JP2004091678A - Oxidation curing type silicone-modified vinyl copolymer, one-pack type coating using the same and method for producing oxidation curing type silicone-modified vinyl copolymer - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体、これを用いた一液型塗料および酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、耐溶剤性、耐水性、耐候性などが優れていることからアクリルポリオール樹脂とウレタン硬化剤を用いた二液型の塗料が多く使用されている。しかしながら、二液型の塗料は、液を混合する手間がかかること、二液を混合した後には使用時間に制限があること、使用時間を超えた塗料は廃棄する必要があることなどの問題がある。
【０００３】
一方、一液型の塗料としては、例えばアルキド樹脂にアクリル単量体をグラフト重合させた酸化硬化型ビニル共重合体を樹脂成分とする一液型の塗料が知られている。しかしながら、この共重合体ではアルキド樹脂にすべてのアクリル単量体がグラフト重合するわけではなく、アクリル単量体のみの重合物もかなりの量で生成する。このようなグラフト化していないアクリル樹脂は酸化硬化による架橋をしないため、得られる塗膜は耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性に劣る。
【０００４】
また、アクリル樹脂などのビニル重合体に脂肪酸を付加させた塗料も知られている。すなわち、特開平５−１２５１１０号公報には、（半）乾性油脂肪酸を付加させたエポキシ基含有ビニル単量体をラジカル重合反応させた酸化硬化型脂肪酸変性ビニル系樹脂が開示されている。特開昭５９−１２２５５７号公報には、スチレンと、グリシジル基含有（メタ）アクリレートと、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体とを共重合させて得られるグリシジル基含有ビニル共重合体に脂肪酸を付加させた脂肪酸変性ビニル共重合体と、カルボキシル基等の官能基を有するビニル共重合体とを混合して得られる塗料用樹脂組成物が開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの重合体を用いて得られる塗膜は、耐水性、耐アルカリ性、耐候性などの物性が十分ではない。
【０００６】
シリコーン変性アルキド樹脂をさらにビニル変性した塗料用樹脂組成物も知られている。すなわち、特開平９−５２９０５号公報には、多価アルコールの一部を水酸基含有シリコーン化合物で置換したアルキド樹脂に、（メタ）アクリレート系単量体などを重合させた非水ディスパージョン型樹脂が開示されている。しかしながら、この非水ディスパージョン型樹脂では、シリコーン化合物はエステル結合によってアルキド樹脂骨格に取り込まれており、当該アルキド樹脂のエステル部分において加水分解が生じやすい。また樹脂の架橋が分子末端のアルキド部分でのみで生じることから、塗膜の架橋が不十分であり、耐水性、耐アルカリ性などに問題がある。
【０００７】
さらに、含シリコーンビニル単量体を共重合させた塗料用樹脂組成物も知られている。すなわち、特開昭５４−４３２４３号公報には、特定の含シリコーン単量体を含むアクリル共重合体を含む防錆塗料用樹脂組成物が開示されている。また、特公平８−１６２１１号公報には、アルコキシシリル基を含有するアクリル系および／またはビニル系単量体を含む特定の共重合体、架橋剤、紫外線吸収剤などを有機溶剤に溶解してなるプライマー組成物が開示されている。この組成物は、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂成形品の表面に接着性、耐久・耐候性の優れたシリコーン耐摩耗性被膜を形成するためのものである。
【０００８】
しかしながら、これらの組成物は、塗膜の強靱さに劣り、また弱溶剤への溶解性が低く、塗膜の肉持ち感に乏しい。また、前者はラッカータイプの樹脂組成物であり、これにより得られる塗膜は架橋していないため耐溶剤性に劣っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主たる目的は、酸化硬化によって強靱な塗膜が得られると共に、耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性、耐候性などの耐久性に優れた酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体とその製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、強靱で耐久性に優れた塗膜が得られると共に、取り扱い性に優れた一液型塗料を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、酸化硬化が可能な酸化重合性基を有する重合体中に、特定の含ケイ素有機基を有するビニル単量体を導入する場合には、上記酸化重合性基の酸化硬化による架橋密度の向上によって強靱な塗膜が得られると共に、酸化硬化と上記含ケイ素有機基の存在とが相まって耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性に優れた共重合体を提供できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体は、酸化重合性基を有するビニル単量体と、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体と、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体との共重合体である。
【００１３】
本発明の共重合体は、アルキド樹脂で変性されているのが好ましく、これより得られる塗料は、顔料の分散性が良好で、塗装性も向上する。すなわち、刷毛で塗装する際の塗り易さや仕上がり感が良好になり、塗装ロールや刷毛で塗装した際のロールすじや刷毛すじが残りにくくなる。また、アルキド樹脂で変性された本発明の共重合体を酸化硬化させることによって得られる塗膜は、アルキド樹脂の存在に起因して光沢および肉持ち感がより向上する。
【００１４】
本発明の塗料は、前記酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を樹脂成分として含有することを特徴とする一液型塗料であるため、取り扱い性に優れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。本発明の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体は、該共重合体中に酸化硬化可能な酸化重合性基および含ケイ素有機基を有するものである。
【００１６】
前記酸化重合性基としては、例えば（半）乾性油脂肪酸由来の基、またはジシクロペンタジエンオキシアルキル基、アリル基などが挙げられる。これらの基はビニル単量体に予め導入しておいてもよく、あるいは共重合後の共重合体中に導入してもよい。
【００１７】
（半）乾性油脂肪酸をビニル単量体または共重合体に導入するには、ビニル単量体としてエポキシ基含有ビニル単量体を用いる。すなわち、この単量体の有するエポキシ基に脂肪酸を付加させ、ついでこの脂肪酸が付加したビニル単量体を他の単量体とラジカル重合させるか、あるいはエポキシ基含有ビニル単量体を他の単量体とラジカル重合させた後で前記エポキシ基に脂肪酸を付加させればよい。
【００１８】
前記エポキシ基含有ビニル単量体は、１分子中に少なくとも１個のビニル基と少なくとも１個のエポキシ基を含有する単量体である。このようなエポキシ基含有ビニル単量体としては、例えばグリシジル（メタ）アクリレート、β−メチルグリシジル（メタ）アクリレート、３，４−オキシシクロヘキシルプロピル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテルなどを例示することができる。
【００１９】
（半）乾性油脂肪酸としては、例えば麻美油脂肪酸、あまに油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ぬか油脂肪酸、綿実油脂肪酸、えの油脂肪酸、なたね油脂肪酸、桐油脂肪酸、トール油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸などの（半）乾性油脂肪酸、オレイン酸、リノール酸などを用いることができる。これらの脂肪酸は１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。この（半）乾性油脂肪酸のヨウ素価は５０以上、好ましくは５０〜１９０、より好ましくは８０〜１５０であるのがよい。ヨウ素価が５０より小さくなると、酸化硬化による架橋密度が低下し、塗膜の強度が低下すると共に、充分な耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性が得られなくなるおそれがある。
【００２０】
前記ジシクロペンタジエンオキシアルキル基、アリル基などを共重合体に導入するには、例えばジシクロペンタジエンオキシアルキル（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレートおよびそれらの誘導体から選ばれる少なくとも一種を他の単量体とラジカル重合させればよい。上記誘導体としては、例えばアルキル置換体などが挙げられる。これらの単量体は１種または２種以上を組み合わせて使用することができ、前記したエポキシ基含有ビニル単量体（およびこれに脂肪酸を付加した単量体）と併用することもできる。なお、アルキル基としては炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。
【００２１】
前記した含ケイ素有機基としては、ポリシロキサンを有する有機基やアルコキシシリル基が挙げられる。これらの含ケイ素基は予めビニル単量体に導入して用いられる。すなわち、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体が用いられる。
【００２２】
