CN117980363A - 水分散物及膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水分散物及膜形成方法,所述水分散物含有:水;以及粒子,其包含树脂及光自由基产生剂、且具有聚合性基团,聚合性基团包含烯属双键,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。
Description
技术领域
本公开涉及一种水分散物及膜形成方法。
背景技术
一直以来,已知有包含核和壳的微胶囊分散在水系介质(包含水的介质)中的微胶囊的水分散物。
例如,日本专利第6584677号公报中记载了一种水分散物,其含有:水;以及粒子,其和包含含有结构单元(1)、结构单元(2)及亲水性基团的链状聚合物且包含聚合性基团。
日本特开2013-202928号公报中记载了一种内含有光聚合引发剂及聚合性化合物的亲媒性直链型聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的乳剂。
国际公开第2021/059933号中记载了一种含有粒子和水的水分散物,所述粒子含有包含作为选自由尿烷键及脲键组成的组中的至少一种的键U以及亲水性基团的聚合物P和聚合性单体,并且,包含作为选自由聚硅氧烷键及氟化烃基组成的组中的至少一种的结构A。
发明内容
发明要解决的技术课题
在通过向基材上赋予水分散物并使其固化而形成的膜中,有时需要抑制水分散物中所含的成分从膜中溶解析出(即,迁移)。
根据本公开的一方案,提供一种可抑制迁移的水分散物及膜形成方法。
用于解决技术课题的手段
本公开包括以下的方案。
<1>一种水分散物,其含有:水;以及粒子,其包含树脂及光自由基产生剂、且具有聚合性基团,聚合性基团包含烯属双键,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。
<2>根据<1>所述的水分散物,其中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为5mol%~40mol%。
<3>根据<1>或<2>所述的水分散物,其中,树脂与光自由基产生剂的HSP距离为5.5MPa1/2以下。
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的水分散物,其中,粒子还具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A。
<5>根据<4>所述的水分散物,其中,在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例为5mol%~100mol%。
<6>根据<4>或<5>所述的水分散物,其中,粒子还包含具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物。
<7>根据<6>所述的水分散物,其中,粒子中,相对于具有氨基A的化合物的总摩尔数,作为固体存在的具有氨基A的化合物的摩尔数的比例为5mol%以下。
<8>根据<6>或<7>所述的水分散物,其中,光自由基产生剂与具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物的HSP距离为6MPa1/2以下。
<9>根据<1>~<8>中任一项所述的水分散物,其中,树脂的玻璃化转变温度为90℃以下。
<10>根据<1>~<9>中任一项所述的水分散物,其中,光自由基产生剂包含数均分子量为1000以上的夺氢型引发剂。
<11>根据<1>~<10>中任一项所述的水分散物,其中,粒子包含聚合性单体,聚合性基团包含聚合性单体的聚合性基团。
<12>根据<11>所述的水分散物,其中,所述水分散物为喷墨油墨。
<13>一种膜形成方法,其包括:在基材上赋予<1>~<12>中任一项所述的水分散物的工序;以及使基材上所赋予的水分散物固化的工序。
发明效果
根据本公开的一方案,可提供一种可抑制迁移的水分散物及膜形成方法。
具体实施方式
在本公开中,使用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值分别作为最小值及最大值而包含的范围。
在本公开中,关于组合物中的各成分的量,在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下,只要没有特别说明,则指组合物中存在的该多种物质的合计量。
在本公开中阶段性地记载的数值范围中,在某一数值范围记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段性地记载的数值范围的上限值或下限值,另外,也可以替换为实施例中所示的值。
在本公开中,术语“工序”不仅是指独立的工序,即使在不能与其他工序明确区分的情况下,只要能达到该工序的所期待的目的,则包括在本术语中。
在本公开中,化学式中的“﹡”表示键合位置。
在本公开中,“图像”的概念中不仅包括图案图像(例如,文字、记号或图形),也包括实心图像。
在本公开中,“光”为包括γ射线、β射线、电子束、紫外线、可见光等活性能量射线的概念。
在本公开中,有时将紫外线称为“UV(Ultra Violet)光”。
在本公开中,有时将由LED(Light Emitting Diode)光源产生的光称为“LED光”。
在本公开中,“(甲基)丙烯酸”为包括丙烯酸及甲基丙烯酸两者的概念,“(甲基)丙烯酸酯”为包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯两者的概念,“(甲基)丙烯酰基”为包括丙烯酰基及甲基丙烯酰基两者的概念。
〔水分散物〕
本公开的水分散物含有:水;以及粒子(以下,也称为“特定粒子”),其包含树脂及光自由基产生剂且具有聚合性基团,聚合性基团包含烯属双键,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。
根据本公开的水分散物,可抑制迁移。
发挥上述效果的原因可推测如下。
使用水分散物的膜的形成例如可通过在基材上赋予包含特定粒子的水分散物、并对基材上所赋予的特定粒子照射光来进行。通过该操作,利用基材上所赋予的特定粒子所具有的聚合性基团而进行聚合反应,形成膜(即,固化膜)。
可认为,在本公开的水分散物中,由于光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,因此可促进聚合反应,交联密度提高。其结果,可抑制迁移。另外,可认为,在本公开的水分散物中,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下,因此由光自由基产生剂产生的自由基及聚合性基团的运动性提高,交联密度提高。其结果,可抑制迁移。
另一方面,日本专利第6584677号公报及国际公开第2021/059933号中公开了光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例低于4mol%的方案。另外,日本特开2013-202928号公报中公开了相对于光自由基产生剂的总摩尔数、作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例超过5mol%的方案。在日本专利第6584677号公报、日本特开2013-202928号公报及国际公开第2021/059933号中,没有关注光自由基产生剂相对于粒子的C=C值的含量及光自由基产生剂的在粒子内作为固体存在的比例。
以下,对水分散物中可含有的各种成分进行说明。
[特定粒子]
本公开的水分散物含有特定粒子。如上所述,特定粒子包含树脂及光自由基产生剂,且具有聚合性基团。
(聚合性基团)
作为特定粒子具有聚合性基团的方案,可举出例如以下的方案。
方案1:特定粒子中所含的树脂具有聚合性基团的方案
方案2:特定粒子除了包含树脂及光自由基产生剂以外还包含聚合性单体的方案
方案3:特定粒子中所含的树脂具有聚合性基团、并且特定粒子还包含聚合性单体的方案
其中,从更为提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,优选特定粒子包含聚合性单体、且特定粒子所具有的聚合性基团包含聚合性单体的聚合性基团。即,特定粒子具有聚合性基团的方案优选为上述方案2或方案3。
可认为,由于聚合性单体在聚合时的运动性高,因此若特定粒子中包含有聚合性单体,则交联密度提高,所形成的膜的耐摩擦性提高。
具有聚合性基团的树脂及聚合性单体的详细内容将在后文叙述。
(氨基A)
优选特定粒子还具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A(以下,也简称为“氨基A”)。
作为特定粒子具有氨基A的方案,可举出例如以下的方案。
方案1:特定粒子中所含的树脂具有氨基A的方案
方案2:特定粒子除了包含树脂及光自由基产生剂以外还包含具有氨基A的化合物的方案
方案3:特定粒子中所含的树脂具有氨基A、并且特定粒子还包含具有氨基A的化合物的方案
其中,从更为抑制迁移、并且更为提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,优选特定粒子还包含具有氨基A的化合物。即,特定粒子具有氨基A的方案优选为上述方案2或方案3。
特定粒子具有氨基A时,可抑制由氧引起的聚合抑制,具有聚合性基团的粒子的聚合高效地进行,因此可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。
具有氨基A的树脂及具有氨基A的化合物的详细内容将在后文叙述。
(氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数)
在本公开的水分散物中,在特定粒子具有氨基A的情况下,氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例优选为5mol%~100mol%,更优选为10mol%~80mol%。上述比例为5mol%以上时,可抑制由氧引起的聚合抑制,具有聚合性基团的粒子的聚合高效地进行,因此可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。另一方面,上述比例为100mol%以下时,光自由基产生剂与氨基的反应中的未反应的氨基少,能够抑制迁移。另外,在油墨中,可抑制其他成分因胺而发生水解,因此储存稳定性优异。
氨基的摩尔数可用以下的方法来测定。
从作为测定对象的水分散物中去掉特定粒子及水以外的成分,准备包含特定粒子的水分散物。
对于准备好的水分散物50g,在旋转速度80000rpm(revolutions per minute的简称)、40分钟的条件下实施离心分离。
去除通过离心分离而产生的上清液,回收沉淀物(特定粒子)。
在容器1中称量回收的特定粒子约0.5g,并记录称量值W1(g)。接着,添加乙酸60mL,稀释所称量的特定粒子,由此获得中和度测定用样品1。
对于所得到的中和度测定用样品1,使用0.1N(=0.1mol/L)高氯酸乙酸溶液作为滴定液进行滴定,将达到当量点所需的滴定液量记作F1(mL)。进而,继续滴定,将达到第二当量点所需的滴定液量记作F2(mL)。
在此,“F1(mL)”相当于经强碱中和的酸根的摩尔数,“(F2-F1)(mL)”相当于作为弱碱的氨基的摩尔数。
(C=C值)
从更为提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,优选特定粒子所具有的聚合性基团包含烯属双键。
在将1g特定粒子中的烯属双键的毫摩尔数作为特定粒子的C=C值的情况下,从更为提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,特定粒子的C=C值优选为0.30mmol/g以上,更优选为1.0mmol/g以上,进一步优选为2.0mmol/g以上。
