JP2003511515A - Abcブロックポリマー分散剤を含む顔料分散液 - Google Patents
Abcブロックポリマー分散剤を含む顔料分散液Info
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Abstract
(57)【要約】
分散した顔料、非水性キャリヤー液およびABCブロックポリマー分散剤(バインダー)を含むコーティング組成物を形成するために有用な顔料分散液であって、ABCブロックポリマーが約5,000〜20,000の数平均分子量を有し、ポリマーAセグメント、ポリマーBセグメントおよびポリマーCセグメントを含み、ブロックポリマーのポリマーAセグメントが以下の群、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーまたは前述のいずれかの混合物から選択される重合したモノマーであり、ブロックポリマーのポリマーBセグメントがアルキル化剤を用いて四級化したアルキル基中に1〜4個の炭素原子を有する重合したアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマーであり、ブロックポリマーのポリマーCセグメントがアルキル基中に1〜4個の炭素原子を有する重合したヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートモノマー、および以下の群、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよびこれらの任意の混合物から選択されるモノマーであり、グリシジル(メタ)アクリレートまたはポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートの重合したモノマーを任意選択で含み、分散液中の顔料とバインダーの重量比が約1/100〜200/100である顔料分散液;C、BおよびAセグメントが前に記載したものと同様であるCBAブロックポリマーの顔料分散液も、本発明の一部である。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、ABCブロックポリマー分散剤を含む改良型顔料分散液に関する。
【0002】
(発明の背景)
ABブロックポリマー分散剤は当分野で知られており、これを使用してさまざ
まなコーティング組成物において使用する顔料分散液を形成する。1987年4
月7日にHutchins他に発行された米国特許第4,656,226号は、
顔料の表面およびポリマーの他のブロックに結びつく酸またはアミンなどの極性
の基を有するABブロックポリマー分散剤は、分散液またはコーティング組成物
中で顔料を安定に保つことを示している。1994年6月22日にMa他に発行
された米国特許第5,221,334号も、顔料をインク中に分散させたままに
するために水性印刷用インク中に使用されるABまたはBABブロックポリマー
を示している。1996年5月21日にMa他に発行された米国特許第5,51
9,085号中で示されるように、ABCトリブロックポリマーは水性インクジ
ェットインク中で使用されており、これらのインク中に顔料を分散させる。
まなコーティング組成物において使用する顔料分散液を形成する。1987年4
月7日にHutchins他に発行された米国特許第4,656,226号は、
顔料の表面およびポリマーの他のブロックに結びつく酸またはアミンなどの極性
の基を有するABブロックポリマー分散剤は、分散液またはコーティング組成物
中で顔料を安定に保つことを示している。1994年6月22日にMa他に発行
された米国特許第5,221,334号も、顔料をインク中に分散させたままに
するために水性印刷用インク中に使用されるABまたはBABブロックポリマー
を示している。1996年5月21日にMa他に発行された米国特許第5,51
9,085号中で示されるように、ABCトリブロックポリマーは水性インクジ
ェットインク中で使用されており、これらのインク中に顔料を分散させる。
【0003】
これらのブロックポリマーは、基移動重合(GTP)とも呼ばれる知られてい
る「リビング」フリーラジカル重合技法によって作成される。GTPでは、開始
剤がアクリルモノマー単位の尾部に向かう一方の端および頭部へのもう一方の端
を分裂させる。頭部の基は第2のモノマー単位の頭部に移動する。なぜならその
単位は第1のものと重合するからである。1983年11月22日に発行された
米国特許第4,417,034号、1985年4月2日にO.W.Webste
rに発行された第4,508,880号、1983年11月8日に発行された米
国特許第4,414,372号、および1985年6月18日にFarnham
他に発行された第4,524,196号中にこのような技法が記載されている。
前述の特許は、参照によってここに組み込まれている。
る「リビング」フリーラジカル重合技法によって作成される。GTPでは、開始
剤がアクリルモノマー単位の尾部に向かう一方の端および頭部へのもう一方の端
を分裂させる。頭部の基は第2のモノマー単位の頭部に移動する。なぜならその
単位は第1のものと重合するからである。1983年11月22日に発行された
米国特許第4,417,034号、1985年4月2日にO.W.Webste
rに発行された第4,508,880号、1983年11月8日に発行された米
国特許第4,414,372号、および1985年6月18日にFarnham
他に発行された第4,524,196号中にこのような技法が記載されている。
前述の特許は、参照によってここに組み込まれている。
【0004】
従来のトラックおよび乗用車用の仕上げ剤は、プライマー層上に加えられる着
色されたベースコート上に加えられるクリアコートを含む。ベースコートにおい
て使用されるポリマー分散剤は、顔料を液体コーティング組成物中に分散させた
ままにしなければならないだけでなく反応基を含む必要があり、この反応基はコ
ーティング組成物中で使用する架橋剤と反応し、この架橋剤は硬化によって分散
剤を結果として生じる仕上げ剤の一体部分にする。ポリマー分散剤はインターコ
ートの接着の失敗を引き起こす可能性があり、通常は限られた量のみしか使用さ
れない。プライマー層と結びついてベースコートのインターコートのプライマー
への接着を改善し、インターコートの接着問題および仕上げ剤のフレーキングお
よびチッピングを引き起こさない反応基を、ポリマー分散剤が有することが望ま
しい。
色されたベースコート上に加えられるクリアコートを含む。ベースコートにおい
て使用されるポリマー分散剤は、顔料を液体コーティング組成物中に分散させた
ままにしなければならないだけでなく反応基を含む必要があり、この反応基はコ
ーティング組成物中で使用する架橋剤と反応し、この架橋剤は硬化によって分散
剤を結果として生じる仕上げ剤の一体部分にする。ポリマー分散剤はインターコ
ートの接着の失敗を引き起こす可能性があり、通常は限られた量のみしか使用さ
れない。プライマー層と結びついてベースコートのインターコートのプライマー
への接着を改善し、インターコートの接着問題および仕上げ剤のフレーキングお
よびチッピングを引き起こさない反応基を、ポリマー分散剤が有することが望ま
しい。
【0005】
(発明の概要)
分散した顔料、非水性キャリヤー液およびABCブロックポリマー分散剤(バ
インダー)を含むコーティング組成物を形成するために有用な顔料分散液であっ
て、 ABCブロックポリマーが約5,000〜20,000の数平均分子量を有し
、ポリマーAセグメント、ポリマーBセグメントおよびポリマーCセグメントを
含み、 ブロックポリマーのポリマーAセグメントが以下の群、アルキル基中に1〜1
2個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メ
タ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーまた
は前述のいずれかの混合物から選択される重合したモノマーであり、 ブロックポリマーのポリマーBセグメントがアルキル化剤を用いて四級化した
アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有する重合したアルキルアミノアルキル(
メタ)アクリレートモノマーであり、 ブロックポリマーのポリマーCセグメントがアルキル基中に1〜4個の炭素原
子を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの重合したモノマー、およ
び以下の群、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)ア
クリレート、アリール(メタ)アクリレート、またはシクロアルキル(メタ)ア
クリレートから選択されるモノマーであり、グリシジル(メタ)アクリレートま
たはポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートの重合したモノマーを任意
選択で含み、 分散液中の顔料とバインダーの重量比が約1/100〜200/100である
顔料分散液。
インダー)を含むコーティング組成物を形成するために有用な顔料分散液であっ
て、 ABCブロックポリマーが約5,000〜20,000の数平均分子量を有し
、ポリマーAセグメント、ポリマーBセグメントおよびポリマーCセグメントを
含み、 ブロックポリマーのポリマーAセグメントが以下の群、アルキル基中に1〜1
2個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メ
タ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーまた
は前述のいずれかの混合物から選択される重合したモノマーであり、 ブロックポリマーのポリマーBセグメントがアルキル化剤を用いて四級化した
アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有する重合したアルキルアミノアルキル(
メタ)アクリレートモノマーであり、 ブロックポリマーのポリマーCセグメントがアルキル基中に1〜4個の炭素原
子を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの重合したモノマー、およ
び以下の群、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)ア
クリレート、アリール(メタ)アクリレート、またはシクロアルキル(メタ)ア
クリレートから選択されるモノマーであり、グリシジル(メタ)アクリレートま
たはポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートの重合したモノマーを任意
選択で含み、 分散液中の顔料とバインダーの重量比が約1/100〜200/100である
顔料分散液。
【0006】
C、BおよびAセグメントが前に記載したものと同様であるCBAブロックポ
リマーの顔料分散液も、本発明の一部である。
リマーの顔料分散液も、本発明の一部である。
【0007】
(発明の詳細な説明)
(メタ)アクリレートという語は、アクリレートおよびメタクリレートエステ
ルの両方のことである。
ルの両方のことである。
【0008】
新規な顔料分散液は安定しており一般に凝集する(すなわち塊になる)ことは
なく、コーティング組成物中で従来的に使用されているポリマーフィルムを形成
するさまざまなバインダー、特にコーティング組成物中で使用されるポリマーと
相溶性がある。分散剤が取り込まれているコーティング組成物の硬化によって、
ABCブロックポリマー分散剤はポリイソシアネート架橋剤などのコーティング
組成物の他のフィルム形成成分と反応し、フィルムの一部となり、ポリマー分散
剤中にフィルムの未反応成分が残る場合に起こる可能性がある風化によってフィ
ルムの劣化を引き起こすことはない。さらにABCブロックポリマーは優れた分
散剤であるので、ポリマーと顔料(または分散しているポリマー)の比は従来の
分散剤に関して使用するもの未満であり、非常にさまざまな顔料およびポリマー
を分散させることができ、これによって配合することができる顔料分散液の数お
よびタイプが増大する。ABCブロックポリマーはプライマー層への接着性を改
善する反応基を有し、これによってコーティング組成物のフレーキングおよびチ
ッピングが減少する。
なく、コーティング組成物中で従来的に使用されているポリマーフィルムを形成
するさまざまなバインダー、特にコーティング組成物中で使用されるポリマーと
相溶性がある。分散剤が取り込まれているコーティング組成物の硬化によって、
ABCブロックポリマー分散剤はポリイソシアネート架橋剤などのコーティング
組成物の他のフィルム形成成分と反応し、フィルムの一部となり、ポリマー分散
剤中にフィルムの未反応成分が残る場合に起こる可能性がある風化によってフィ
ルムの劣化を引き起こすことはない。さらにABCブロックポリマーは優れた分
散剤であるので、ポリマーと顔料(または分散しているポリマー)の比は従来の
分散剤に関して使用するもの未満であり、非常にさまざまな顔料およびポリマー
を分散させることができ、これによって配合することができる顔料分散液の数お
よびタイプが増大する。ABCブロックポリマーはプライマー層への接着性を改
善する反応基を有し、これによってコーティング組成物のフレーキングおよびチ
ッピングが減少する。
【0009】
これらの新規の顔料分散液を使用して、改良されたコーティング組成物が得ら
れることが分かっている。これらのコーティング組成物は、フィルム形成バイン
ダー(通常ポリイソシアネートまたはアルキル化メラニリンなどのアクリルポリ
マーおよび硬化剤)も含む。このような組成物には、乗用車用の仕上げ剤に望ま
しい優れたコーティング性質を提供するという利点がある。本発明の顔料分散液
で着色した自動車およびトラックにおいて現在使用されている従来のベースコー
トのベースコート/クリアコート仕上げ剤は、従来の顔料分散液で着色したベー
スコートと比較して色の深みが大幅に改良されている。
れることが分かっている。これらのコーティング組成物は、フィルム形成バイン
ダー(通常ポリイソシアネートまたはアルキル化メラニリンなどのアクリルポリ
マーおよび硬化剤)も含む。このような組成物には、乗用車用の仕上げ剤に望ま
しい優れたコーティング性質を提供するという利点がある。本発明の顔料分散液
で着色した自動車およびトラックにおいて現在使用されている従来のベースコー
トのベースコート/クリアコート仕上げ剤は、従来の顔料分散液で着色したベー
スコートと比較して色の深みが大幅に改良されている。
【0010】
本発明の分散液を配合するために使用するABCブロックポリマーは、アニオ
ン重合、原子移動重合またはGTP(基移動重合)技法によって調製することが
できる。前述のGTP特許(米国特許第4,417,034号、第4,508,
880号、第4,414,372号、および第4,524,196号)に記載さ
れるようなGTP技法を使用してポリマーを調製することが好ましい。これらの
ポリマーは数平均分子量が5,000〜20,000、好ましくは7,500〜
12,000である。ポリマーのAセグメントはポリマーの20〜60重量%(
好ましくは32〜42%)であり、ポリマーのBセグメントはポリマーの20〜
60重量%(好ましくは15〜40%)であり、ポリマーのCセグメントはポリ
マーの20〜60重量%(好ましくは35〜45%)である。
ン重合、原子移動重合またはGTP(基移動重合)技法によって調製することが
できる。前述のGTP特許(米国特許第4,417,034号、第4,508,
880号、第4,414,372号、および第4,524,196号)に記載さ
れるようなGTP技法を使用してポリマーを調製することが好ましい。これらの
ポリマーは数平均分子量が5,000〜20,000、好ましくは7,500〜
12,000である。ポリマーのAセグメントはポリマーの20〜60重量%(
好ましくは32〜42%)であり、ポリマーのBセグメントはポリマーの20〜
60重量%(好ましくは15〜40%)であり、ポリマーのCセグメントはポリ
マーの20〜60重量%(好ましくは35〜45%)である。
【0011】
本明細書で言及する分子量はすべて、ポリメチルメタクリレート標準体を使用
するGPC(ゲル透過クロマトグラフィ)によって決定することができる。
するGPC(ゲル透過クロマトグラフィ)によって決定することができる。
【0012】
ABCブロックポリマーのAセグメントはBおよびCセグメントと比較して相
対的に非極性であり、顔料分散液の立体的な安定性を提供する。Bセグメントは
極性であり、極性−極性相互作用によって顔料微粒子に結びつく基を含む。Cセ
グメントは大部分が重合している非極性モノマーを含み、官能性ヒドロキシル基
、アミノ基およびグリシジル基、アミノ基およびアルキレングリコール基などの
他の官能基を含む。これらの基によって、分散液が加えられているコーティング
組成物のフィルム形成成分との共有結合が提供される。
対的に非極性であり、顔料分散液の立体的な安定性を提供する。Bセグメントは
極性であり、極性−極性相互作用によって顔料微粒子に結びつく基を含む。Cセ
グメントは大部分が重合している非極性モノマーを含み、官能性ヒドロキシル基
、アミノ基およびグリシジル基、アミノ基およびアルキレングリコール基などの
他の官能基を含む。これらの基によって、分散液が加えられているコーティング
組成物のフィルム形成成分との共有結合が提供される。
【0013】
ABCブロックポリマーは、GTP技法を使用して調製することが好ましい。
窒素などの不活性雰囲気中で、THF(テトラヒドロフラン)、トルエン、プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート、テトラグリムなどの溶媒またはこ
のような溶媒の混合物、テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートなど
の触媒、1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペンなどの開
始剤を重合用容器に装入する。次いでAセグメントモノマーを加える。使用する
典型的な反応温度は室温から70℃である(45〜90分)。モノマーの少なく
とも95%が重合しているときは、ポリマーのBセグメント用のモノマーを加え
る。典型的な反応温度は約30〜70℃であり、反応時間は約30〜100分、
またはモノマーの少なくとも95%が重合するまでである。セグメントCのモノ
マーを加え、約30〜60℃で約60〜90分、またはモノマーのすべてが反応
するまで反応させる。ポリマーを形成するためのモノマーの転換はすべて、高圧
液体クロマトグラフィによって判定する。重合が完了した後、ポリマー溶液を水
またはアルコールを用いて冷却し、次いで有機溶媒の大部分を取り除き(それが
THFなどの低沸点溶媒である場合)、プロピレングリコールメチルエーテルア
セテートなどの溶媒で置き換える。次いでアルキル化剤を加えてBセグメントの
アミン基を第四級にし、反応混合物をその環流温度である約95〜105℃に約
2〜3時間、または第四級化が完了して本発明の分散液を形成するために使用す
るABCブロックポリマーの溶液を形成するまで保つ。
窒素などの不活性雰囲気中で、THF(テトラヒドロフラン)、トルエン、プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート、テトラグリムなどの溶媒またはこ