ポリシロキサン含有ビニル単量体としては、例えば下記一般式に示すような化合物を挙げることができ、具体的には片末端反応性シリコーンオイル（例えば、Ｒ１＝メチルまたはブチル基、Ｒ２＝メチル基、Ｒ３＝メチル基、Ｒ４＝プロピレン基である信越化学工業（株）製シリコーンオイルＸ−２４−８２０１、Ｘ−２２−１７４ＤＸ、Ｘ−２２−２４２６など）などが挙げられる。これらを単量体として用いた共重合体は撥水性が向上するので、耐加水分解性も向上する。
【化１】
【００２３】
アルコキシシリル基含有ビニル単量体としては、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロイルオキシプロピル）トリメトキシシランなどを挙げることができる。これらの単量体を用いる場合には、アルコキシシリル基においても架橋反応が生じるため、耐候性、耐溶剤性などが一層向上する。
【００２４】
本発明の共重合体では、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体をも共重合させる。このような他のビニル単量体としては、例えばメチル（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、ブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、スチレンなどが挙げられる。これらの単量体は１種もしくは２種以上を使用できる。
【００２５】
上記のような各単量体を用いて本発明の共重合体を製造するには、有機溶剤中において酸化重合性基を有するビニル単量体と、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体と、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体とを重合開始剤の存在下でラジカル重合反応させればよい。反応は８０〜１５０℃で３〜１０時間程度行われる。
【００２６】
重合反応において使用可能な有機溶剤としては、例えばミネラルスピリット（別名：ミネラルターペン、ホワイトスピリット）、イソパラフィン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。これらの溶剤は一種または二種以上組み合わせて使用できる。なお環境や塗装作業者の健康などを考えれば、ミネラルスピリット、イソパラフィンなどの弱溶剤を使用することが好ましい。一般に弱溶剤は樹脂の溶解力が乏しいが、脂肪酸で変性することによって、これら弱溶剤への溶解性も向上する。
【００２７】
重合反応において使用可能な重合開始剤としては、例えばアゾ系化合物、パーオキサイド系化合物、スルフィド類、スルフィン類、スルフィン酸類、ジアゾ化合物、レドックス系化合物などのラジカル重合に使用できるラジカル重合開始剤が挙げあれる。
【００２８】
重合反応においては、共重合体総量に対して、前記酸化重合性基を有するビニル単量体が５〜５０重量％、前記ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体が０．００５〜５重量％、残余がこれらの単量体と共重合可能な前記した他のビニル単量体である樹脂組成物を共重合させるのが好ましい。
【００２９】
前記酸化重合性基を有するビニル単量体の含有量が５０重量％を超えると塗膜形成時の乾燥性が低下するおそれがあり、また、耐候性が低下して塗膜が黄変しやすくなるおそれがある。一方、この含有量が５重量％より小さくなると酸化硬化による架橋密度が低下し、充分な耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性を得られなくなるおそれがある。酸化重合性基を有するビニル単量体の含有量は１０〜３０重量％であるのがより好ましい。
【００３０】
前記ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体の含有量が５重量％を超えると、本発明の共重合体を用いて形成された塗膜の上にさらに塗膜を上塗りする場合に、上塗り塗膜の密着性を阻害するおそれがある。一方、この含有量が０．００５重量％より小さくなると充分な耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性を得られなくなるおそれがある。ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体の含有量は０．０１〜３重量％であるのがより好ましい。
【００３１】
上記以外の他のビニル単量体の含有量は、通常、４５〜９５重量％程度とされる。なお、他のビニル単量体の一成分として、ガラス転移点の調整や原料コストの観点からスチレンを使用する場合が多い。本発明においてスチレン含有量は共重合体総量の５〜４０重量％であることが好ましい。この含有量が４０重量％を超えると本発明のビニル共重合体を用いて形成された塗膜の耐候性が低下するおそれがある。一方、含有量が５重量％より小さくなると塗膜の光沢が低下するおそれがある。
【００３２】
（半）乾性油脂肪酸を共重合体に導入するには、以下の２通りの方法が挙げられる。すなわち、第１の方法は、前記有機溶剤中において、エポキシ基含有ビニル単量体に（半）乾性油脂肪酸を付加させ、このビニル単量体と、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体と、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体とを前記重合開始剤の存在下でラジカル重合反応させるものである。
【００３３】
第２の方法は、前記有機溶剤中において、エポキシ基含有ビニル単量体と、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体と、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体とを含むビニル単量体を前記重合開始剤の存在下でラジカル重合反応させた後、前記エポキシ基含有ビニル単量体に（半）乾性油脂肪酸を付加させるものである。
【００３４】
酸化重合性基を有するビニル単量体として（半）乾性油脂肪酸が付加したエポキシ基含有ビニル単量体を用いる場合には、脂肪酸の含有量は共重合体総量に対して５〜４０重量％であるのが好ましい。この含有量が４０重量％を超えると塗膜形成時の乾燥性が低下するおそれがあり、また、耐候性が低下して塗膜が黄変しやすくなるおそれがある。一方、含有量が５重量％より小さくなると酸化硬化による架橋密度が低下し、充分な耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性を得られなくなるおそれがある。また、エポキシ基含有ビニル単量体の含有量は、この単量体中のエポキシ基と前記脂肪酸中のカルボキシル基がほぼ等モル量となるように調整される。エポキシ基が多すぎると、共重合体中にエポキシ基が多く残存し、保存安定性などが低下するおそれがある。一方、エポキシ基が少なすぎると、付加できない脂肪酸が多く残存し、酸化硬化による架橋密度が低下するおそれがある。
【００３５】
（半）乾性油脂肪酸を、重合前または重合後のエポキシ基含有ビニル単量体に付加させるには、触媒の存在下で両者を反応させればよい。反応は有機溶剤溶液中にて行われ、必要に応じてｔ−ブチルハイドロキノンなどの重合禁止剤を添加してもよい。前記触媒としては、例えばテトラアルキルアンモニウムハライドなどが使用可能である。反応は８０〜１８０℃で１〜９時間程度行われる。
【００３６】
このようにして得られる本発明の共重合体の分子量は、重量平均分子量が５０，０００〜５００，０００程度であるのが好ましい。重量平均分子量が５０，０００より小さくなると、充分な耐水性、耐アルカリ性および耐候性が得られなくなるおそれがある。一方、重量平均分子量が５００，０００を超えると塗料の粘度が過度に大きくなるおそれがある。
【００３７】
また、本発明の共重合体はガラス転移点が５℃〜６０℃程度であるのが好ましい。ガラス転移点が５℃より小さくなると、塗膜が硬化しにくくなり、塗膜にタック（べた付き）が残るおそれがある。一方、ガラス転移点が６０℃を超えると、耐衝撃性が低下し、冷熱サイクル試験において塗膜に割れが生じ易くなるおそれがある。
【００３８】
また、本発明の他の実施形態である酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体は、酸化重合性基を有するビニル単量体と、ポリシロキサン含有ビニル単量体および／またはアルコキシシリル基含有ビニル単量体と、これらの単量体と共重合可能な他のビニル単量体とをアルキド樹脂にグラフト重合させて得られるものである。このようにアルキド樹脂で変性された本発明の共重合体は、前記実施形態の共重合体と同様に、共重合体中に酸化硬化可能な酸化重合性基および含ケイ素有機基を有する。ここで使用する各単量体は前記した実施形態と同様のものが使用可能であり、その割合は前記実施形態の場合と同様の範囲内でよい。また、得られるアルキド変性された共重合体の分子量およびガラス転移点は前記実施形態と同様の範囲内とするのがよい。反応は、上記アルキド樹脂を有機溶剤に加え、これに上記各単量体および重合開始剤を所定量加えて、８０〜１５０℃で３〜１０時間程度行われる。
【００３９】
前記アルキド樹脂としては、多価アルコールと、カルボキシル基を２個以上有している多価のカルボン酸を重縮合させ、これを（半）乾性油または（半）乾性油脂肪酸で変性したものが使用可能である。多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなどが挙げられ、多価カルボン酸としては、例えば無水フタル酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
【００４０】
前記（半）乾性油または（半）乾性油脂肪酸としては、ヨウ素価が８０以上であるものが好ましい。これにより、高い架橋密度が得られるので、塗膜の耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性がより向上する。アルキド樹脂の合成に用いられる（半）乾性油としては、麻美油、あまに油、サフラワー油、大豆油、ぬか油、綿実油、えの油、なたね油、桐油、トール油などが挙げられ、（半）乾性油脂肪酸としては、麻美油脂肪酸、あまに油脂肪酸、サフラワー脂肪酸、大豆油脂肪酸、ぬか油脂肪酸、綿実油脂肪酸、えの油脂肪酸、なたね油脂肪酸、桐油脂肪酸、トール油脂肪酸などが挙げられる。
【００４１】
アルキド樹脂中の脂肪酸部分の比率（油長）は３０％〜７０％程度であるのが好ましい。油長が７０％を超えると塗料の乾性速度が低下するおそれがある。一方、油長が３０％より小さくなると架橋密度が低下するおそれがある。