另一方面,从分散稳定性的观点出发,特定粒子的C=C值优选为6.0mmol/g以下,更优选为5.0mmol/g以下,进一步优选为4.0mmol/g以下。
在本公开的水分散物中,特定粒子的固体成分总量相对于水分散物的固体成分总量优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为70质量%以上,特别优选为80质量%以上,最优选为85质量%以上。
由此,所形成的膜的耐摩擦性更为提高。
在本公开的水分散物中,特定粒子的固体成分总量相对于水分散物的总量优选为1质量%~50质量%,更优选为3质量%~40质量%,进一步优选为5质量%~30质量%。
特定粒子的固体成分总量相对于水分散物的总量为1质量%以上时,所形成的膜的耐摩擦性更为提高。
另外,特定粒子的固体成分总量相对于水分散物的总量为50质量%以下时,特定粒子的分散稳定性更为提高。
在本公开中,特定粒子的固体成分总量是指从特定粒子中除去溶剂(即,水及有机溶剂)后的总量。在特定粒子不包含溶剂的情况下,特定粒子的固体成分总量与特定粒子的总量一致。
水分散物中的特定粒子的体积平均分散粒径没有特别限制,从分散稳定性的观点出发,优选为0.01μm~10μm,更优选为0.01μm~5μm,进一步优选为0.05μm~1μm,特别优选为0.05μm~0.5μm,最优选为0.05μm~0.3μm。
在本公开中,“体积平均分散粒径”是指通过光散射法测定出的值。基于光散射法的特定粒子的体积平均分散粒径的测定例如使用LA-960((株)堀场制作所)来进行。
<树脂>
水分散物中所含的特定粒子包含至少一种树脂。
作为树脂,可举出例如:尿烷聚合物、尿烷脲聚合物、脲聚合物、丙烯酸聚合物、聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯及聚酰胺。
在此,尿烷聚合物是指包含尿烷键且不包含脲键的聚合物,脲聚合物是指包含脲键且不包含尿烷键的聚合物,尿烷脲聚合物是指包含尿烷键和脲键的聚合物。
另外,丙烯酸聚合物是指包含选自由丙烯酸、丙烯酸的衍生物(例如,丙烯酸酯等)、甲基丙烯酸及甲基丙烯酸的衍生物(例如,甲基丙烯酸酯等)组成的组中的至少一种的原料单体的聚合物(均聚物或共聚物)。
树脂优选包含作为尿烷键及脲键中的至少一者的键U。换言之,树脂优选为尿烷聚合物、尿烷脲聚合物或脲聚合物。
在树脂包含键U的情况下,在着落于基材的水分散物中,利用键U彼此的相互作用(例如,氢键),特定粒子彼此容易产生相互作用。因此,特定粒子间的固化更容易进行,因此所形成的膜的耐摩擦性更为提高。
键U优选包含尿烷键。
换言之,树脂优选包含尿烷键且不包含脲键,或者包含尿烷键及脲键。
(聚合性基团)
本公开的水分散物中所含的特定粒子具有聚合性基团。特定粒子所具有的聚合性基团可以为具有聚合性基团的树脂的聚合性基团。即,特定粒子中所含的树脂可以具有聚合性基团。如后所述,在特定粒子包含聚合性单体的情况下,树脂也可以不具有聚合性基团。因而,树脂未必需要具有聚合性基团。
但是,从提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,树脂优选具有聚合性基团。
树脂可以仅含有一种聚合性基团,也可以含有两种以上。
树脂包含聚合性基团例如可通过傅里叶变换红外光谱测定(FT-IR)分析来确认。
树脂中可包含的聚合性基团优选为光聚合性基团,更优选为光自由基聚合性基团。
光自由基聚合性基团优选为(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基或乙烯基,从自由基聚合反应性及所形成的膜的硬度的观点出发,更优选为(甲基)丙烯酰基。
其中,树脂中可包含的聚合性基团优选包含烯属双键。
在将1g树脂中的烯属双键的毫摩尔数作为树脂的C=C值时,从更为提高所形成的膜的硬度的观点出发,树脂的C=C值优选为0.05mmol以上,更优选为0.10mmol/g以上,进一步优选为0.30mmol/g以上,特别优选为0.50mmol/g以上。
另一方面,从分散稳定性的观点出发,树脂的C=C值优选为3.00mmol/g以下,更优选为2.50mmol/g以下,进一步优选为2.00mmol/g以下,特别优选为1.50mmol/g以下。
树脂可以为链状聚合物,也可以为交联聚合物。
在本公开中,链状聚合物是指不具有交联结构的聚合物,交联聚合物是指具有交联结构的聚合物。
链状聚合物可以具有环状结构,也可以具有支链结构。
关于包含链状聚合物的特定粒子,可参照例如日本专利第6584677号公报。
作为树脂为交联聚合物时的特定粒子的优选方案,可举出包含由作为交联聚合物的聚合物P组成的壳和包含聚合性单体的核的微胶囊。
关于包含交联聚合物的特定粒子,可参照例如日本专利第6510681号公报。
从喷出性的观点出发,树脂优选为不具有交联结构的链状的聚合物。
其中,树脂优选包含来自异氰酸酯化合物的结构单元和来自包含活性氢基的化合物的结构单元。
上述优选方案的树脂包含通过异氰酸酯化合物的异氰酸酯基与包含活性氢基的化合物的活性氢基的反应所形成的键U。
作为活性氢基,优选为羟基、伯氨基或仲氨基。
例如,通过异氰酸酯基与羟基的反应而形成尿烷基。
另外,通过异氰酸酯基与伯氨基或仲氨基的反应而形成脲基。
以下,有时将成为具有上述优选结构的树脂的原料的异氰酸酯化合物及包含活性氢基的化合物称为原料化合物。
作为原料化合物的异氰酸酯化合物可以仅为一种,也可以为两种以上。
作为原料化合物的包含活性氢基的化合物可以仅为一种,也可以为两种以上。
作为原料化合物的异氰酸酯化合物之中的至少一种,优选为二官能以上的异氰酸酯化合物。
作为原料化合物的包含活性氢基的化合物的至少一种,优选为包含两个以上活性氢基的化合物。
在原料化合物之中,异氰酸酯化合物及包含活性氢基的化合物中的至少一者优选包含阴离子性基团。由此,容易制造包含阴离子性基团的树脂。在该情况下,最终所得的树脂中的阴离子性基团中的至少一部分基团可以为原料化合物中的阴离子性基团经中和后的基团。
更优选的方案是原料化合物之中包含活性氢基的化合物的至少一种为包含活性氢基及阴离子性基团的化合物的方案。
在树脂包含聚合性基团的情况下,在原料化合物之中,异氰酸酯化合物及包含活性氢基的化合物中的至少一者优选包含聚合性基团。由此,容易制造包含聚合性基团的树脂。
更优选的方案是原料化合物之中包含活性氢基的化合物的至少一种为包含活性氢基及聚合性基团的化合物的方案。
在树脂为链状聚合物的情况下,树脂例如可通过使二官能的异氰酸酯化合物与包含两个活性氢基的化合物进行反应来制造。
在树脂为交联聚合物的情况下,树脂例如可通过使三官能以上的异氰酸酯化合物与包含两个以上的活性氢基的化合物进行反应来制造。
在树脂为交联聚合物的情况下,树脂例如也可通过使二官能的异氰酸酯化合物与包含三个以上的活性氢基的化合物进行反应来制造。
以下,对优选的原料化合物进行说明。
作为异氰酸酯化合物,优选为二官能以上的异氰酸酯化合物,更优选为二官能~六官能的异氰酸酯化合物。
使用二官能的异氰酸酯化合物作为原料化合物时的树脂优选包含作为来自二官能的异氰酸酯化合物的结构单元的下述结构单元(P1)。
[化学式1]
结构单元(P1)中,L1表示碳原子数1~20的二价有机基团,﹡表示键合位置。
作为L1的具体例,可举出从以下的具体例所涉及的二官能的异氰酸酯化合物中除去两个异氰酸酯基(NCO基)后的残基。
二官能的异氰酸酯化合物的具体例如下所述。但是,二官能的异氰酸酯化合物并不限定于以下的具体例。
[化学式2]
另外,作为二官能的异氰酸酯化合物,也可使用由上述具体例衍生的二官能的异氰酸酯化合物。可举出例如:DURANATE(注册商标)D101、D201、A101(旭化成株式会社制)等。
另外,三官能以上的异氰酸酯化合物优选为选自由二官能的异氰酸酯化合物组成的组中的至少一种与选自由包含三个以上的活性氢基的化合物(例如,三官能以上的多元醇化合物、三官能以上的多胺化合物及三官能以上的多硫醇化合物)组成的组中的至少一种的反应生成物。
与包含三个以上的活性氢基的化合物发生反应的二官能的异氰酸酯化合物的摩尔数(分子数)相对于包含三个以上的活性氢基的化合物中的活性氢基的摩尔数(活性氢基的当量数)优选为0.6倍以上,更优选为0.6倍~5倍,进一步优选为0.6倍~3倍,进一步优选为0.8倍~2倍。
作为用于形成三官能以上的异氰酸酯化合物的二官能的异氰酸酯化合物,可举出上述的具体例所涉及的二官能的异氰酸酯化合物。
作为用于形成三官能以上的异氰酸酯化合物的、包含三个以上的活性氢基的化合物,可举出国际公开第2016/052053号的段落0057~0058中记载的化合物。
作为三官能以上的异氰酸酯化合物,可举出:加成型的三官能以上的异氰酸酯化合物、异氰脲酸酯型的三官能以上的异氰酸酯化合物及缩二脲型的三官能以上的异氰酸酯化合物。
作为加成型的三官能以上的异氰酸酯化合物的市售品,可举出:TAKENATE(注册商标)D-102、D-103、D-103H、D-103M2、P49-75S、D-110N、D-120N、D-140N、D-160N(以上为三井化学(株))、DESMODUR(注册商标)L75、UL57SP(住化拜耳聚氨酯(株))、CORONATE(注册商标)HL、HX、L(日本聚氨酯聚合物(株))、P301-75E(旭化成(株))等。
作为异氰脲酸酯型的三官能以上的异氰酸酯化合物的市售品,可举出:TAKENATE(注册商标)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N(以上为三井化学(株)制)、SUMIJOULEN3300、DESMODUR(注册商标)N3600、N3900、Z4470BA(以上为住化拜耳聚氨酯(株)制)、CORONATE(注册商标)HX、HK(以上为日本聚氨酯聚合物(株)制)、DURANATE(注册商标)TPA-100、TKA-100、TSA-100、TSS-100、TLA-100、TSE-100(以上为旭化成(株)制)等。
作为缩二脲型的三官能以上的异氰酸酯化合物的市售品,可举出:TAKENATE(注册商标)D-165N、NP1100(以上为三井化学(株)制)、DESMODUR(注册商标)N3200(住化拜耳聚氨酯(株)制)、DURANATE(注册商标)24A-100(旭化成(株)制)等。
作为原料化合物的异氰酸酯化合物之中的至少一种可以为包含阴离子性基团的异氰酸酯化合物。关于包含阴离子性基团的异氰酸酯化合物,可参照国际公开第2016/052053号的段落0112~0118及段落0252~0254。
作为原料化合物的异氰酸酯化合物之中的至少一种可以为包含聚合性基团的异氰酸酯化合物。关于包含聚合性基团的异氰酸酯化合物,可参照国际公开第2016/052053号的段落0084~0089、0203及0205。
作为包含活性氢基的化合物,优选为包含两个以上的活性氢基的化合物。
作为包含两个以上的活性氢基的化合物,更优选为多元醇化合物(即,具有两个以上羟基的化合物)或多胺化合物(即,具有两个以上氨基的化合物)。
使用包含活性氢基及阴离子性基团的化合物作为原料化合物时的聚合物P优选包含至少一种下述结构单元(P0)。
[化学式3]
结构单元(P0)中,
L0表示二价有机基团,
﹡表示键合位置,
Y1及Y2分别独立地表示氧原子、硫原子或-NR1-基,
R1表示氢原子或碳原子数1~10的烃基,
﹡表示键合位置。
结构单元(P0)中,由L0表示的二价有机基团可以为由碳原子及氢原子组成的基团,也可以为包含碳原子及氢原子、且包含杂原子(例如,氧原子、氮原子、硫原子等)的基团。
作为L0的具体例,可举出从后述的包含两个以上的活性氢基的化合物的具体例中除去两个活性氢基后的残基。
作为R1,优选为氢原子或碳原子数1~6的烃基,更优选为氢原子或碳原子数1~3的烃基。
Y1及Y2优选分别独立地为氧原子或-NR1-基,更优选为氧原子。
