JP2000044866A - 塗料用ポリマー組成物 - Google Patents

塗料用ポリマー組成物

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JP2000044866A
JP2000044866A JP21451998A JP21451998A JP2000044866A JP 2000044866 A JP2000044866 A JP 2000044866A JP 21451998 A JP21451998 A JP 21451998A JP 21451998 A JP21451998 A JP 21451998A JP 2000044866 A JP2000044866 A JP 2000044866A
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JP
Japan
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monomer
polymer
polymer composition
weight
acrylic
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JP21451998A
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English (en)
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Kazuyuki Kuwano
一幸 桑野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高固形分で低粘度を示し、1段階で合成するこ
とができる塗料用ポリマー組成物を提供する。 【解決手段】ラジカル重合性の官能基を2個以上有する
多官能モノマーを含むモノマー組成物を重合してなる。
このポリマー組成物は複雑なグラフト構造となっている
ため、分子量を大きくしても溶液粘度を低粘度とするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクリル系の塗料用
ポリマー組成物に関する。本発明のポリマー組成物は、
ハイソリッド塗料に好適に用いることができる。
【0002】
【従来の技術】自動車あるいは家電製品などの塗装に
は、従来より耐候性及び外観品質に優れたアクリル系塗
料が多く用いられている。このアクリル系塗料は、アク
リル系モノマーが共重合され官能基としての水酸基をも
つアクリル系ポリマーに対して、メラミン樹脂あるいは
ポリイソシアネートなどの架橋剤を混合したものであ
り、アクリル系ポリマーと架橋剤との架橋により形成さ
れる3次元網目構造によって強固な塗膜を形成すること
ができる。
【0003】上記したアクリル系塗料に用いられている
アクリル系ポリマーは、一般に有機溶剤可溶型のもので
あり、塗料中には多くの有機溶剤が含まれている。しか
し近年の環境汚染の問題、省資源などの観点から、塗料
中の固形分濃度を高めること、つまり塗料のハイソリッ
ド化が検討されている。ところが例えば一般のアクリル
系塗料を高濃度で有機溶剤に溶解した場合には、塗料溶
液の粘度が高くなってスプレー法などで塗装することが
困難となり、無理に塗装したとしても塗膜表面が凹凸状
になって外観品質が著しく損なわれてしまう。そこで固
形分濃度が高くとも低粘度となるハイソリッド型アクリ
ル系塗料を開発する必要があり、種々のアクリル系ポリ
マーが提案されている。
【0004】例えばアクリル系ポリマーの分子量を小さ
くすれば、それを用いた塗料は低粘度で高固形分のハイ
ソリッド塗料となる。しかしアクリル系ポリマーの分子
量を小さくしただけでは、分子中に官能基をもたないポ
リマー分子、すなわち硬化時に3次元網目構造の形成に
関与しないポリマー分子の割合が増加し、その結果、形
成される塗膜の耐久性が低下するという不具合がある。
【0005】この問題を解決するために、アクリル系ポ
リマー製造時にモノマー混合物中の官能基含有モノマー
の割合を増量することが考えられる。しかし増量した官
能基含有モノマーの分だけ架橋剤を増量すると、形成さ
れる塗膜は架橋密度が過度となり、塗膜の柔軟性が損な
われるという問題が生じる。したがって塗料用アクリル
系ポリマーとしては、所定値以上の分子量が必要である
が、通常のアクリル系ポリマーでは、分子量を所定値以
上とすると形成される塗料の溶液粘度が高くなり、上記
した不具合が生じてしまう。
【0006】一方、分岐状ポリマー(グラフトポリマ
ー)は同一分子量の直鎖状ポリマーに比べて溶液粘度が
低いという特徴を有している。そこでハイソリッド塗料