【００４２】
共重合体中におけるアルキド樹脂の含有量は、アルキド樹脂で変性された共重合体総量に対して３０重量％以下、好ましくは５〜３０重量％である。含有量が３０重量％を超えると、該共重合体を用いて形成された塗膜の耐候性が低下するおそれがある。
【００４３】
本発明の塗料は、上記のようにして得られた酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を主な樹脂成分として含有する一液型塗料である。この塗料に用いられる有機溶剤は、重合反応で用いたものと同様のものが使用でき、重合反応で用いた有機溶剤をそのまま用いてもよく、必要に応じて別途添加してもよい。また、この塗料には、顔料、ドライヤー、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを添加してもよい。ドライヤーとしては、例えばナフテン酸のコバルト塩、鉛塩などを使用することができる。
【００４４】
この塗料は、例えば金属、プラスチック、スレート板、コンクリート、木板などの基材にスプレー塗装、ディッピング塗装、ロールコーター、刷毛塗りなどの手段により塗装される。このようにして形成された塗膜を乾燥（必要に応じて加熱乾燥）することによって、共重合体が酸化硬化して網目構造となり、優れた耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性を有した塗膜が得られる。乾燥後の塗膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常２０μｍ〜１００μｍ程度とされる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
＜エポキシ基含有ビニル単量体への脂肪酸の付加＞
反応器にグリシジルメタクリレート（以下、「ＧＭＡ」という）１４２重量部と、大豆油脂肪酸２８０重量部と、触媒としてテトラメチルアンモニウムクロライド０．８４４重量部と、重合禁止剤としてｔ−ブチルハイドロキノン０．２１１重量部とを仕込み、これを１１０℃まで昇温し、酸価が２以下となるまで反応を行うことによってＧＭＡ−脂肪酸付加単量体（以下、「単量体Ａ」という）を得た。
＜酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体の合成＞
反応器にミネラルスピリット３００重量部を入れ、これを９０℃まで昇温し、この反応器中へ上記で得られた単量体Ａ６０重量部（共重合体総量に対して２０．０重量％）と、スチレン３０重量部（同１０．０重量％）と、２−エチルヘキシルアクリレート４５重量部（同１５．０重量％）と、メチルメタクリレート２４重量部（同８．０重量％）と、イソブチルメタクリレート１３２重量部（同４４．０重量％）と、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−５０３）９重量部（同３．０重量％）と、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサエート３重量部とからなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後３時間重合反応を行うことによって酸価０．８、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｘ、色数（ヘリーゲ）２、不揮発分５０重量％の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００４７】
実施例２
上記の３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに代えてポリジメチルシロキサンメタクリレート（信越化学工業（株）製Ｘ−２２−１７４ＤＸ）を使用した他は、実施例１と同様にして、酸価１．０、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｘ、色数（ヘリーゲ）３、不揮発分５０重量％の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００４８】
実施例３
＜酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体の合成＞
反応器にミネラルスピリット３００重量部を入れ、これを１２０℃まで昇温し、この反応器中へグリシジルメタクリレート４５重量部（共重合体総量に対して１１．６重量％）、スチレン９０重量部（同２３．２重量％）と、２−エチルヘキシルアクリレート４５重量部（同１１．６重量％）と、イソブチルメタクリレート１１１重量部（同２８．６重量％）と、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−５０３）９重量部（同２．３重量％）と、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート４．５重量部とからなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後４時間重合反応を行った。重合反応後、この反応器中へ大豆油脂肪酸８８重量部（同２２．７重量％）と、ミネラルスピリット８８重量部と、テトラメチルアンモニウムクロライド１．６重量部とを仕込み、１４０℃まで昇温して酸価が３以下になるまで反応を行うことによって酸価２、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｘ、色数（ヘリーゲ）２、不揮発分５０重量％の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００４９】
実施例４
＜酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体の合成＞
反応器にミネラルスピリット３００重量部を入れ、これを９０℃まで昇温し、この反応器中へジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート６０重量部（共重合体総量に対して２０．０重量％）と、スチレン９０重量部（同３０．０重量％）と、２−エチルヘキシルアクリレート４５重量部（同１５．０重量％）と、イソブチルメタクリレート９６重量部（同３２．０重量％）と、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−５０３）９重量部（同３．０重量％）と、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサエート３重量部とからなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後３時間重合反応を行うことによって酸価０．２、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｙ、色数（ヘリーゲ）１、不揮発分５０重量％の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００５０】
実施例５
＜ベースアルキド樹脂の合成＞
反応器中に無水フタル酸１４０重量部と、大豆油脂肪酸２６０重量部と、グリセリン５０重量部と、ペンタエリスリトール７０重量部と、還流溶剤としてキシレン１５．６重量部とを仕込み、これを２４０℃まで昇温し、酸価が５以下になった時点で減圧による脱キシレンを行った後、冷却し、ミネラルスピリット２０８重量部で希釈することによって酸価２．５、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｚ、色数（ヘリーゲ）７、不揮発分７０重量％のアクリル変性アルキド樹脂を得た。
＜酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体の合成＞
反応器中に上記で得られたアルキド樹脂５０重量部（共重合体総量に対して１０．０重量％／固形分換算）と、ミネラルスピリット３３５重量部とを仕込み、９０℃まで昇温し、この反応器中へ実施例１で得られた単量体Ａ６３重量部（同１８．０重量％）と、スチレン３２重量部（同９．１重量％）と、２−エチルヘキシルアクリレート４７重量部（同１３．５重量％）と、メチルメタクリレート２５重量部（同７．１重量％）と、イソブチルメタクリレート１３９重量部（同３９．７重量％）と、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−５０３）９重量部（同２．６重量％）と、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサエート４．７重量部とからなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後３時間重合反応を行うことによって酸価１．２、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｘ、色数（ヘリーゲ）３、不揮発分５０重量％の酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００５１】
比較例１
＜ビニル共重合体の合成＞
実施例５と同様にしてベースアルキド樹脂を作製し、反応器中にこのアルキド樹脂１００重量部（共重合体総量に対して２０．０重量％／固形分換算）と、ミネラルスピリット３２０重量部とを仕込み、１２０℃まで昇温し、この反応器中へメタクリル酸１．４重量部（同０．４重量％）、スチレン８４重量部（同２４．０重量％）、２−エチルヘキシルアクリレート５６重量部（同１６．０重量％）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４．２重量部（同１．２重量％）、メチルメタクリレート２８重量部（同８．０重量％）、イソブチルメタクリレート１０６．４重量部（同３０．４重量％）およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート４．２重量部からなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後４時間重合反応を行うことによって酸価２．５、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｙ、色数（ヘリーゲ）３、不揮発分５０重量％のビニル共重合体を得た。
【００５２】
比較例２
＜二液型塗料用ポリオール樹脂としてのビニル共重合体の合成＞
