构单元的量以构成聚烯烃(B-1)的全部结构单元为基准,优选为28摩尔%以下,更优选为19摩尔%以下,进一步优选为4摩尔%以下。
聚烯烃(B-1)可以是利用差示扫描量热测定(DSC)观测到熔融峰的聚合物,也可以是实质上观测不到该熔融峰的聚合物。所谓观测到熔融峰,与针对上述(A)成分说明过的内容同义。所谓实质上观测不到熔融峰,是指在-100~200℃的温度范围中观测不到晶体熔融热量为1J/g以上的晶体熔融峰。
从水性分散体的干燥涂膜的耐水性的观点考虑,聚烯烃(B-1)优选为观测到熔融峰的聚合物。另外,从粘合性优异、水性分散体的密合性更优异的观点考虑,聚烯烃(B-1)优选为实质上观测不到熔融峰的聚合物。聚烯烃(B-1)更优选为在-100~200℃的温度范围中观测不到晶体熔融热量为1J/g以上的晶体熔融峰及结晶化热量为1J/g以上的结晶化峰的任意一种的聚合物。
使用公知的齐格勒·纳塔型催化剂或公知的单中心催化剂(茂金属系等)制造聚烯烃(B-1),从提高水性分散体的耐热性的观点考虑,优选使用公知的单中心催化剂(茂金属系等)制造。聚烯烃(B-1)是没有用α,β-不饱和羧酸类改性的聚合物。
聚烯烃(B-2)是由聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到的低改性聚烯烃,通过将聚烯烃(B-1)用α,β-不饱和羧酸类改性而得到。此处,所谓低改性聚烯烃,是指来自于与聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于聚烯烃(B-2)100质量份小于2.0质量份的改性聚烯烃。来自于与聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量优选相对于聚烯烃(B-2)100质量份大于0.0质量份且为1.0质量份以下。低改性聚烯烃优选为低接枝改性聚烯烃。
作为用于将聚烯烃(B-1)改性的α,β-不饱和羧酸类,使用针对上述的(A)成分说明过的α,β-不饱和羧酸类。
作为聚烯烃(B-2)的制造方法,使用在针对上述的(A)成分说明过的制造方法中将聚烯烃(a)替换为聚烯烃(B-1)的制造方法。
α,β-不饱和羧酸类的添加量相对于聚烯烃(B-1)100质量份例如为0.001~5质量份,优选为0.001~3质量份。
来自于与聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元可以具有环结构得到保持的酸酐基(-CO-O-CO-),也可以具有将酸酐基开环了的基团,也可以具有环结构得到保持的酸酐基及将酸酐基开环了的基团双方。
来自于与(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于聚烯烃(B-2)100质量份优选为0.001质量份以上且小于2.0质量份,更优选为0.001~1.8质量份,进一步优选为0.001~1.5质量份。
(B)成分的重均分子量(Mw)优选为5000~450000,更优选为15000~350000,进一步优选为25000~250000。如果(B)成分的Mw为5000以上,则水性分散体的密合性更优异,如果Mw为450000以下,则水性分散体不会粘度过高,处置变得容易。
(B)成分为观测到熔融峰的聚合物时的其利用差示扫描量热分析(DSC)测定的熔点优选为130℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为100℃以下。如果该熔点为130℃以下,则可以使粘接工序的热处理温度低温化,实现加工的节能化。
作为(C)成分,使用可以将存在于水性分散体中的羧基中和的化合物。(C)成分例如可以是氨、有机胺化合物、金属氢氧化物等,优选为氨或有机胺化合物,更优选为沸点为200℃以下的有机胺化合物。在使用沸点为200℃以下的有机胺化合物的情况下,可以利用通常的干燥使之容易地挥发,在使用水性分散体形成涂膜的情况下,可以维持或提高涂膜的耐水性及耐碱性。
作为有机胺化合物,例如可以举出三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨基乙醇胺、N-甲基-N,N-二乙醇胺、异丙胺、亚氨基双丙胺、乙胺、二乙胺、3-乙氧基丙胺、3-二乙基氨基丙胺、仲丁胺、丙胺、甲基氨基丙胺、3-甲氧基丙胺、单乙醇胺、吗啉、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉等。它们当中,有机胺化合物优选为N,N-二甲基乙醇胺。作为金属氢氧化物,可以举出氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠等。
(C)成分的含量相对于(A)成分与(B)成分的合计量100质量份例如为1~20质量份,更优选为2~15质量份,进一步优选为2~10质量份。需要说明的是,在水性分散体含有2种以上的成分作为(A)、(B)或(C)成分的情况下,上述的各成分的含量是指2种以上的成分的合计量。
从水性分散体的密合性优异的观点考虑,(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))优选为60/40以上,更优选为65/35以上,进一步优选为80/20以上。(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))例如可以为97.5/2.5以下、95/5以下、或92.5/7.5以下。
(A)成分与(B)成分的质量比((A)/(B))优选为60/40~97.5/2.5,更优选为65/35~95/5,进一步优选为70/30~92.5/7.5。
含有(A)成分、(B)成分和(C)成分的水性分散体可以使用该领域中公知的方法、例如在制造出欲乳化的树脂后使该树脂分散于水性介质中后的乳化法(例如强制乳化法、自乳化法、相转移乳化法等)等进行制造。例如,可以在分别单独地制备出使(A)成分分散于水性介质中的分散液、和使(B)成分分散于水性介质中的分散液后,将所得的两种分散液混合,也可以将(A)成分与(B)成分预先混合后,使之分散于水性介质中。优选将(A)成分与(B)成分预先混合后,使之分散于水性介质中。
作为其具体例,可以举出:(1)通过在反应器中制备欲乳化的树脂与水及水以外的溶剂的混合物、然后从混合物中除去水以外的溶剂而制成水性分散体的方法、(2)在将欲乳化的树脂熔融的温度以上使之熔融后向混炼机中添加水而制成分散体的方法等。在这些方法中制备混合物时,根据需要可以进行加热和/或搅拌。加热例如可以在50~200℃、优选在60~150℃、更优选在70~100℃进行。搅拌机的转速例如可以以50~16000rpm左右的转速进行。