以下,示出作为包含活性氢基的化合物的二醇化合物的具体例,但包含活性氢基的化合物并不限定于以下的具体例。
[化学式4]
化合物(12)~(15)中,nC7H15、nC9H19、nC11H23及nC17H35分别表示正庚烷基、正壬烷基、正十一烷基、正十七烷基。
化合物(16)PPG为聚丙二醇,n为重复数。
化合物(16-2)PEG为聚乙二醇,n为重复数。
化合物(17)PEs为聚酯二醇,n为重复数,Ra及两个Rb分别独立地为碳原子数2~25的二价烃基。化合物(17)PEs中的n个Ra可以相同,也可以不同。化合物(17)PEs中的(n+1)个Rb可以相同,也可以不同。
化合物(18)PCD为聚碳酸酯二醇,n为重复数,(n+1)个Rc分别独立地为碳原子数2~12(优选为3~8、更优选为3~6)的亚烷基。化合物(18)PC中的(n+1)个Rc可以相同,也可以不同。
化合物(19)PCL为聚己内酯二醇,n及m分别为重复数,Rd为碳原子数2~25的亚烷基。
其中,从使树脂的玻璃化转变温度下降的观点出发,包含活性氢基的化合物优选为化合物(11)~(19)。
在树脂具有聚合性基团的情况下,作为包含活性氢基的化合物,还可列举包含活性氢基及聚合性基团的化合物。
包含活性氢基及聚合性基团的化合物适合作为用于向树脂中导入聚合性基团的化合物。
以下,示出作为包含活性氢基及聚合性基团的化合物的二醇化合物的具体例,但包含活性氢基及聚合性基团的化合物并不限定于以下的具体例。
[化学式5]
关于包含活性氢基及聚合性基团的化合物,可以适当参照国际公开第2016/052053号的段落0075~0089的记载。
作为包含活性氢基的化合物,还可列举包含活性氢基及阴离子性基团的化合物。
包含活性氢基及阴离子性基团的化合物适合作为用于向树脂中导入阴离子性基团的化合物。
使用包含活性氢基及阴离子性基团的化合物作为原料化合物时的树脂优选包含下述结构单元(P2)。
[化学式6]
结构单元(P2)中,
L21表示碳原子数1~20的三价有机基团,
L22表示单键或碳原子数1~20的二价有机基团,
A1表示羧基、羧基的盐、磺基或磺基的盐,
﹡表示键合位置。
由L21表示的碳原子数1~20的三价有机基团中的碳原子数优选为2~20,更优选为3~20,进一步优选为4~20。
作为由L21表示的三价有机基团,优选为三价烃基或将三价烃基中的至少一个碳原子用杂原子(优选为氧原子、硫原子或氮原子)取代后而成的基团。
由L22表示的碳原子数1~20的二价有机基团中的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。
作为由L22表示的二价有机基团,优选为二价烃基(优选为亚烷基)或将二价烃基(优选为亚烷基)中的至少一个碳原子用氧原子或硫原子(优选为氧原子)取代后而成的基团。
L22可以为单键。
以下,示出包含活性氢基及阴离子性基团的化合物的具体例,但包含活性氢基及阴离子性基团的化合物并不限定于以下的具体例。以下的具体例中的羧基及磺基可以分别被中和(即,可以为羧基的盐及磺基的盐)。
[化学式7]
关于包含活性氢基及阴离子性基团的化合物,可适当参照国际公开第2016/052053号的段落0112~0118及段落0252~0254的记载。
(氨基A)
特定粒子中所含的树脂可以具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A。可认为,树脂具有氨基A时,可抑制由氧引起的聚合抑制,具有聚合性基团的粒子的聚合高效地进行,因此可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。
从水分散物的分散稳定性(即,特定粒子的分散稳定性)的观点出发,树脂的重均分子量(Mw)优选为5000以上,更优选为7000以上,进一步优选为8000以上。
Mw的上限值没有特别限定,可列举例如:150000、100000、70000或50000。
在本公开中,数均分子量及重均分子量可使用凝胶渗透色谱(GPC)来测定。例如,使用HLC-8220GPC(东曹公司制)作为GPC,使用三根TSKgel、Super Multipore HZ-H(东曹公司制,4.6mmID×15cm)作为色谱柱,使用THF(四氢呋喃)作为洗脱液。条件如下:将样品浓度设为0.45质量%,将流速设为0.35mL/min,将样品注入量设为10μL,且将测定温度设为40℃,使用差示折射率(RI)检测器进行检测。使用东曹公司制的产品名“TSK标准聚苯乙烯”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”及“正丙苯”这八个样品作为标准样品来制作校准曲线。
树脂的玻璃化转变温度优选为90℃以下,更优选为70℃以下。玻璃化转变温度的下限值没有特别限制,例如为-50℃。
树脂的玻璃化转变温度为90℃以下时,由于树脂的运动性提高,因此聚合反应的反应率提高。另外,在特定粒子包含聚合性单体的情况下,树脂的玻璃化转变温度为90℃以下时,聚合性单体的运动性提高,聚合反应的反应率提高。其结果,可抑制迁移。
树脂的玻璃化转变温度(Tg)是指使用差示扫描量热仪(DSC)测出的值。
玻璃化转变温度的具体的测定依据JIS K 7121(1987年)或JIS K 6240(2011年)中记载的方法来进行。
本公开中的玻璃化转变温度是外推玻璃化转变起始温度(Tig)。
玻璃化转变温度可通过以下的方法来测定。
在求取玻璃化转变温度的情况下,在比预想的树脂的玻璃化转变温度低约50℃的温度下保持至装置稳定后,以20℃/分钟的加热速度加热至比玻璃化转变结束时的温度高约30℃的温度,制作差示热分析(DTA)曲线或DSC曲线。
外推玻璃化转变起始温度(Tig)作为将DTA曲线或DSC曲线中的低温侧的基线延长至高温侧的直线与在玻璃化转变的阶梯状变化部分的曲线的梯度最大的点处画出的切线的交点的温度而求得。
在水分散物包含两种以上的树脂的情况下,树脂的玻璃化转变温度(Tg)是指各个树脂的玻璃化转变温度的加权平均值。
从分散稳定性的观点出发,树脂的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为20质量%~95质量%,更优选为30质量%~90质量%,进一步优选为40质量%~85质量%。
<光自由基产生剂>
水分散物中所含的特定粒子包含至少一种光自由基产生剂。
光自由基产生剂是通过光的照射而产生自由基的化合物。
作为光自由基产生剂,可列举例如:会发生分子内裂解的分子内裂解型光聚合引发剂(有时也简称为“裂解型光聚合引发剂”)及夺取分子内的氢的分子内夺氢型光聚合引发剂(有时也简称为“夺氢型光聚合引发剂”。)。
作为分子内裂解型光聚合引发剂,可列举例如:烷基苯酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂及肟酯系光聚合引发剂。其中,分子内裂解型光聚合引发剂优选为酰基氧化膦系光聚合引发剂。
作为酰基氧化膦化合物,可列举单酰基氧化膦化合物及双酰基氧化膦化合物,优选为双酰基氧化膦化合物。
作为单酰基氧化膦化合物,可列举例如:异丁酰基二苯基氧化膦、2-乙基己酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)乙氧基苯基氧化膦、邻甲苯基二苯基氧化膦、对叔丁基苯甲酰基二苯基氧化膦、3-吡啶基羰基二苯基氧化膦、丙烯酰基二苯基氧化膦、苯甲酰基二苯基氧化膦、特戊酰基苯基次膦酸乙烯酯、己二酰基双二苯基氧化膦、特戊酰基二苯基氧化膦、对甲苯酰基二苯基氧化膦、4-(叔丁基)苯甲酰基二苯基氧化膦、对苯二甲酰基双二苯基氧化膦、2-甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、二羟苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-2-乙基己酰基二苯基氧化膦、1-甲基-环己酰基二苯基氧化膦、特戊酰基苯基次膦酸甲酯及特戊酰基苯基次膦酸异丙酯。
作为双酰基氧化膦化合物,可列举例如:双(2,6-二氯苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2-萘基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-1-萘基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-氯苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,4-二甲氧基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)癸基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-辛基苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯-3,4,5-三甲氧基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯-3,4,5-三甲氧基苯甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2-萘基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双(2-甲基-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2-甲氧基-1-萘甲酰基)-4-乙氧基苯基氧化膦、双(2-氯-1-萘甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦及双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦。
其中,酰基氧化膦化合物优选为双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(产品名“Omnirad 819”,IGM Resins B.V.公司制)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(产品名“Omnirad TPO H”,IGM Resins B.V.公司制)或(2,4,6-三甲基苯甲酰基)乙氧基苯基氧化膦(产品名“Omnirad TPO-L”,IGM Resins B.V.公司制)。
作为分子内争夺型光聚合引发剂,可列举例如噻吨酮化合物。
作为噻吨酮化合物,可列举:噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2-十二烷基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、1-甲氧基羰基噻吨酮、2-乙氧基羰基噻吨酮、3-(2-甲氧基乙氧基羰基)噻吨酮、4-丁氧基羰基噻吨酮、3-丁氧基羰基-7-甲基噻吨酮、1-氰基-3-氯噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氯噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-乙氧基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氨基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-苯基磺酰基噻吨酮、3,4-二[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基羰基]噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-(1-甲基-1-吗啉代乙基)噻吨酮、2-甲基-6-二甲氧基甲基噻吨酮、2-甲基-6-(1,1-二甲氧基苄基)噻吨酮、2-吗啉代甲基噻吨酮、2-甲基-6-吗啉代甲基噻吨酮、正烯丙基噻吨酮-3,4-二羧基酰亚胺、正辛基噻吨酮-3,4-二羧基酰亚胺、N-(1,1,3,3-四甲基丁基)噻吨酮-3,4-二羧基酰亚胺、1-苯氧基噻吨酮、6-乙氧基羰基-2-甲氧基噻吨酮、6-乙氧基羰基-2-甲基噻吨酮、噻吨酮-2-聚乙二醇酯及2-羟基-3-(3,4-二甲基-9-氧代-9H-噻吨酮-2-基氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙烷氯化铝。