のような溶媒の混合物、テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートなど
の触媒、1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペンなどの開
始剤を重合用容器に装入する。次いでAセグメントモノマーを加える。使用する
典型的な反応温度は室温から70℃である(45〜90分)。モノマーの少なく
とも95%が重合しているときは、ポリマーのBセグメント用のモノマーを加え
る。典型的な反応温度は約30〜70℃であり、反応時間は約30〜100分、
またはモノマーの少なくとも95%が重合するまでである。セグメントCのモノ
マーを加え、約30〜60℃で約60〜90分、またはモノマーのすべてが反応
するまで反応させる。ポリマーを形成するためのモノマーの転換はすべて、高圧
液体クロマトグラフィによって判定する。重合が完了した後、ポリマー溶液を水
またはアルコールを用いて冷却し、次いで有機溶媒の大部分を取り除き(それが
THFなどの低沸点溶媒である場合)、プロピレングリコールメチルエーテルア
セテートなどの溶媒で置き換える。次いでアルキル化剤を加えてBセグメントの
アミン基を第四級にし、反応混合物をその環流温度である約95〜105℃に約
2〜3時間、または第四級化が完了して本発明の分散液を形成するために使用す
るABCブロックポリマーの溶液を形成するまで保つ。
【0014】
ABCブロックポリマーを形成するために使用する他の典型的な溶媒、GTP
重合触媒および開始剤は、前述のGTPに関する特許中で開示されている。
重合触媒および開始剤は、前述のGTPに関する特許中で開示されている。
【0015】
ポリマーのAセグメントは非極性であり、メチルメタクリレート、エチルアク
リレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリ
レート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリ
レート、イソブチルアクリレート、第三級ブチルアクリレート、ブチルメタクリ
レート、イソブチルメタクリレート、第三級ブチルメタクリレート、ペンチルア
クリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタク
リレート、オクチルアクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシ
ルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルアクリレート、ノ
ニルメタクリレート、デシルアクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルア
クリレートおよびラウリルメタクリレートなどの、アルキル基中に1〜12個の
炭素原子を有する重合したアルキル(メタ)アクリレートモノマーを主に含む。
リレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリ
レート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリ
レート、イソブチルアクリレート、第三級ブチルアクリレート、ブチルメタクリ
レート、イソブチルメタクリレート、第三級ブチルメタクリレート、ペンチルア
クリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタク
リレート、オクチルアクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシ
ルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルアクリレート、ノ
ニルメタクリレート、デシルアクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルア
クリレートおよびラウリルメタクリレートなどの、アルキル基中に1〜12個の
炭素原子を有する重合したアルキル(メタ)アクリレートモノマーを主に含む。
【0016】
ポリマーのAセグメントはベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート、
エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、エチレングリコールフェ
ニルエーテルアクリレートなどの重合したアリール(メタ)アクリレートモノマ
ーを含むこともでき、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレ
ートまたはイソボロニルメタクリレートなどの重合したシクロアルキル(メタ)
アクリレートモノマーを含んでよい。
エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、エチレングリコールフェ
ニルエーテルアクリレートなどの重合したアリール(メタ)アクリレートモノマ
ーを含むこともでき、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレ
ートまたはイソボロニルメタクリレートなどの重合したシクロアルキル(メタ)
アクリレートモノマーを含んでよい。
【0017】
ポリマーのBセグメントは極性であり、アルキル化剤を用いて四級化した重合
したアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマーを含む。典型的には
、有用なアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマーはジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、メチルエチルア
ミノエチルメタクリレート、メチルエチルアミノエチルアクリレート、ジメチル
アミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチ
ルアミノエチルメタクリレート、およびt−ブチルアミノエチルアクリレートで
ある。Bセグメントの1つの好ましいモノマーは、N,N−ジメチルアミノエチ
ルメタクリレートである。
したアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマーを含む。典型的には
、有用なアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマーはジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、メチルエチルア
ミノエチルメタクリレート、メチルエチルアミノエチルアクリレート、ジメチル
アミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチ
ルアミノエチルメタクリレート、およびt−ブチルアミノエチルアクリレートで
ある。Bセグメントの1つの好ましいモノマーは、N,N−ジメチルアミノエチ
ルメタクリレートである。
【0018】
典型的なアルキル化剤は以下の一般式を有する。
【0019】
R−CH2−X
【0020】
上式でRはH、1〜4個の炭素原子を有する低級アルキル基、またはフェニル
などの芳香族基または置換されたフェニルである。典型的には、有用なアルキル
化剤は塩化ベンジル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチルおよびヨウ化ベンジルである
。
などの芳香族基または置換されたフェニルである。典型的には、有用なアルキル
化剤は塩化ベンジル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチルおよびヨウ化ベンジルである
。
【0021】
他の有用なアルキル化剤には硫酸ジメチル、硫酸ジエチルなどの硫酸アルキル
、およびメチルトルエンスルホネート(メチルトシレート)がある。
、およびメチルトルエンスルホネート(メチルトシレート)がある。
【0022】
ブロックポリマーのCセグメントは大部分が非極性であり、官能基、特にヒド
ロキシル基および他の反応基を含み、立体的な安定性およびABCブロックポリ
マーの分散剤が加えられているコーティング組成物のフィルム形成成分との共有
結合を提供する。典型的には有用なモノマーは、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシブ
チルアクリレートなどのアルキル基中に2〜4個の炭素原子を有するヒドロキシ
アルキル(メタ)アクリレートおよびこれらの任意の混合物である。GTP重合
ではブロック型ヒドロキシル基を有するモノマーのみを使用することができ、次
いでブロック型ヒドロキシル基を除去してポリマー上にヒドロキシル基を形成す
る。以下はGTP重合に有用な典型的なブロック型ヒドロキシルモノマーである
:トリメチルシロキシエチルメタクリレート、トリメチルシロキシプロピルメタ
クリレートおよびトリメチルシロキシブチルメタクリレートなどのアルキル基中
に2〜4個の炭素原子を有するシランブロック型ヒドロキシルアルキルメタクリ
レート。
ロキシル基および他の反応基を含み、立体的な安定性およびABCブロックポリ
マーの分散剤が加えられているコーティング組成物のフィルム形成成分との共有
結合を提供する。典型的には有用なモノマーは、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシブ
チルアクリレートなどのアルキル基中に2〜4個の炭素原子を有するヒドロキシ
アルキル(メタ)アクリレートおよびこれらの任意の混合物である。GTP重合