也可以在各树脂的制造时使用乳液聚合或悬浮聚合,该情况下,能够与树脂的制造同时地得到水性分散体。
在上述的(1)的制造方法中,作为反应器,使用具备能够加热的加热装置和可以对内容物赋予剪切力等的搅拌机的容器(优选为密闭和/或耐压容器)。
在上述的(2)的制造方法中,作为混炼器,例如可以举出辊磨机、捏合机、挤出机、墨辊、班伯里搅拌机等。特别是可以使用在壳体内具有1根或2根以上螺杆的挤出机或多轴挤出机。
作为使用挤出机进行乳化的方法,将要乳化的树脂、乳化剂混合,将其从挤出机的料斗或供给口连续地供给,对其进行加热熔融混炼,再从设于挤出机的压缩区、计量区及脱气区等的至少1个供给口供给水,用螺杆混炼后,从模头连续地挤出。
上述制造方法中所用的水例如可以使用自来水、离子交换水等。水性分散体中的水的含量例如相对于水性分散体总量为30~97质量%,优选为35~95质量%,更优选为40~93质量%,进一步优选为45~90质量%。
作为上述水以外的溶剂,例如可以举出甲苯、二甲苯等芳香族系烃、己烷、辛烷、癸烷等脂肪族系烃、环己烷、甲基环己烷等脂环式脂肪族系烃、二氯甲烷、四氯化碳、氯苯等卤代烃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等酯类、丙酮、甲乙酮、甲丙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇等醇类、二丙醚、二丁醚、四氢呋喃等醚类、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-甲氧基丙醇、2-乙氧基丙醇、二丙酮醇等具有两个以上的官能团的有机溶剂、二甲基甲酰胺、二甲亚砜等极性溶剂类。
它们当中,水以外的溶剂优选为在水中溶解1质量%以上、更优选在水中溶解5质量%以上的溶剂,具体而言,例如优选为甲乙酮、甲丙酮、环己酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、环己醇、四氢呋喃、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-甲氧基丙醇、2-乙氧基丙醇、二丙酮醇。
水性分散体中的水以外的溶剂相对于水的比率优选为50质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下,更进一步优选为1质量%以下,特别优选为0质量%。
水性分散体中的分散质的体积基准的平均粒径优选为2μm以下,更优选为1.0μm以下,进一步优选为0.5μm以下。水性分散体的分散质的平均粒径的下限值没有特别限制,例如为0.001μm以上或0.01μm以上。如果该平均粒径为2μm以下,则水性分散体的稳定性好,另外向基材上的涂布性也变得良好。分散质的体积基准的平均粒径是以体积基准计累积粒径分布的值相当于50%的粒径,例如利用粒度分布测定装置测定。
在水性分散体中,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例(在体积基准的累积粒径分布中粒径为2μm以上的比例)优选为5%以下,更优选为3%以下,进一步优选为1%以下。如果该比例为5%以下,则水性分散体的稳定性好,另外向基材上的涂布性也变得良好。
在水性分散体的制造过程中,可以在树脂((A)成分及(B)成分)、水及水以外的溶剂以外,在任意的时间点适量添加另外的树脂((A)成分及(B)成分以外的树脂)、乳化剂、增稠剂、分散剂、固化剂、颜料、粘度调整剂、消泡剂、另外的溶剂等任意成分。这些成分也可以在将(A)成分与(B)成分混合后添加。
作为另外的树脂,例如可以举出与(A)成分及(B)成分不同种类的聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚四氟乙烯(PTFE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂(ABS树脂)、AS树脂等聚合物及共聚物以及它们的改性物等各种树脂。它们可以单独使用一种或混合使用两种以上。
作为另外的树脂,也可以使用粘合树脂或发挥作为增粘剂的功能的树脂。作为此种树脂,例如可以举出松香类、萜烯系树脂、将碳原子数5的石油馏分聚合而得的石油系树脂及其氢化树脂、将碳原子数9的石油馏分聚合而得的石油系树脂及其氢化树脂、其他的石油系树脂、香豆酮树脂以及茚树脂、聚氨酯系树脂等。
具体而言,松香、聚合松香、歧化松香、氢化松香、马来化松香、富马化松香及它们的甘油酯、季戊四醇酯、甲酯、三乙二醇酯、苯酚改性物及其酯化物等松香类;萜烯聚合物、萜烯酚、β-蒎烯聚合物、芳香族改性萜烯聚合物、α-蒎烯聚合物、萜烯系氢化树脂等萜烯系树脂;将碳原子数5的石油馏分聚合而得的石油系树脂、将碳原子数9的石油馏分聚合而得的石油系树脂及它们的氢化树脂;马来酸改性物以及富马酸改性物等石油系树脂等。
水性分散体中,作为乳化剂,可以含有非离子系乳化剂、阴离子系乳化剂、阳离子系乳化剂、两性系乳化剂等乳化剂,也可以实质上不含有,即使实质上不含有乳化剂,也可以恰当地维持分散性。所谓实质上不含有乳化剂,是指乳化剂的含量小于为了对水性分散体赋予乳化作用所必需的有效量。具体而言,乳化剂的含量以(A)成分与(B)成分的合计量为基准,可以小于20质量%、小于15质量%或小于10质量%,也可以为0质量%。乳化剂可以单独使用一种或组合使用两种以上。
作为阴离子性乳化剂的例子,可以举出高级醇的硫酸酯盐、高级烷基磺酸盐、高级羧酸盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基苯醚硫酸酯盐、磺基琥珀酸乙烯酯盐等。
作为阳离子性乳化剂的例子,可以举出十二烷基三甲基铵盐及十六烷基三甲基铵盐等烷基铵盐、十六烷基吡啶鎓盐及癸基吡啶鎓盐等烷基吡啶鎓盐、氧化烯三烷基铵盐、二氧化烯二烷基铵盐、烯丙基三烷基铵盐、二烯丙基二烷基铵盐等。
作为非离子性乳化剂的例子,可以举出聚氧乙烯丙烯醚等聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯醚、聚乙二醇脂肪酸酯、环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物等具有聚氧乙烯结构的化合物、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯等失水山梨糖醇衍生物等。
作为两性乳化剂的例子,可以举出月桂基甜菜碱、月桂基二甲基氧化胺等。
