JP2005029685A - Water-based coating material for protecting soft groundwork - Google Patents

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JP2005029685A JP2003196432A JP2003196432A JP2005029685A JP 2005029685 A JP2005029685 A JP 2005029685A JP 2003196432 A JP2003196432 A JP 2003196432A JP 2003196432 A JP2003196432 A JP 2003196432A JP 2005029685 A JP2005029685 A JP 2005029685A
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Motomi Tanaka
基巳 田中
Takahiro Mukuda
貴寛 椋田
Yasutaka Doi
康敬 土井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-based coating material for protecting soft groundwork, forming a coating film having highly balanced followingness to the soft groundwork, stain resistance, weather resistance and water resistance. <P>SOLUTION: The water-based coating material for protecting the soft groundwork contains a polymer comprising a monomer unit (A) containing silicon, and a monomer unit (B) derived from a monomer in which the solubility of water is ≤0.5 at 20°C, a homopolymer of which has ≤25°C glass transition temperature, and which does not contain the silicon. The polymer preferably has 50-99 mass% content of the monomer unit (B). The monomer constituting the monomer unit (B) is preferably the one whose homopolymer has ≤0°C glass transition temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウレタンゴム系、アクリルゴム系、クロロプレンゴム系、シリコンゴム系、塩化ビニルゴム系、加硫ゴム系、非加硫ゴム系、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリ塩化ビニル樹脂系、軟質ポリエステル樹脂系、軟質エポキシ樹脂系、ポリサルファイド系、ゴムアスファルト等の軟質下地の保護塗料に使用する被覆材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、建築物、土木構造物に使用する塗料分野においては、塗装作業者や周辺住民の健康および環境保護を考慮して、有機溶剤を溶媒とする溶剤系塗料から、水を溶媒とする水性塗料への変換が図られている。また、建物の美観を長期間保護するというユーザーのニーズに応えるために、耐候性と耐汚染性を兼ね備えた塗料の開発が行われている。さらには、夏/冬、日中/夜間の気温差等で塗膜にクラックが入ってしまう問題があり、下地追従性の高い塗膜のニーズが高まっている。特に、ウレタンゴム系、アクリルゴム系、クロロプレンゴム系、シリコンゴム系、塩化ビニルゴム系、加硫ゴム系、非加硫ゴム系、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリ塩化ビニル樹脂系、軟質ポリエステル樹脂系、軟質エポキシ樹脂系、ポリサルファイド系、ゴムアスファルト等の軟質下地の保護塗料においては、塗膜の下地追従性、すなわち柔軟性及び密着性が良好であることが重要である。
この様な保護塗料としては、例えば、共重合体のガラス転移温度が0℃以上の重合体を用いたアクリル系コーティング用水分散体が報告されている。(例えば特許文献1)
【特許文献1】特許第3094118号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この様な水性分散体を用いた保護材は、基材、特にプラスチック基材に対する密着性に優れ、さらに防汚性、硬度に優れたコーティング被膜を形成することができるが、軟質下地に対する追従性及び耐候性の面で満足できるものではない。また、塗膜の柔軟性と耐汚染性、耐候性、耐水性は相反する性能であるため、従来の水性塗料では、塗膜の軟質下地に対する追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性を高度にバランス化することが困難であった。
本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、軟質下地に対する追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性が高度にバランス化された塗膜を形成する軟質下地保護用水性被覆材を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、ケイ素を含有する単量体単位(A)と、
20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体に由来する単量体単位(B)とを含む重合体を含有する軟質下地保護用水性被覆材にある。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明の軟質下地保護用水性被覆剤は、ケイ素を含有する単量体単位(A)と、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体に由来する単量体単位(B)とを含む重合体を含有する。
ケイ素を含有する単量体単位を含有することにより、塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性を向上させることができる。
また、水性被覆材を構成する重合体中、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下でありホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体単位を50〜99質量%の範囲内で含むことが好ましい。
【0006】
重合体を合成する方法は特に限定されず、例えば、以下の方法(イ)〜(ハ)が挙げられる。また、必要に応じて、方法(イ)〜(ハ)の2つ以上を組み合わせて実施することも可能である。
(イ)水系媒質中に分散したポリシロキサンの粒子の存在下に、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体又はこれと他の単量体との混合物を重合して重合体水分散液を得る方法。
(ロ)20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、加水分解性シラン、および必要に応じて他の単量体を、水、界面活性剤、重合開始剤の存在下でラジカル重合して重合体水分散液を得る方法。
(ハ)20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、シリコーンマクロモノマーおよび必要に応じて他の単量体とを、水、界面活性剤、重合開始剤の存在下でラジカル重合して重合体水分散液を得る方法。
【0007】
以下、上述の方法(イ)〜(ハ)について順次説明する。
方法(イ)は、水系媒質中に分散したポリシロキサンの粒子の存在下に、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体又はこれと他の単量体との混合物を重合して重合体水分散液を得る方法である。
好ましくは、ケイ素含有グラフト交叉剤を用いることにより、オルガノシロキサンを繰り返し単位とする重合体ブロック(I)、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体単位を含有する重合体ブロック(II)、重合体ブロック(I)と重合体ブロック(II)に共重合したケイ素含有グラフト交叉剤(III)から構成されるグラフトブロック共重合体水分散液が好適に用いられる。
グラフトブロック共重合体を構成する重合体ブロック(I)は、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のジメチルジアルコキシシラン類や、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、テトラデカメチルシクロヘプタシロキサン、ジメチルサイクリックス(ジメチルシロキサン環状オリゴマー3〜7量体混合物)等のジメチルシロキサン環状オリゴマー類や、ジメチルジクロロシラン等を原料として合成することができる。中でも、ジメチルシロキサン環状オリゴマーはアルコールの副生がないため、重合体ブロック(I)の原料として最も好適である。
重合体ブロック(I)は、グラフトブロック共重合体中、0.5〜50質量%の範囲内で含有されていることが好ましい。重合体ブロック(I)の含有量が0.5質量%以上であれば、塗膜の柔軟性、耐候性、耐水性が向上する。また、50質量%以下であれば、塗膜の硬度、強度、耐汚染性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、1〜40質量%である。
重合体ブロック(I)を0.5〜50質量%の範囲内で使用することにより、塗膜の柔軟性と耐候性、耐水性のバランス化が可能である理由は、例えば、ジメチルシロキサン環状オリゴマーの縮合体であるジメチルシロキサンポリマーのガラス転移温度が−123℃であり、後で表1に例示する20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下でありホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体と比較してガラス転移温度が低いため柔軟性がさらに向上し、ケイ素成分を有することから耐候性、耐水性がさらに向上するためである。
【0008】
グラフトブロック共重合体を構成する重合体ブロック(II)には、後述する20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体又はこれと他の単量体との混合物を用いる。
グラフトブロック共重合体を構成するケイ素含有グラフト交叉剤(III)は、得られる塗膜の透明性を確保する成分である。このケイ素含有グラフト交叉剤(III)としては、例えば、分子中に1個以上の加水分解性シリル基、および1個以上のビニル重合性官能基またはメルカプト基を含有する化合物が挙げられる。加水分解性シリル基としては、重合反応性、取り扱いの容易さを考慮すると、アルコキシシリル基が好ましい。
このケイ素含有グラフト交叉剤(III)の具体例としては、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニルシラン類;γ−メタクリロイルオキシプロピ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メチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロイルオキシアルキルシラン類;γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のアクリロイルオキシアルキルシラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等のメルカプトアルキルシラン類;などが挙げられる。中でも、ビニル重合反応性を考慮すると、メタクリロイルオキシアルキルシラン類、アクリロイルオキシアルキルシラン類、メルカプトアルキルシラン類が特に好ましい。これらは必要に応じて1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。