噻吨酮化合物可以为市售品。作为市售品,可举出Lambson公司制的SPEEDCURE系列(例如,SPEEDCURE 7010、SPEEDCURE CPTX、SPEEDCURE ITX等)。
分子内夺氢型光聚合引发剂的数均分子量优选为1000以上。数均分子量的上限值没有特别限制,例如为3000。数均分子量为1000以上时,不易从所形成的膜中渗出,可抑制迁移。
从抑制迁移的观点出发,光自由基产生剂优选包含分子内裂解型光聚合引发剂与分子内夺氢型光聚合引发剂两者。在光自由基产生剂中,分子内裂解型光聚合引发剂与分子内夺氢型光聚合引发剂的质量比率(分子内裂解型光聚合引发剂:分子内夺氢型光聚合引发剂)优选为50:50~95:5,更优选为70:30~90:10。
在本公开的水分散物中,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上。光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上时,自由基的产生量较多,交联密度提高,从而可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。
从更为抑制迁移、并且更为提高所形成的膜的耐摩擦性的观点出发,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例优选为5mol%~40mol%,更优选为7mol%~30mol%。光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为40mol%以下时,聚合度较高,交联密度提高,从而可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。
在本公开的水分散物中,粒子中,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下是指粒子内固体状态的光自由基产生剂的比例较少。上述比例的下限值没有特别限制,上述比例优选为0mol%。即,优选光自由基产生剂在粒子内全部作为液体而存在。
“粒子中,光自由基产生剂作为固体存在”是指光自由基产生剂不溶解于粒子所含的液体中的状态。因此,为了降低光自由基产生剂在粒子内作为固体存在的比例,作为粒子中所含的液体,优选选择容易溶解自由基产生剂的液体。另外,作为光自由基产生剂,优选选择在25℃下为液体的光自由基产生剂。
相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例可通过以下的方法计算。
测定特定粒子中所含的光自由基产生剂的量和液体的量,计算光自由基产生剂与液体的质量比。在25℃的条件下,将光自由基产生剂和液体按照所算出的质量比率混合并搅拌。测定液体中未溶解的光自由基产生剂的量。计算液体中未溶解的光自由基产生剂的摩尔数相对于与液体混合后的光自由基产生剂的总摩尔数的比例。
从分散稳定性的观点出发,光自由基产生剂的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为4质量%~30质量%,更优选为5质量%~25质量%,进一步优选为6质量%~20质量%。
-树脂与光自由基产生剂的HSP距离-
在本公开的水分散物中,树脂与光自由基产生剂的HSP距离优选为5.5MPa1/2以下,更优选为4.5MPa1/2以下。上述HSP距离的下限值没有特别限制,例如为0.1MPa1/2。
上述HSP距离为5.5MPa1/2以下时,树脂与光自由基产生剂的相容性较高,储存稳定性优异。
具体而言,HSP距离为通过下述数学式(X1)求出的值。
HSP距离=Σ(ΔHSP(Rk-Pi)×mk×mi)…数学式(X1)
在数学式(X1)中,
k及i分别独立地表示1以上的整数,
mk表示第k种光自由基产生剂相对于水分散物中所含有的光自由基产生剂的总量的质量分率(即,大于0且小于1的值),
mi表示第i种树脂相对于水分散物中所含有的树脂的总量的质量分率(即,大于0且低于1的值),
ΔHSP(Rk-Pi)表示第k种光自由基产生剂与第i种树脂的HSP距离。
HSP距离是与想要比较的两种物质(以下,设为物质1及物质2)的相容性存在关联的值。HSP距离越短,物质1与物质2的相容性越高。
HSP距离可通过将物质1及物质2各自的δD(分散项)(以下,设为δD1及δD2)、δP(极化项)(以下,设为δP1及δP2)及δH(氢键项)(以下,设为δH1及δH2)代入下述数学式(A)来计算。
在此,δD(分散项)、δP(极化项)及δH(氢键项)是构成HSP(即,汉森溶解度参数)的三个参数。
例如,ΔHSP(Rk-Pi)可通过将第k种光自由基产生剂的分散项设为δD1、将第k种光自由基产生剂的极化项设为δP1、将第k种光自由基产生剂的氢键项设为δH1、将第i种树脂的分散项设为δD2、将第i种树脂的极化项设为δP2、将第i种树脂的氢键项设为δH2并代入下述数学式(A)来计算。
[数学式1]
第i种树脂中的分散项(以下,设为“δD(树脂i)”)、极化项(以下,设为“δP(树脂i)”)及氢键项(以下,设为“δH(树脂i)”)基于Journal of Applied Polymer Science,12,p.2359(1968)中记载的K.W.SUH及J.M.CORBETT的方法来确定。
详细而言,δD(树脂i)、δP(树脂i)及δH(树脂i)通过以下的方法来确定。
使样品(即,树脂i)500mg完全溶解于四氢呋喃(THF)10mL中,向得到的溶液中滴加去离子水至溶液浑浊。将溶液变浑浊时刻的体积分率〔去离子水/(去离子水+THF)〕设为Vw。
使样品(即,树脂i)500mg完全溶解于四氢呋喃(THF)10mL中,向得到的溶液中滴加己烷至溶液浑浊。将溶液变浑浊时刻的体积分率〔己烷/(己烷+THF)〕设为Vh。
使用得到的Vw及Vh,通过下述数学式(D1)、(P1)及(H1),分别确定δD(树脂i)、δP(树脂i)及δH(树脂i)。
δD(树脂i)
=〔Vw1/2×δD(W/T)+Vh1/2×δD(H/T)〕/〔Vw1/2+Vh1/2〕…数学式(D1)
δP(树脂i)
=〔Vw1/2×δP(W/T)+Vh1/2×δP(H/T)〕/〔Vw1/2+Vh1/2〕…数学式(P1)
δH(树脂i)
=〔Vw1/2×δH(W/T)+Vh1/2×δH(H/T)〕/〔Vw1/2+Vh1/2〕…数学式(H1)
数学式(D1)中,以下的参数分别是通过下述数学式求出的值。
δD(W/T)
=δD(THF)×(1-Vw)+δD(water)×Vw
δD(H/T)
=δD(THF)×(1-Vh)+δD(hexane)×Vh
δP(W/T)
=δP(THF)×(1-Vw)+δP(water)×Vw
δP(H/T)
=δP(THF)×(1-Vh)+δP(hexane)×Vh
δH(W/T)
=δH(THF)×(1-Vw)+δH(water)×Vw
δH(H/T)
=δH(THF)×(1-Vh)+δH(hexane)×Vh
上述数学式中,作为以下的参数,使用以下的数值。
δD(THF)=16.8
δD(water)=15.5
δD(hexane)=14.9
δP(THF)=5.7
δP(water)=16
δP(hexane)=0
δH(THF)=8
δH(water)=42.3
δH(hexane)=0
自由基产生剂中的分散项、极化项及氢键项按照与树脂中的分散项、极化项及氢键项的计算方法相同的方法来计算。
水分散物中所含的特定粒子还可以含有除树脂及光自由基产生剂以外的成分。
<聚合性单体>
特定粒子优选包含至少一种聚合性单体。
在本公开中,“聚合性单体”是指具有聚合性基团、并且不具有氨基A的单体,与具有氨基A的化合物不同。
在赋予至基材上的水分散物固化时,聚合性单体有助于使特定粒子彼此连接,提高所形成的膜的耐摩擦性。
作为特定粒子中所含的聚合性单体,可以使用国际公开第2016/052053号的段落0097~0105中记载的化合物。
特定粒子中可包含的聚合性单体优选为光聚合性单体,更优选为光自由基聚合性单体。
光聚合性单体是具有通过光的照射而进行聚合的性质的化合物。
聚合性单体的分子量优选为100~4000,进一步优选为100~2000,进一步优选为100~1000,进一步优选为100~900,进一步优选为100~800,特别优选为150~750。
聚合性单体的分子量可基于构成聚合性单体的元素的种类及数量来计算。
聚合性单体所具有的聚合性基团的优选方案与上述树脂可包含的聚合性基团的优选方案相同。
光聚合性单体优选为包含烯属双键的化合物。
作为光聚合性单体,可列举:丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、苯乙烯化合物、乙烯基萘化合物、N-乙烯基杂环化合物、不饱和聚酯、不饱和聚醚、不饱和聚酰胺及不饱和尿烷。
作为丙烯酸酯化合物,可列举:丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、卡必醇丙烯酸酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸十三烷酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯(PEA)、双(4-丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、低聚酯丙烯酸酯、丙烯酸环氧酯、丙烯酸异冰片酯(IBOA)、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、丙烯酸二环戊酯、环状三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸2-(2-羟基乙氧基)乙酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、3,3,5-三甲基丙烯酸环己酯、4-叔丁基丙烯酸环己酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异硬脂酯、2-乙基己基二甘醇丙烯酸酯、丙烯酸2-羟基丁酯、2-丙烯酰氧基乙基氢邻苯二甲酸、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、乙烯醚丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-丙烯酰氧基邻苯二甲酸、2-丙烯酰氧基乙基-2-羟基乙基邻苯二甲酸、内酯改性丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、丙烯酰胺、取代丙烯酰胺(例如,N-羟甲基丙烯酰胺及二丙酮丙烯酰胺)等单官能的丙烯酸酯化合物;
聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(NDDA)、1,10-癸二醇二丙烯酸酯(DDDA)、3-甲基戊二醇二丙烯酸酯(3MPDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷(EO)加成物二丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷(PO)加成物二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、羟基新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、烷氧基化二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、烷氧基化环己酮二甲醇二丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯、二噁烷二醇二丙烯酸酯、环己酮二甲醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、新戊二醇环氧丙烷加成物二丙烯酸酯等二官能的丙烯酸酯化合物;
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化异氰脲酸三丙烯酸酯、ε-己内酯改性三-(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等三官能以上的丙烯酸酯化合物等。
作为甲基丙烯酸酯化合物,可列举:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸二甲基氨基甲酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸环己酯等单官能的甲基丙烯酸酯化合物;
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、四乙二醇二甲基丙烯酸酯等二官能的甲基丙烯酸酯化合物等。
作为苯乙烯化合物,可列举:苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对甲基-β-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基-β-甲基苯乙烯等。
作为乙烯基萘化合物,可列举:1-乙烯基萘、甲基-1-乙烯基萘、β-甲基-1-乙烯基萘、4-甲基-1-乙烯基萘、4-甲氧基-1-乙烯基萘等。
作为N-乙烯基杂环化合物,可列举:N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙基乙酰胺、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吩噻嗪、N-乙烯基乙酰苯胺、N-乙烯基乙基乙酰胺、N-乙烯基琥珀酰亚胺、N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基咪唑等。
作为其他聚合性的单体,可列举:烯丙基缩水甘油醚、邻苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、N-乙烯基甲酰胺等N-乙烯基酰胺。
其中,从更为提高膜与基材的密合性的观点出发,特定粒子中可包含的聚合性单体优选包含具有环状结构的聚合性单体。
作为具有环状结构的单官能聚合性单体,可列举:丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、丙烯酸二环戊酯、乙氧基化异氰脲酸三丙烯酸酯及ε-己内酯改性三-(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
另外,作为具有环状结构的二官能聚合性单体,可列举:三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷(EO)加成物二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷(PO)加成物二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化环己酮二甲醇二(甲基)丙烯酸酯及环己酮二甲醇二(甲基)丙烯酸酯。
除上述举出的聚合性单体以外,还可使用山下晋三编“交联剂手册”(1981年大成社);加藤清视编“UV·EB固化手册(原料篇)”(1985年、高分子刊行会);RadTech研究会编“UV·EB固化技术的应用及市场”、79页(1989年、CMC);泷山荣一郎著“聚酯树脂手册”(1988年、日刊工业新闻社)等中记载的市售品以及业界公知的自由基聚合性单体。
另外,作为光聚合性单体,已知有日本特开平7-159983号公报、日本特公平7-31399号公报、日本特开平8-224982号公报、日本特开平10-863号公报、日本特开平9-134011号公报、日本特表2004-514014号公报等各公报中记载的用于光聚合性组合物的光固化性的聚合性单体,这些也可作为特定粒子中可包含的聚合性单体进行应用。
作为光聚合性单体,可以使用上市的市售品。
作为光聚合性单体的市售品的例子,可列举:AH-600(二官能)、AT-600(二官能)、UA-306H(六官能)、UA-306T(六官能)、UA-306I(六官能)、UA-510H(十官能)、UF-8001G(二官能)、DAUA-167(二官能)、Light acrylate NPA(二官能)、Light acrylate 3EG-A(二官能)(以上为共荣社化学(株))、SR339A(PEA、单官能)、SR506(IBOA、单官能)、CD262(二官能)、SR238(HDDA、二官能)、SR341(3MPDDA、二官能)、SR508(二官能)、SR306H(二官能)、CD560(二官能)、SR833S(二官能)、SR444(三官能)、SR454(三官能)、SR492(三官能)、SR499(三官能)、CD501(三官能)、SR502(三官能)、SR9020(三官能)、CD9021(三官能)、SR9035(三官能)、SR494(四官能)、SR399E(五官能)(以上为Sartomer公司)、A-NOD-N(NDDA、二官能)、A-DOD-N(DDDA、二官能)、A-200(二官能)、APG-400(二官能)、A-BPE-10(二官能)、A-BPE-20(二官能)、A-9300(三官能)、A-9300-1CL(三官能)、A-TMPT(三官能)、A-TMM-3L(三官能)、A-TMMT(四官能)、AD-TMP(四官能)(以上为新中村化学工业(株))、UV-7510B(三官能)(日本合成化学(株))、KAYARAD DPCA-30(六官能)、KAYARAD DPEA-12(六官能)(以上为日本化药(株))等。
此外,作为聚合性单体,可适当地使用NPGPODA(新戊二醇环氧丙烷加成物二丙烯酸酯)、SR531、SR285、SR256(以上为Sartomer公司)、A-DHP(二季戊四醇六丙烯酸酯、新中村化学工业(株))、ARONIX(注册商标)M-156(东亚合成(株))、V-CAP(BASF公司)、VISCOAT#192(大阪有机化学工业(株))等市售品。
聚合性单体的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为5质量%~75质量%,更优选为10质量%~65质量%,进一步优选为15质量%~55质量%,特别优选为20质量%~50质量%。
<具有氨基A的化合物>
特定粒子优选包含至少一种具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物。
具有氨基A的化合物的分子量为1000以下,与上述具有氨基A的树脂不同。
特定粒子中包含有具有氨基A的化合物时,可抑制因氧引起的聚合抑制,具有聚合性基团的粒子的聚合高效地进行,因此可抑制迁移,并且,所形成的膜的耐摩擦性优异。
粒子中,相对于具有氨基A的化合物的总摩尔数,作为固体存在的具有氨基的化合物的摩尔数的比例优选为5mol%以下。上述比例的下限值没有特别限制,上述比例优选为0mol%。即,优选具有氨基A的化合物在粒子内全部作为液体而存在。
“粒子中,具有氨基A的化合物作为固体存在”是指具有氨基A的化合物不溶解于粒子所含的液体中的状态。因此,为了降低具有氨基A的化合物在粒子内作为固体存在的比例,作为粒子中所含的液体,优选选择容易溶解具有氨基A的化合物的液体。另外,作为具有氨基A的化合物,优选选择在25℃下为液体的化合物。
相对于具有氨基A的化合物的总摩尔数,作为固体存在的具有氨基的化合物的摩尔数的比例可通过与相对于光自由基产生剂的总摩尔数、作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例相同的方法来计算。
在具有氨基A的化合物中,氨基A的数量优选为1~6,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
从更为抑制迁移的观点出发,具有氨基A的化合物优选还具有聚合性基团,更优选具有(甲基)丙烯酰基。
具有氨基A的化合物可以为市售品。
作为市售品,可列举例如:
LA-52、LA-63P、LA-72(以上为ADEKA公司制);
CN371(以上为Sartomer公司制);及
Exacure A198、Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad379、Omnipol ASA、Omnipol910(IGM Resins B.V.公司制)。
具有氨基A的化合物的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为0.1质量%~12质量%,更优选为0.5质量%~10质量%。
-光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的HSP距离-
在本公开的水分散物中,光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的HSP距离优选为6MPa1/2以下,更优选为5MPa1/2以下。上述HSP距离的下限值没有特别限制,例如为0.1MPa1/2。
上述HSP距离为6MPa1/2以下时,光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的反应性提高,因此可更为抑制迁移。
光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的HSP距离通过和上述树脂与光自由基产生剂的HSP距离的计算方法相同的方法来计算。
<其他成分>
特定粒子还可以含有除了上述成分以外的其他成分。作为其他成分,可列举例如有机溶剂。
特定粒子优选包含在25℃下为液体的成分(以下,也称为“液体成分”)。液体成分可以为光自由基产生剂,也可以为聚合性单体。从促进粒子内的聚合反应的观点出发,液体成分的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为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。从抑制液体成分向粒子外溶解析出,提高储存稳定性的观点出发,液体成分的含量相对于特定粒子的固体成分总量优选为75质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为55质量%以下。
另外,从抑制液体成分向粒子外溶解析出,提高储存稳定性的观点出发,液体成分的ClogP值优选为1.5以上,更优选为2.0以上,进一步优选为3.0以上。
在本公开中,ClogP值使用碎片法计算。作为利用碎片法的计算软件,可使用ChemDraw Professioal 16。
[水]
本公开的水分散物含有水。
水是针对特定粒子(分散质)的分散介质。
水的含量没有特别限定,相对于水分散物的总量,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,特别优选为50质量%以上。