用ポリマーとして分岐状ポリマーを用いることも検討さ
れている。例えば特開平4-103610号公報には、重量平均
分子量が1000〜 10000のマクロモノマーをラジカル重合
性モノマーと共重合させたグラフトポリマーからなるア
クリル系ポリマーが開示されている。このようなアクリ
ル系グラフトポリマーを用いれば、高固形分で低粘度の
ハイソリッド塗料を調製することができ、かつ外観品質
に優れた高性能の塗膜を形成することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで特開平4-1036
10号公報に開示されたアクリル系ポリマーを製造するに
は、先ず重量平均分子量が1000〜 10000のマクロモノマ
ーを合成し、そのマクロモノマーを他のラジカル重合性
モノマーと共重合してアクリル系ポリマーを合成すると
いう2段階の合成ステップが必要となる。したがって製
造工数が多大となるという不具合があり、コスト面でも
不具合がある。
【0008】また特開平4-103610号公報に開示されたア
クリル系ポリマーであっても、ハイソリッド塗料用とし
てはまだ不充分であり、さらに高固形分で低粘度を示す
アクリル系ポリマーが求められている。本発明はこのよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、いっそう高固形
分で低粘度を示し、1段階で合成することができる塗料
用ポリマー組成物を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の塗料用ポリマー組成物の特徴は、アクリル系ポリマ
ーからなる塗料用ポリマー組成物であって、ラジカル重
合性の官能基を2個以上有する多官能モノマーを含むモ
ノマー組成物を重合してなることにある。
【0010】
【発明の実施の形態】特開平4-103610号公報に開示され
た重合法では、ラジカル重合性の官能基を分子末端に一
つ含むマクロモノマーが用いられている。したがって合
成されるグラフトポリマーでは、図2に示すように主鎖
の所々から分岐鎖が延びた形状となっている。
【0011】一方、本発明の塗料用ポリマー組成物は、
ラジカル重合性の官能基を2個以上有する多官能モノマ
ーを含むモノマー組成物を重合して合成されている。し
たがって本発明の塗料用ポリマー組成物では、図1に示
すように多官能モノマーの官能基どうしが結合したり、
多官能モノマーの官能基に他のモノマーが結合して側鎖
が延びたりして、複雑なグラフト構造となっている。こ
れにより分子量を大きくして溶液粘度を低粘度とするこ
とができる。そして上記した従来のグラフトポリマーと
比較しても、溶液を高固形分として低粘度とすることが
でき、ハイソリッド用アクリル系ポリマーとしてきわめ
て好適である。
【0012】そして本発明の塗料用ポリマー組成物は1
段階の反応で合成することができ、従来のマクロモノマ
ーを用いたグラフトポリマーより合成工数を低減するこ
とができる。ラジカル重合性の官能基を2個以上有する
多官能モノマーとしては、[化1]式に示すエチレング
リコールジメタクリレート、[化2]式に示す1,6-ヘキ
サンジオールジメタクリレート、[化3]式に示すジビ
ニルベンゼン、あるいはプロピレングリコールジメタク
リレートなどを一種あるいは複数種類混合して用いるこ
とができる。また場合によっては3官能以上のモノマー
を用いることもできる。
【0013】
【化1】
【0014】
【化2】
【0015】
【化3】
【0016】これらの多官能モノマー単独であるいは複
数種類を重合して本発明の塗料用ポリマー組成物とする
こともできるが、他のラジカル重合性の単官能モノマー
と混合して共重合することが望ましい。この単官能モノ
マーとしては、メタクリル酸メチル( MMA)、アクリルア
ミド(AAm)、アクリロニトリル(AN)などのハードモノマ
ー、アクリル酸2-エチルヘキシル( 2-EHA)、アクリル酸
n-ブチル(n-BA)、アクリル酸i-プロピル(i-PA)、アクリ
ル酸エチル(EA)、メタクリル酸n-ヘキシル( n-HMA)、メ
タクリル酸ラウリル( LMA)などのソフトモノマー、ある
いはアクリル酸メチル(MA)、メタクリル酸エチル( EM
A)、メタクリル酸i-プロピル( i-PMA)、メタクリル酸i-
ブチル( i-BMA)、メタクリル酸n-ブチル( n-BMA)などの
ハードモノマーとソフトモノマーの中間のモノマー、あ
るいはシクロアルキルエステル、スチレンなどから選ん
で用いることができる。場合によってはマクロモノマー
を用いることも可能であるが、2段階重合となるため好
ましいとはいえない。
【0017】またメラミン樹脂やブロック化ポリイソシ
アネート化合物などの架橋剤と架橋硬化させるために