ケイ素含有グラフト交叉剤(III)は、グラフトブロック共重合体中のケイ素原子の合計100モル%を基準にして、0.5〜50モル%となる範囲内で用いることが好ましい。この含有量が0.5モル%以上であれば、塗膜の透明性が向上する傾向にあり、50モル%以下であれば、塗膜性能が向上する傾向にある。より好ましい含有量は、1〜15モル%である。含有量が1モル%以上であれば、得られる塗膜の透明性が極めて良好となり、15モル%以下であれば、乳化重合の際のラテックス安定性が良好となる。
【0009】
方法(ロ)は、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、加水分解性シラン、および必要に応じて他の単量体を、水、界面活性剤、重合開始剤の存在下でラジカル重合して重合体水分散液を得る方法である。
ここで使用する加水分解性シランは、特に限定されず、酸触媒またはアルカリ触媒等によって加水分解および縮合し、オルガノポリシロキサンを形成するものであればよい。加水分解性シランの具体例としては、下記一般式(1)
(R−Si−(R4−n (1)
(式中、Rは水素原子、炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基、アリール基またはシクロアルキル基を示し、Rは炭素数1〜8のアルコキシ基、アセトキシ基または水酸基を示し、nは1〜3の整数を示す。)
で表されるオルガノアルコキシシラン類が挙げられる。
一般式(1)において、Rが2個または3個存在する場合は、Rがすべて同一の基であってもよいし、一部または全部が異なる基であってもよい。Rとしては、メチル基、フェニル基が特に好ましい。Rとしては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基、水酸基が特に好ましい。
一般式(1)で表されるオルガノアルコキシシラン類としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等が特に好ましい。
また、一般式(1)以外のアルコキシシラン類として、エチレン性不飽和単量体と共重合可能な、例えば、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を用いることもできる。
また例えば、メチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、ビニルクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジクロロメチルシラン等のクロロシラン類;オクタメチルシクロテトラシラン、オクタフェニルシクロシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等の環状シラン;などを用いることもできる。
これら加水分解性シランは、必要に応じて1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。また、エチレン性不飽和単量体に共重合可能である加水分解性シランと、他の加水分解性シランを併用することが特に好ましい。
加水分解性シランの使用量は、重合体中0.5〜10質量%となる量が好ましい。この使用量が0.5質量%以上であれば、加水分解性シランを構成成分としたことによる耐汚染性、耐候性の向上効果が発現する傾向にある。また、10質量%以下であれば、塗膜の柔軟性、耐水性の低下およびビニル系共重合体水分散液の貯蔵安定性、顔料分散安定性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は1〜8質量%である。
加水分解性シランと共に使用する、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、および必要に応じて用いて用いる他の単量体は後述のものを用いる。
重合方法としては、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、加水分解性シラン、および必要に応じて他の単量体を、水、界面活性剤、重合開始剤、加水分解性シランの加水分解用および縮合用酸触媒を基本構成とする分散系において重合して、重合体粒子とする方法が好ましい。この乳化重合において、単量体又は単量体混合物と加水分解性シランは、同一反応系において同時に重合させてもよく、あるいはどちらかを先に重合させてもよいが、特に、同一反応系にて同時に重合させることが好ましい。
加水分解性シランの加水分解用および縮合用酸触媒としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸等の無機酸や、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、β−ナフタレンスルホン酸、2−メシチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸等の有機系スルホン酸、ギ酸、酢酸、マレイン酸、フマル酸、(メタ)アクリル酸等の脂肪酸を使用することができる。ただし、これらに限定されない。その使用量は、ビニル系共重合体水分散液の固形分100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜5質量部がより好ましい。
乳化重合終了後、成膜時の硬化触媒として、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、ラウリン酸錫、オクチル酸錫、オクチル酸鉛、テトラブチルチタネート等の有機酸の金属塩を、ビニル系共重合体水分散液に添加することができる。その使用量は、ビニル系共重合体水分散液の固形分100質量部に対して、0.0001〜10質量部が好ましく、0.01〜5質量部がより好ましい。硬化触媒は、その使用に際して、界面活性剤と水を用いてエマルション化しておくことが望ましい。
【0010】
方法(ハ)は、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、シリコーンマクロモノマーおよび必要に応じて他の単量体とを、水、界面活性剤、重合開始剤の存在下でラジカル重合して重合体水分散液を得る方法であり、ここで使用するシリコーンマクロモノマーとは、末端にラジカル重合性基を有し、ポリシロキサン構造を持つ高分子量単量体である。その分子量は1000〜10000程度のものを用いることが好ましい。シリコーンマクロモノマーの末端の重合性基は、エチレン性不飽和単量体との共重合の容易さから、アクリル基またはメタクリル基であることが好ましい。
シリコーンマクロモノマーは、例えば市販品として入手できる。その具体例としては、チッソ(株)社製のFM0711、FM0721、FM0725、東亜合成(株)社製のAK−5、AK−30、AK−32、信越化学工業(株)社製のX−22−174DX等が挙げられる(以上、全て商品名)。これらは必要に応じて1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。
シリコーンマクロモノマーの使用量は、重合体中、0.5〜10質量%部が好ましい。この使用量が0.5質量%以上であれば、シリコーンマクロモノマーを構成成分としたことによる耐候性および耐水性の向上効果が発現する傾向にある。また、10質量%以下であれば、未反応のマクロモノマーが残ったり、ケイ素成分に富むポリマー成分がビニル系共重合体水分散液から分離するという現象を抑制できる。このような現象は、ビニル系共重合体水分散液の重合安定性を悪くするばかりではなく、ビニル系共重合体水分散液を使用して製造した塗料で形成される塗膜が不均一なものとなり、未反応のマクロモノマーが形成する粘着層が汚染の原因となったり、ケイ素成分が多すぎる部分が堅牢な塗膜を生成しない結果、耐候性および耐水性に優れた塗膜を得ることができなくなるという問題を引き起こす傾向がある。より好ましい含有量は1〜8質量%である。
シリコーンマクロモノマーと共に使用する20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体、他の単量体は後述のものを用いる。
【0011】
前述した方法(イ)〜(ハ)のうち、方法(イ)によりケイ素成分を導入すると塗膜の柔軟性及び密着性が向上するため軟質下地に対する追従性が向上し、耐汚染性、耐候性、耐水性を最もバランス良く実現することができる。
【0012】
本発明に用いる重合体には、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体を用いる。
この様な単量体としては、n−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、i−アミル(メタ)アクリレート、n−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、n−オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの内、n−ブチル(メタ)アクリレート又は2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートを用いると塗膜の柔軟性、耐候性、耐水性と耐汚染性を両立できる傾向にあり好ましい。
なお、これらの単量体の内、一部の単量体については、20℃における単量体に対する水の溶解度、ホモポリマーのガラス転移温度を下記表1に示した。
【0013】
【表1】

Figure 2005029685
【0014】
本発明において用いる他の単量体としては、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、i−ブチルメタアクリレート、sec−ブチルメタアクリレート、t−ブチルメタアクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート類;シクロヘキシルメタアクリレート、等のシクロアルキルメタアクリレート類;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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;ヒドロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(エチレンオキシド/プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(エチレンオキシド/テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(プロピレンオキシド/テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、オクトキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリ(エチレンオキシド/プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレンオキシド基含有(メタ)アクリレート類;p−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシシクロアルキル(メタ)アクリレート類;ラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、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重合性単量体;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の多官能性(メタ)アクリレート類;2−(2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールや、1−(メタ)アクリロイル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−アミノ−4−シアノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の耐紫外線基含有(メタ)アクリリレート;ジ(メタ)アクリル酸亜鉛等の金属含有ラジカル重合性単量体;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートメチルクロライド塩、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等の他の(メタ)アクリル系単量体;アクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン、ピバリンアルデヒド、ジアセトン(メタ)アクリレート、アセトニルアクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルデヒド基またはケト基に基づくカルボニル基含有単量体;スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、メトキシスチレン等の芳香族ビニル系単量体;1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系単量体;(メタ)アクリル酸や、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸やそのハーフエステル等、2−(メタ)アクリロキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシル基含有単量体;酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、プロピオン酸ビニル等が挙げられるが、ラジカル重合可能なものであればこれらに限られるものではない。