反応器中にミネラルスピリット３５０重量部を仕込み、１２０℃まで昇温し、この反応器中へメタクリル酸１．８重量部（共重合体総量に対して０．５重量％）、スチレン１０５重量部（同３０．０重量％）、２−エチルヘキシルアクリレート３５重量部（同１０．０重量％）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４２重量部（同１２．０重量％）、メチルメタクリレート１７．５重量部（同５．０重量％）、イソブチルメタクリレート１４８．８重量部（同４２．５重量％）およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート５．３重量部からなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後４時間重合反応を行うことによって酸価２．５、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｙ、色数（ヘリーゲ）３、不揮発分５０重量％のビニル共重合体を得た。
【００５３】
比較例３
＜酸化硬化型脂肪酸変性ビニル共重合体の合成＞
反応器中にミネラルスピリット３００重量部を仕込み、１２０℃まで昇温し、この反応器中へグリシジルメタクリレート４５重量部（共重合体総量に対して１１．６重量％）、スチレン９９重量部（同２５．５重量％）、２−エチルヘキシルアクリレート４５重量部（同１１．６重量％）、イソブチルメタクリレート１１１重量部（同２８．６重量％）およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート４．５重量部からなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後４時間重合反応を行った。重合反応後、この反応器中へ大豆油脂肪酸８８重量部（同２２．７重量％）と、ミネラルスピリット８８重量部と、テトラメチルアンモニウムクロライド１．６重量部とを仕込み、１４０℃まで昇温して酸価が３以下になるまで反応を行うことによって酸価２、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｘ、色数（ヘリーゲ）２、不揮発分５０重量％の酸化硬化型脂肪酸変性ビニル共重合体を得た。
【００５４】
比較例４
＜シリコーン変性ビニル共重合体の合成＞
反応器中にミネラルスピリット３５０重量部を仕込み、１２０℃まで昇温し、この反応器中へスチレン３５重量部（共重合体総量に対して１０．１重量％）、２−エチルヘキシルアクリレート７１重量部（同２０．４重量％）、メチルメタクリレート５８重量部（同１６．７重量％）、イソブチルメタクリレート１７５重量部（同５０．３重量％）、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−５０３）９重量部（同２．６重量％）およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート３．５重量部からなる混合物を３時間かけて均一に滴下し、その後４時間重合反応を行うことによって酸価０．３、粘度（ガードナー気泡粘度計）Ｙ、色数（ヘリーゲ）１以下、不揮発分５０重量％のシリコーン変性ビニル共重合体を得た。
【００５５】
＜塗料製造例Ｉ＞
実施例１〜実施例５、比較例１および比較例３で得られた共重合体、チタン白、ミネラルスピリットおよびドライヤーを表１に示す割合で配合し、サンドミル中で１時間かけて各成分を均一に分散させることにより、不揮発分６０重量％、ＰＷＣ（全固形分に対する顔料比率）４０重量％の一液型塗料を得た。
【００５６】
【表１】
＜塗料製造例ＩＩ＞
比較例２で得られた共重合体、チタン白およびミネラルスピリットを表２に示す割合で配合し、これをサンドミル中で１時間かけて各成分を均一に分散させることにより、不揮発分６０重量％、ＰＷＣ４０重量％の二液型溶剤系塗料を得た。この塗料に硬化剤としてデュラネートＴＰＡ−１００（旭化成工業（株）製のヘキサメチレンジイソシアネートポリイソシアヌレート系硬化剤）および酢酸エチルを表２に示す割合で配合した。なお、この塗料中のイソシアネートと水酸基のモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は１．０であった。
【００５８】
【表２】
＜塗料製造例ＩＩＩ＞
比較例４で得られた共重合体、チタン白およびミネラルスピリットを表３に示す割合で配合し、これをサンドミル中で１時間かけて各成分を均一に分散させることにより、不揮発分６０重量％、ＰＷＣ４０重量％の一液型塗料を得た。
【００６０】
【表３】
＜基材への塗装＞
各塗料製造例で得られた塗料をＮｏ．６５バーコーターにて乾燥塗膜が約３０μｍになるように基材へ塗布した。基材には、１５０ｍｍ×７０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの冷間圧延鋼板（ブライト）および１５０ｍｍ×７０ｍｍ×厚さ３ｍｍのスレート板を使用した。スレート板には下塗りとしてポリアミド−エポキシ二液塗料を塗布した。
【００６２】
上記の塗装板を用いて下記に示す試験を行った。その結果を表４に示す。なお、塗装時の硬化性（指触乾燥時間、半硬化時間および硬化時間）を表４に併せて示す。耐水試験および耐アルカリ性試験には、スレート板に塗装したものを用い、その他の試験には冷間圧延鋼板に塗装したものを用いた。また、耐水試験用のスレート板の裏面および側面にはパラフィンワックスでシールをした。
【００６３】
（１） 膜厚：ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠
（２） 光沢（６０°）：ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠
（３） 鉛筆硬度：ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠
（４） エリクセン：ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠
（５） 耐衝撃性（５００ｇ×１／２×ｃｍ）：ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠
（６） 碁盤目密着：ＪＩＳ Ｋ ５６００ に準拠
（７） 耐水性：塗装板を水中に７日間浸漬した後、塗膜の観察を行い、以下の基準で耐水性を評価した。
○： 塗膜に変化なし
△： 塗膜にわずかに膨潤が見られる
×： 塗膜に膨潤、剥離が見られる
（８） 耐アルカリ性：塗装板を水中に７日間浸漬した後、塗膜の観察を行い、以下の基準で耐水性を評価した。
○： 塗膜に変化なし
△： 塗膜にわずかに膨潤が見られる
×： 塗膜に膨潤、剥離が見られる
（スレート板を水中に浸漬することで、スレート中の成分が水中に染み出し、水がアルカリ性となることを利用して耐アルカリ性試験を行った。）
（９） 耐候性試験後の光沢保持率
ＪＩＳ Ｋ ５６００に準拠し、耐候性試験を１０００時間行った後の光沢を測定し、光沢保持率を算出した。
【００６４】
【表４】
表４から、比較例１、比較例３および比較例４は耐候性、耐水性および耐アルカリ性に問題があることがわかる。比較例２は良好な結果が得られたが、二液型の塗料であるため取り扱い性に難点がある。一方、実施例１〜実施例５は、一液型の塗料であるにもかかわらず良好な結果が得られ、二液型の塗料である比較例２とほぼ同等の性能であった。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性および耐候性を有する酸化硬化型シリコーン変性ビニル共重合体を得ることができるという効果がある。この共重合体を樹脂成分として含有する一液型塗料は、強靱で耐久性に優れた塗膜が得られると共に、取り扱い性に優れている。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer, a one-pack paint using the same, and a method for producing an oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, two-component paints using an acrylic polyol resin and a urethane curing agent have been widely used because of their excellent solvent resistance, water resistance, weather resistance, and the like. However, two-pack paints have the following problems: it takes time to mix the liquids, the use time is limited after mixing the two liquids, and the paint that exceeds the use time must be discarded. is there.
[0003]
On the other hand, as a one-pack type coating material, for example, a one-pack type coating material containing an oxidation-curable vinyl copolymer obtained by graft-polymerizing an acrylic monomer onto an alkyd resin as a resin component is known. However, in this copolymer, not all the acrylic monomers are graft-polymerized to the alkyd resin, and a considerable amount of a polymer containing only the acrylic monomers is produced. Since such an ungrafted acrylic resin does not undergo crosslinking by oxidative curing, the resulting coating film has poor solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance.