增稠剂是为了调整水性分散体的粘性而使用的。作为增稠剂,可以举出株式会社ADEKA制ADEKA NOL UH-140S、UH-420、UH-438、UH-450VF、UH-462、UH-472、UH-526、UH-530、UH-540、UH-541VF、UH-550、UH-752、H-756VF、SANNOPCO公司制SN THICKENER920、922、924、926、929-S、A-801、A-806、A-812、A-813、A-818、621N、636、601、603、612、613、615、618、621N、630、634、636、4050等。
分散剂是为了改善对涂布基材的润湿性而使用的。作为分散剂,可以举出株式会社ADEKA公司制ADEKA COL W-193、W-287、W-288、W-304、BYK社制BYK-333、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349、BYK-378、SANNOPCO公司制Nopcowet 50、SN wet366、NOPCO 38-C、SN DISPERSANT 5468、5034、5027、5040、5020等。
作为固化剂,使用异氰酸酯系和/或碳二亚胺系的固化剂等,例如可以举出作为异氰酸酯系的固化剂的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)及它们的低聚物或聚合物。具体而言,可以举出Sumika Bayer Urethane制的Sumidur 44V20、Sumidur N3200、N3300、N3400、N3600、N3900、S-304、S-305、XP-2655、XP-2487、XP-2547等。作为碳二亚胺系的固化剂,可以举出CARBODILITE系列(日清纺化学株式会社制)。
固化剂的含量相对于(A)成分与(B)成分的合计100质量份,优选为0.1~20质量份,更优选为0.1~10质量份。也可以使固化剂溶解于有机溶剂中后添加。
作为颜料,例如可以举出氧化钛、炭黑、氧化铁、氧化铬、普鲁士蓝、氧化铁红、铬黄、黄色氧化铁等无机颜料或偶氮系颜料、蒽系颜料、紫环酮系颜料、苝系颜料、喹吖啶酮系颜料、异吲哚啉酮系颜料、靛蓝系颜料、酞菁系颜料等有机颜料等着色颜料;滑石、碳酸钙、粘土、高岭土、二氧化硅、沉降性硫酸钡等填充颜料(体質顔料);导电碳、涂布有掺锑的氧化锡的晶须等导电颜料;铝、铜、锌、镍、锡、氧化铝等金属或合金等的无着色或经过着色的金属制光亮材料等。颜料可以单独使用一种或组合使用两种以上。
在使用颜料的情况下,可以并用颜料分散剂。作为颜料分散剂,例如可以举出BASFJapan公司制的Joncryl等水性丙烯酸系树脂;BYK公司制的BYK-190等酸性嵌段共聚物;苯乙烯-马来酸共聚物;Air Products公司(エアープロダクト社)制的Surfinol T324等炔二醇衍生物;Eastman Chemical公司制的CMCAB-641-0.5等水溶性羧甲基乙酸丁酸纤维素等。通过使用这些颜料分散剂,可以制备使颜料的分散稳定化的颜料浆料。
粘度调整剂是为了恰当地调整水性分散体的粘度而添加的试剂,在不显著地降低本发明的水性分散体的性能的范围中使用。作为粘度调整剂的例子,没有特别限制,例如可以举出BYK-420、BYK-425(BYK公司制)等。
水性分散体可以在不损害所期望的特性的范围中,根据需要,还含有酚系稳定剂、亚磷酸酯系稳定剂、胺系稳定剂、酰胺系稳定剂、防老化剂、耐候稳定剂、防沉降剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂等稳定剂;触变剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、耐候剂、防静电干扰剂、润滑剂、成核剂、阻燃剂、油剂、染料、固化剂、交联剂等添加剂;玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾纤维、硅灰石、碳酸钙、硫酸钙、滑石、玻璃片、硫酸钡、粘土、高岭土、微粉末二氧化硅、云母、硅酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化镁、氧化铝(alumina)、硅藻土等无机、有机的填充剂等任意成分。
本实施方式的水性分散体由于对于聚乙烯(以来自于乙烯的结构单元作为主成分的聚烯烃)、聚丙烯(以来自于丙烯的结构单元作为主成分的聚烯烃)、聚苯乙烯(以来自于苯乙烯的结构单元作为主成分的聚烯烃)等聚烯烃具有优异的密合性,因此适合用于包含此种聚烯烃的基材。
本实施方式的水性分散体对于包含聚烯烃的基材以外的其他基材也具有优异的密合性。作为其他基材,例如可以举出由丙烯酸氨基甲酸酯树脂、聚酰胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、氯乙烯树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、纸、合成纸、木材、织布、编织布、无纺布、金属成分(包括铁、铝、铜、镍、銀、金、铂、各种合金等)、木材(包括木浆、纸材等)、石材等形成的广泛地一般性普及的基材。由于水性分散体对于这些具有极性表面的基材具有优异的密合性,因此适合用于这些具有极性表面的基材。
如此所述,本实施方式的水性分散体由于与包含聚烯烃的基材之类的具有非极性表面的基材的密合性、以及与具有极性表面的基材的密合性双方优异,因此例如适合于作为用于使包含聚烯烃的基材(具有非极性表面的基材)与具有极性表面的基材彼此粘接的粘接剂。即,水性分散体无论是在使由同种材质构成的基材彼此粘接的情况下,还是在使由不同种材质构成的基材彼此粘接的情况下,都发挥优异的粘接性。水性分散体特别适合于聚氨酯树脂膜与聚烯烃树脂膜的粘接、聚氨酯树脂膜与聚酯树脂膜的粘接、聚氨酯树脂膜与金属的层叠等。因而,本实施方式的水性分散体可以用于各种用途,例如可以在保持原样的状态下作为水性粘接剂、底漆组合物使用,可以在水性涂料组合物、水性粘接剂或底漆组合物中与其他成分一起使用。
作为上述的其他成分,例如可以举出环氧树脂的水性分散体、聚酯的水性分散体、丙烯酸类树脂的水性分散体(丙烯酸类分散液)、氨基甲酸酯树脂的水性分散体(聚氨酯分散液)等。
在水性涂料组合物的情况下,将水性涂料组合物涂布于基材,例如在40℃~160℃、优选在60℃~130℃、更优选在80℃~110℃的温度,例如加热1分钟~1小时、优选3~30分钟,由此可以在基材上形成涂膜。
在底漆组合物的情况下,根据需要在室温(例如25℃)~100℃的温度进行干燥及固化,由此形成底漆组合物的涂膜后,在该涂膜上涂布另外的涂料等,例如在40℃~160℃、优选在60℃~130℃、更优选在80℃~110℃的温度,例如加热1分钟~1小时、优选3分钟~30分钟,由此可以形成该涂料的涂膜。作为涂料的例子,可以举出着色面漆涂料、清漆涂料等。它们可以是水性,也可以是有机溶剂系,还可以是包含烯烃系聚合物等各种树脂、各种颜料的涂料。