上記単量体の内、特に、t−ブチルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとを組み合わせて用いることが好ましい。この含有量は、全重合体中を2〜49質量%の範囲内とすることが好ましい。この含有量が2質量%以上であると、塗膜の耐水性および耐候性が向上し、49質量%以下であると、塗膜の柔軟性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、5〜40質量%である。
【0015】
本発明においては、単量体の20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であることにより塗膜の耐候性、耐水性が向上し、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であることにより塗膜の柔軟性が向上する。
これらの2つの条件を満たす単量体単位を、全重合体中50〜99質量%の範囲内で含有することにより、塗膜の柔軟性、耐候性、耐水性を向上することができる。
この含有量が50質量%以上であると、塗膜の柔軟性が向上し、99質量%以下であると、塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、55〜90質量%である。
特に、ホモポリマーのガラス転移温度が0℃以下である単量体を使用することにより塗膜の柔軟性がさらに向上する。その含有量は全重合体中35〜90質量%であることが好ましい。さらに好ましい含有量は40〜80質量部%である。
【0016】
本発明においては、重合体水分散液の貯蔵安定性、顔料や添加物を入れ塗料化する際の配合安定性の点から、他の単量体として、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含有することが好ましい。この含有量は、全重合体中0.1〜10質量%の範囲内が好ましい。この含有量が0.1質量%以上であるとビニル系共重合体水分散液の貯蔵安定性が向上し、本発明の水性被覆材に顔料を入れて着色した場合、凝集物が発生するような問題を回避することができる。また、この含有量が10質%部以下であると、塗膜の耐水性および耐候性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜8質量%である。
このエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノブチル、ビニル安息香酸、シュウ酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、5−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、マレイン酸ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。
【0017】
また、重合体水分散液の配合安定性や塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性の点から、他の単量体としてヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。この含有量は、全重合体中0.1〜15質量%の範囲内が好ましい。この含有量が0.1質量%以上であるとビニル系共重合体水分散液の配合安定性や塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性が向上し、15質量%以下であると塗膜の耐水性および耐候性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜12質量%である。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレー等が挙げられる。これらは必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。
【0018】
また、ビニル系共重合体水分散液の配合安定性や塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性の点から、他の単量体として、ポリオキシアルキレン基含有(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。この含有量は、全重合体中、0.1〜15質量%の範囲内が好ましい。この含有量が0.1質量%以上であるとビニル系共重合体水分散液の配合安定性や塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性が向上し、15質量%以下であると塗膜の耐水性および耐候性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜12質量%である。
ポリオキシアルキレン基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヒドロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(エチレンオキシド/プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(エチレンオキシド/テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリ(プロピレンオキシド/テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート等の末端ヒドロキシ型ポリアルキレンオキシド基含有エチレン性不飽和単量体や、メトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、オクトキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシ(ポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート等のアルキル基末端封止型ポリアルキレンオキシド基含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらは必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。
【0019】
また、塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性の点から、他の単量体として、自己架橋性官能基含有エチレン性不飽和単量体を含有することが好ましい。この含有量は、全重合体中0.1〜15質量%の範囲内が好ましい。この含有量が0.1質量%以上であると塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、および各種下地に対する密着性が向上し、15質量%以下であると塗膜の耐水性および耐候性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜12質量%である。
ここで、自己架橋性官能基含有エチレン性不飽和単量体とは、樹脂が樹脂分散液中に分散し、室温で保管されている間は化学的に安定であって、塗装時の乾燥、加熱あるいはその他の外的要因によって側鎖官能基同士の反応を生じ、該側鎖基間に化学結合を生じるような官能基を有するエチレン性不飽和単量体を指す。
自己架橋性官能基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート等のオキシラン基含有エチレン性不飽和単量体、N−メチロール(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、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のエチレン性不飽和アミドのアルキロールまたはアルコキシアルキル化合物が挙げられる。これらは必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。
【0020】
また、塗膜の耐候性の点から、ケイ素を含有しない単量体として、耐紫外線エチレン性不飽和単量体を含有することが好ましい。この含有量は、全重合体中0.1〜10質量%の範囲内が好ましい。この含有量が0.1質量%以上であると塗膜の耐候性が向上し、10質量%以下であると重合安定性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜8質量%である。
耐紫外線エチレン性不飽和単量体としては、代表的には、光安定化作用を有する(メタ)アクリレート、紫外線吸収性成分を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
光安定化作用を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−トラメチルピペリジン等が挙げられる。
紫外線吸収性成分を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−[2−ヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−アミル−5−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
これら耐紫外線エチレン性不飽和単量体は必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。
また、耐汚染性がより高度に要求される場合や、可塑剤を有している軟質下地で、この可塑剤のブリードアウトにより塗膜の汚染性が低下する場合には、ケイ素を含有しない単量体として金属含有ラジカル重合性単量体や、また特定の架橋システムを導入することも好ましい態様である。
本発明において使用される金属含有ラジカル重合性単量体としては、下記一般式(I)で表される金属含有重合性単量体が示される。
【0021】
【化1】
Figure 2005029685
(式中、Rは水素原子またはメチル基、MはMg、Ca、Fe、Cu、Zn、Zr等の2価の金属イオン、Rは有機酸残基を示す。)
【0022】
なお、有機酸残基が(メタ)アクリル酸残基であるときは、2個の不飽和基を有する金属含有重合性単量体であり、具体的には、例えば、ジアクリル酸マグネシウム、ジメタクリル酸マグネシウム、アクリル酸メタクリル酸マグネシウム、ジアクリル酸カルシウム、ジメタクリル酸カルシウム、アクリル酸メタクリル酸カルシウム、ジアクリル酸鉄、ジメタクリル酸鉄、アクリル酸メタクリル酸鉄、ジアクリル酸銅、ジメタクリル酸銅、アクリル酸メタクリル酸銅、ジアクリル酸亜鉛、ジメタクリル酸亜鉛、アクリル酸メタクリル酸亜鉛、ジアクリル酸ジルコニウム、ジメタクリル酸ジルコニウム、アクリル酸メタクリル酸ジルコニウム等が好ましい。
金属含有重合性単量体のRが(メタ)アクリル酸残基以外の有機酸残基であるとき、好ましい有機酸残基として、モノクロル酢酸、モノフルオロ酢酸、プロピオン酸、オクチル酸、バーサチック酸、イソステアリン酸、パルミチン酸、クレソチン酸、α−ナフトエ酸、β−ナフトエ酸、安息香酸、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、キノリンカルボン酸、ニトロ安息香酸、ニトロナフタレンカルボン酸、プルビン酸等の一価の有機酸から誘導されるものが例示される。