[0004]
Further, paints obtained by adding a fatty acid to a vinyl polymer such as an acrylic resin are also known. That is, JP-A-5-125110 discloses an oxidation-curable fatty acid-modified vinyl resin obtained by radical polymerization of an epoxy group-containing vinyl monomer to which a (semi) dry oil fatty acid is added. JP-A-59-122557 discloses a glycidyl group-containing (meth) acrylate obtained by copolymerizing styrene, a glycidyl group-containing (meth) acrylate, and another vinyl monomer copolymerizable with these monomers. A resin composition for a paint obtained by mixing a fatty acid-modified vinyl copolymer obtained by adding a fatty acid to a vinyl copolymer and a vinyl copolymer having a functional group such as a carboxyl group is disclosed.
[0005]
However, coating films obtained using these polymers have insufficient physical properties such as water resistance, alkali resistance and weather resistance.
[0006]
There is also known a resin composition for coatings in which a silicone-modified alkyd resin is further vinyl-modified. That is, JP-A-9-52905 discloses a non-aqueous dispersion-type resin obtained by polymerizing a (meth) acrylate-based monomer or the like with an alkyd resin in which a part of a polyhydric alcohol is substituted by a hydroxyl-containing silicone compound. It has been disclosed. However, in this non-aqueous dispersion type resin, the silicone compound is incorporated into the alkyd resin skeleton through an ester bond, and hydrolysis is likely to occur in the ester portion of the alkyd resin. Further, since the crosslinking of the resin occurs only at the alkyd portion at the molecular end, the crosslinking of the coating film is insufficient and there is a problem in water resistance, alkali resistance and the like.
[0007]
Further, a resin composition for coating obtained by copolymerizing a silicone-containing vinyl monomer is also known. That is, JP-A-54-43243 discloses a resin composition for a rust-preventive paint containing an acrylic copolymer containing a specific silicone-containing monomer. In Japanese Patent Publication No. 8-16211, a specific copolymer containing an acrylic and / or vinyl monomer containing an alkoxysilyl group, a crosslinking agent, an ultraviolet absorber and the like are dissolved in an organic solvent. A primer composition is disclosed. This composition is for forming a silicone abrasion resistant coating having excellent adhesion, durability and weather resistance on the surface of a molded article of a thermoplastic resin such as polycarbonate.
[0008]
However, these compositions are inferior in the toughness of the coating film, have low solubility in weak solvents, and have a poor feeling of holding the coating film. The former is a lacquer type resin composition, and the resulting coating film is not crosslinked, and thus has poor solvent resistance.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the main object of the present invention is to obtain a tough coating film by oxidative curing, solvent resistance, water resistance, alkali resistance, oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer excellent in durability such as weather resistance and the like. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a one-pack type coating material which can provide a tough and excellent durability coating film and has excellent handleability.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, introduced a vinyl monomer having a specific silicon-containing organic group into a polymer having an oxidatively polymerizable group capable of being oxidatively cured. In this case, a tough coating film is obtained by improving the crosslink density by oxidative curing of the oxidatively polymerizable group, and solvent resistance, water resistance, and alkali resistance are combined with the oxidative curing and the presence of the silicon-containing organic group. The present inventors have found a new fact that a copolymer excellent in weather resistance can be provided, and have completed the present invention.
[0012]
That is, the oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer of the present invention comprises a vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group, a polysiloxane-containing vinyl monomer and / or an alkoxysilyl group-containing vinyl monomer, and It is a copolymer of a monomer and another vinyl monomer copolymerizable therewith.
[0013]
The copolymer of the present invention is preferably modified with an alkyd resin, and the paint obtained therefrom has good pigment dispersibility and improved coatability. That is, the ease of application and the finish feeling when applying with a brush are improved, and the roll streaks and the brush streaks when applying with a coating roll or a brush are less likely to remain. Further, the coating film obtained by oxidatively curing the copolymer of the present invention modified with an alkyd resin has improved gloss and solid feeling due to the presence of the alkyd resin.
[0014]
The paint of the present invention is a one-pack type paint characterized by containing the above-mentioned oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer as a resin component, and therefore has excellent handleability.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer of the present invention has an oxidatively curable oxidatively polymerizable group and a silicon-containing organic group in the copolymer.
[0016]
Examples of the oxidatively polymerizable group include a group derived from a (semi) dry oil fatty acid, a dicyclopentadieneoxyalkyl group, and an allyl group. These groups may be introduced into the vinyl monomer in advance, or may be introduced into the copolymer after copolymerization.
[0017]
In order to introduce a (semi) dry oil fatty acid into a vinyl monomer or a copolymer, an epoxy group-containing vinyl monomer is used as the vinyl monomer. That is, a fatty acid is added to the epoxy group of the monomer, and then the vinyl monomer to which the fatty acid is added is radically polymerized with another monomer, or the vinyl monomer containing the epoxy group is converted to another monomer. After radical polymerization with the monomer, a fatty acid may be added to the epoxy group.
[0018]
The epoxy group-containing vinyl monomer is a monomer containing at least one vinyl group and at least one epoxy group in one molecule. Examples of such an epoxy group-containing vinyl monomer include glycidyl (meth) acrylate, β-methylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-oxycyclohexylpropyl (meth) acrylate, and allyl glycidyl ether. it can.
[0019]
Examples of (semi) dry oil fatty acids include asami oil fatty acids, linseed oil fatty acids, safflower oil fatty acids, soybean oil fatty acids, bran oil fatty acids, cottonseed oil fatty acids, enamel oil fatty acids, rapeseed oil fatty acids, tung oil fatty acids, and tall oil fatty acids. (Semi) dry oil fatty acids such as sunflower oil fatty acid, dehydrated castor oil fatty acid, sunflower oil fatty acid, oleic acid, linoleic acid and the like can be used. These fatty acids can be used alone or in combination of two or more. The (semi) dry oil fatty acid has an iodine value of 50 or more, preferably 50 to 190, more preferably 80 to 150. If the iodine value is less than 50, the crosslinking density due to oxidative curing decreases, the strength of the coating film decreases, and sufficient solvent resistance, water resistance, alkali resistance, and weather resistance may not be obtained.
[0020]
In order to introduce a dicyclopentadieneoxyalkyl group, an allyl group, or the like into the copolymer, for example, at least one selected from dicyclopentadieneoxyalkyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, and derivatives thereof is used as another monomer. What is necessary is just to carry out radical polymerization with a monomer. Examples of the derivative include an alkyl-substituted product. These monomers can be used alone or in combination of two or more kinds, and can also be used in combination with the above-mentioned epoxy group-containing vinyl monomer (and a monomer obtained by adding a fatty acid thereto). In addition, as an alkyl group, a C1-C6 alkyl group is mentioned.
[0021]
Examples of the silicon-containing organic group include an organic group having a polysiloxane and an alkoxysilyl group. These silicon-containing groups are used by being previously introduced into a vinyl monomer. That is, a polysiloxane-containing vinyl monomer and / or an alkoxysilyl group-containing vinyl monomer is used.
[0022]
Examples of the polysiloxane-containing vinyl monomer include compounds represented by the following general formula. Specifically, one-terminal reactive silicone oil (for example, R 1 = Methyl or butyl group, R 2 = Methyl group, R 3 = Methyl group, R 4 = Silicone oils X-24-8201, X-22-174DX, X-22-2426 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., which are propylene groups. Copolymers using these as monomers have improved water repellency, and therefore have improved hydrolysis resistance.
Embedded image
[0023]
Examples of the alkoxysilyl group-containing vinyl monomer include vinyltrichlorosilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and γ- (methacryloyloxypropyl) trimethoxysilane. . When these monomers are used, a crosslinking reaction occurs also in the alkoxysilyl group, so that weather resistance and solvent resistance are further improved.