在水性粘接剂的情况下,将水性粘接剂涂布于基材的一个或两个表面,根据需要在室温(例如25℃)~100℃的温度使之干燥及固化后,将两片基材贴合,在合适的温度进行处理,由此可以将基材粘接。
基材的形状没有特别限制,可以是膜、片、板状体等,另外,也可以是利用注射成形、压缩成形、中空成形、挤出成形、旋转成形等公知的成形法得到的成形体。基材可以是由含有上述树脂和无机填料成分、颜料等的树脂组合物形成的基材。作为无机填料成分及颜料的例子,可以举出滑石、云母、蒙脱石等板状填料;短纤维玻璃纤维、长纤维玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、硼纤维、硬硅钙石(ゾノライト)等纤维状填料;钛酸钾、氧硫酸镁、氮化硅、硼酸铝、碱性硫酸镁、氧化锌、硅灰石、碳酸钙、碳化硅等针状(晶须)填料;沉降性碳酸钙、重质碳酸钙、碳酸镁等粒状填料;玻璃微球之类的微球状填料等;氧化锌、钛白、硫酸镁等无机填充剂、颜料。
作为向基材涂布水性分散体混合物的方法,可以没有特别限定地使用公知的方法,例如可以举出气压喷涂法、无气喷涂法、凹版辊涂、逆转辊涂布、绕线棒涂布、模唇涂布、气刀涂布、帘流涂布、喷涂、浸涂、刷涂法等。
干燥、固化及加热例如可以使用以往所用的方法及装置、例如利用镍铬合金线、红外线、高频等进行。
如上所述,本实施方式的涂膜是由上述的水性分散体形成的涂膜。本实施方式的涂膜含有下述(A)成分、(B)成分及(C)成分。
(A)成分:由具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元、并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰的聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到的高改性聚烯烃;
(B)成分:具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元的聚烯烃(B-1)、和/或由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到的低改性聚烯烃(B-2);
(C)成分:碱性化合物。
对于该涂膜的(A)成分、(B)成分及(C)成分的优选的方式、在这些成分以外可以含有的成分等,与针对水性分散体说明的内容相同。
所形成的涂膜的厚度可以根据基材的材质、形状、所使用的涂料的组成等适当地选择,例如为0.1μm~500μm,优选为1μm~300μm,更优选为3μm~200μm。
一个实施方式的层叠体具备具有非极性表面的基材、和层叠于基材的非极性表面上的上述涂膜。该层叠体在另一实施方式中,可以还具备层叠于涂膜的与具有非极性表面的基材相反一侧的面上的、具有极性表面的基材。即,另一个实施方式的层叠体是依次层叠具有非极性表面的基材、上述涂膜、以及具有极性表面的基材而成的层叠体。
使用了本实施方式的水性分散体的涂膜、层叠体及涂装物品由于具有优异的耐水性及耐湿性,因此可以用于汽车、家电、建材等各种工业部件中,特别是作为经过薄壁化、高功能化、大型化的部件/材料具有足够实用的性能。该涂膜、层叠体及涂装物品例如可以作为保险杠、仪表板、内衬用装饰物、饰板等汽车部件、电视机箱、洗衣机槽、冰箱部件、空调部件、吸尘器部件等家电机器部件、马桶座、马桶座盖、水箱等卫生间部件、浴缸、浴室的墙壁、天花板、排水盘等浴室附近的部件等各种工业部件用成形材料使用。
[实施例]
以下,基于实施例对本发明进行更具体的说明,然而本发明并不限定于以下的实施例。
(1)来自于与聚烯烃树脂化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元(以下也称作“改性官能团单元”)的定量
接枝改性聚烯烃中的改性官能团单元的量如下算出,即,为了去除没有与聚烯烃树脂键合的α,β-不饱和羧酸类,使样品1.0g溶解于二甲苯20ml中,一边搅拌一边将样品的溶液滴加到甲醇300ml中并使样品再沉淀而回收后,对所回收的样品反复进行3次真空干燥之类的清洗工序,然后,对所得的样品进行热压,由此成形为厚100μm的膜,测定出所得的膜的红外吸收光谱。此后,对于改性官能团单元相对于接枝改性聚烯烃100质量份的量(质量%),使用通过利用上述的方法测定改性量已知的树脂而制成的标准曲线进行算出。例如,在对马来酸酐进行定量的情况下,基于1780cm-1附近的吸收进行定量。
对于利用马来酸酐以外的α,β-不饱和羧酸类得到、且无法利用红外吸收光谱测定的接枝改性聚烯烃,利用1H-NMR对来自于α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量进行定量。
(2)熔点及晶体熔融热量
使用差示扫描量热计(Seiko Instruments(SII)公司制、EXSTAR6000)在以下的条件下测定。
(i)将试样约5mg从室温以30℃/分钟的升温速度升温至200℃,升温结束后,保持5分钟。
(ii)然后,从200℃以10℃/分钟的降温速度降温至-100℃,降温结束后,保持5分钟。
(iii)然后,从-100℃以10℃/分钟的升温速度升温至200℃。将此时观察到晶体的熔融峰的温度设为熔点。另外,确认了峰面积、即晶体熔融热量为1J/g以上的熔融峰的有无。
(3)重均分子量Mw
利用凝胶渗透色谱(GPC)法,在下述的条件下进行了测定。
装置:TOSOH公司制HLC-8121GPC/HT
色谱柱:TOSOH公司制TSKgel GMHHR-H(S)HT 4根
温度:145℃
溶剂:邻二氯苯
洗脱溶剂流速:1.0ml/分钟
试样浓度:1mg/ml
测定注入量:300μl
分子量标准物质:标准聚苯乙烯
检测器:差示折射
在重均分子量(Mw)、以及数均分子量(Mn)的算出时,作为标准试样测定市售的单分散的聚苯乙烯标准试样,根据标准试样的保持时间和分子量制成标准曲线并进行了算出。
(4)粒径
使用利用动态光散射观测来自于粒子的散射光的、大塚电子公司制、浓厚系粒径分析仪(濃厚系粒径アナライザー)FPAR-1000,测定出分散质的平均粒径。
<接枝改性聚烯烃的制造>