すなわち、この金属含有重合性単量体の具体例としては、例えば、モノクロル酢酸マグネシウム(メタ)アクリレート、モノクロル酢酸カルシウム(メタ)アクリレート、モノクロル酢酸鉄(メタ)アクリレート、モノクロル酢酸銅(メタ)アクリレート、モノクロル酢酸亜鉛(メタ)アクリレート、モノクロル酢酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸マグネシウム(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸カルシウム(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸鉄(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸銅(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸亜鉛(メタ)アクリレート、モノフルオロ酢酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、プロピオン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、プロピオン酸カルシウム(メタ)アクリレート、プロピオン酸鉄(メタ)アクリレート、プロピオン酸銅(メタ)アクリレート、プロピオン酸亜鉛(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、オクチル酸マグネシウム(メタ)アクリレート、オクチル酸カルシウム(メタ)アクリレート、オクチル酸鉄(メタ)アクリレート、オクチル酸銅(メタ)アクリレート、オクチル酸亜鉛(メタ)アクリレート、オクチル酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、バーサチック酸マグネシウム(メタ)アクリレート、バーサチック酸カルシウム(メタ)アクリレート、バーサチック酸鉄(メタ)アクリレート、バーサチック酸銅(メタ)アクリレート、バーサチック酸亜鉛(メタ)アクリレート、バーサチック酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、イソステアリン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、イソステアリン酸カルシウム(メタ)アクリレート、イソステアリン酸鉄(メタ)アクリレート、イソステアリン酸銅(メタ)アクリレート、イソステアリン酸亜鉛(メタ)アクリレート、イソステアリン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、パルミチン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、パルミチン酸カルシウム(メタ)アクリレート、パルミチン酸鉄(メタ)アクリレート、パルミチン酸銅(メタ)アクリレート、パルミチン酸亜鉛(メタ)アクリレート、パルミチン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、クレソチン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、クレソチン酸カルシウム(メタ)アクリレート、クレソチン酸鉄(メタ)アクリレート、クレソチン酸銅(メタ)アクリレート、クレソチン酸亜鉛(メタ)アクリレート、クレソチン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸マグネシウム(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸カルシウム(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸鉄(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸銅(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸亜鉛(メタ)アクリレート、α−ナフトエ酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸マグネシウム(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸カルシウム(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸鉄(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸銅(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸亜鉛(メタ)アクリレート、β−ナフトエ酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、安息香酸マグネシウム(メタ)アクリレート、安息香酸カルシウム(メタ)アクリレート、安息香酸鉄(メタ)アクリレート、安息香酸銅(メタ)アクリレート、安息香酸亜鉛(メタ)アクリレート、安息香酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸マグネシウム(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸カルシウム(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸鉄(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸銅(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸亜鉛(メタ)アクリレート、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸マグネシウム(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸カルシウム(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸鉄(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸銅(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸亜鉛(メタ)アクリレート、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸カルシウム(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸鉄(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸銅(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸亜鉛(メタ)アクリレート、キノリンカルボン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸マグネシウム(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸カルシウム(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸鉄(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸銅(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸亜鉛(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、ニトロナフタレンカルボン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、ニトロナフタレンカルボン酸カルシウム(メタ)アクリレート、ニトロナフタレンカルボン酸鉄(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸銅(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸亜鉛(メタ)アクリレート、ニトロ安息香酸ジルコニウム(メタ)アクリレート、プルビン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、プルビン酸カルシウム(メタ)アクリレート、プルビン酸鉄(メタ)アクリレートプルビン酸銅(メタ)アクリレート、プルビン酸亜鉛(メタ)アクリレート、プルビン酸ジルコニウム(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これら金属含有重合性単量体は、1種または2種以上を必要に応じて適宜選択して使用することができるが、中でも、亜鉛含有重合性単量体が好ましい。
金属含有ラジカル重合性単量体は、ビニル系共重合体を構成する全単量体を100質量部とするとき、0.1〜10質量部の範囲内で含有されていることが好ましい。この含有量が0.1質量部以上であると塗膜の耐汚染性が向上し、10質量部以下であると塗膜の耐水性および耐候性の低下を抑制できる。より好ましい含有量は、0.5〜8質量部である。
【0023】
さらに本発明では、塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、強度、耐溶剤性および各種下地に対する密着性の点から、カルボニル基および/またはアルデヒド基含有エチレン性不飽和単量体を使用し、このビニル系共重合体水分散液に、分子中に少なくとも2個のヒドラジノ基を有する有機ヒドラジン化合物を配合することがより好ましい。これは、塗膜の乾燥時に、ビニル系共重合体中のカルボニル基と、配合された有機ヒドラジン化合物のヒドラジノ基との間で架橋反応が進行し、さらに優れた塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、強度、耐溶剤性および各種下地に対する密着性が得られるためである。
カルボニル基またはアルデヒド基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、アクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、ホルミルスチロール、ビニルアルキルケトン等があり、好ましくは、炭素数4〜7個のビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン、(メタ)アクリルオキシアルキルプロパナールの他、(メタ)アクリルアミド、ピバリンアルデヒド、ジアセトン(メタ)アクリレート、アセトニルアクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、中でも、アクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、ビニルメチルケトンが特に好ましい。これらは、必要に応じて1種以上を適宜選択して使用することができる。
ビニル系共重合体水分散液に配合される分子中に少なくとも2個のヒドラジノ基を有する有機ヒドラジン化合物としては、例えば、エチレン−1,2−ジヒドラジン、プロピレン−1,3−ジヒドラジン、ブチレン−1,4−ジヒドラジン、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド等の炭素数2〜15のジカルボン酸のジヒドラジドおよび1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−(2−メチルメルカプトエチル)ヒダントイン、1−ヒドラジノカルボエチル−3−ヒドラジノカルボイソプロピル−5−(2−メチルメルカプトエチル)ヒダントイン等のヒダントイン骨格を有する有機ヒドラジン化合物が挙げられる。これらは必要に応じて1種以上を適宜選択して使用できる。中でも、塗膜の耐汚染性の点から、ヒダントイン骨格を有する有機ヒドラジン化合物が好ましく、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントインが特に好ましい。
また、それぞれの使用量としては、ビニル系共重合体中のカルボニル基および/またはアルデヒド基のモル数を(P)、重合体水分散液に配合される有機ヒドラジン化合物のヒドラジノ基のモル数を(Q)としたとき、その比率{(P)/(Q)}を0.1〜10の範囲とすることが好ましく、0.8〜2の範囲とすることがより好ましい。これは、{(P)/(Q)}が0.1未満ではカルボニル基またはアルデヒド基と架橋反応を起こさない有機ヒドラジン化合物が大過剰に存在するため耐水性が低下し、{(P)/(Q)}が10を超えると、架橋度が低いために架橋の効果が得られないためである。