ではブロック型ヒドロキシル基を有するモノマーのみを使用することができ、次
いでブロック型ヒドロキシル基を除去してポリマー上にヒドロキシル基を形成す
る。以下はGTP重合に有用な典型的なブロック型ヒドロキシルモノマーである
:トリメチルシロキシエチルメタクリレート、トリメチルシロキシプロピルメタ
クリレートおよびトリメチルシロキシブチルメタクリレートなどのアルキル基中
に2〜4個の炭素原子を有するシランブロック型ヒドロキシルアルキルメタクリ
レート。
【0023】
以下のモノマーも、Cセグメントを形成するために使用することができる:グ
リシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ポリエチレングリコールメ
タクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコ
ールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレートなどのポリアルキレ
ングリコール(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコールメタクリ
レート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレートなどのアルコキシポリ
アルキレングリコールメタクリレートおよび前述のモノマーの任意の混合物。
リシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ポリエチレングリコールメ
タクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコ
ールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレートなどのポリアルキレ
ングリコール(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコールメタクリ
レート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレートなどのアルコキシポリ
アルキレングリコールメタクリレートおよび前述のモノマーの任意の混合物。
【0024】
1つの好ましい実施形態ではABCブロックポリマーは、メチルメタクリレー
ト/ブチルメタクリレート(MMA/BMA)の32〜42重量部のAセグメン
ト、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)の20〜30重量部
のBセグメント、およびメチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ヒドロ
キシエチルメタクリレート(MMA/BMA/HEMA)の35〜45重量部の
Cセグメントを含む。
ト/ブチルメタクリレート(MMA/BMA)の32〜42重量部のAセグメン
ト、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)の20〜30重量部
のBセグメント、およびメチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ヒドロ
キシエチルメタクリレート(MMA/BMA/HEMA)の35〜45重量部の
Cセグメントを含む。
【0025】
アニオン重合法を使用してポリマーを形成するときに、ABCブロックポリマ
ー中において微量で使用することができる適切な他のオレフィン性不飽和モノマ
ーには無水マレイン酸、無水イタコン酸および無水フマル酸およびこれらのジエ
ステル、スチレン、αメチルスチレンおよびビニルトルエンなどのビニル芳香物
、およびポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートがある。
ー中において微量で使用することができる適切な他のオレフィン性不飽和モノマ
ーには無水マレイン酸、無水イタコン酸および無水フマル酸およびこれらのジエ
ステル、スチレン、αメチルスチレンおよびビニルトルエンなどのビニル芳香物
、およびポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートがある。
【0026】
CBAブロックポリマーを形成することもでき、これは本発明の一部である。
CBAブロックポリマーを形成する際には、前述のものと同じ手順を使用して最
初にCセグメントを作成し、次いでBセグメント用のモノマーを加え、Bセグメ
ントを形成した後にAセグメント用のモノマーを加え重合させる。C、Bおよび
Aセグメントについて前に記載したように、異なる開始剤、同じ触媒および溶媒
を使用する。
CBAブロックポリマーを形成する際には、前述のものと同じ手順を使用して最
初にCセグメントを作成し、次いでBセグメント用のモノマーを加え、Bセグメ
ントを形成した後にAセグメント用のモノマーを加え重合させる。C、Bおよび
Aセグメントについて前に記載したように、異なる開始剤、同じ触媒および溶媒
を使用する。
【0027】
分散樹脂としてABCブロックポリマーを使用して、一般にコーティング組成
物中で使用されるさまざまな顔料を分散させる。使用される典型的な顔料は、二
酸化チタン、さまざまな色の酸化鉄、酸化亜鉛、カーボンブラックなどの金属性
の酸化物、タルク、カオリン、バライト、カーボネイト、シリケートなどの充填
剤顔料、クイナクリドン、銅フタロシン、ペリレン、アゾ顔料、インダントロン
ブルー、カルバゾールバイオレットなどのカルバゾール、イソインドリオン、イ
ソインドロン、チオインジゴレッド、ベンジミルアゾリノンなどのさまざまな有
機着色顔料などである。
物中で使用されるさまざまな顔料を分散させる。使用される典型的な顔料は、二
酸化チタン、さまざまな色の酸化鉄、酸化亜鉛、カーボンブラックなどの金属性
の酸化物、タルク、カオリン、バライト、カーボネイト、シリケートなどの充填
剤顔料、クイナクリドン、銅フタロシン、ペリレン、アゾ顔料、インダントロン
ブルー、カルバゾールバイオレットなどのカルバゾール、イソインドリオン、イ
ソインドロン、チオインジゴレッド、ベンジミルアゾリノンなどのさまざまな有
機着色顔料などである。
【0028】
本発明の顔料分散液を形成するためには、ABCブロックポリマー、溶媒、任
意選択でアクリル樹脂またはポリエステル樹脂などの粉砕樹脂、および分散させ
る顔料をアトリッタ、サンドミル、ボールミルまたは2ロールミルなどの適切な
粉砕用容器に加え、次いで約5分間〜12時間で粉砕して顔料分散液を形成する
。典型的にはこれらの顔料分散液は、約0〜1,000Pa(パスカル)の降伏
応力、Rotovisco粘度計上で測定される約100〜10,000m.P
as(ミリパスカルセコンド)の低いせん断(20sec−l)粘度および約1
0〜1,000m.Pasの高いせん断(1,000sec−l)粘度を有する
。
意選択でアクリル樹脂またはポリエステル樹脂などの粉砕樹脂、および分散させ
る顔料をアトリッタ、サンドミル、ボールミルまたは2ロールミルなどの適切な
粉砕用容器に加え、次いで約5分間〜12時間で粉砕して顔料分散液を形成する
。典型的にはこれらの顔料分散液は、約0〜1,000Pa(パスカル)の降伏
応力、Rotovisco粘度計上で測定される約100〜10,000m.P
as(ミリパスカルセコンド)の低いせん断(20sec−l)粘度および約1
0〜1,000m.Pasの高いせん断(1,000sec−l)粘度を有する
。
【0029】
本発明の顔料分散液が使用されるコーティング組成物は好ましくはアクリルベ
ースのポリマーのバインダー、メラミン架橋剤、ポリイソシアネート架橋剤、ま
たはブロック型ポリイソシアネート架橋剤などの架橋剤を有機液体キャリヤー中
に含み、この液体キャリヤーは通常バインダー成分用の溶媒であるか、またはN
AD(非水性分散液)を形成するため溶媒/非溶媒の混合物である可能性がある
。ABCブロックポリマーは安定した溶液または分散液を形成する。これらのコ
ーティング組成物は約10〜70%、より典型的には15〜50重量%のバイン
ダー、および約30〜90%、より典型的には50〜85重量%の液体キャリヤ
ーを含む。正常な塗料配合技法に従って他の有用な成分を配合することによって
、適切なコーティング組成物を調製する。
ースのポリマーのバインダー、メラミン架橋剤、ポリイソシアネート架橋剤、ま
たはブロック型ポリイソシアネート架橋剤などの架橋剤を有機液体キャリヤー中
に含み、この液体キャリヤーは通常バインダー成分用の溶媒であるか、またはN
AD(非水性分散液)を形成するため溶媒/非溶媒の混合物である可能性がある
。ABCブロックポリマーは安定した溶液または分散液を形成する。これらのコ
ーティング組成物は約10〜70%、より典型的には15〜50重量%のバイン
ダー、および約30〜90%、より典型的には50〜85重量%の液体キャリヤ
ーを含む。正常な塗料配合技法に従って他の有用な成分を配合することによって
、適切なコーティング組成物を調製する。
【0030】
約60〜180℃の高い焼付温度下で約5〜60分で架橋する組成物を形成す
るためには、バインダーの重量に基づいて10から50%、好ましくは15から
30重量%の、アルキル化した基の中に1〜4個の炭素原子を有するアルキル化
メラミンホルムアルデヒド架橋剤が好ましい。
るためには、バインダーの重量に基づいて10から50%、好ましくは15から
30重量%の、アルキル化した基の中に1〜4個の炭素原子を有するアルキル化
メラミンホルムアルデヒド架橋剤が好ましい。
【0031】
一般にこれらの架橋剤は部分的に(または完全に)アルキル化したメラミンホ
ルムアルデヒド化合物であり、前述のようにモノマーまたはポリマーであってよ
い。ブロック型ポリイソシアネートは架橋剤として使用することもできる。
