JP2001214151A - 熱可逆性粘性制御材料 - Google Patents

熱可逆性粘性制御材料

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JP2001214151A
JP2001214151A JP2000024129A JP2000024129A JP2001214151A JP 2001214151 A JP2001214151 A JP 2001214151A JP 2000024129 A JP2000024129 A JP 2000024129A JP 2000024129 A JP2000024129 A JP 2000024129A JP 2001214151 A JP2001214151 A JP 2001214151A
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polymer
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Yoko Kumai
葉子 熊井
Hiroshi Nakamura
浩 中村
Kazuyuki Tate
和幸 舘
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水性塗料、水性インキ等の水分散液、または水
以外の極性溶媒を分散媒とする分散液に添加することで
温度変化によってその粘度を制御することができる熱可
逆性粘性制御材料を提供する。 【解決手段】ポリアルキレングリコール基を有するポリ
マーで、温度の変化に伴って該ポリマーを含有する、水
および/または水以外の極性溶媒を分散媒とする分散液
の粘度が変化する熱可逆性粘性制御材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料、インキ、接
着剤などに利用される粘性制御材料であり、温度変化に
よって粘性を制御する熱可逆性粘性制御材料に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】塗料、インキ、接着剤などの分野では各
種の水分散液やラテックスエマルジョンの粘度をコント
ロールするために、粘性制御材料が使われている。その
中の一つとして温度変化で粘性を制御できる熱可逆性粘
性制御材料がある。例えば、熱可逆性粘性制御材料の中
で温度の上昇に伴って粘度が上昇するものとしては、メ
チルセルロース、ポリアルキレンオキシド、ポリビニル
メチルエーテル、ポリアルキレンオキシド変性ポリシロ
キサン等が提案されている(特開昭57−10665
号、特開昭58−98372号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の温度変化によっ
て粘性が変化する粘性制御材料は、粘度変化する温度範
囲をコントロールすることができない点で問題があっ
た。特に、温度が上昇すると粘度が上昇する粘性制御材
料は、温度変化に伴う粘度変化の度合いが小さい。
【0004】本発明は、温度変化に伴う粘度変化の度合
いが大きく、また ポリマーの組成を変化させることに
よって粘度変化の度合いおよび粘度変化する温度範囲を
コントロールすることができる熱可逆性粘性制御材料を
提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアルキレ
ングリコール基を有するポリマーからなり、該ポリマー
を含有する、水および/または水以外の極性溶媒を分散
媒とする分散液の粘性を温度変化によって制御すること
を特徴とする熱可逆性粘性制御材料である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、温度変化に伴って粘度
が変化する熱可逆性粘性制御材料に関するものである。
【0007】本発明はポリアルキレングリコール基を含
むポリマーで、該ポリマーを含有する、水および/また
は水以外の極性溶媒を分散媒とする分散液の粘度が温度
の上昇に伴って上昇することを特徴とする熱可逆性粘性
制御材料である。
【0008】本発明のポリマーは、水および/または水
以外の極性溶媒に分散(以下、溶解も含む)させた場
合、あるいは無機物や有機物の水および/または水以外
の極性溶媒の分散液に添加した場合、温度上昇に伴って
粘度が上昇する熱可逆性粘性制御材料として使用でき、
ポリマーの組成を変化させることによって粘度変化の度
合いや粘度が変化する温度範囲をコントロールすること
ができる。
【0009】本発明のポリマーに含まれるポリアルキレ
ングリコール基は、低温(ある特定温度未満)では水お
よび/または水以外の極性溶媒に水和(溶媒和)するた
めに、ポリマーは溶媒に溶解する。また、高温(ある特
定温度以上)では、熱運動による分子鎖のエントロピー
変化によって脱水和(脱溶媒和)するために、ポリマー
間の疎水性相互作用が強くなり、ポリマー同士は集合す
る。このため、本発明のポリマーを含有する、水および
/または水以外の極性溶媒を分散媒とする分散液の粘度
は温度上昇にともなって上昇すると考えられる。上記の
変化は可逆的に起こる。
【0010】本発明のポリマーはポリアルキレングリコ
ール基を含むエチレン性モノマーとその他の共重合可能
なエチレン性モノマーを共重合することにより得られ
る。
【0011】本発明のポリアルキレングリコール基は、
下記式(1)で示されるものである。
【0012】−(Cm2mO)n−R …(1) (R:Hまたは炭化水素基、 mは1以上の整数、 n
は2以上の整数) 本発明のポリマーを合成する際に使用するポリアルキレ
ングリコール基を含むエチレン性モノマーは、例えば、
ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキ
シポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エト
キシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、プ
ロポキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、ブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレ
ート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アク
リレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレ
ート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アク
リレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)
アクリレート、プロポキシポリプロピレングリコール
(メタ)アクリレート、ブトキシポリプロピレングリコ
ール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレン
グリコール(メタ)アクリレート、ポリメチレングリコ
ール(メタ)アクリレート、メトキシポリメチレングリ