カルボニル基および/またはアルデヒド基含有エチレン性不飽和単量体の使用量は、全重合体中、0.5〜10質量%、好ましくは1〜8質量%である。その使用量が0.5質量%以上であると、塗膜の耐汚染性、耐候性、耐水性、強度、耐溶剤性および各種下地に対する密着性が向上し、10質量%以下であると重合安定性や塗膜の柔軟性の低下を抑制できる。なお、2個のヒドラジノ基を有する有機ヒドラジン化合物を配合する場合は、上記(P)/(Q)を適正にしておくことは当然である。
上記の金属含有ラジカル重合性単量体やカルボニル/ヒドラジン架橋システムを導入することによって、可塑剤を含んでいる軟質下地の可塑剤移行を防止し、耐汚染性を大幅に向上することができるため、このような軟質下地に対して適用することが特に好ましい。
【0024】
上述した、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下でありホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下である単量体とともに使用する単量体、必要に応じて2種以上を併用することができる。
ビニル系共重合体としてのガラス転移温度は請求項に記載の単量体の使用範囲内であれば特に制約を受けないが、塗膜の非粘着性および耐汚染性の点から、Foxの計算式により求められる計算ガラス転移温度(Tg)が−60℃以上であることが好ましく、−50℃以上がより好ましい。また、温冷繰り返し試験や凍結融解試験等での耐クラック性、つまり軟質下地への追従性の点から40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましい。ここで、Foxの式とは、共重合体のガラス転移温度(℃)についての下記の関係式である。
1/(273+Tg)=Σ(Wi/(273+Tgi))
[式中、Wiはモノマーiの質量分率、TgiはモノマーiのホモポリマーのTg(℃)を示す。]
特に、防水シート等の柔軟性の高い素材の保護塗料として使用する場合は、ケイ素を含有する単量体以外の単量体で構成される重合体のガラス転移温度が0℃以下であることが塗膜の下地追従性の点でより好ましい。
【0025】
重合体水分散液は、各種の単量体を、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法の公知の重合法により重合させて得ることができる。特に、乳化重合法によりエマルション形態の重合体水分散液を得ることが、水性被覆材の貯蔵安定性、塗膜の硬度、耐水性、耐候性、耐汚染性等の諸物性の点から好ましい。乳化重合法によりエマルションを得る為には、例えば、界面活性剤の存在下、単量体混合物を重合系内に供給し、水溶性開始剤により重合を行わせる方法、また例えば、有機過酸化物とチオ硫酸ナトリウム等の還元剤を組み合わせたレドックス系開始剤により重合を行わせる方法等の公知の方法を使用することができる。
開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の無機過酸化物;過酸化ベンゾイル、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、クメンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ハイドロクロライド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;無機過酸化物と亜硫酸水素ナトリウムまたはロンガリットまたはアスコルビン酸ナトリウムの組み合わせ、有機化酸化物と硫酸水素ナトリウムまたはロンガリットまたはアスコルビン酸ナトリウムの組み合わせ等に代表されるレドックス系触媒;などが挙げられる。
【0026】
乳化重合法により得たエマルションは、重合後、塩基性化合物の添加により系のpHを中性領域〜弱アルカリ性、すなわちpH6.5〜10.0程度の範囲に調整することで系の安定性を高めることができる。この塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジブチルアミン、アミルアミン、1−アミノオクタン、2−ジメチルアミノエタノール、エチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、1−ジメチルアミノ−2−プロパノール、3−ジメチルアミノ−1−プロパノール、2−プロピルアミノエタノール、エトキシプロピルアミン、アミノベンジルアルコール、モルホリン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
重合体の分子量を調整する場合には、分子量調整剤として、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、α−メチルスチレンダイマー等の公知の連鎖移動剤を用いることで、その調整が可能である。
また、重合体を構成する重合体を100質量部とするとき、界面活性剤を0.1〜10質量部添加することが好ましい。界面活性剤が0.1質量部以上存在することによって、ビニル系共重合体水分散液の貯蔵安定性が向上し、界面活性剤存在下に乳化重合する場合には重合時の安定性も向上する。また、界面活性剤を10質量部以下とすることによって、耐水性を損なうことなく塗料化配合時の安定性、経時的安定性等を維持することができる。より好ましい含有量は、0.5〜8質量部である。
この界面活性剤としては、従来より知られる各種のアニオン性、カチオン性、またはノニオン性の界面活性剤、さらには高分子乳化剤が挙げられる。また、界面活性剤成分中にエチレン性不飽和結合を持つ、いわゆる反応性乳化剤も使用できる。
【0027】
本発明の水性被覆材は、通常、固形分20〜80質量%の範囲で使用される。また、コーティング材料として高度な性能を発現させるために、各種顔料、消泡剤、顔料分散剤、レベリング剤、たれ防止剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、スリップ剤、防腐剤、可塑剤等を含んでもよい。さらに、他のエマルション樹脂、水溶性樹脂、粘性制御剤、メラミン類等の硬化剤と混合して使用してもよい。
かくして以上のように配合され、形成された塗料はウレタンゴム系、アクリルゴム系、クロロプレンゴム系、シリコンゴム系、塩化ビニルゴム系、加硫ゴム系、非加硫ゴム系、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリ塩化ビニル樹脂系、軟質ポリエステル樹脂系、軟質エポキシ樹脂系、ポリサルファイド系、ゴムアスファルト等の軟質下地に塗布される。
特に、EPDMなどのゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタンなどからなる予めシートを形成した防水シートやウレタン塗膜などの現場にてシートを形成するような防水シートの保護塗料として好適である。
本発明の水性被覆材を用いて各種材料の表面に被膜を形成する為には、例えば、噴霧コート法、ローラーコート法、バーコート法、エアナイフコート法、刷毛塗り法、ディッピング法等の各種の塗装法を適宜選択して実施すればよい。また、本発明の水性被覆材は、室温乾燥または50〜180℃で加熱乾燥することで、十分に造膜した被膜を得ることができる。
【0028】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、以下の記載において「部」は質量基準である。水性被覆材の物性試験については、下記配合組成で塗料を調整し、下記方法に従って試験を実施した。
<水性被覆材(白エナメル塗料)の作製>
酸化チタンとしてタイペークCR−97(石原産業(株)製、塩素法酸化チタン)707g、顔料分散剤としてアデカコール W−193(旭電化工業(株)製)12gおよび消泡剤としてサーフィノール DF−58(エア・プロダクツ(株)製)25gを脱イオン水256gと十分に混合し、ガラスビーズを加えて高速分散機で30分間顔料分散を行い、次いでガラスビーズ等を300メッシュナイロン紗で濾別し、評価用ミルベースを得た(固形分71質量%)。
次に、後述する共重合体水分散液100g(固形分45質量%基準)に対し、上記の評価用ミルベースを42.7g、造膜助剤としてキョウワノールM(協和発酵(株)社製)を最低造膜温度が0℃となるように適量(ただし、最低造膜温度が既に0℃以下である場合には、キョウワノールMの添加はなし)、プロピレングリコールを3g、増粘剤としてRHEOLATE350(RHEOX(株)社製)を0.5g、順に加え、十分に攪拌し、フォードカップ #4で30秒程度になるように脱イオン水を加えて調整した。その後、再度300メッシュナイロン紗を用いて濾過を行い、評価用水性被覆材(白エナメル塗料)を得た。
【0029】
<軟質下地の作製>
ポリアクリル樹脂系軟質下地を作製するにあたり下記手順にて水性アクリル樹脂を得た。
まず、2−エチルヘキシルアクリレート70部、n−ブチルメタクリレート19部、メチルメタクリレート5部、2−ヒドロキシメタクリレート4部、メタクリル酸2部の単量体混合物を100部、界面活性剤であるアデカリアソープSR−10を1部および脱イオン水を50部、十分に混合し、均一な乳化状態のプレエマルション(以下「PE液」と略す)を作製した。次いで、攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、脱イオン水を70部、アデカリアソープSR−10を0.5部、PE液を10部投入し、反応容器の内温を80℃に昇温した。その後、過硫酸アンモニウム0.1部を脱イオン水1部に溶解したものを投入して1時間保ち、これによりシード粒子を作製した。
さらに、PE液の残り全部と、過硫酸ナトリウム0.2部を脱イオン水10部に溶解したものとを、反応容器の内温を80℃に維持しながら3時間かけて並行滴下した。滴下完了後、内温を80℃に2時間維持して樹脂への転化率を高め、反応を完結した。その後、60℃まで冷却し、エマルションのpHが8〜10の間になるように28%アンモニア水溶液を添加し、30分間攪拌してポリアクリル樹脂系軟質下地を作製するための水性アクリル樹脂を得た。
次に、この水性アクリル樹脂100gに対し、上記の評価用ミルベースを42.7g、プロピレングリコールを3g、増粘剤としてRHEOLATE350(RHEOX(株)社製)を0.5g、順に加え、十分に攪拌し、フォードカップ#4で30秒程度になるように脱イオン水を加えて調整した。その後、再度300メッシュナイロン紗を用いて濾過を行い、ポリアクリル樹脂系軟質下地を作製するための白エナメル塗料を得た。
リン酸亜鉛処理鋼鈑(ボンデライト#100処理鋼鈑、板厚0.8mm、70mm×150mm)に、ポリアクリル樹脂系軟質下地を作製するための白エナメル塗料を乾燥膜厚が100μmになるようにスプレー塗装し、その後室温で3時間放置し、再度乾燥膜厚が100μmになるようにスプレー塗装して、室温で1週間放置したものをポリアクリル樹脂系軟質下地とした。
【0030】
<試験板の作製>
EPDMゴムからなる防水シートおよび上記ポリアクリル樹脂系軟質下地に、評価用水性被覆材(白エナメル塗料)を乾燥膜厚が50μmになるようにスプレー塗装し、その後室温で3時間放置し、再度乾燥膜厚が50μmになるようにスプレー塗装して、室温で1週間放置したものを、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験体とした。
【0031】
<試験方法>
(1) 下地追従性
試験体を20±2℃の水中に18時間浸漬した後、直ちに−20±3℃の恒温器中で3時間冷却し、次いで50±3℃の別の恒温器中で3時間加温し、この24時間を1サイクルとする操作を実施し、塗膜状態に異常が見られる(塗膜のはがれ、ひび割れ及び膨れ、変色及び光沢低下)までのサイクル数を測定し、以下の基準にて判定した。
「◎」 :30サイクルでも異常が見られなかった。
「○」 :20〜29サイクルまでは異常が見られなかった。
「○△」:10〜19サイクルまでは異常が見られなかった。
「△」 :5〜9サイクルまでは異常が見られなかった。
「△×」:1〜4サイクルまでは異常が見られなかった。
「×」 :1サイクルで異常が見られた。
(2)耐汚染性
試験板を屋外の暴露台(沖縄県糸満市)に南面45度となるように設置し、2002年4月〜2003年3月の1年間暴露したのち、塗膜の暴露前後の白さの差△Lを色差計により測定した。△Lを汚染性の指標とし、以下の基準で判定した。