另外,水的含量相对于水分散物的总量为99质量%以下,更优选为95质量%以下,进一步优选为90质量%以下。
[其他成分]
本公开的水分散物还可以含有除特定粒子及水以外的其他成分。作为其他成分,可列举例如色料及水溶性有机溶剂。另外,本公开的水分散物还可以含有通常添加于油墨中的添加剂作为其他成分,例如表面活性剂、阻聚剂、紫外线吸收剂等。其他成分可以包含于特定粒子中,也可以不包含于特定粒子中。
另外,本公开的水分散物可以根据需要在特定粒子的外部含有水溶性聚合性单体、水溶性光自由基产生剂、水溶性树脂等。关于这些成分,可参照例如国际公开第2016/052053号的段落0134~0157。
在本公开的水分散物含有色料的情况下,本公开的水分散物优选在特定粒子的外部包含色料(即,特定粒子不包含色料)。
作为色料,没有特别限定,可从颜料、水溶性染料、分散染料等公知的色料中任意地选择来使用。其中,从耐候性优异、富有颜色重现性方面出发,更优选包含颜料。
作为颜料,没有特别限定,可根据目的适当选择,可列举例如公知的有机颜料及无机颜料等,另外,也可列举:用染料染色后的树脂粒子、市售的颜料分散体或经表面处理的颜料(例如,将颜料作为分散介质分散于水、液态化合物或不溶性树脂等中而成的物质、及用树脂或颜料衍生物等对颜料表面进行处理而成的物质等)。
作为有机颜料及无机颜料,可列举例如:黄色颜料、红色颜料、品红色颜料、蓝色颜料、青色颜料、绿色颜料、橙色颜料、紫色颜料、褐色颜料、黑色颜料、白色颜料等。
在使用颜料作为色料的情况下,可以根据需要使用颜料分散剂。
另外,在使用颜料作为色料的情况下,作为颜料,可使用在颜料粒子表面具有亲水性基团的自分散颜料。
关于色料及颜料分散剂,可适当参照日本特开2014-040529号公报的段落0180~0200、国际公开第2016/052053号的段落0122~0129。
在本公开的水分散物含有色料的情况下,色料的含量相对于水分散物的总量优选为0.1质量%~20质量%,更优选为0.5质量%~10质量%,特别优选为0.5质量%~5质量%。
本公开的水分散物可适合用作喷墨油墨。
作为本公开的优选方案,可列举如下喷墨油墨:其含有水、以及包含树脂及光自由基产生剂且具有聚合性基团的粒子,聚合性基团包含烯属双键,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。
在将本公开的水分散物用作喷墨油墨的情况下,从提高喷出性的观点出发,本公开的水分散物优选在特定粒子的外部包含水溶性有机溶剂。
在此,“水溶性”是指相对于25℃的蒸馏水100g的溶解量超过1g的性质。
在本公开的水分散物含有水溶性有机溶剂的情况下,水溶性有机溶剂的含量相对于水分散物的总量优选为0.1质量%~30质量%,更优选为1.0质量%~20质量%。
水溶性有机溶剂的具体例如下所述。
·醇(例如,甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、环己醇、苄醇等)
·多元醇(例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、甘油、己三醇、硫二甘醇、2-甲基丙二醇等)
·多元醇醚(例如,乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、乙二醇单苯醚、丙二醇单苯醚等)
·胺(例如,乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、吗啉、N-乙基吗啉、乙二胺、二乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、五甲基二乙烯三胺、四甲基丙二胺等)
·酰胺(例如,甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等)
·杂环系化合物(例如,2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、2-噁唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、γ-丁内酯等)
·亚砜系化合物(例如,二甲基亚砜等)
·砜类(例如,环丁砜等)
·其他(尿素、乙腈、丙酮等)
[用途]
本公开的水分散物能够应用于各种用途。
本公开的水分散物能够用作例如喷墨油墨等油墨或涂覆膜形成用组合物。特别是,本公开的水分散物适合用作喷墨油墨。
[水分散物的制造方法]
制造本公开的水分散物的方法没有特别限定。
水分散物的制造方法例如具有下述工序:将包含有机溶剂、树脂及光自由基产生剂的油相成分与包含水的水相成分混合并使其乳化,由此得到特定粒子的水分散物。
在得到特定粒子的水分散物的工序中,将上述的油相成分与水相成分混合,并使得到的混合物乳化,由此形成特定粒子。所形成的特定粒子在所制造的水分散物中作为分散相发挥功能。
水相成分中的水作为所制造的水分散物中的分散介质发挥功能。
作为油相成分中所含的有机溶剂,可列举例如乙酸乙酯及甲乙酮。
有机溶剂优选在特定粒子的形成过程中、且在特定粒子形成后除去其至少一部分。
油相成分除上述各成分以外还可包含例如聚合性单体及具有氨基A的化合物。
水相成分除包含水以外,没有特别限制。
水相成分可以包含用于中和树脂的亲水性基团的至少一部分的中和剂。
作为中和剂,可列举碱金属氢氧化物(例如,氢氧化钠、氢氧化钾等)及有机胺(例如,三乙胺等)。
水相成分还可以包含除水及中和剂以外的成分。
水分散物的制造方法中的、从油相成分及水相成分中除去有机溶剂及水后的总量对应于所制造的水分散物中的特定粒子的固体成分总量。
关于可用于水分散物的制造方法的各成分的用量的优选范围,可参照已述的“特定粒子”项。进行该参照时,已述的“特定粒子”项中的“含量”及“特定粒子的固体成分总量”可分别替读为“用量”及“从油相成分及水相成分中除去有机溶剂及水后的总量”。
在得到特定粒子的水分散物的工序中,油相成分与水相成分的混合方法没有特别限定,可列举例如通过搅拌的混合。
在得到特定粒子的水分散物的工序中,乳化的方法没有特别限定,可举出例如:利用均质器等乳化装置(例如,分散机等)进行的乳化。
乳化时的分散机的旋转速度例如为5000rpm~20000rpm,优选为10000rpm~15000rpm。
乳化时的旋转时间例如为1分钟~120分钟,优选为3分钟~60分钟,更优选为3分钟~30分钟,进一步优选为5分钟~15分钟。
得到特定粒子的水分散物的工序中的乳化可以在加热下进行。
通过在加热下进行乳化,能够更高效地形成特定粒子。
另外,通过在加热下进行乳化,容易从混合物中除去油相成分中的有机溶剂的至少一部分。
作为在加热下进行乳化时的加热温度,优选为35℃~70℃,更优选为40℃~60℃。
另外,得到特定粒子的水分散物的工序可以包括使混合物(例如在低于35℃的温度下)乳化的乳化工序和将通过乳化工序得到的乳化物(例如在35℃以上的温度下)进行加热的加热工序。
在得到特定粒子的水分散物的工序包括乳化工序和加热工序的方案中,特别是在加热工序中,能够更高效地形成特定粒子。
另外,在得到特定粒子的水分散物的工序包括乳化工序和加热工序的方案中,特别是在加热工序中,容易从混合物中除去油相成分中的有机溶剂的至少一部分。
作为加热工序中的加热温度,优选为35℃~70℃,更优选为40℃~60℃。
加热工序中的加热时间优选为6小时~50小时,更优选为12小时~40小时,进一步优选为15小时~35小时。
另外,水分散物的制造方法还可以根据需要具有除得到特定粒子的水分散物的工序以外的其他工序。
作为其他工序,可列举:在得到特定粒子的水分散物的工序后,添加其他成分(色料等)的工序。
〔膜形成方法〕
使用上述的本公开的水分散物的膜形成方法的优选方案(以下,也称为“膜形成方法X”)如下所述。
膜形成方法X包括:
向基材上赋予本公开的水分散物的工序(以下,也称为“赋予工序”);以及
使基材上所赋予的水分散物固化的工序(以下,也称为“固化工序”)。
膜形成方法X还可以根据需要包括其他工序。
根据膜形成方法X,可形成耐摩擦性优异、且对基材的密合性优异的膜。
<基材>
作为用于膜形成方法X的基材,没有特别限定,可以为非渗透性基材,也可以为渗透性基材,优选为非渗透性基材。
详细而言,在使用水系的组合物对非渗透性基材形成膜的情况下,对于提高膜的耐摩擦性及密合性有较高要求。因此,在使用非渗透性基材作为用于膜形成方法X的基材的情况下,能够满足上述要求。
在此,非渗透性基材是指在ASTM试验法的ASTMD570中吸水率(单位:质量%,测定时间:24小时)低于10的基材。
非渗透性基材的上述吸水率优选为5以下。
作为非渗透性基材,可列举例如:
层压有塑料(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)的纸、金属板(例如,铝、锌、铜等金属的板)、塑料膜(例如,聚氯乙烯(PVC:Polyvinyl Chloride)树脂、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET:Polyethylene Terephthalate)、聚乙烯(PE:Polyethylene)、聚苯乙烯(PS:Polystyrene)、聚丙烯(PP:Polypropylene)、聚碳酸酯(PC:Polycarbonate)、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸树脂等的膜)、层压或蒸镀有上述金属的纸、层压或蒸镀有上述金属的塑料膜、及皮革。
作为皮革,可列举:天然皮革(也称为“真皮”)、合成皮革(例如,PVC(聚氯乙烯)皮革、PU(聚氨酯)皮革)等。关于皮革,可参照例如日本特开2009-058750号公报的段落0163~段落0165。
例如,在对作为非渗透性基材的皮革(例如,汽车用座垫、箱包、鞋、钱包等)或塑料膜形成膜的情况下,对于所形成的膜,要求优异的耐摩擦性及密合性。
另外,在对除皮革及塑料膜以外的基材形成膜时,对于所形成的膜,有时也要求优异的耐摩擦性。
根据本公开的膜形成方法,能够满足上述要求。
从提高表面能的观点出发,可以对基材进行表面处理。
作为表面处理,可列举:电晕处理、等离子体处理、火焰(flame)处理、热处理、磨损处理、光照射处理(UV处理)、火焰处理等,但并不限定于这些处理。
<赋予工序>
赋予工序是向基材上赋予本公开的水分散物的工序。
赋予水分散物的方法没有特别限制,可列举例如:涂布法、喷墨记录方式、浸渍法等公知的方法。
通过喷墨记录方式赋予水分散物时,能够通过从公知的喷墨记录装置的喷墨头中喷出水分散物来进行。
作为喷墨头,优选压电型的喷墨头。
作为喷墨头的分辨率,优选为300dpi以上,更优选为600dpi以上,进一步优选为800dpi以上。
在此,dpi(dot per inch)表示每2.54cm(1inch)的点数。
从喷墨头喷出的水分散物的打滴量(每1点的打滴量)优选为1pL(皮升)~100pL,更优选为3pL~80pL,进一步优选为3pL~50pL。
在赋予工序中,可以对加热的基材赋予水分散物。
在该情况下,优选满足下述中的至少一项:在赋予工序前包括加热基材的工序;及在赋予工序中加热基材并且赋予油墨。
在该情况下,基材的水分散物着落的面的温度优选为30℃以上,更优选为30℃~100℃,进一步优选为30℃~70℃。
作为用于加热基材的加热装置,没有特别限定,可列举例如:加热鼓、热风、红外线灯、红外线LED、红外线加热器、热烘箱、加热板、红外线激光、红外线干燥器等。
<固化工序>
膜形成方法X中的固化工序是使基材上所赋予的水分散物固化的工序。
通过该固化工序,使基材上所赋予的水分散物中的具有聚合性基团的粒子进行聚合反应。由此,能够得到耐摩擦性优异的膜。
固化工序优选为对基材上所赋予的水分散物照射活性能量射线的工序。
作为活性能量射线,可列举:紫外线(UV光)、可见光、电子束等。其中,活性能量射线优选UV光。