[0024]
In the copolymer of the present invention, other vinyl monomers copolymerizable with these monomers are also copolymerized. Such other vinyl monomers include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, Styrene and the like. One or two or more of these monomers can be used.
[0025]
To produce the copolymer of the present invention using each of the above monomers, a vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group and a polysiloxane-containing vinyl monomer and / or alkoxy What is necessary is just to carry out a radical polymerization reaction of a silyl group-containing vinyl monomer and another vinyl monomer copolymerizable with these monomers in the presence of a polymerization initiator. The reaction is carried out at 80 to 150 ° C. for about 3 to 10 hours.
[0026]
Examples of the organic solvent that can be used in the polymerization reaction include mineral spirit (alias: mineral terpene, white spirit), isoparaffin, hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, cycloheptane, toluene, xylene, ethyl acetate, and butyl acetate. , Methanol, ethanol, butanol, propanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more. It is preferable to use a weak solvent such as mineral spirit or isoparaffin in consideration of the environment, the health of the coating worker, and the like. In general, a weak solvent has poor dissolving power of a resin, but by being modified with a fatty acid, the solubility in these weak solvents is also improved.
[0027]
Examples of the polymerization initiator that can be used in the polymerization reaction include, for example, azo compounds, peroxide compounds, sulfides, sulfines, sulfinic acids, diazo compounds, and radical polymerization initiators that can be used for radical polymerization of redox compounds. There.
[0028]
In the polymerization reaction, the vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group is 5 to 50% by weight based on the total amount of the copolymer, and the polysiloxane-containing vinyl monomer and / or the alkoxysilyl group-containing vinyl monomer is used. It is preferable to copolymerize a resin composition of which is 0.005 to 5% by weight and the balance is the other vinyl monomer copolymerizable with these monomers.
[0029]
When the content of the vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group is more than 50% by weight, there is a possibility that the drying property at the time of forming a coating film is reduced, and the coating film is liable to yellow due to reduced weather resistance. Could be. On the other hand, if the content is less than 5% by weight, the crosslink density due to oxidative curing decreases, and sufficient solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance may not be obtained. The content of the vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group is more preferably from 10 to 30% by weight.
[0030]
When the content of the polysiloxane-containing vinyl monomer and / or the alkoxysilyl group-containing vinyl monomer exceeds 5% by weight, a further coating film is formed on the coating film formed using the copolymer of the present invention. In the case of overcoating, there is a possibility that the adhesion of the overcoat film may be hindered. On the other hand, when the content is less than 0.005% by weight, sufficient solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance may not be obtained. The content of the polysiloxane-containing vinyl monomer and / or the alkoxysilyl group-containing vinyl monomer is more preferably 0.01 to 3% by weight.
[0031]
The content of the vinyl monomer other than the above is usually about 45 to 95% by weight. In addition, styrene is often used as one component of another vinyl monomer from the viewpoint of adjusting the glass transition point and the cost of raw materials. In the present invention, the styrene content is preferably 5 to 40% by weight based on the total amount of the copolymer. If this content exceeds 40% by weight, the weather resistance of the coating film formed using the vinyl copolymer of the present invention may be reduced. On the other hand, if the content is less than 5% by weight, the gloss of the coating film may be reduced.
[0032]
The following two methods can be used to introduce (semi) dry oil fatty acids into the copolymer. That is, the first method is to add a (semi) dry oil fatty acid to an epoxy group-containing vinyl monomer in the organic solvent, and to add the vinyl monomer and a polysiloxane-containing vinyl monomer and / or A radical polymerization reaction is carried out between a silyl group-containing vinyl monomer and another vinyl monomer copolymerizable with these monomers in the presence of the polymerization initiator.
[0033]
The second method is that, in the organic solvent, an epoxy group-containing vinyl monomer, a polysiloxane-containing vinyl monomer, and / or an alkoxysilyl group-containing vinyl monomer can be copolymerized with these monomers. After radically polymerizing a vinyl monomer containing another vinyl monomer in the presence of the polymerization initiator, and then adding a (semi) dry oil fatty acid to the epoxy group-containing vinyl monomer. is there.
[0034]
When an epoxy group-containing vinyl monomer to which a (semi) dry oil fatty acid is added is used as the vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group, the content of the fatty acid is 5 to 40% by weight based on the total amount of the copolymer. It is preferred that When the content exceeds 40% by weight, the drying property during the formation of the coating film may be reduced, and the weather resistance may be reduced, and the coating film may be easily yellowed. On the other hand, if the content is less than 5% by weight, the crosslink density due to oxidative curing decreases, and sufficient solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance may not be obtained. Further, the content of the epoxy group-containing vinyl monomer is adjusted so that the epoxy group in the monomer and the carboxyl group in the fatty acid are substantially equimolar. If there are too many epoxy groups, many epoxy groups may remain in the copolymer, and storage stability and the like may be reduced. On the other hand, if the number of epoxy groups is too small, a large amount of fatty acids that cannot be added remains, and the crosslink density due to oxidative curing may decrease.
[0035]
In order to add the (semi) dry oil fatty acid to the epoxy group-containing vinyl monomer before or after the polymerization, the two may be reacted in the presence of a catalyst. The reaction is performed in an organic solvent solution, and if necessary, a polymerization inhibitor such as t-butylhydroquinone may be added. As the catalyst, for example, tetraalkylammonium halide or the like can be used. The reaction is carried out at 80 to 180 ° C. for about 1 to 9 hours.
[0036]
As for the molecular weight of the copolymer of the present invention thus obtained, the weight average molecular weight is preferably about 50,000 to 500,000. If the weight average molecular weight is less than 50,000, sufficient water resistance, alkali resistance and weather resistance may not be obtained. On the other hand, if the weight average molecular weight exceeds 500,000, the viscosity of the paint may be excessively large.
[0037]
Further, the copolymer of the present invention preferably has a glass transition point of about 5 ° C to 60 ° C. When the glass transition point is lower than 5 ° C., the coating film is hardly cured, and there is a possibility that tack (stickiness) may remain on the coating film. On the other hand, when the glass transition point exceeds 60 ° C., the impact resistance is reduced, and the coating film may be easily cracked in a thermal cycle test.
[0038]
The oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer according to another embodiment of the present invention comprises a vinyl monomer having an oxidatively polymerizable group, a vinyl monomer containing a polysiloxane and / or a vinyl monomer containing an alkoxysilyl group. It is obtained by graft-polymerizing a monomer and another vinyl monomer copolymerizable with these monomers onto an alkyd resin. The copolymer of the present invention thus modified with the alkyd resin has an oxidatively curable oxidatively polymerizable group and a silicon-containing organic group in the copolymer, similarly to the copolymer of the above embodiment. Each monomer used here can be the same as in the above embodiment, and the ratio may be within the same range as in the above embodiment. Further, the molecular weight and the glass transition point of the obtained alkyd-modified copolymer are preferably within the same ranges as in the above-described embodiment. The reaction is carried out at 80 to 150 ° C. for about 3 to 10 hours by adding the above-mentioned alkyd resin to an organic solvent, and adding a predetermined amount of each of the above monomers and a polymerization initiator.
[0039]
The alkyd resin is obtained by polycondensing a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid having two or more carboxyl groups, and modifying this with a (semi) dry oil or a (semi) dry oil fatty acid. Can be used. Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, glycerin, and pentaerythritol, and examples of the polyhydric carboxylic acid include phthalic anhydride and maleic anhydride.