ルムアルデヒド化合物であり、前述のようにモノマーまたはポリマーであってよ
い。ブロック型ポリイソシアネートは架橋剤として使用することもできる。
【0032】
メラミン架橋剤を含むこれらのコーティング組成物は、バインダーの重量に基
づいて約0.1から1.0重量%の強酸触媒またはその塩を含み、硬化温度およ
び時間を減らすことができる。パラトルエンスルホン酸またはそのアンモニウム
塩は好ましい触媒である。使用することができる他の触媒は、ドデシルベンゼン
スルホン酸、リン酸およびこれらの酸のアンモニウム塩である。
づいて約0.1から1.0重量%の強酸触媒またはその塩を含み、硬化温度およ
び時間を減らすことができる。パラトルエンスルホン酸またはそのアンモニウム
塩は好ましい触媒である。使用することができる他の触媒は、ドデシルベンゼン
スルホン酸、リン酸およびこれらの酸のアンモニウム塩である。
【0033】
アクリロウレタン、ポリエステルおよびポリエステルウレタン、ポリエーテル
およびポリエーテルウレタンなどの他のフィルム形成ポリマーもこれらのコーテ
ィング組成物中で使用することができ、これらは枝分かれ型ポリマーの分散液と
相溶性がある。ポリイソシアネートを架橋剤として使用して、周囲温度で硬化す
るコーティング組成物を提供することができる。
およびポリエーテルウレタンなどの他のフィルム形成ポリマーもこれらのコーテ
ィング組成物中で使用することができ、これらは枝分かれ型ポリマーの分散液と
相溶性がある。ポリイソシアネートを架橋剤として使用して、周囲温度で硬化す
るコーティング組成物を提供することができる。
【0034】
さらに、本発明の分散液を使用するコーティング組成物は、充填剤、可塑剤、
抗酸化剤、界面活性剤および流れ調整剤を含めたさまざまな他の任意選択の成分
を含んでもよい。
抗酸化剤、界面活性剤および流れ調整剤を含めたさまざまな他の任意選択の成分
を含んでもよい。
【0035】
このようなコーティング組成物の仕上げ剤の耐候性を改善するために、紫外線
安定剤または紫外線安定剤の組み合わせを、バインダーの重量に基づいて0.1
〜5重量%の量を加えることができる。安定剤はたとえば顔料を含む本発明の分
散液に加えることができ、またはコーティング組成物に直接加えることができる
。このような安定剤には紫外線吸収剤、スクリーナー、急冷剤および特異的な干
渉アミン光線安定剤がある。さらに、バインダーの重量に基づいて0.1〜5重
量%の量の抗酸化剤を加えることができる。
安定剤または紫外線安定剤の組み合わせを、バインダーの重量に基づいて0.1
〜5重量%の量を加えることができる。安定剤はたとえば顔料を含む本発明の分
散液に加えることができ、またはコーティング組成物に直接加えることができる
。このような安定剤には紫外線吸収剤、スクリーナー、急冷剤および特異的な干
渉アミン光線安定剤がある。さらに、バインダーの重量に基づいて0.1〜5重
量%の量の抗酸化剤を加えることができる。
【0036】
有用である典型的な紫外線安定剤にはベンゾフェノン、トリアゾール、トリア
ジン、ベンゾエート、干渉アミンおよびこれらの混合物がある。紫外線安定剤の
具体例は米国特許第4,591,533号に開示されており、その全体的な開示
は参照によって本明細書に組み込まれている。
ジン、ベンゾエート、干渉アミンおよびこれらの混合物がある。紫外線安定剤の
具体例は米国特許第4,591,533号に開示されており、その全体的な開示
は参照によって本明細書に組み込まれている。
【0037】
このようなコーティング組成物は、流れ調整剤、たとえば「Resiflow
」S(ポリブチルアクリレート)、IBYK320および325(高分子量ポリ
アクリレート)、ヒュームドシリカなどのレオロジー調整剤などの従来の配合添
加剤を含んでもよい。
」S(ポリブチルアクリレート)、IBYK320および325(高分子量ポリ
アクリレート)、ヒュームドシリカなどのレオロジー調整剤などの従来の配合添
加剤を含んでもよい。
【0038】
本発明の顔料分散液はモノコートまたは着色されたカラーコートまたはベース
コートにおいて使用することができ、これらのコート上にクリアコートを加えて
カラーコート/クリアコート仕上げ剤を提供する。さらに、少量の顔料分散液を
クリアコートに加えて、色つけなどの特別な色彩または美的効果を提供する。
コートにおいて使用することができ、これらのコート上にクリアコートを加えて
カラーコート/クリアコート仕上げ剤を提供する。さらに、少量の顔料分散液を
クリアコートに加えて、色つけなどの特別な色彩または美的効果を提供する。
【0039】
本発明の分散液を用いて配合したコーティング組成物は、前もってペイントし
た支持体、下塗りした支持体、冷間圧延した鋼、リン酸塩で処理した鋼、および
電着によって従来のプライマーで被覆した鋼などの、さまざまな金属製または非
金属製支持体に対する接着性が優れている。これらのコーティング組成物を使用
して、ポリエステル強化型ファイバーガラス、反応射出成型ウレタンおよび部分
的に結晶質であるポリアミドなどのプラスチック製支持体を被覆することができ
る。特に、本発明の分散液を用いて配合したベースコートまたはカラーコート組
成物は、プライマー層とベースコートの間の改善されたインターコート接着、お
よびクリアトップコートへの改善された接着を提供する。この改善された接着に
よって、結果として生じる仕上げ剤のチップ抵抗(乗用車およびトラック用の仕
上げ剤に関して非常に重要な性質である)が大幅に改善される結果となる。
た支持体、下塗りした支持体、冷間圧延した鋼、リン酸塩で処理した鋼、および
電着によって従来のプライマーで被覆した鋼などの、さまざまな金属製または非
金属製支持体に対する接着性が優れている。これらのコーティング組成物を使用
して、ポリエステル強化型ファイバーガラス、反応射出成型ウレタンおよび部分
的に結晶質であるポリアミドなどのプラスチック製支持体を被覆することができ
る。特に、本発明の分散液を用いて配合したベースコートまたはカラーコート組
成物は、プライマー層とベースコートの間の改善されたインターコート接着、お
よびクリアトップコートへの改善された接着を提供する。この改善された接着に
よって、結果として生じる仕上げ剤のチップ抵抗(乗用車およびトラック用の仕
上げ剤に関して非常に重要な性質である)が大幅に改善される結果となる。
【0040】
吹き付け、静電吹き付け、浸漬、ブラッシングまたはフローコーティングなど
の従来の技法によって、本発明の分散液を用いて配合したコーティング組成物を
加えることができる。好ましい技法は吹き付けおよび静電吹き付けである。OE
Mの応用例では、典型的には組成物を100〜150℃で約15〜30分間焼き
付けて、厚さ約2.54〜76.2ミクロン(0.1〜3.0ミル)のコーティ
ングを形成する。クリアコートを使用するときは、クリアコートをカラーコート
の上に加え、これを乾燥させて粘着性のない状態にして、クリアコートを加える
前に短時間で硬化(好ましくはフラッシュ乾燥)させることができる。次いでカ
ラーコート/クリアコートの仕上げ剤を前述のように焼き付けて、乾燥硬化した
仕上げ剤を提供する。当業者によって容易に理解されるように、本発明は焼き付
けずに表面を再仕上げしたシステムにも適用可能である。
の従来の技法によって、本発明の分散液を用いて配合したコーティング組成物を
加えることができる。好ましい技法は吹き付けおよび静電吹き付けである。OE
Mの応用例では、典型的には組成物を100〜150℃で約15〜30分間焼き
付けて、厚さ約2.54〜76.2ミクロン(0.1〜3.0ミル)のコーティ
ングを形成する。クリアコートを使用するときは、クリアコートをカラーコート
の上に加え、これを乾燥させて粘着性のない状態にして、クリアコートを加える
前に短時間で硬化(好ましくはフラッシュ乾燥)させることができる。次いでカ
ラーコート/クリアコートの仕上げ剤を前述のように焼き付けて、乾燥硬化した
仕上げ剤を提供する。当業者によって容易に理解されるように、本発明は焼き付
けずに表面を再仕上げしたシステムにも適用可能である。
【0041】
「ウエットオンウエット」塗布によって、ベースコートの上にクリアトップコ
ートを加えることは一般的である。すなわち、ベースコートを硬化または完全に
乾燥させずに、トップコートをベースコートに加える。次いでコートした支持体
を所定時間加熱して、ベースおよびクリアコートを同時に硬化させる。
ートを加えることは一般的である。すなわち、ベースコートを硬化または完全に
乾燥させずに、トップコートをベースコートに加える。次いでコートした支持体
を所定時間加熱して、ベースおよびクリアコートを同時に硬化させる。
【0042】
以下の実施例によって本発明を例示する。他に指示がない限り、部、比および
パーセンテージはすべて重量ベースである。本明細書で開示する分子量はすべて
、ポリメチルメタクリレート標準体を使用するGPC(ゲル透過クロマトグラフ
ィ)によって決定することができる。
パーセンテージはすべて重量ベースである。本明細書で開示する分子量はすべて
、ポリメチルメタクリレート標準体を使用するGPC(ゲル透過クロマトグラフ
ィ)によって決定することができる。
【0043】
以下のブロックコポリマーI〜IIIの3つすべてについて、出発手順は同じ
であった。すべてのモノマーおよび溶媒は、それらを4Aを超えるモレキュラー
シーブに通すことによって乾燥させ、使用する前に窒素下で保存した。5リット
ルの丸底4つ口フラスコは、コンデンサ/ドライエライトチューブ、デジタル温
度計プローブおよび窒素用インレット、機械的撹拌機およびモノマー添加用漏斗
を備えていた。次いでフラスコを窒素でパージし、ヒートガンを用いて乾燥させ
た。
であった。すべてのモノマーおよび溶媒は、それらを4Aを超えるモレキュラー