は、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(2-HEMA)、メタク
リル酸ヒドロキシプロピル(HPMA)、アクリル酸2-ヒドロ
キシエチル( 2-HEA)、アクリル酸ヒドロキシプロピル(
HPA)、N-メチロールアクリルアミド(N-MAAM)などから選
ばれる水酸基含有モノマーが必須となる。さらにメラミ
ン樹脂との架橋反応を促進するために、アクリル酸(A
A)、メタクリル酸( MAA)、マレイン酸、イタコン酸など
の酸モノマーを用いることも好ましく、メタクリル酸グ
リシジル( GMA)や、ビニルトルエン、クロルスチレンな
どのビニルベンゼン類、ビニルイソブチルエーテルなど
のビニルエーテル類、あるいは酢酸ビニルなどを用いる
こともできる。
【0018】多官能モノマーと単官能モノマーとの構成
比率は、用途及び目的とする塗膜性能などに応じて種々
選択できるが、一般的には全モノマー中の多官能モノマ
ー量を1〜20モル%の範囲とするのが好ましい。多官能
モノマー量がこの範囲より少ないと分子構造的に分岐の
程度が不充分となって高固形分濃度では溶液粘度が高く
なり、多官能モノマーがこの範囲より多くなると合成中
にゲルを生成する傾向がある。
【0019】本発明のポリマー組成物を合成するには、
多官能モノマーと単官能モノマーとを所定比率で混合し
た混合モノマーを調製し、AIBNなどの開始剤を用いた溶
液重合法で合成することができる。また、本発明のポリ
マー組成物の重量平均分子量は、1000〜100000の範囲が
好ましい。分子量がこれより小さくなると、これから得
られる塗料により形成される塗膜の物性が低下し、分子
量がこれより大きくなると溶液粘度が高くなってハイソ
リッド化が困難となる場合がある。なお分子量の調節
は、メルカプタン類などの連鎖移動剤を用いて従来と同
様に行うことができる。
【0020】本発明のポリマー組成物は、メラミン樹脂
やブロック化ポリイソシアネート化合物などの架橋剤、
必要に応じて着色顔料、光輝顔料あるいは他の塗料添加
剤などと混合して塗料化することで、アクリル系塗料と
される。そしてこのアクリル系塗料を有機溶剤で希釈す
れば、塗装粘度に希釈した場合の固形分濃度を50〜60重
量%とすることができ、高固形分濃度のハイソリッド塗
料とすることができる。
【0021】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。 (実施例1)メタクリル酸メチル( MMA)が80重量%とメ
タクリル酸2-ヒドロキシエチル(2-HEMA)が20重量%とな
るように配合された単官能モノマー中に、ジビニルベン
ゼンを 8.7モル%となるように混合してモノマー混合物
を調製した。
【0022】そしてトルエン60重量%とイソブチルアル
コール40重量%からなる溶媒中にて、重合開始剤である
AIBNを 8.4モル%加え、80℃で1時間加熱攪拌して共重
合反応を行わせて本実施例のアクリル系ポリマーを合成
した。このアクリル系ポリマーの重量平均分子量と、固
形分40重量%での25℃における粘度を表1に示す。また
重量平均分子量と粘度との関係を図3に示す。
【0023】(実施例2)重合温度を 100℃としたこと
以外は実施例1と同一のモノマー組成及び同一条件で共
重合反応を行わせ、本実施例のアクリル系ポリマーを合
成した。このアクリル系ポリマーの重量平均分子量と固
形分40重量%での25℃における粘度を表1に示す。また
重量平均分子量と粘度との関係を図3に示す。
【0024】(比較例1)メタクリル酸メチル( MMA)が
80重量%とメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(2-HEMA)が
20重量%となるように配合された単官能モノマー中に、
連鎖移動剤としてのラウリルメルカプタンを 5.0モル%
混合してモノマー混合物を調製した。そしてトルエン60
重量%とイソブチルアルコール40重量%からなる溶媒中
にて、AIBNを 8.4モル%加え80℃で1時間加熱攪拌して
共重合反応を行わせ、本比較例のアクリル系ポリマーを
合成した。
【0025】このアクリル系ポリマーの重量平均分子量
と固形分40重量%での25℃における粘度を表1に示す。
また重量平均分子量と粘度との関係を図3に示す。 (比較例2)連鎖移動剤としてのラウリルメルカプタン
を 2.0モル%混合してモノマー混合物を調製したこと以
外は比較例1と同様にして、本比較例のアクリル系ポリ
マーを調製した。
【0026】このアクリル系ポリマーの重量平均分子量
と固形分40重量%での25℃における粘度を表1に示す。