「◎」 :2.5未満。
「○」 :2.5以上、5.0未満。
「△」 :5.0以上、7.5未満。
「×」 :7.5以上
(3)耐候性
試験板を70mm×50mmの大きさに切り取り、ダイプラ・メタルウエザーKU−R4−W型(ダイプラ・ウィンテス(株)社製)にこの試験板を入れ、試験サイクル:照射6時間/結露2時間、UV強度:65mW/cm、ブラックパネル温度:照射時63℃/結露時30℃、湿度:照射時50%RH/結露時96%RHの条件で、600時間経過後の60゜グロスの保持率を耐候性の指標とし、以下の基準で判定した。
「◎」 :80%以上。
「○」 :70%以上、80%未満。
「△」 :60%以上、70%未満。
「×」 :60%未満。
(4)耐水性
試験板を20±2℃の水中に1ヶ月間浸した後、室温で2時間乾燥した。塗膜の状態および60゜グロスの保持率を耐水性の指標とし、以下の基準で判定した。
「◎」 :割れ・膨れ・剥がれが認められず、光沢保持率が80%以上。
「○」 :割れ・膨れ・剥がれが認められず、光沢保持率が70%以上。
「△」 :割れ・膨れ・剥がれが認められず、光沢保持率が60%以上。
「×」 :どれか1項目でも上記耐水性評価「△」に示される項目を満たさなかったもの。
【0032】
<製造例1> ケイ素成分の導入方法(イ)で使用するケイ素を含有する重合体の作製方法
環状ジメチルシロキサンオリゴマー3〜7量体混合物98部と、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン2部、脱イオン水310部およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部からなる組成物を、ホモミキサーで予備混合し、圧力式ホモジナイザーを用いて200kg/cmの圧力で強制乳化して、ケイ素原料プレエマルションを得た。
次いで、水90部およびドデシルベンゼンスルホン酸9部を、攪拌機、還流冷却管、温度制御装置および滴下ポンプを備えたフラスコに仕込み、攪拌下に、フラスコの内温を85℃に保ちながら、上記ケイ素原料プレエマルションを4時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間重合を進行させ、冷却して、ドデシルベンゼンスルホン酸と当モル量の水酸化ナトリウムを加えて、ケイ素を含有する単量体であるポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)を得た。固形分は20%であった。
【0033】
<実施例1及び2(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)5部(固形分として1部)、脱イオン水70部、界面活性剤(反応型アニオン性界面活性剤、旭電化(株)製、商品名アデカリアソープ SR−10)0.8部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体29部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体70部、脱イオン水35部、アデカリアソープ SR−10 2部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表2に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0034】
<実施例3(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)25部(固形分として5部)、脱イオン水70部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体35部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体60部、脱イオン水30部、アデカリアソープ SR−10 1部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表2に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0035】
<実施例4(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)25部(固形分として5部)、脱イオン水70部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体35部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体60部、脱イオン水30部、アデカリアソープ SR−10 2部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール(AMP)で中和した。最後に下記表2に示す有機ヒドラジン化合物の20%水溶液12.5部を添加してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表2に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0036】
<実施例5〜9(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)50部(固形分として10部)、脱イオン水50部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体30部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体60部、脱イオン水30部、アデカリアソープ SR−10 1部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表2に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0037】
<実施例10(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)50部(固形分として10部)、脱イオン水50部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体30部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体60部、脱イオン水30部、アデカリアソープ SR−10 2部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、AMPで中和した。最後に下記表2に示す有機ヒドラジン化合物の20%水溶液12.5部を添加してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表3に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0038】
<実施例11(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)125部(固形分として25部)、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体25部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体50部、脱イオン水25部、アデカリアソープ SR−10 0.5部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表3に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0039】
<実施例12(ケイ素成分の導入方法(イ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、製造例1に記載のポリオルガノシロキサン重合体水分散液(A)200部(固形分として40部)、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体25部、およびt−ブチルハイドロパーオキサイド0.1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を50℃に昇温した後、硫酸第一鉄0.0002部、ロンガリット0.05部、脱イオン水1部の水溶液を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの内温を80℃に昇温し、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体35部、脱イオン水18部、アデカリアソープ SR−10 0.5部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表3に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0040】
<実施例13及び14(ケイ素成分の導入方法(ロ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、脱イオン水60部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体35部、アデカリアソープSR−10 1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を80℃に昇温した後、過硫酸アンモニウム5%水溶液10部を添加し、1時間攪拌を継続した。その後、フラスコの温度を60℃に下げた。
次に、脱イオン水35部、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有する単量体5部及びケイ素を含有しない単量体65部、アデカリアソープSR−10 2部を予め乳化分散させたPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部、亜硫酸水素ナトリウム5%水溶液1部とを、2時間かけて3系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を60℃に保持し、滴下が終了してからさらに60℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表3に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0041】
<実施例15(ケイ素成分の導入方法(ハ))>
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、脱イオン水60部、下記表2に示す初期仕込み組成部のケイ素を含有しない単量体35部、アデカリアソープSR−10 1部を仕込み、室温で1時間、窒素雰囲気下で攪拌した。そして、フラスコの内温を80℃に昇温した後、過硫酸アンモニウム5%水溶液10部を添加し、1時間攪拌を継続した。
次に、脱イオン水35部、下記表2に示す滴下組成部のケイ素を含有する単量体5部及びケイ素を含有しない単量体65部、アデカリアソープSR−10 2部をホモミキサーで10000rpmの攪拌速度で10分間攪拌して、PE液を作製した。このPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液2部とを、2時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表3に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0042】
<比較例1及び2(アクリルエマルション)>
まず、下記表4に示す滴下組成部のケイ素を含有しない単量体100部、アデカリアソープSR−10 2部および脱イオン水50部を十分に混合し、PE液を作製した。
次いで、攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに、脱イオン水70部、アデカリアソープSR−10 0.5部を投入し、反応容器の内温を80℃に昇温した。
その後、予め乳化したPE液と過硫酸アンモニウム5%水溶液5部とを、3時間かけて2系列滴下した。この滴下中はフラスコの内温を80℃に保持し、滴下が終了してからさらに80℃で2時間保持し、その後室温まで冷却し、28%アンモニア水溶液で中和してビニル系共重合体水分散液を得た。
このビニル系共重合体水分散液の固形分および最低造膜温度を下記表4に示す。また、このビニル系共重合体水分散液を用いて水性被覆材(白エナメル塗料)を調製し、下地追従性、耐汚染性、耐候性、耐水性の試験を行った。その結果を下記表5に示す。