シーブに通すことによって乾燥させ、使用する前に窒素下で保存した。5リット
ルの丸底4つ口フラスコは、コンデンサ/ドライエライトチューブ、デジタル温
度計プローブおよび窒素用インレット、機械的撹拌機およびモノマー添加用漏斗
を備えていた。次いでフラスコを窒素でパージし、ヒートガンを用いて乾燥させ
た。
【0044】
実施例1
ABCブロックコポリマーIの調製
窒素を用いてフラスコをフラッシュしながら、THF(テトラヒドロフラン)
1000.0gおよび1−メトキシ−1−トリメチシロキシ−2−メチルプロペ
ン(本明細書ではメチル開始剤と呼ぶ)22.4gを、添加用漏斗を介して加え
た。メシチレン2gおよびアセトニトリルに溶かしたTBACB(テトラブチル
アンモニウムm−クロロベンゾエート)の1M溶液1.5ml(本明細書では触
媒と呼ぶ)を2つのシリンジを使用して注入し、第1のモノマー供給を開始した
。nBMA(正常なブチルメタクリレート)258.9g、MMA(メチルメタ
クリレート)210.3g、Aブロックの主要成分を、添加用漏斗を介して45
分かけて加えた。反応フラスコを氷浴で冷却することによって、温度を40℃未
満に保った。スタートから60分後、モノマー転換率は99%以上であり、同じ
添加用漏斗を介して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAEM
Aモノマー(Bブロックの主要成分、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレ
ート)132.0gを、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に
保った。スタートから120分後、ポリマーのCブロックについて第3のモノマ
ー供給を開始した。Cブロックの主要成分はn−BMA、MMAおよび2−[ト
リメチルシロキシ]ヒドロキシエチルメタクリレート、TMS−HEMAであっ
た。n−BMA298.7g、MMA252.4gおよびTMS−HEMA85
.1gを、同じ添加用漏斗を介して45分かけて加えた。反応による発熱が急速
に増大し、氷浴を使用して温度を40℃未満に保った。モノマー供給と平行して
、THF6.2g中のTBACB1.5mlの供給物を、180分かけて反応ポ
ットに供給した。モノマーすべてについて、270分後のモノマー転換率(HP
LC)は99%以上であった。メタノール50gを加えて反応を停止させた。次
に、THF571.0gを2ステップで取り出し、1200gのPMAc(プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート)に置き換えた。80.2gのBz
Cl(塩化ベンジル)を加えて、DMAEMAのアミノ基を四級化した。アミノ
値が0.08mEq/溶液1gになるまで、溶液を3時間環流させた。結果とし
て生じたポリマー溶液はポリマー固形分が43.0%であり、数平均分子量は約
9280であった。ABCブロックポリマーは以下の成分のモル比n−BMA/
MMA//DMAEMA−BzCl//n−BMA/MMA/HEMA 13/
15//6〜4.5//15/18/3(モル比)を有し、n−BMA/MMA
はAセグメントであり、DMAEMAはBセグメントであり、BMA/MMA/
HEMAはポリマーのCセグメントである。
1000.0gおよび1−メトキシ−1−トリメチシロキシ−2−メチルプロペ
ン(本明細書ではメチル開始剤と呼ぶ)22.4gを、添加用漏斗を介して加え
た。メシチレン2gおよびアセトニトリルに溶かしたTBACB(テトラブチル
アンモニウムm−クロロベンゾエート)の1M溶液1.5ml(本明細書では触
媒と呼ぶ)を2つのシリンジを使用して注入し、第1のモノマー供給を開始した
。nBMA(正常なブチルメタクリレート)258.9g、MMA(メチルメタ
クリレート)210.3g、Aブロックの主要成分を、添加用漏斗を介して45
分かけて加えた。反応フラスコを氷浴で冷却することによって、温度を40℃未
満に保った。スタートから60分後、モノマー転換率は99%以上であり、同じ
添加用漏斗を介して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAEM
Aモノマー(Bブロックの主要成分、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレ
ート)132.0gを、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に
保った。スタートから120分後、ポリマーのCブロックについて第3のモノマ
ー供給を開始した。Cブロックの主要成分はn−BMA、MMAおよび2−[ト
リメチルシロキシ]ヒドロキシエチルメタクリレート、TMS−HEMAであっ
た。n−BMA298.7g、MMA252.4gおよびTMS−HEMA85
.1gを、同じ添加用漏斗を介して45分かけて加えた。反応による発熱が急速
に増大し、氷浴を使用して温度を40℃未満に保った。モノマー供給と平行して
、THF6.2g中のTBACB1.5mlの供給物を、180分かけて反応ポ
ットに供給した。モノマーすべてについて、270分後のモノマー転換率(HP
LC)は99%以上であった。メタノール50gを加えて反応を停止させた。次
に、THF571.0gを2ステップで取り出し、1200gのPMAc(プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート)に置き換えた。80.2gのBz
Cl(塩化ベンジル)を加えて、DMAEMAのアミノ基を四級化した。アミノ
値が0.08mEq/溶液1gになるまで、溶液を3時間環流させた。結果とし
て生じたポリマー溶液はポリマー固形分が43.0%であり、数平均分子量は約
9280であった。ABCブロックポリマーは以下の成分のモル比n−BMA/
MMA//DMAEMA−BzCl//n−BMA/MMA/HEMA 13/
15//6〜4.5//15/18/3(モル比)を有し、n−BMA/MMA
はAセグメントであり、DMAEMAはBセグメントであり、BMA/MMA/
HEMAはポリマーのCセグメントである。
【0045】
ABCブロックコポリマーIIの調製
窒素を用いてフラスコをフラッシュしながら、THF1258.6gおよびメ
チル開始剤30.6gを、添加用漏斗を介して加えた。メシチレン2gおよびア
セトニトリルに溶かしたTBACBの1M溶液2.5mlを2つのシリンジを使
用して注入し、第1のモノマー供給(Aブロック)を開始した。n−BMA32
5.2gおよびMMA262.6gを、添加用漏斗を介して45分かけて加えた
。反応フラスコを氷浴で冷却することによって、温度を40℃未満に保った。ス
タートから60分後、モノマー転換率は99%以上であり、同じ添加用漏斗を介
して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAEMA220.1g
を、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に保った。スタートか
ら120分後、第3のモノマー供給を開始した(Cブロック)。n−BMA32
5.2g、MMA227.8gおよびTMS−HEMA106.3gを、同じ添
加用漏斗を介して45分かけて加えた。反応による発熱が急速に増大し、氷浴を
使用して温度を41.4℃未満に保った。スタートから315分後、HPLCに
よって判定されるようにすべてのモノマー転換率は99%以上であった。この時
点で、メタノール62.5gを加えて反応を停止させた。次に、THF654.
1gを2ステップで取り出し、1375gのPMAcに置き換えた。133.8
gのBzClを加えて、DMAEMAのアミノ基を四級化した。アミノ値が0.
108mEq/溶液1gになるまで、溶液を4時間環流させた。結果として生じ
たポリマー溶液はポリマー固形分が43.19%であり、数平均分子量は約90
13であった。ABCブロックポリマーは以下の成分のモル比n−BMA/MM
A//DMAEMA−BzCl//n−BMA/MMA/HEMA 13/15
//8〜6//13/13/3(モル比)を有し、n−BMA/MMAはAセグ
メントであり、DMAEMAはBセグメントであり、BMA/MMA/HEMA
はポリマーのCセグメントである。
チル開始剤30.6gを、添加用漏斗を介して加えた。メシチレン2gおよびア
セトニトリルに溶かしたTBACBの1M溶液2.5mlを2つのシリンジを使
用して注入し、第1のモノマー供給(Aブロック)を開始した。n−BMA32
5.2gおよびMMA262.6gを、添加用漏斗を介して45分かけて加えた
。反応フラスコを氷浴で冷却することによって、温度を40℃未満に保った。ス
タートから60分後、モノマー転換率は99%以上であり、同じ添加用漏斗を介
して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAEMA220.1g
を、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に保った。スタートか
ら120分後、第3のモノマー供給を開始した(Cブロック)。n−BMA32
5.2g、MMA227.8gおよびTMS−HEMA106.3gを、同じ添
加用漏斗を介して45分かけて加えた。反応による発熱が急速に増大し、氷浴を
使用して温度を41.4℃未満に保った。スタートから315分後、HPLCに
よって判定されるようにすべてのモノマー転換率は99%以上であった。この時
点で、メタノール62.5gを加えて反応を停止させた。次に、THF654.
1gを2ステップで取り出し、1375gのPMAcに置き換えた。133.8
gのBzClを加えて、DMAEMAのアミノ基を四級化した。アミノ値が0.