对基材上所赋予的水分散物的活性能量射线的照射可以在基材及基材上所赋予的水分散物被加热的状态下进行。
活性能量射线的照射能量(即,曝光量)优选为20mJ/cm2~5J/cm2,更优选为100mJ/cm2~1500mJ/cm2。
活性能量射线的照射时间优选为0.01秒~120秒,更优选为0.1秒~90秒。
活性能量射线的照射条件及基本的照射方法能够应用日本特开昭60-132767号公报中公开的照射条件及照射方法。
作为活性能量射线照射用的光源,可列举:汞灯、金属卤化物灯、高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、紫外线荧光灯、气体激光、固体激光、LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等。
其中,作为活性能量射线照射用的光源,优选为作为紫外线照射用光源的金属卤化物灯、高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯或紫外LED(以下,也称为UV-LED)。
紫外线的峰值波长例如优选为200nm~405nm,更优选为220nm~400nm,进一步优选为340nm~400nm。
作为来自LED光源的光(LED光)的峰值波长,优选为200nm~600nm,更优选为300nm~450nm,进一步优选为320nm~420nm,进一步优选为340nm~400nm。
作为UV-LED,可列举例如:日亚化学株式会社制的、主发射光谱具有365nm与420nm之间的波长的UV-LED。
另外,还可列举美国专利第6,084,250号说明书中记载的、能够发射在300nm与370nm之间设置中心的活性射线的UV-LED。
另外,通过组合若干UV-LED,能够照射不同波长范围的紫外线。
特别优选的活性能量射线为LED光,特别优选为在340nm~405nm的波长范围具有峰值波长的LED光。
例如,更优选峰值波长位于355nm、365nm、385nm、395nm或405nm的LED光,特别优选峰值波长位于355nm、365nm、385nm、395nm或405nm的LED光。
LED在基材上的最高照度优选为10mW/cm2~2,000mW/cm2,更优选为20mW/cm2~1,000mW/cm2,进一步优选为50mW/cm2~800mW/cm2。
另外,如上所述,本公开的水分散物优选为喷墨油墨。作为本公开的优选方案,可列举包括下述工序的图像记录方法:向基材上赋予喷墨油墨的工序;以及使基材上所赋予的喷墨油墨固化的工序。图像记录方法中的各工序的详细内容与膜形成方法中的各工序相同。
[实施例]
以下,通过实施例对本公开更具体地进行说明,但本公开并不限定于以下的实施例。
<树脂的合成>
(聚合物PU1)
向三颈烧瓶中装入二羟甲基丙酸(DMPA)(8.1g)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)(30.4g)、DURANOL T5652(旭化成公司制,聚碳酸酯二醇)(21.4g)、双酚A环氧二丙烯酸酯(28.8g)及甲乙酮(57.1g),加热至70℃。向其中添加NEOSTAN U-600(日东化成公司制,无机铋催化剂;以下,也称为“U-600”)0.1g,在70℃下搅拌7小时。
接着,添加作为封端材料的异丙醇(IPA)(62.1g)和乙酸乙酯(87.7g),在70℃下搅拌3小时。搅拌3小时后,放冷至室温(25℃;下同)。使用乙酸乙酯进行浓度调节,由此得到聚合物PU1的30质量%溶液(溶剂:IPA、乙酸乙酯及甲乙酮的混合溶剂)。
聚合物PU1的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。聚合物PU1具有丙烯酰基作为光聚合性基团。
(聚合物PU2)
向三颈烧瓶中装入二羟甲基丙酸(DMPA)(9.6g)、二环己基甲烷-4,4-二异氰酸酯(HMDI)(55.0g)、三环癸烷二甲醇(14.7g)、双酚A环氧二丙烯酸酯(25.9g)及乙酸乙酯(66.1g),加热至70℃。向其中添加U-600(0.1g),在70℃下搅拌7小时。
然后,通过与聚合物PU1相同的方法,得到聚合物PU2的30质量%溶液。
聚合物PU2的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。聚合物PU2具有丙烯酰基作为光聚合性基团。
(聚合物PU3)
向三颈烧瓶中装入二羟甲基丙酸(DMPA)(8.0g)、二环己基甲烷-4,4-二异氰酸酯(HMDI)(45.0g)、三环癸烷二甲醇(16.5g)、双酚A环氧二丙烯酸酯(6.8g)、T5652(11.4g)及甲乙酮(48.8g),加热至70℃。向其中添加U-600(0.1g),在70℃下搅拌7小时。
然后,通过与聚合物PU1相同的方法,得到聚合物PU3的30质量%溶液。
聚合物PU3的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。聚合物PU3具有丙烯酰基作为光聚合性基团。
(聚合物PU4)
向三颈烧瓶中装入二羟甲基丙酸(DMPA)(8.5g)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)(39.4g)、三环癸烷二甲醇(22.1g)、双酚A环氧二丙烯酸酯(23.0g)及甲乙酮(60.0g),加热至70℃。向其中添加U-600(0.1g),在70℃下搅拌7小时。
然后,通过与聚合物PU1相同的方法,得到聚合物PU4的30质量%溶液。
聚合物PU4的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。聚合物PU4具有丙烯酰基作为光聚合性基团。
(聚合物PU5)
向三颈烧瓶中装入二羟甲基丙酸(DMPA)(10.7g)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)(37.3g)、聚乙二醇2000(富士胶片和光纯药)(40.4g)、双酚A环氧二丙烯酸酯(29.0g)及甲乙酮(76.3g),加热至70℃。向其中添加U-600(0.1g),在70℃下搅拌7小时。
然后,通过与聚合物PU1相同的方法,得到聚合物PU5的30质量%溶液。
聚合物PU5的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。聚合物PU5具有丙烯酰基作为光聚合性基团。
(聚合物AC1)
将乙酸乙酯(101.0g)及异丙醇(43.3g)称量至具备冷却管的1000ml的三颈烧瓶中,在氮气流下,于65℃加热搅拌。另将乙酸乙酯(89.0g)及异丙醇(41.3g)、丙烯酸正丁酯(5.7g)、甲基丙烯酸甲酯(107.1g)、甲基丙烯酸(7.2g)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(“V-65”,富士胶片和光纯药工业公司制)(3.7g)混合制备的混合溶液用时3小时滴加于上述烧瓶中。结束滴加,在65℃下加热1小时后,添加V-65(1.24g),在70℃下再搅拌3小时。放冷至室温。接着,使用乙酸乙酯进行浓度调节,由此得到聚合物AC1的30质量%溶液(溶剂:IPA及乙酸乙酯的混合溶剂)。
聚合物AC1的重均分子量(Mw)为11000,酸值为0.7mmol/g。
[实施例1]
-油相成分的制备-
将乙酸乙酯(56.0g)、聚合物PU1的30%质量溶液(93.5g)、苯氧基乙基丙烯酸酯(东京化成工业公司制)(12.9g)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(产品名“Omnirad819”、IGM Resins B.V.公司制)(2.4g)及异丙基噻吨酮(0.4g)混合,搅拌30分钟,由此得到油相成分。
-水相成分的制备-
将蒸馏水(162.4g)和作为中和剂的氢氧化钠混合,搅拌15分钟,得到水相成分。调节氢氧化钠的量以使粒子的阴离子值为0.33mmol/g。
将油相成分与水相成分混合。在室温下,使用均质器,于7000rpm下使得到的混合物乳化30分钟,得到乳化物。向得到的乳化物中添加蒸馏水(57.6g),将得到的液体加热至50℃,在50℃下搅拌4小时,由此从上述液体中蒸馏除去乙酸乙酯。
将蒸馏除去乙酸乙酯后的液体用蒸馏水稀释以使固体成分含量为25质量%,得到水分散物1。
-油墨的制备-
将得到的水分散物1放入容器并密封,在室温下静置2周。使用制备后经过2周的水分散物1,按照下述组成混合各成分,制备油墨。
此外,得到的油墨也是水分散物的一种方案。
·水分散物1…50质量%
·颜料分散液(产品名“Pro-jet Cyan APD1000”,FUJIFILM Imaging Colorants公司制),颜料浓度:14质量%)…15质量%
·氟系表面活性剂(产品名“Capstone FS-31”,DuPont公司制,固体成分:25质量%)…0.3质量%
·丙二醇…15质量%
·水…用于使油墨整体达到100质量%的余量
[实施例2~实施例22、比较例1、比较例2]
将树脂、光自由基产生剂、具有氨基A的化合物及聚合性单体的种类及含量变更为表1中记载的种类及含量,除此以外,通过与实施例1相同的方法制备水分散物,通过与实施例1相同的方法制备油墨。
此外,具有氨基A的化合物包含于油相成分。
光自由基产生剂、具有氨基A的化合物及聚合性单体的详细内容如下所述。
-光自由基产生剂(分子内裂解型光聚合引发剂)-
·819…双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(产品名“Omnirad819”,分子量418.5
·TPO-L…(2,4,6-三甲基苯甲酰基)乙氧基苯基氧化膦(产品名“Omnirad TPO-L”,IGM Resins B.V.公司制),分子量316.3
-光自由基产生剂(分子内夺氢型光聚合引发剂)-
·ITX…异丙基噻吨酮(产品名“Speedcure ITX”,Lambson公司制),分子量254.4
·7010…1,3-二({α-[1-氯-9-氧代-9H-噻吨-4-基)氧基]乙酰基聚[氧基(1-甲基乙烯)]}氧基)-2,2-双({α-[1-甲基乙烯)]}氧基甲基)丙烷(产品名“Speedcure 7010”,Lambson公司制),分子量1200
-具有氨基A的化合物-
·CN371…胺改性丙烯酸酯(产品名“CN371”,Sartomer公司制),分子量459.0
·N-Gly…N,N-二甲基甘氨酸(东京化成工业公司制),分子量103.1·ASA…聚(乙二醇)双(对二甲基氨基苯甲酸酯)(产品名“Omnipol ASA”,IGM Resins B.V.公司制,分子量510.0
-聚合性单体-
·PEA…苯氧基乙基丙烯酸酯(东京化成工业公司制),分子量192.2·TCDDMDA…三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(产品名SR833NS”,Sartomer公司制),分子量304.4
·GPTA…甘油丙氧基三丙烯酸酯(产品名“OTA480”,Daicel Allnex公司制),分子量480.0
(HSP距离)
将样品500mg完全溶解于四氢呋喃(THF)10mL中,向得到的溶液中滴加去离子水直至溶液浑浊。将溶液变浑浊时刻的体积分率〔去离子水/(去离子水+THF)〕设为Vw。
将样品500mg完全溶解于四氢呋喃(THF)10mL中,向得到的溶液中滴加己烷直至溶液浑浊。将溶液变浑浊时刻的体积分率〔己烷/(己烷+THF)〕设为Vh。
使用利用上述的数学式算出的树脂、光自由基产生剂及具有氨基A的化合物的δD、δP及δH,计算树脂与光自由基产生剂的HSP距离及光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的HSP距离。