【0043】
【表2】
Figure 2005029685
【0044】
【表3】
Figure 2005029685
【0045】
【表4】
Figure 2005029685
【0046】
【表5】
Figure 2005029685
【0047】
表2〜表4中の略号は、以下の化合物を示す。
・「n−BMA」:n−ブチルメタクリレート
・「n−BA」:n−ブチルアクリレート
・「2−EHA」:2−エチルヘキシルアクリレート
・「t−BMA」:t−ブチルメタクリレート
・「CHMA」:シクロヘキシルメタクリレート
・「MAA」:メタクリル酸
・「2−HEMA」:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
・「ブレンマー70PEP350B」:ヒドロキシ(ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名、日本油脂(株)社製)
・「アデカスタブLA−82」:1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート(商品名、旭電化工業(株)社製)
・「DAAm」:ダイアセトンアクリルアミド
・「MMA」:メチルメタクリレート
・「EA」:エチルアクリレート
・「アデカリアソープSR−10」:反応型アニオン性界面活性剤(商品名、旭電化(株)社製)
・「DBSNa」:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
・「FM0725」:シリコーンマクロモノマー、分子量10000(商品名、チッソ(株)社製)
・「VDH」:1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン(商品名アミキュアVDH、味の素ファインテクノ(株)社製)
・「AMP」:2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケイ素を含有する単量体単位(A)と20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体に由来する単量体単位(B)とを含む重合体を含有することにより、優れた軟質下地対する追従性および耐汚染性、耐候性、耐水性をも兼ね備えた水性被覆材を提供できる。
本発明の水性低汚染被覆材は工業上極めて有用なものであり、具体的には、例えば、ウレタンゴム系、アクリルゴム系、クロロプレンゴム系、シリコンゴム系、塩化ビニルゴム系、加硫ゴム系、非加硫ゴム系、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリ塩化ビニル樹脂系、軟質ポリエステル樹脂系、軟質エポキシ樹脂系、ポリサルファイド系、ゴムアスファルト等の各種軟質下地の表面仕上げ等に使用することができ、主に建築物、土木構造物等の躯体保護に使用する水性被覆材として極めて有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes urethane rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, silicon rubber, vinyl chloride rubber, vulcanized rubber, non-vulcanized rubber, olefin thermoplastic elastomer, polyurethane resin, polyacrylic resin, The present invention relates to a coating material used for a protective coating for a soft base such as a polyvinyl chloride resin type, a soft polyester resin type, a soft epoxy resin type, a polysulfide type, or a rubber asphalt.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of paints used for buildings and civil engineering structures, water-based paints that use water as a solvent, from solvent-based paints that use organic solvents as solvents, in consideration of the health and environmental protection of painters and local residents. Conversion to is planned. In order to meet the user's need to protect the aesthetics of buildings for a long period of time, paints having both weather resistance and contamination resistance have been developed. Furthermore, there is a problem that the coating film cracks due to a temperature difference between summer / winter, daytime / nighttime, etc., and there is an increasing need for a coating film with high base followability. In particular, urethane rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, silicon rubber, vinyl chloride rubber, vulcanized rubber, non-vulcanized rubber, olefin thermoplastic elastomer, polyurethane resin, polyacrylic resin, polychlorinated In protective coatings for soft bases such as vinyl resin, soft polyester resin, soft epoxy resin, polysulfide, rubber asphalt, etc., it is important that the coating has good base followability, that is, flexibility and adhesion. is there.
As such a protective coating, for example, an acrylic coating aqueous dispersion using a polymer having a glass transition temperature of 0 ° C. or higher has been reported. (For example, Patent Document 1)
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3094118
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A protective material using such an aqueous dispersion has excellent adhesion to a substrate, particularly a plastic substrate, and can form a coating film with excellent antifouling properties and hardness, but it can follow a soft substrate. And it is not satisfactory in terms of weather resistance. In addition, because the flexibility, stain resistance, weather resistance, and water resistance of the coating film are contradictory, the conventional water-based paint has the following ability to the soft base of the coating film, stain resistance, weather resistance, and water resistance. It was difficult to achieve a high balance.
The present invention has been made in order to solve these problems, and it is a soft base protecting aqueous solution that forms a coating film in which the followability to a soft base, stain resistance, weather resistance, and water resistance are highly balanced. The object is to provide a covering material.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is that the monomer unit (A) containing silicon,
A monomer unit (B) derived from a silicon-free monomer having a water solubility in a monomer at 20 ° C. of 0.5 or less and a glass transition temperature of the homopolymer of 25 ° C. or less; It is in the aqueous | water-based coating material for soft base protection containing the polymer to contain.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The aqueous coating agent for protecting a soft base of the present invention has a monomer unit (A) containing silicon and water solubility in the monomer at 20 ° C. of 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer. And a polymer containing a monomer unit (B) derived from a monomer containing no silicon and having a temperature of 25 ° C. or lower.
By containing the monomer unit containing silicon, the stain resistance, weather resistance, and water resistance of the coating film can be improved.
Further, in the polymer constituting the aqueous coating material, a monomer unit containing no silicon having a water solubility in a monomer at 20 ° C. of 0.5 or less and a glass transition temperature of the homopolymer of 25 ° C. or less. It is preferable to contain within the range of 50-99 mass%.