(制造例1)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-1)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=55000、熔点=70℃、观测到晶体熔融热量为1J/g以上的晶体熔融峰(以下记作“熔融峰”)。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加甲基丙烯酸十二烷基酯17g和马来酸酐7g,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的甲基丙烯酸十二烷基酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(A-1)的固形品。Mw=63500,熔点=71℃,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=3.1质量%,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的甲基丙烯酸十二烷基酯的结构单元的量=8.7质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行定量,则马来酸酐=3.9质量%、甲基丙烯酸十二烷基酯=14.4质量%。
(制造例2)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-1)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=55000、熔点=70℃、观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加马来酸酐10g,然后添加Perbutyl D2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯和未反应的马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(A-2)的固形品。
(制造例3)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-1)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=55000、熔点=70℃、观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加丙烯酸2-乙基己酯13g和马来酸酐6.5g,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的丙烯酸2-乙基己酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(A-3)的固形品。Mw=63000,熔点=71℃,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=2.1质量%,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的丙烯酸2-乙基己酯的结构单元的量=7.0质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行定量,则马来酸酐=4.5质量%、丙烯酸2-乙基己酯=10.9质量%。
(制造例4)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-1)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=55000、熔点=70℃、观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加甲基丙烯酸十二烷基酯12g和马来酸酐5g,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的甲基丙烯酸十二烷基酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(A-4)的固形品。Mw=64900,熔点=71℃,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=2.5质量%,来自于与聚烯烃(a-1)化学键合的甲基丙烯酸十二烷基酯的结构单元的量=6.9质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行定量,则马来酸酐=3.6质量%、甲基丙烯酸十二烷基酯=11.8质量%。
(制造例5)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-2)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=6400、熔点=73℃、观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加甲基丙烯酸十二烷基酯10g和马来酸酐5g,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的甲基丙烯酸十二烷基酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(A-5)的固形品。Mw=18800,熔点=73℃,来自于与聚烯烃(a-2)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=2.4质量%,来自于与聚烯烃(a-2)化学键合的甲基丙烯酸十二烷基酯的结构单元的量=6.1质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行该定量,则马来酸酐=3.7质量%、甲基丙烯酸十二烷基酯=10.1质量%。
(制造例6)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(B-1-1)[丙烯-1-丁烯共聚物(丙烯:1-丁烯=96mol%:4mol%、Mw=440000、未观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加甲基丙烯酸十二烷基酯20g和马来酸酐10g添加,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的甲基丙烯酸十二烷基酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,进行冷却,由此得到高改性聚烯烃(X-1)的固形品。Mw=151500,来自于与聚烯烃(B-1-1)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=1.0质量%,来自于与聚烯烃(B-1-1)化学键合的甲基丙烯酸十二烷基酯的结构单元的量=4.3质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行定量,则马来酸酐=4.3质量%、甲基丙烯酸十二烷基酯=15.2质量%。