此外,计算Vh时,关于在上述方法中未见浊点的Omnirad819,将样品500mg添加于己烷20mL中,滴加THF,基于即将溶解前的THF的添加量,估算体积分率。
另外,关于完全溶解于己烷的Omnirad TPO-L及Speedcure ITX,将Vh设为1。
关于未溶解于THF及己烷、而仅溶解于水的二甲基甘氨酸,设为与水的δD、δP及δH相同。
表1及表2中示出通过上述的方法计算出的树脂、光自由基产生剂及具有氨基A的化合物的δD、δP及δH。在光自由基产生剂为两种的情况下,括号内记载质量比。
[表1]
[表2]
<膜形成方法>
向喷墨记录装置(产品名“DMP-2850”,富士胶片公司制)附带的墨盒中填充油墨,在900dpi及打滴量10pL的条件下,向PVC膜上喷出油墨。
喷出后,使用395nmLED灯(产品名“PEL UV CURE UNIT”,PRINTED ELECTRONICS公司制),在约250mW/cm2下曝光10次,得到油墨膜。
使用所制备的油墨及得到的油墨膜,进行迁移、耐摩擦性、喷出性及储存稳定性的评价。
<迁移>
在上述膜形成方法中,准备在基材上赋予油墨后的油墨膜A和在基材上赋予油墨、并进一步曝光后的油墨膜B。使油墨膜分别含浸于四氢呋喃/甲醇(质量比1:1)的溶液中。使用HPLC测定含浸后的溶液中所含的油墨的成分的总量(提取量)。
将从油墨膜A中提取的提取量设为提取量A,将从油墨膜B中提取的提取量设为提取量B,基于以下式计算提取率。基于提取率,进行迁移的评价。评价标准如下所述
提取率(质量%)=(提取量B/提取量A)×100
A:提取率为1质量%以下。
B:提取率超过1质量%且为3质量%以下。
C:提取率超过3质量%且为5质量%以下。
D:提取率超过5质量%且为10质量%以下。
E:提取率超过10质量%。
<耐摩擦性>
在上述膜形成方法中,按照100%的印字率,在基材上形成3cm×10cm的油墨膜。将形成油墨膜后的基材在25℃、相对湿度50%的环境下放置24小时。经过24小时后,使用学振式摩擦试验机,向油墨膜的表面施加200g的负载,并用棉布(Kanakin 3号)摩擦100次。然后,通过目测观察油墨膜的表面,基于油墨膜的表面状态,进行耐摩擦性的评价。评价标准如下所述。
A:油墨膜上无擦痕。
B:油墨膜上有少许擦痕。
C:油墨膜上有擦痕,可见相对于油墨膜的总面积低于5%的比例的基材。
D:油墨膜上有擦痕,可见相对于油墨膜的总面积为5%以上且低于50%的比例的基材。
E:油墨膜几乎未残留,可见相对于油墨膜的总面积为50%以上的比例的基材。
<喷出性>
使用上述膜形成方法,按照100%的印字率,在基材上喷出油墨1次。然后,在25℃、相对湿度50%的条件下,使喷墨记录装置停止30分钟,将喷墨头暴露在大气下。
经过30分钟后,选择喷嘴检查图案,喷出油墨1次。通过目测观察所记录的喷嘴检查图案,基于不喷出喷嘴的根数,进行喷出性的评价。评价标准如下所述。
[评价标准]
A:无不喷出喷嘴。
B:不喷出喷嘴为1根~2根。
C:不喷出喷嘴为3根~4根。
D:不喷出喷嘴为5根以上。
E:无法喷出。
<储存稳定性>
制备后,将在室温下保存1天以内的油墨放入容器并密封,在60℃下静置2周。利用制备后经过2周的油墨(制备水分散物后经过4周的油墨),使用上述膜形成方法,按照100%的印字率,向基材上喷出油墨1次。然后,在25℃、相对湿度50%的条件下,使喷墨记录装置停止30分钟,将喷墨头暴露在大气下。
经过30分钟后,选择喷嘴检查图案,喷出油墨1次。通过目测观察所记录的喷嘴检查图案,基于不喷出喷嘴的根数,进行储存稳定性的评价。评价标准如下所述。
[评价标准]
A:无不喷出喷嘴。
B:不喷出喷嘴为1根~2根。
C:不喷出喷嘴为3根~4根。
D:不喷出喷嘴为5根以上。
E:无法喷出。
表3中示出评价结果。
表3中,关于树脂,记载了种类、C=C值、玻璃化转变温度(Tg,单位:℃)及相对于特定粒子的总量的含量(单位:质量%)。树脂的C=C值是指1g树脂中的烯属双键的毫摩尔数(单为:mmol/g)。
关于光自由基产生剂,记载了分子内裂解型光聚合引发剂和分子内夺氢型光聚合引发剂的种类、在光自由基产生剂中所占的比率(单位:质量%)、相对于特定粒子的总量的含量(单位:质量%)。另外,还记载了分子内夺氢型光聚合引发剂的数均分子量(Mn)。光自由基产生剂一栏中的“固体比率”是指作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例(单位:mol%)。
表3中记载了具有氨基A的化合物的种类及相对于特定粒子的总量的含量(单位:质量%)。具有氨基A的化合物一栏中的“固体比率”是指作为固体存在的化合物的摩尔数相对于具有氨基A的化合物的总摩尔数的比例(单位:mol%)。
表3中记载了具有氨基A的化合物的种类及相对于特定粒子的总量的含量(单位:质量%)。
表3中记载了聚合性单体的种类及相对于特定粒子的总量的含量(单位:质量%)。
表3中,“△HSP(RP)”是指树脂与光自由基产生剂的HSP距离。“△HSP(RN)”是指光自由基产生剂与具有氨基A的化合物的HSP距离。
表3中,“氨基/光自由基产生剂”是指氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例(单位:mol%)。
表3中,“粒子中的光自由基产生剂”是指1g粒子中的光自由基产生剂的毫摩尔数(单位:mmol/g)。
表3中,“粒子的C=C值”是指1g粒子中的烯属双键的毫摩尔数(单位:mmol/g)。
表3中,“光自由基产生剂/C=C”是指光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例(单位:mol%)。
[表3]
如表3所示可知,在实施例1~实施例22中,由于含有水、以及包含树脂及光自由基产生剂且具有聚合性基团的粒子,聚合性基团包含烯属双键,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下,因此可抑制迁移。
另一方面,在比较例1中,关于光自由基产生剂的含量,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例低于4mol%,因此确认到迁移。
在比较例2中,粒子中,相对于光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的光自由基产生剂的摩尔数的比例超过5mol%,因此确认到迁移,并且,造成喷出性及储存稳定性较差的结果。
可知在实施例4中,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为5mol%以上,因此与实施例3相比,可抑制迁移。
可知在实施例6中,粒子中,光自由基产生剂的摩尔数相对于烯属双键的摩尔数的比例为40mol%以下,因此与实施例7相比,耐摩擦性优异。
可知在实施例13中,树脂与光自由基产生剂的HSP距离为5.5MPa1/2以下,因此与实施例14相比,喷出性及储存稳定性优异。
可知在实施例8中,粒子还具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A,因此与实施例4相比,可抑制迁移,并且,耐摩擦性优异。
可知在实施例10中,在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例为5mol%以上,因此与实施例9相比,可抑制迁移。
可知在实施例11中,在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的摩尔数相对于光自由基产生剂的总摩尔数的比例为100mol%以下,因此与实施例12相比,可抑制迁移,并且,喷出性及储存稳定性优异。
可知在实施例9中,粒子中,相对于具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物的总摩尔数,作为固体存在的化合物的摩尔数的比例为5mol%以下,因此与实施例17相比,喷出及储存稳定性优异。
可知在实施例18中,光自由基产生剂与具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物的HSP距离为6MPa1/2以下,因此与实施例17相比,可抑制迁移。
可知在实施例15中,树脂的玻璃化转变温度为90℃以下,因此与实施例16相比,可抑制迁移。
可知在实施例6中,光自由基产生剂包含数均分子量为1000以上的夺氢型引发剂,因此与实施例5相比,可抑制迁移。
可知在实施例8中,粒子包含聚合性单体,因此与实施例21相比,耐摩擦性优异。
此外,2021年9月30日申请的日本专利申请2021-161314号的所有公开内容通过参考并入本说明书中。另外,本说明书中所记载的所有文献、专利申请及技术标准以与各文献、专利申请及技术标准通过参考而被具体且独立记载的情况相同程度地、通过参考而被并入本说明书中。
Claims (13)
1.一种水分散物,其含有:
水;以及
粒子,其包含树脂及光自由基产生剂、且具有聚合性基团,
所述聚合性基团包含烯属双键,
所述粒子中,所述光自由基产生剂的摩尔数相对于所述烯属双键的摩尔数的比例为4mol%以上,并且,
相对于所述光自由基产生剂的总摩尔数,作为固体存在的所述光自由基产生剂的摩尔数的比例为5mol%以下。
2.根据权利要求1所述的水分散物,其中,
所述光自由基产生剂的摩尔数相对于所述烯属双键的摩尔数的比例为5mol%~40mol%。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的水分散物,其中,
所述树脂与所述光自由基产生剂的HSP距离为5.5MPa1/2以下。
4.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的水分散物,其中,
所述粒子还具有在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A。
5.根据权利要求4所述的水分散物,其中,
所述在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的摩尔数相对于所述光自由基产生剂的总摩尔数的比例为5mol%~100mol%。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的水分散物,其中,
所述粒子还包含具有所述在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物。
7.根据权利要求6所述的水分散物,其中,
所述粒子中,相对于所述具有氨基A的化合物的总摩尔数,作为固体存在的所述具有氨基的化合物的摩尔数的比例为5mol%以下。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的水分散物,其中,
所述光自由基产生剂与具有所述在α位的碳原子上具有氢原子的氨基A的化合物的HSP距离为6MPa1/2以下。
9.根据权利要求1~权利要求8中任一项所述的水分散物,其中,
所述树脂的玻璃化转变温度为90℃以下。
10.根据权利要求1~权利要求9中任一项所述的水分散物,其中,
所述光自由基产生剂包含数均分子量为1000以上的夺氢型引发剂。
11.根据权利要求1~权利要求10中任一项所述的水分散物,其中,
所述粒子包含聚合性单体,
所述聚合性基团包含所述聚合性单体的聚合性基团。
12.根据权利要求1~权利要求11中任一项所述的水分散物,其中,
所述水分散物为喷墨油墨。
13.一种膜形成方法,其包括:
在基材上赋予权利要求1~权利要求12中任一项所述的水分散物的工序;以及
使所述基材上所赋予的水分散物固化的工序。
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