108mEq/溶液1gになるまで、溶液を4時間環流させた。結果として生じ
たポリマー溶液はポリマー固形分が43.19%であり、数平均分子量は約90
13であった。ABCブロックポリマーは以下の成分のモル比n−BMA/MM
A//DMAEMA−BzCl//n−BMA/MMA/HEMA 13/15
//8〜6//13/13/3(モル比)を有し、n−BMA/MMAはAセグ
メントであり、DMAEMAはBセグメントであり、BMA/MMA/HEMA
はポリマーのCセグメントである。
【0046】
CBAブロックコポリマーIIIの調製
窒素を用いてフラスコをフラッシュしながら、THF803.6gおよび1−
メトキシ−1−トリメチシロキシ−2−トリメチルシロキシエチルプロペン(本
明細書ではヒドロキシルブロック型開始剤と呼ぶ)30.1gを、添加用漏斗を
介して加えた。メシチレン2gおよびアセトニトリルに溶かしたTBACBの1
M溶液2.0mlを2つのシリンジを使用して注入し、第1のモノマー供給(C
ブロック)を開始した。n−BMA200.8g、MMA141.4gおよびT
MS−HEMA44.0gを、添加用漏斗を介して45分かけて加えた。第1の
モノマー供給の終わりに温度は58.7℃に上昇した。スタートから125分後
、HPLCによって判定されるようにモノマー転換率は99%以上であった。同
じ添加用漏斗を介して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAE
MA136.7gを、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に保
った。スタートから255分後、第3のモノマー供給(Aブロック)を開始した
。n−BMA200.9gおよびMMA163.2gを、同じ添加用漏斗を介し
て45分かけて加えた。反応による発熱によって、温度が58.8℃に上昇した
。この時間、冷却は加えなかった。スタートから360分後、すべてのモノマー
転換率は99.5%以上であった。メタノール35.2gを加えて反応を停止さ
せた。次に、THF512.8gを2ステップで取り出し、1000gのPMA
cに置き換えた。最後に、82.9gのBzClを加えて、DMAEMAのアミ
ノ基を四級化した。アミノ値が0.0969mEq/溶液1gになるまで、溶液
を120分間環流させた。結果として生じたポリマー溶液はポリマー固形分が3
9.87%であり、数平均分子量は約8904であった。CBAブロックポリマ
ーは以下の成分のモル比n−BMA/MMA/HEMA//DMAEMA−Bz
Cl//n−BMA/MMA 13/15/3//8〜6//13/15(モル
比)を有し、BMA/MMA/HEMAはCセグメントであり、DMAEMAは
Bセグメントであり、n−BMA/MMAはポリマーのAセグメントである。
メトキシ−1−トリメチシロキシ−2−トリメチルシロキシエチルプロペン(本
明細書ではヒドロキシルブロック型開始剤と呼ぶ)30.1gを、添加用漏斗を
介して加えた。メシチレン2gおよびアセトニトリルに溶かしたTBACBの1
M溶液2.0mlを2つのシリンジを使用して注入し、第1のモノマー供給(C
ブロック)を開始した。n−BMA200.8g、MMA141.4gおよびT
MS−HEMA44.0gを、添加用漏斗を介して45分かけて加えた。第1の
モノマー供給の終わりに温度は58.7℃に上昇した。スタートから125分後
、HPLCによって判定されるようにモノマー転換率は99%以上であった。同
じ添加用漏斗を介して第2のモノマー供給(Bブロック)を開始した。DMAE
MA136.7gを、45分かけて加えた。この供給中、温度を40℃未満に保
った。スタートから255分後、第3のモノマー供給(Aブロック)を開始した
。n−BMA200.9gおよびMMA163.2gを、同じ添加用漏斗を介し
て45分かけて加えた。反応による発熱によって、温度が58.8℃に上昇した
。この時間、冷却は加えなかった。スタートから360分後、すべてのモノマー
転換率は99.5%以上であった。メタノール35.2gを加えて反応を停止さ
せた。次に、THF512.8gを2ステップで取り出し、1000gのPMA
cに置き換えた。最後に、82.9gのBzClを加えて、DMAEMAのアミ
ノ基を四級化した。アミノ値が0.0969mEq/溶液1gになるまで、溶液
を120分間環流させた。結果として生じたポリマー溶液はポリマー固形分が3
9.87%であり、数平均分子量は約8904であった。CBAブロックポリマ
ーは以下の成分のモル比n−BMA/MMA/HEMA//DMAEMA−Bz
Cl//n−BMA/MMA 13/15/3//8〜6//13/15(モル
比)を有し、BMA/MMA/HEMAはCセグメントであり、DMAEMAは
Bセグメントであり、n−BMA/MMAはポリマーのAセグメントである。
【0047】
ABAブロックコポリマーIVの調製
Westの米国特許第4,812,517号の手順を使用して、ABAブロッ
クコポリマーを調製した。同じ比で同じモノマーを前述のように使用して、前述
のコポリマーIIのAおよびBセグメント形成した。
クコポリマーを調製した。同じ比で同じモノマーを前述のように使用して、前述
のコポリマーIIのAおよびBセグメント形成した。
【0048】
顔料分散液A〜Oの調製
前に調製したABCブロックポリマーIを顔料分散剤として使用して、以下の
表2に示すそれぞれの顔料を顔料分散液に配合した。前に調製したABCブロッ
クコポリマーIIを顔料分散剤として使用し顔料分散液の第2の組を調製し、A
BAブロックコポリマーIVを顔料分散剤として使用し分散液第3の組(コント
ロール)を調製した。
表2に示すそれぞれの顔料を顔料分散液に配合した。前に調製したABCブロッ
クコポリマーIIを顔料分散剤として使用し顔料分散液の第2の組を調製し、A
BAブロックコポリマーIVを顔料分散剤として使用し分散液第3の組(コント
ロール)を調製した。
【0049】
顔料分散剤の固体1g、顔料2g、酢酸ブチル20gおよび粗い砂15gを2
オンス(約56.6グラム)をスクリューキャップボトルに加えることによって
、それぞれの顔料分散液を調製した。次いでこのボトルをペイントシェイカー中
で20分間振とうさせた。
オンス(約56.6グラム)をスクリューキャップボトルに加えることによって
、それぞれの顔料分散液を調製した。次いでこのボトルをペイントシェイカー中
で20分間振とうさせた。
【0050】
前に調製した分散液のそれぞれを、光学顕微鏡を使用して質に関して試験およ
び格付けした。表1はこの評価の結果を示す。0から1の格付けは脱凝集した(
安定な)顔料を有する良質の分散液を示す。2から3の格付けは凝集した(不安
定な)粒子を有する質の良くない分散液を示す。
び格付けした。表1はこの評価の結果を示す。0から1の格付けは脱凝集した(
安定な)顔料を有する良質の分散液を示す。2から3の格付けは凝集した(不安
定な)粒子を有する質の良くない分散液を示す。
【0051】
ABCブロックポリマー分散剤IおよびIIは、試験用顔料とさまざまな相互
作用を示す(顔料はすべて脱凝集した)。ABAブロックコポリマーIV(コン
トロール)に関して作成した分散液は、ABCブロックポリマーIおよびIIに
関して作成した分散液と同等であったかまたはそれより劣っていた。
作用を示す(顔料はすべて脱凝集した)。ABAブロックコポリマーIV(コン
トロール)に関して作成した分散液は、ABCブロックポリマーIおよびIIに
関して作成した分散液と同等であったかまたはそれより劣っていた。
【0052】
表1は、メタノール2gをそれぞれの分散液に加えた後の、顕微鏡による格付
けも示す。メタノールを極性ディスプレーサーとして使用し、顔料−分散剤の相
互作用の強度を試験した。顔料とABCブロックポリマー分散剤の間の相互作用
は、1つの場合を除くすべての場合において、メタノールによる排除に耐えるほ
ど充分に強いことが結果によって示される。ABAブロックコポリマー(コント
ロール)に関して作成した分散液と比較すると、(ABAブロックコポリマーが
あまり凝集せずよく分散した)顔料Aに関して作成した分散液以外は、ABCブ
ロックコポリマーIおよびIIに関して作成した分散液は、ABAブロックコポ
リマーコントロールと均等であるかより良い結果を与えた。
けも示す。メタノールを極性ディスプレーサーとして使用し、顔料−分散剤の相
互作用の強度を試験した。顔料とABCブロックポリマー分散剤の間の相互作用
は、1つの場合を除くすべての場合において、メタノールによる排除に耐えるほ
ど充分に強いことが結果によって示される。ABAブロックコポリマー(コント
ロール)に関して作成した分散液と比較すると、(ABAブロックコポリマーが
あまり凝集せずよく分散した)顔料Aに関して作成した分散液以外は、ABCブ
ロックコポリマーIおよびIIに関して作成した分散液は、ABAブロックコポ
リマーコントロールと均等であるかより良い結果を与えた。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
─────────────────────────────────────────────────────
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)
C08L 53/00 C08L 53/00
C09C 3/10 C09C 3/10
C09D 153/00 C09D 153/00
(72)発明者 ビアトリス イー.ロドリゲス−ダグラス
アメリカ合衆国 19061 ペンシルベニア
州 ブースウィン マリアン ドライブ
3693
Fターム(参考) 4J002 BP031 DA036 DE106 DE116
DJ016 DJ046 DJ056 EQ016
EU006 FD096 GH00 GH01
HA06
4J026 HA11 HA29 HA32 HA39 HB11
HB29 HB32 HB39 HB45 HB48
HC11 HC29 HC32 HC45 HC49
HE04
4J037 AA02 AA15 AA18 AA22 AA27
CC18 EE28 EE29
4J038 CG001 CQ001 DA162 DG111
DG131 DG261 DG301 KA04
KA08 NA25
4J100 HA27 HA55 HC05 HE14 HG01
JA01
Claims (13)
- 【請求項1】 分散した顔料、非水性キャリヤー液およびABCブロックポ
リマー分散剤(バインダー)を含むコーティング組成物を形成するために有用な
顔料分散液であって、 前記ABCブロックポリマーが約5,000〜20,000の数平均分子量を
有し、ポリマーAセグメント、ポリマーBセグメントおよびポリマーCセグメン