コール(メタ)アクリレート、エトキシポリメチレング
リコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリメチレ
ングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシポリメチ
レングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリ
メチレングリコール(メタ)アクリレートブチレン、ポ
リグリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリブチ
レングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリブ
チレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポ
リブチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシ
ポリブチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノ
キシポリブチレングリコール(メタ)アクリレート等で
あり、m=1〜6、n=5〜25の範囲であることが好
ましい。mが7以上またはnが26以上の場合はポリマ
ーが水および/または水以外の極性溶媒に溶解し難く、
nが4以下の場合は温度が上昇してもポリマー同士が集
合し難く、粘度が上昇し難い。
【0013】本発明のポリマーを合成する際に使用する
その他の共重合可能なエチレン性モノマーとしては、n
−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)ア
クリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシ
ル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)
アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、グリシジル
(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレー
ト、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)
アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロ
ヘキシル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル
(メタ)アクリレート、ペンタフルオロプロピル(メ
タ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メ
タ)アクリレート、スチレン、ビニルトルエン等の疎水
基含有エチレン性モノマー、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレー
ト等の水酸基含有エチレン性モノマー、アクリル酸、メ
タクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、3−ビニルサリ
チル酸、3−ビニルアセチルサリチル酸、p−ビニルベ
ンゼンスルホン酸、あるいは2−アクリルアミドプロパ
ンスルホン酸等の酸性基含有エチレン性モノマー、(メ
タ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミ
ド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブ
トキシメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有
エチレン性モノマー、メチル(メタ)アクリレート、エ
チル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレ
ート等があげられ、疎水基含有エチレン性モノマーを共
重合することが好ましい。
【0014】本発明のポリマーの分子量としては、数平
均分子量が100,000以下であるのが好ましい。上
記分子量が100,000超えると添加する系の水およ
び/または水以外の極性溶媒に溶解し難くなる。
【0015】本発明のポリマーは、モノマーを反応容器
中で有機溶媒の存在下、アゾ加工物、有機過酸化物など
の重合開始剤を用い、モノマー混合組成物を50〜15
0℃の温度で、3〜5時間重合することにより得られ
る。有機溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレ
ン、ベンゼン、ジオキサン、メチルアルコール、エチル
アルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルア
ルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコー
ル、tert−ブチルアルコール、エチレングリコール
モノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、
テトラヒドロフラン等が使用できる。有機溶媒としては
これらの溶媒のうち、1種あるいは2種類以上を組み合
せて使用することができる。アゾ化合物としては2、2
−アゾビスイソブチロニトリル、2、2−アゾビス
(2、4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2、2
−アゾビスイソブチレイトなどが使用でき、一方、有機
過酸化物としてはベンゾイルパーオキサイド、t−ブチ
ルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソ
ブチレート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノ
エイト、クメンヒドロパーオキサイド等が使用できる。
【0016】本発明のポリマーを合成する際のポリアル
キレングリコール基含有エチレン性モノマーの配合量
は、1〜80mol%であるのが好ましく、5〜70mol%で
あるのがさらに好ましい。1mol%未満になると、水およ
び/または水以外の極性溶媒に溶解するのが難しくな
り、90mol%を超えるとゲル化する傾向にある。
【0017】本発明のポリマーを含有する、水および/
または水以外の極性溶媒を分散媒とする分散液におい
て、温度による粘度変化の度合いや粘度変化する温度の
範囲は、本発明のポリマーを合成する際のエチレン性モ
ノマーの配合量を変えることによりコントロールでき
る。
【0018】本発明のポリマーは、水および/または水
以外の極性溶媒を分散媒とする分散液に分散させること
によって温度の上昇に伴ってその粘度を上昇させること
ができる。この時の水以外の極性溶媒の例としては、メ
チルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアル
コール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコー
ル、t−ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピ
ルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテ
ル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチ
レングリコールモノt−ブチルエーテル、エチレングリ
コールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、
プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピ
レングリコールモノイソブチルエーテル、プロピレング
リコールモノt−ブチルエーテル、プロピレングリコー
ルモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエ
チレングリコールモノn−ブチルエーテル、ジプロピレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコ
ールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ
プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノn−ブ
チルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチ
ル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン等があげられる。
【0019】本発明のポリマーは、当該ポリマーを含有
する水および/または水以外の極性溶媒の分散液の粘度
が温度の変化に伴って変化することを特徴とする熱可逆
性粘性制御材料であり、無機物あるいは有機物等の水お
よび/または水以外の極性溶媒の分散液に添加した場合
も、温度の変化に伴って粘度が変化することを特徴とす
る熱可逆性粘性制御材料として使用することができる。
無機物あるいは有機物等の水および/または水以外の極
性溶媒の分散液の例としては、水溶性樹脂溶液、各種合
成樹脂のコロイド状分散体(コロイダルディスパージョ
ン)やエマルション、天然および合成ラテックス、水に
不溶性の無機および有機物のスラリー、およびこれらの
混合組成物を包含する種々の性状の水性塗料や水性イン
キ等がある。
【0020】
【発明の効果】本発明のポリマーは、当該ポリマーを含
有する、水および/または水以外の極性溶媒を分散媒と
する分散液において、温度変化に伴う粘度変化の度合い
が大きく、また ポリマーの組成を変化させることによ
って粘度の変化の度合いおよび粘度変化する温度範囲を
コントロールすることができる。
【0021】
【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 (実施例1)組成1 攪拌機、温度調節器、還流冷却管を備えた反応容器にイ
ソプロピルアルコールを82重量部仕込み、窒素置換し
た後に温度を75℃にした。ここに、メトキシポリエチ
レングリコールメタクリレート(新中村化学工業製・NK
エステルM-90G)52重量部、2−ヒドロキシエチルメ
タクリレート6重量部、n−ブチルメタクリレート42
重量部およびアゾビスイソブチロニトリル0.7重量部か
らなるモノマー溶液を3時間かけて添加した後、1時間
半攪拌を継続し、数平均分子量17000の樹脂を得
た。 (実施例2)組成2 攪拌機、温度調節器、還流冷却管を備えた反応容器にメ
チルエチルケトンを82重量部仕込み、窒素置換した後
に温度を75℃にした。ここに、メトキシポリエチレン
グリコールメタクリレート(新中村化学工業製・NKエス
テルM-90G)45重量部、ステアリルアクリレート25
重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート5重量
部、n−ブチルメタクリレート25重量部およびアゾビ
スイソブチロニトリル0.7重量部からなるモノマー溶液
を3時間かけて添加した後、1時間半攪拌を継続し、数
平均分子量18000の樹脂を得た。 (比較例1)ポリアルキレングリコール基を含有しない
ポリマー 攪拌機、温度調節器、還流冷却管を備えた反応容器にイ
ソプロピルアルコールを82重量部仕込み、窒素置換し
た後に温度を80℃にした。ここに、メチルメタクリレ
ート68重量部、アクリル酸8重量部、2−ヒドロキシ
エチルメタクリレート24重量部およびアゾビスイソブ
チロニトリル0.8重量部からなるモノマー溶液を3時間
かけて添加した後、1時間半攪拌を継続し、数平均分子
量15000の樹脂を得た。 (実施例3)実施例1、実施例2および比較例1のポリ
マーを不揮発分濃度が80重量%になるまでエバポレー
タで脱溶媒した後、比較例1は当量のアミンで中和し、
各々脱イオン水を添加して不揮発分濃度25重量%のポ
リマーの水分散液を作製した。これらの水分散液の温度
を25℃→40℃→25℃と変化させて、せん断速度が
1×10-1-1における粘度を調べた。粘度は、レオメ
トリック・サイエンティフィック製動的粘弾性測定装置
ARESを用いて測定した。その結果を表1に示す。
【0022】表1に示すように、比較例1は25℃にお
ける粘度よりも40℃における粘度が低下したが、実施
例1および実施例2は25℃における粘度よりも40℃
における粘度が上昇した。これらを再び25℃に温度を
低下させた場合、粘度はいずれも初期の値に戻り、上記
変化は可逆的であった。
【0023】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── 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) C09J 171/02 C09J 171/02 // C09D 11/00 C09D 11/00 Fターム(参考) 4J002 BG071 BQ001 CH021 CH051 4J038 DF002 MA15 4J040 DF011 DF041 DF051 DF061 DF091 DG001 DN061 GA08 JA03 KA25 LA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリアルキレングリコール基を有するポリ
    マーからなり、該ポリマーを含有する、水および/また
    は水以外の極性溶媒を分散媒とする分散液の粘性を温度
    変化によって制御することを特徴とする熱可逆性粘性制
    御材料。
  2. 【請求項2】前記ポリアルキレングリコール基のアルキ
    レングリコール鎖長は、5〜25である請求項1に記載
    の熱可逆性粘性制御材料。
  3. 【請求項3】前記ポリマーは、更に疎水基を有する請求
    項1または2に記載の熱可逆性粘性制御材料。
  4. 【請求項4】前記疎水基は、炭素数4以上のアルキル基
    である請求項3に記載の熱可逆性粘性制御材料。
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