(制造例7)
向具备搅拌机、温度计、回流冷却器及氮气导入管的3000ml可分离烧瓶中,加入聚烯烃(a-2)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=6400、熔点=73℃、观测到熔融峰。)]100g、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯15g,在氮气气氛下,在保持为170℃的油浴中进行熔融,一边进行搅拌一边以使体系内为170℃的方式调整了油浴的温度。在体系内熔融后,一边进行搅拌而设为均匀的状态,一边添加丙烯酸2-乙基己酯0.75g和马来酸酐0.4g,然后添加Perbutyl D 2g。将体系内保持为170℃不变,进行5小时反应后,在用吸气器将烧瓶内减压的同时,除去丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、未反应的丙烯酸2-乙基己酯和马来酸酐等低分子的挥发物质。减压结束后,取出反应物,并进行冷却,由此得到低改性聚烯烃(B-2-1)的固形品。Mw=16500,熔点=73℃,来自于与聚烯烃(a-2)化学键合的马来酸酐的结构单元的量=0.2质量%,来自于与聚烯烃(a-2)化学键合的丙烯酸2-乙基己酯的结构单元的量=0.4质量%。需要说明的是,如果不进行改性官能团单元的定量操作中的清洗工序地进行定量,则马来酸酐=0.2质量%、丙烯酸2-乙基己酯=0.5质量%。
<水性分散体的制备>
(实施例1)
将高改性聚烯烃(A-1)85g和聚烯烃(B-1-2)[聚丙烯(丙烯=100mol%、Mw=46000、熔点=51℃、观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-1)。不挥发成分约为34%,(D-1)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例2)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和聚烯烃(a-2)[乙烯-丙烯共聚物(乙烯:丙烯=15mol%:85mol%、Mw=6400、熔点=73℃、观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-2)。不挥发成分约为37%,(D-2)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例3)
将高改性聚烯烃(A-1)85g和聚烯烃(B-1-1)[丙烯-1-丁烯共聚物(丙烯:1-丁烯=96mol%:4mol%、Mw=440000、未观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入甲苯50g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入2-丁醇和80℃的离子交换水。在加入40g的2-丁醇、200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-3)。不挥发成分约为35%,(D-3)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.8μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例4)
将高改性聚烯烃(A-1)85g和聚烯烃(B-1-3)[乙烯-丙烯-1-丁烯共聚物(乙烯:丙烯:1-丁烯=54mol%:8mol%:38mol%、Mw=270000、未观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入甲苯50g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入2-丁醇和80℃的离子交换水。在加入40g的2-丁醇、200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-4)。不挥发成分约为32%,(D-4)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.2μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例5)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和聚烯烃(a-1)15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-5)。不挥发成分约为35%,(D-5)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.09μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例6)
将高改性聚烯烃(A-3)80g和聚烯烃(a-1)20g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-6)。不挥发成分约为38%,(D-6)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例7)
将高改性聚烯烃(A-3)75g和聚烯烃(a-1)25g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-7)。不挥发成分约为35%,(D-7)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.10μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例8)
将高改性聚烯烃(A-3)67.5g和聚烯烃(a-1)32.5g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-8)。不挥发成分约为37%,(D-8)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.11μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例9)