[0040]
The (semi) dry oil or (semi) dry oil fatty acid preferably has an iodine value of 80 or more. As a result, a high crosslinking density is obtained, so that the solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance of the coating film are further improved. Examples of (semi) drying oils used in the synthesis of alkyd resins include asami oil, linseed oil, safflower oil, soybean oil, bran oil, cottonseed oil, enamel oil, rapeseed oil, tung oil, and tall oil. Semi-dry oil fatty acids include asami oil fatty acids, linseed oil fatty acids, safflower fatty acids, soybean oil fatty acids, bran oil fatty acids, cottonseed oil fatty acids, enamel oil fatty acids, rapeseed oil fatty acids, tung oil fatty acids, and tall oil fatty acids. .
[0041]
The ratio of the fatty acid portion (oil length) in the alkyd resin is preferably about 30% to 70%. If the oil length exceeds 70%, the drying speed of the paint may decrease. On the other hand, if the oil length is less than 30%, the crosslink density may decrease.
[0042]
The content of the alkyd resin in the copolymer is 30% by weight or less, preferably 5 to 30% by weight, based on the total amount of the copolymer modified with the alkyd resin. If the content exceeds 30% by weight, the weather resistance of a coating film formed using the copolymer may be reduced.
[0043]
The paint of the present invention is a one-pack type paint containing the oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer obtained as described above as a main resin component. As the organic solvent used for this coating material, the same organic solvent used in the polymerization reaction can be used, and the organic solvent used in the polymerization reaction may be used as it is, or may be separately added as necessary. In addition, a pigment, a dryer, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and the like may be added to the paint. As the dryer, for example, a cobalt salt or a lead salt of naphthenic acid can be used.
[0044]
The paint is applied to a base material such as metal, plastic, slate board, concrete, and wood board by means of spray coating, dipping coating, roll coater, brush coating, or the like. By drying (heating and drying as necessary) the coating film thus formed, the copolymer is oxidized and hardened to form a network structure, and has excellent solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance. The resulting coating film is obtained. The thickness of the dried coating film is not particularly limited, but is usually about 20 μm to 100 μm.
[0045]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0046]
Example 1
<Addition of fatty acid to epoxy group-containing vinyl monomer>
In a reactor, 142 parts by weight of glycidyl methacrylate (hereinafter referred to as "GMA"), 280 parts by weight of soybean oil fatty acid, 0.844 parts by weight of tetramethylammonium chloride as a catalyst, and 0.211 parts of t-butylhydroquinone as a polymerization inhibitor By weight, the mixture was heated to 110 ° C. and reacted until the acid value became 2 or less, thereby obtaining a GMA-fatty acid-added monomer (hereinafter, referred to as “monomer A”).
<Synthesis of oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer>
300 parts by weight of mineral spirits were put into a reactor, and the temperature was raised to 90 ° C., and 60 parts by weight of the monomer A obtained above (20.0% by weight based on the total amount of the copolymer) was introduced into the reactor. 30 parts by weight of styrene (10.0% by weight), 45 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate (15.0% by weight), 24 parts by weight of methyl methacrylate (8.0% by weight), and isobutyl methacrylate 132 parts by weight (44.0% by weight), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 9 parts by weight (3.0% by weight), and t-butyl par A mixture consisting of 3 parts by weight of oxy-2-ethylhexaate was uniformly dropped over 3 hours, and then a polymerization reaction was carried out for 3 hours to obtain an acid value of 0.8, a viscosity (Gardner bubble viscometer) X, The number (Herige) 2 to give the oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer of the nonvolatile content of 50 wt%.
[0047]
Example 2
An acid value of 1.0 was obtained in the same manner as in Example 1 except that polydimethylsiloxane methacrylate (X-22-174DX manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used in place of the above 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. An oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer having a viscosity (Gardner bubble viscometer) X, a color number (Helige) of 3, and a nonvolatile content of 50% by weight was obtained.
[0048]
Example 3
<Synthesis of oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer>
300 parts by weight of mineral spirit were put into a reactor, and the temperature was raised to 120 ° C., and 45 parts by weight of glycidyl methacrylate (11.6% by weight based on the total amount of the copolymer) and 90 parts by weight of styrene ( 23.2% by weight), 45 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate (11.6% by weight), 111 parts by weight of isobutyl methacrylate (28.6% by weight), and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane ( A mixture of 9 parts by weight (2.3% by weight of KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 4.5 parts by weight of t-butylperoxybenzoate was uniformly dropped over 3 hours, and thereafter The polymerization reaction was performed for 4 hours. After the polymerization reaction, 88 parts by weight of soybean oil fatty acid (22.7% by weight of the same), 88 parts by weight of mineral spirit, and 1.6 parts by weight of tetramethylammonium chloride were charged into the reactor, and the temperature was raised to 140 ° C. The reaction is carried out until the acid value becomes 3 or less, whereby the acid-curable silicone-modified vinyl copolymer having an acid value of 2, a viscosity (Gardner bubble viscometer) X, a color number (Helige) of 2, and a nonvolatile content of 50% by weight. Got.
[0049]
Example 4
<Synthesis of oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer>
300 parts by weight of mineral spirits were charged into a reactor, and the temperature was raised to 90 ° C., and 60 parts by weight of dicyclopentenyloxyethyl methacrylate (20.0% by weight based on the total amount of the copolymer) was added into the reactor. 90 parts by weight of styrene (30.0% by weight), 45 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate (15.0% by weight), 96 parts by weight of isobutyl methacrylate (32.0% by weight), and 3-methacryloxy A mixture consisting of 9 parts by weight (3.0% by weight of KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 3 parts by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexaate for 3 hours. After that, a polymerization reaction was carried out for 3 hours, thereby obtaining an acid value of 0.2, a viscosity (Gardner bubble viscometer) of Y, a color number of (Heliege) of 1, and a nonvolatile content of 50. To obtain the amount% of oxidatively curing silicone-modified vinyl copolymer.
[0050]
Example 5
<Synthesis of base alkyd resin>
A reactor was charged with 140 parts by weight of phthalic anhydride, 260 parts by weight of soybean oil fatty acid, 50 parts by weight of glycerin, 70 parts by weight of pentaerythritol, and 15.6 parts by weight of xylene as a refluxing solvent. When the acid value becomes 5 or less, dexylene is performed under reduced pressure, then cooled, and diluted with 208 parts by weight of mineral spirit to obtain an acid value of 2.5 and a viscosity (Gardner bubble viscometer). An acrylic-modified alkyd resin having a Z, a color number (Heliege) of 7, and a nonvolatile content of 70% by weight was obtained.
<Synthesis of oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer>
In a reactor, 50 parts by weight of the alkyd resin obtained above (10.0% by weight based on the total amount of the copolymer / in terms of solid content) and 335 parts by weight of mineral spirit were charged, and the temperature was raised to 90 ° C. Into this reactor, 63 parts by weight of the monomer A obtained in Example 1 (18.0% by weight), 32 parts by weight of styrene (9.1% by weight), and 47 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate ( 13.5% by weight), 25 parts by weight of methyl methacrylate (7.1% by weight), 139 parts by weight of isobutyl methacrylate (39.7% by weight), and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical) A mixture consisting of 9 parts by weight (2.6% by weight of KBM-503 manufactured by Kogyo Co., Ltd.) and 4.7 parts by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexaate is uniformly dropped over 3 hours. And that Polymerization reaction for 3 hours the acid value 1.2 by performing to give a viscosity (Gardner bubble viscometer) X, the number of colors (Herige) 3, nonvolatile content 50% by weight of the oxidatively curing silicone-modified vinyl copolymer.