トを含み、 前記ブロックポリマーの前記ポリマーAセグメントがアルキル基中に1〜12
個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタ
)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーまたは
前述のいずれかの混合物からなる群から選択される重合したモノマーから本質的
になり、 前記ブロックポリマーの前記ポリマーBセグメントがアルキル化剤を用いて四
級化したアルキル基中に1〜4個の炭素原子を有する重合したアルキルアミノア
ルキル(メタ)アクリレートモノマーから本質的になり、 前記ブロックポリマーの前記ポリマーCセグメントがアルキル基中に1〜4個
の炭素原子を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの重合したモノマ
ー、およびアルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アク
リレートモノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(
メタ)アクリレートモノマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択さ
れる重合したモノマーから本質的になり、グリシジル(メタ)アクリレートおよ
びポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートからなる群から選択される重
合したモノマーを任意選択で含み、 前記分散液中の顔料とバインダーの重量比が約1/100〜200/100で
あることを特徴とする顔料分散液。 - 【請求項2】 前記ABCブロックポリマーを基移動重合によって調製する
ことを特徴とする、請求項1に記載の顔料分散液。 - 【請求項3】 前記ポリマーAセグメントがアルキル(メタ)アクリレート
モノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマーおよびシクロアルキル(メタ
)アクリレートモノマーからなる群から選択される重合したモノマーからなるこ
とを特徴とする、請求項2に記載の顔料分散液。 - 【請求項4】 前記ポリマーAセグメントがメチルメタクリレート、ブチル
メタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボロニルメタクリレートおよび
これらの任意の混合物からなる群から選択される重合したモノマーからなること
を特徴とする、請求項3に記載の顔料分散液。 - 【請求項5】 前記ABCブロックポリマーの前記ポリマーBセグメントが
、アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有し、以下の式からなるアルキル化剤を
用いて四級化したジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの重合したモ
ノマーから本質的になり、 R−CH2−X 上式でRがH、1〜4個の炭素原子を有する低級アルキル基、および芳香族基
からなる群から選択されることを特徴とする、請求項2に記載の分散液。 - 【請求項6】 前記ABCブロックポリマーの前記ポリマーBセグメントが
ジメチルアミノエチルメタクリレートの重合したモノマーからなり、前記四級化
剤が塩化ベンジルであることを特徴とする、請求項5に記載の分散液。 - 【請求項7】 前記ABCブロックポリマーの前記ポリマーCセグメントが
アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリ
レートの重合したモノマー、およびアルキル基中に1〜12個の炭素原子を有す
るアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタクリレート)モノマ
ーおよびシクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーからなる群から選択され
る重合したモノマーから本質的になり、エポキシアルキルメタクリレート、ポリ
アルキレングリコール(メタ)アクリレートおよびアルコキシポリアルキレング
リコール(メタ)アクリレートからなる群から選択される重合したモノマーを任
意選択で含むことを特徴とする、請求項2に記載の分散液。 - 【請求項8】 前記ABCブロックポリマーの前記ポリマーCセグメントが
ヒドロキシエチルメタクリレートの重合したモノマー、およびブチルメタクリレ
ート、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボロニルメタクリ
レートおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される重合したモノマー
からなることを特徴とする、請求項7に記載の分散液。 - 【請求項9】 前記ポリマーCセグメントがグリシジルメタクリレートおよ
びエトキシトリエチレングリコールメタクリレートの重合したモノマーをさらに
含むことを特徴とする、請求項8に記載の分散液。 - 【請求項10】 前記ABCブロックポリマーがメチルメタクリレート、ブ
チルメタクリレートの重合したモノマーのポリマーAセグメントからなり、前記
ポリマーBセグメントがジエチルアミノエチルメタクリレートの重合したモノマ
ーからなり、前記アルキル化剤が塩化ベンジルからなり、前記ポリマーCセグメ
ントがメチルメタクリレート、ブチルメタクリレートおよびヒドロキシエチルメ
タクリレートの重合したモノマーからなることを特徴とする、請求項2に記載の
分散液。 - 【請求項11】 有機液体キャリヤー、フィルム形成バインダーおよび請求
項1に記載の顔料分散液を約1〜50重量%含むことを特徴とする、コーティン
グ組成物。 - 【請求項12】 請求項2に記載の分散液を調製するための方法であって、 (a)アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリ
レートモノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メ
タ)アクリレートモノマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択され
るモノマーを重合させることによって、基移動重合触媒および開始剤の存在下で
有機溶媒中の前記ポリマーの前記Aセグメントを調製すること、 (b)前記ポリマーの前記Aセグメントの存在下で、アルキル基中に1〜4個
の炭素原子を有するアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートのBセグメン
トモノマーを重合させること、 (c)約5,000〜20,000の重量平均分子量を有する前記ABCブロ
ックポリマーを形成するためにステップ(a)および(b)中で形成されたAB
セグメントの存在下で、アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有するヒドロキシ
アルキル(メタ)アクリレートのCセグメントモノマー、およびアルキル基中に
1〜12個の炭素原子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリー
ル(メタ)アクリレートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマ
ーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択されるモノマーを重合させる
こと、 (d)アルキル化剤を用いて前記ポリマーのアミノ基を第四級化し、結果とし
て生じるABCブロックポリマーの非水性分散液を形成すること、 (e)前記ABCブロックポリマー分散液中に顔料を分散させて前記顔料分散
液を形成すること、 を含む前記方法によって、前記ABCブロックポリマーを形成することを特徴と
する方法。 - 【請求項13】 分散した顔料、非水性キャリヤー液およびCBAブロック
ポリマー分散剤(バインダー)を含むコーティング組成物を形成するために有用
な顔料分散液を調製するための方法であって、 (a)アルキル基中に1〜4個の炭素原子を有するブロック型ヒドロキシアル
キル(メタ)アクリレートモノマー、およびアルキル基中に1〜12個の炭素原
子を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタ)アクリレ
ートモノマー、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよびこれらの任
意の混合物からなる群から選択されるモノマーを重合させることによって、基移
動重合触媒および開始剤の存在下で有機溶媒中の前記ポリマーの前記Cセグメン
トを調製すること、 (b)前記ポリマーの前記Cセグメントの存在下で、アルキル基中に1〜4個
の炭素原子を有するアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートのBセグメン
トモノマーを重合させること、 (c)約5,000〜20,000の重量平均分子量を有する前記CBAブロ
ックポリマーを形成するためにステップ(a)および(b)中で形成されたCお
よびBセグメントの存在下で、アルキル基中に1〜12個の炭素原子を有するア
ルキル(メタ)アクリレートモノマー、アリール(メタ)アクリレートモノマー
、シクロアルキル(メタ)アクリレートモノマーおよび前述の任意の混合物から
なる群から選択される重合したモノマーから本質的になるAセグメントモノマー
を重合させること、 (d)アルキル化剤を用いて前記ポリマーのアミノ基を第四級化し、結果とし
て生じるCBAブロックポリマーの非水性分散液を形成すること、 (e)前記CBAブロックポリマー分散液中に顔料を分散させて前記顔料分散
液を形成すること、 を含む前記方法によって、前記CBAブロックポリマーを形成することを特徴と
する方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US09/414,255 US6413306B1 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Pigment dispersions containing ABC-block polymer dispersant |
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---|---|
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