将高改性聚烯烃(A-3)85g、聚烯烃(B-1-2)[聚丙烯(丙烯=100mol%、Mw=46000、熔点=51℃、观测到熔融峰。)]7.5g和聚烯烃(a-1)7.5g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-9)。不挥发成分约为39%,(D-9)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例10)
将高改性聚烯烃(A-2)85g和聚烯烃(B-1-1)[丙烯-1-丁烯共聚物(丙烯:1-丁烯=96mol%:4mol%、Mw=440000、未观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-10)。
(实施例11)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和聚烯烃(a-1)15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-11)。不挥发成分约为30%,(D-11)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例12)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和聚烯烃(B-1-1)[丙烯-1-丁烯共聚物(丙烯:1-丁烯=96mol%:4mol%、Mw=440000、未观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-12)。不挥发成分约为30%,(D-12)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.40μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例13)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和低改性聚烯烃(B-2-1)15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-13)。不挥发成分约为37%,(D-13)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.09μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(实施例14)
将高改性聚烯烃(A-3)85g和聚烯烃(B-1-2)[聚丙烯(丙烯=100mol%、Mw=46000、熔点=51℃、观测到熔融峰。)]15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入LATEMUL E-1000A(花王株式会社制、固体成分30质量%)6g、NOIGEN EA-177(ノイゲンEA-177)(第一工业制药株式会社制、固体成分100质量%)2g、甲苯150g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入250g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-14)。不挥发成分约为39%,(D-14)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.09μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例1)
将高改性聚烯烃(A-1)100g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-15)。不挥发成分约为34%,(D-15)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.07μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例2)
将高改性聚烯烃(A-3)100g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-16)。
不挥发成分约为30%,(D-16)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.08μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例3)
将高改性聚烯烃(A-4)100g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-17)。不挥发成分约为35%,(D-17)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.07μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例4)
将高改性聚烯烃(A-1)85g和高改性聚烯烃(A-5)15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-18)。不挥发成分约为33%,(D-18)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.07μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例5)
将高改性聚烯烃(A-1)85g和高改性聚烯烃(X-1)15g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入甲苯50g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入2-丁醇和80℃的离子交换水。在加入40g的2-丁醇、200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-19)。不挥发成分约为34%,(D-19)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.07μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
(比较例6)