[0051]
Comparative Example 1
<Synthesis of vinyl copolymer>
A base alkyd resin was prepared in the same manner as in Example 5, and 100 parts by weight of this alkyd resin (20.0% by weight based on the total amount of the copolymer / in terms of solid content) and 320 parts by weight of mineral spirit were placed in a reactor. Was heated to 120 ° C., and 1.4 parts by weight of methacrylic acid (0.4% by weight of the same), 84 parts by weight of styrene (24.0% by weight of the same), 56 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate were charged into the reactor. Parts (16.0% by weight), 4.2 parts by weight (1.2% by weight) of 2-hydroxyethyl methacrylate, 28 parts by weight (8.0% by weight) of methyl methacrylate, and 106.4 parts by weight of isobutyl methacrylate (30.4% by weight) and a mixture consisting of 4.2 parts by weight of t-butylperoxybenzoate were uniformly added dropwise over 3 hours, followed by a polymerization reaction for 4 hours. Acid number 2.5, viscosity (Gardner bubble viscometer) was obtained Y, color number (Herige) 3, nonvolatile content 50% by weight of a vinyl copolymer.
[0052]
Comparative Example 2
<Synthesis of vinyl copolymer as polyol resin for two-pack paints>
350 parts by weight of mineral spirits were charged into a reactor, the temperature was raised to 120 ° C., and 1.8 parts by weight of methacrylic acid (0.5% by weight based on the total amount of the copolymer) and 105 parts by weight of styrene were charged into the reactor. (30.0% by weight), 35 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate (10.0% by weight), 42 parts by weight of 2-hydroxyethyl methacrylate (12.0% by weight), 17.5 parts by weight of methyl methacrylate ( 5.0 wt.%), 148.8 wt.% Of isobutyl methacrylate (42.5 wt.%) And 5.3 wt. Parts of t-butyl peroxybenzoate were uniformly added dropwise over 3 hours. A vinyl copolymer having an acid value of 2.5, a viscosity of Y (Gardner bubble viscometer) Y, a color number of 3 (Helige) and a non-volatile content of 50% by weight was obtained by carrying out a polymerization reaction over time.
[0053]
Comparative Example 3
<Synthesis of oxidation-curable fatty acid-modified vinyl copolymer>
300 parts by weight of mineral spirits were charged into a reactor, the temperature was raised to 120 ° C., and 45 parts by weight of glycidyl methacrylate (11.6% by weight based on the total amount of the copolymer) and 99 parts by weight of styrene were added to the reactor. 25.5% by weight), 45 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate (11.6% by weight), 111 parts by weight of isobutyl methacrylate (28.6% by weight), and 4.5 parts by weight of t-butyl peroxybenzoate. The mixture was dropped uniformly over 3 hours, and then a polymerization reaction was performed for 4 hours. After the polymerization reaction, 88 parts by weight of soybean oil fatty acid (22.7% by weight of the same), 88 parts by weight of mineral spirit, and 1.6 parts by weight of tetramethylammonium chloride were charged into the reactor, and the temperature was raised to 140 ° C. The reaction is carried out until the acid value becomes 3 or less, thereby obtaining an acid value 2, a viscosity (Gardner bubble viscometer) X, a color number (Helige) 2, and a nonvolatile content of 50% by weight. Got.
[0054]
Comparative Example 4
<Synthesis of silicone-modified vinyl copolymer>
350 parts by weight of mineral spirits were charged into a reactor and heated to 120 ° C., and 35 parts by weight of styrene (10.1% by weight based on the total amount of the copolymer) and 71 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate were charged into the reactor. (20.4% by weight), methyl methacrylate 58 parts by weight (16.7% by weight), isobutyl methacrylate 175 parts by weight (50.3% by weight), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. A mixture consisting of 9 parts by weight (2.6% by weight of KBM-503) and 3.5 parts by weight of t-butylperoxybenzoate was uniformly added dropwise over 3 hours, and then a polymerization reaction was carried out for 4 hours. A silicone-modified vinyl copolymer having an acid value of 0.3, a viscosity of Y (Gardner bubble viscometer), a color number (Helige) of 1 or less, and a nonvolatile content of 50% by weight It was obtained.
[0055]
<Paint Production Example I>
The copolymers obtained in Examples 1 to 5, Comparative Example 1 and Comparative Example 3, titanium white, mineral spirit and a dryer were blended in the proportions shown in Table 1, and each component was placed in a sand mill for 1 hour. By uniformly dispersing, a one-part coating material having a nonvolatile content of 60% by weight and a PWC (pigment ratio to the total solid content) of 40% by weight was obtained.
[0056]
[Table 1]
<Paint Production Example II>
The copolymer obtained in Comparative Example 2, titanium white and mineral spirit were blended in the proportions shown in Table 2, and the components were uniformly dispersed in a sand mill for 1 hour to obtain a nonvolatile content of 60% by weight. And a two-component solvent-based paint having a PWC of 40% by weight. As a curing agent, duranate TPA-100 (a hexamethylene diisocyanate polyisocyanurate-based curing agent manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) and ethyl acetate were blended in the paint at the ratios shown in Table 2. The molar ratio (NCO / OH) between isocyanate and hydroxyl groups in this paint was 1.0.
[0058]
[Table 2]
<Paint Production Example III>
The copolymer obtained in Comparative Example 4, titanium white and mineral spirit were blended in the proportions shown in Table 3, and the components were uniformly dispersed in a sand mill for 1 hour to obtain a nonvolatile content of 60% by weight. , 40% by weight of PWC was obtained.
[0060]
[Table 3]
<Coating on substrate>
The paints obtained in the respective paint production examples were designated as No. It was applied to a substrate with a 65 bar coater so that the dried coating film became about 30 μm. As the substrate, a cold-rolled steel plate (bright) of 150 mm × 70 mm × 0.8 mm in thickness and a slate plate of 150 mm × 70 mm × 3 mm in thickness were used. A slate plate was coated with a two-component polyamide-epoxy paint as an undercoat.
[0062]
The following tests were performed using the above coated plates. Table 4 shows the results. In addition, the curability at the time of coating (touch drying time, half-curing time and curing time) is also shown in Table 4. For the water resistance test and the alkali resistance test, those coated on a slate plate were used, and for the other tests, those coated on a cold-rolled steel plate were used. The back and side surfaces of the slate plate for the water resistance test were sealed with paraffin wax.
[0063]
(1) Film thickness: based on JIS K 5600
(2) Gloss (60 °): conforms to JIS K 5600
(3) Pencil hardness: based on JIS K 5600
(4) Erichsen: Compliant with JIS K 5600
(5) Impact resistance (500 g x 1/2 x cm): based on JIS K 5600
(6) Cross-cut adhesion: conforms to JIS K 5600
(7) Water resistance: After the coated plate was immersed in water for 7 days, the coating film was observed, and the water resistance was evaluated based on the following criteria.
：: No change in coating film
Δ: Swelling is slightly observed in the coating film
×: Swelling and peeling are observed in the coating film
(8) Alkali resistance: After immersing the coated plate in water for 7 days, the coating film was observed, and the water resistance was evaluated based on the following criteria.
：: No change in coating film
Δ: Swelling is slightly observed in the coating film
×: Swelling and peeling are observed in the coating film
(By immersing the slate plate in water, the components in the slate exuded into the water, and the alkali resistance test was performed using the fact that the water became alkaline.)
(9) Gloss retention after weather resistance test
According to JIS K 5600, the gloss after 1000 hours of the weather resistance test was measured, and the gloss retention was calculated.
[0064]
[Table 4]
From Table 4, it can be seen that Comparative Examples 1, 3 and 4 have problems in weather resistance, water resistance and alkali resistance. In Comparative Example 2, good results were obtained, but there was a problem in handleability because of the two-pack type paint. On the other hand, in Examples 1 to 5, good results were obtained in spite of the one-pack type paint, and the performance was almost the same as that of Comparative Example 2 which is a two-pack type paint.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is an effect that an oxidation-curable silicone-modified vinyl copolymer having excellent solvent resistance, water resistance, alkali resistance and weather resistance can be obtained. The one-pack type paint containing this copolymer as a resin component can provide a tough and durable coating film and is excellent in handleability.
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