また重量平均分子量と粘度との関係を図3に示す。 (比較例3)連鎖移動剤としてのラウリルメルカプタン
を用いなかったこと以外は比較例1と同様にして、本比
較例のアクリル系ポリマーを調製した。
【0027】このアクリル系ポリマーの重量平均分子量
と固形分40重量%での25℃における粘度を表1に示す。
また重量平均分子量と粘度との関係を図3に示す。 (比較例4)メタクリル酸メチル( MMA)が80重量%とメ
タクリル酸2-ヒドロキシエチル(2-HEMA)が20重量%とな
るように配合された単官能モノマー中に、重量平均分子
量3000のマクロモノマーを40モル%となるように混合し
てモノマー混合物を調製した。
【0028】そしてトルエン60重量%とイソブチルアル
コール40重量%からなる溶媒中にて、AIBNを 8.4モル%
加え80℃で1時間加熱攪拌して共重合反応を行わせ、本
比較例のアクリル系グラフトポリマーを合成した。この
アクリル系グラフトポリマーの重量平均分子量と固形分
40重量%での25℃における粘度を表1に示す。また重量
平均分子量と粘度との関係を図3に示す。
【0029】(比較例5)重合温度を 100℃としたこと
以外は比較例4と同一のモノマー組成及び同一条件で共
重合反応を行わせ、本比較例のアクリル系グラフトポリ
マーを合成した。このアクリル系グラフトポリマーの重
量平均分子量と固形分40重量%での25℃における粘度を
表1に示す。また重量平均分子量と粘度との関係を図3
に示す。
【0030】(評価)
【0031】
【表1】 表1及び図3より、実施例のポリマー組成物は比較例と
同一粘度とすれば分子量が高くなり、同一分子量とすれ
ば低粘度となっていることがわかる。すなわち実施例の
ポリマー組成物は、直鎖状の比較例のポリマー組成物に
比べて著しく低粘度化され、ハイソリッド塗料として好
適であることが明らかである。
【0032】また実施例と比較例4,5との比較より、
グラフトポリマーどうしであっても実施例のポリマー組
成物の方が同一分子量で低粘度となっていることがわか
る。
【0033】
【発明の効果】本発明の塗料用ポリマー組成物によれ
ば、1段階の合成ステップで合成することができるた
め、製造工数が小さく低コストとすることができる。そ
して高固形分をもちながら低粘度とすることができるの
で、ハイソリッド塗料用としてきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリマー組成物の分子構造を示す模式
的説明図である。
【図2】従来のグラフトポリマーの分子構造を示す模式
的説明図である。
【図3】実施例及び比較例のポリマー組成物の重量平均
分子量と粘度との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08F 220:20) Fターム(参考) 4J038 CC011 CG141 CH031 CH041 CH051 CH121 CH221 CJ021 CJ031 CP071 CP081 MA14 NA24 NA27 4J100 AB02Q AB04Q AB08Q AB16P AE06Q AG04Q AJ02Q AJ08Q AJ09Q AL03Q AL04Q AL08Q AL09Q AL10Q AL62P AM02Q AM15Q AM17Q BC04Q CA04 DA09 JA01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクリル系ポリマーからなる塗料用ポリ
    マー組成物であって、ラジカル重合性の官能基を2個以
    上有する多官能モノマーを含むモノマー組成物を重合し
    てなることを特徴とする塗料用ポリマー組成物。
JP21451998A 1998-07-29 1998-07-29 塗料用ポリマー組成物 Pending JP2000044866A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109154677A (zh) * 2016-05-30 2019-01-04 日产化学株式会社 高折射率聚合性化合物的低粘度化剂及包含该低粘度化剂的聚合性组合物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109154677A (zh) * 2016-05-30 2019-01-04 日产化学株式会社 高折射率聚合性化合物的低粘度化剂及包含该低粘度化剂的聚合性组合物
CN109154677B (zh) * 2016-05-30 2022-07-05 日产化学株式会社 高折射率聚合性化合物的低粘度化剂及包含该低粘度化剂的聚合性组合物

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