将高改性聚烯烃(A-3)30g和聚烯烃(a-1)70g加入可分离烧瓶中,在保持为100℃的油浴中使之熔融,其后,加入LATEMUL E-1000A(花王株式会社制、固体成分30质量%)17g、NOIGEN EA-177(第一工业制药株式会社制、固体成分100质量%)5g、甲苯150g、2-丁醇40g和二甲基氨基乙醇10g,进行搅拌混合。熔融混合后,一边强烈地搅拌,一边逐次少量地加入80℃的离子交换水。在加入200g离子交换水的时候取出内容物,使用旋转蒸发仪去除离子交换水以外的挥发成分,得到水性分散体(D-20)。不挥发成分约为30%,(D-20)中的分散质的体积基准的平均粒径为0.31μm,粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为0%。
<试验涂装物的制作>
在聚丙烯基材(已脱脂处理)上,以使得以干燥膜厚计约为10μm的方式,利用绕线棒涂布上述各实施例及比较例中制备的水性分散体,在50℃加热5分钟而干燥,其后,在其上以使得以干燥膜厚计约为100μm的方式喷涂丙烯酸氨基甲酸酯涂料“POLYNAL No.800”(大桥化学工业株式会社制),在80℃加热干燥30分钟而制作出试验涂装物。
<剥离强度(密合性)的评价>
将试验涂装物以10mm宽度切出,使用拉伸试验机(株式会社岛津制作所制Autograph),以拉伸速度50mm/分钟、拉伸角度180度测定出涂膜的剥离强度。将结果表示于表1及表2中。利用目视确认剥离部位,在聚丙烯基材与涂膜之间发生了剥离的情况下在表1及表2中记作“PP界面”,在涂膜与丙烯酸氨基甲酸酯涂料之间发生了剥离的情况下在表1及表2中记作“涂料界面”。
<耐水性的评价>
在聚丙烯基材(已脱脂处理)上,以使得以干燥膜厚计约为10μm的方式利用绕线棒涂布上述各实施例及比较例中制备的水性分散体,在50℃加热5分钟而干燥,其后,在80℃加热干燥30分钟而制作出试验涂装物。将该试验涂装物在40℃的温水中浸渍10天,利用目视确认涂膜表面是否因吸收水而白化。如果涂膜表面没有白化、在浸渍前后光泽没有变化,则设为A,在涂膜表面没有白化、在浸渍前后光泽有变化的情况下,则设为B,在涂膜表面白化了的情况下、或者在涂膜中产生了水泡的情况下,则设为C。将结果表示于表1及表2中。需要说明的是,表1中的“剥离强度”是将比较例1的剥离强度的值设为100时的相对值,值越大则剥离强度越优异,如果大于100,则可以说密合性优异。另外,表2中的“剥离强度”是将比较例2的剥离强度的值设为100时的相对值,值越大则剥离强度越优异,如果大于100,则可以说密合性优异。
[表1]
[表1]
[表2]
[表2]
Claims (14)
1.一种水性分散体,其含有:
(A)高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰;
(B)聚烯烃(B-1)和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到;以及
(C)碱性化合物,
所述(A)成分与所述(B)成分的质量比(A)/(B)为60/40~97.5/2.5,
所述(A)高改性聚烯烃是来自于与所述聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于所述(A)成分100质量份为2.0质量份~50质量份的改性聚烯烃,
所述低改性聚烯烃(B-2)是来自于与所述聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于所述聚烯烃(B-2)100质量份为0.001质量份以上且小于2.0质量份的改性聚烯烃。
2.根据权利要求1所述的水性分散体,其中,
所述(A)成分为由所述聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到的高接枝改性聚烯烃,
所述(B-2)成分为由所述聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到的低接枝改性聚烯烃。
3.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述聚烯烃(a)中的来自于乙烯的结构单元以构成聚烯烃(a)的全部结构单元为基准为5摩尔%~30摩尔%。
4.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述(A)成分的重均分子量为20000~200000。
5.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述(A)成分的利用差示扫描量热分析测定的熔点为110℃以下。
6.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述(B)成分的重均分子量为5000~450000。
7.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述水性分散体中的分散质的体积基准的平均粒径为2μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述水性分散体中的粒径为2μm以上的分散质在全部分散质中所占的比例为5%以下。
9.根据权利要求1或2所述的水性分散体,其中,
所述(C)成分为有机胺化合物。
10.一种涂膜,其含有:
(A)高改性聚烯烃,其由聚烯烃(a)利用α,β-不饱和羧酸类得到,所述聚烯烃(a)具有来自于乙烯的结构单元及来自于丙烯的结构单元,并且利用差示扫描量热分析观测到熔融峰;
(B)聚烯烃(B-1)和/或低改性聚烯烃(B-2),所述聚烯烃(B-1)具有来自于选自乙烯及碳原子数3~20的α-烯烃中的1种以上的烯烃的结构单元,所述低改性聚烯烃(B-2)由该聚烯烃(B-1)利用α,β-不饱和羧酸类得到;以及
(C)碱性化合物,
所述(A)成分与所述(B)成分的质量比(A)/(B)为60/40~97.5/2.5,
所述(A)高改性聚烯烃是来自于与所述聚烯烃(a)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于所述(A)成分100质量份为2.0 质量份~50质量份的改性聚烯烃,
所述低改性聚烯烃(B-2)是来自于与所述聚烯烃(B-1)化学键合的α,β-不饱和羧酸类的结构单元的量相对于所述聚烯烃(B-2)100质量份为0.001质量份以上且小于2.0质量份的改性聚烯烃。
11.一种涂膜,其由权利要求1~9中任一项所述的水性分散体形成。
12.一种层叠体,其具备具有非极性表面的基材、和层叠于所述基材的所述非极性表面上的权利要求10或11所述的涂膜。
13.根据权利要求12所述的层叠体,其中,
所述具有非极性表面的基材为包含聚烯烃的基材。
14.根据权利要求12或13所述的层叠体,其还具备层叠于所述涂膜的与所述具有非极性表面的基材相反一侧的面上的、具有极性表面的基材。
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