[0006]
The method for synthesizing the polymer is not particularly limited, and examples thereof include the following methods (a) to (c). Moreover, it is also possible to implement combining 2 or more of method (A)-(C) as needed.
(A) Silicon in which the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less in the presence of polysiloxane particles dispersed in an aqueous medium. A method of obtaining a polymer aqueous dispersion by polymerizing a monomer not containing benzene or a mixture of this with another monomer.
(B) The solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and the homopolymer has a glass transition temperature of 25 ° C. or less, a silicon-free monomer, hydrolyzable silane, and A method in which a polymer aqueous dispersion is obtained by radical polymerization of other monomers in the presence of water, a surfactant and a polymerization initiator.
(C) The solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less, and the homopolymer has a glass transition temperature of 25 ° C. or less. A method of obtaining a polymer aqueous dispersion by radical polymerization with other monomers in the presence of water, a surfactant and a polymerization initiator.
[0007]
Hereinafter, the above-described methods (a) to (c) will be sequentially described.
In the method (a), in the presence of polysiloxane particles dispersed in an aqueous medium, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less. This is a method of polymerizing a silicon-free monomer or a mixture of this with another monomer to obtain a polymer aqueous dispersion.
Preferably, by using a silicon-containing graft crossing agent, the polymer block (I) having an organosiloxane as a repeating unit, the solubility of water in a monomer at 20 ° C. is 0.5 or less, and a homopolymer glass Polymer block (II) containing a monomer unit not containing silicon having a transition temperature of 25 ° C. or lower, a silicon-containing graft cross-linking agent (III) copolymerized with polymer block (I) and polymer block (II) A graft block copolymer aqueous dispersion composed of
The polymer block (I) constituting the graft block copolymer is composed of dimethyldialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane, hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane. , Dimethylsiloxane cyclic oligomers such as dodecamethylcyclohexasiloxane, tetradecamethylcycloheptasiloxane, dimethyl cyclic (dimethylsiloxane cyclic oligomer 3-7 mer mixture), dimethyldichlorosilane, etc. can be synthesized as raw materials. . Among them, the dimethylsiloxane cyclic oligomer is most suitable as a raw material for the polymer block (I) because there is no alcohol byproduct.
The polymer block (I) is preferably contained in the range of 0.5 to 50% by mass in the graft block copolymer. If content of polymer block (I) is 0.5 mass% or more, the softness | flexibility of a coating film, a weather resistance, and water resistance will improve. Moreover, if it is 50 mass% or less, the fall of the hardness of a coating film, intensity | strength, and stain resistance can be suppressed. A more preferable content is 1 to 40% by mass.
The reason why it is possible to balance the flexibility, weather resistance and water resistance of the coating film by using the polymer block (I) in the range of 0.5 to 50% by mass is, for example, dimethylsiloxane cyclic oligomer The glass transition temperature of the dimethylsiloxane polymer which is a condensate of -123 ° C., the solubility of water in the monomer at 20 ° C. exemplified later in Table 1 is 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer is This is because the glass transition temperature is lower than that of a monomer not containing silicon at 25 ° C. or lower, so that the flexibility is further improved, and since the silicon component is included, the weather resistance and water resistance are further improved.
[0008]
In the polymer block (II) constituting the graft block copolymer, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. described later is 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less. A monomer not containing silicon or a mixture of this with another monomer is used.
The silicon-containing graft crossing agent (III) constituting the graft block copolymer is a component that ensures the transparency of the resulting coating film. Examples of the silicon-containing graft crossing agent (III) include compounds containing one or more hydrolyzable silyl groups and one or more vinyl polymerizable functional groups or mercapto groups in the molecule. The hydrolyzable silyl group is preferably an alkoxysilyl group in view of polymerization reactivity and ease of handling.
Specific examples of the silicon-containing graft cross-linking agent (III) include vinyl silanes such as vinylmethyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane; γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxy. Methacryloyloxyalkylsilanes such as silane and γ-methacryloyloxypropyltriethoxysilane; acryloyloxyalkylsilanes such as γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, and γ-acryloyloxypropyltriethoxysilane Γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxy Mercaptoalkyl silanes such as silane; and the like. Among these, methacryloyloxyalkylsilanes, acryloyloxyalkylsilanes, and mercaptoalkylsilanes are particularly preferable in consideration of vinyl polymerization reactivity. These may be used alone or in combination of two or more as required.
The silicon-containing graft crossing agent (III) is preferably used within a range of 0.5 to 50 mol% based on 100 mol% of the total silicon atoms in the graft block copolymer. If this content is 0.5 mol% or more, the transparency of the coating film tends to be improved, and if it is 50 mol% or less, the coating film performance tends to be improved. A more preferable content is 1 to 15 mol%. When the content is 1 mol% or more, the transparency of the resulting coating film is extremely good, and when it is 15 mol% or less, the latex stability during emulsion polymerization is good.
[0009]
Method (b) includes a silicon-free monomer, hydrolyzable silane, wherein the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less. This is a method for obtaining a polymer aqueous dispersion by radical polymerization of other monomers as necessary in the presence of water, a surfactant and a polymerization initiator.
The hydrolyzable silane used here is not particularly limited as long as it hydrolyzes and condenses with an acid catalyst or an alkali catalyst to form an organopolysiloxane. Specific examples of the hydrolyzable silane include the following general formula (1)
(R 1 ) n -Si- (R 2 ) 4-n (1)
(Wherein R 1 Represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, an aryl group or a cycloalkyl group; 2 Represents an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an acetoxy group or a hydroxyl group, and n represents an integer of 1 to 3. )
And organoalkoxysilanes represented by the formula:
In the general formula (1), R 1 If there are 2 or 3, R 1 May all be the same group, or a part or all of them may be different groups. R 1 As such, a methyl group and a phenyl group are particularly preferable. R 2 As such, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a methoxyethoxy group, and a hydroxyl group are particularly preferable.
Examples of the organoalkoxysilanes represented by the general formula (1) include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and diphenyl. Particularly preferred are diethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane and the like.
Moreover, as alkoxysilanes other than general formula (1), it is possible to copolymerize with an ethylenically unsaturated monomer, for example, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ- (Meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyldimethoxymethylsilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-β- (amino Ethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like can also be used.
Also, for example, chlorosilanes such as methyldichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenylchlorosilane, vinylchlorosilane, γ- (meth) acryloyloxypropyltrichlorosilane, γ- (meth) acryloyloxypropyldichloromethylsilane Cyclic silanes such as octamethylcyclotetrasilane, octaphenylcyclosiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane; and the like can also be used.
These hydrolyzable silanes can be used alone or in combination of two or more as required. Further, it is particularly preferable to use a hydrolyzable silane copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer and another hydrolyzable silane.
The amount of the hydrolyzable silane used is preferably 0.5 to 10% by mass in the polymer. If the amount used is 0.5% by mass or more, the effect of improving the stain resistance and weather resistance due to the use of hydrolyzable silane as a constituent component tends to be exhibited. Moreover, if it is 10 mass% or less, the softness | flexibility of a coating film, the fall of water resistance, the storage stability of a vinyl-type copolymer aqueous dispersion, and the fall of pigment dispersion stability can be suppressed. A more preferable content is 1 to 8% by mass.
A silicon-free monomer for use with a hydrolyzable silane having a water solubility in the monomer at 20 ° C. of 0.5 or less and a homopolymer glass transition temperature of 25 ° C. or less, and The other monomers used depending on the use are those described below.
As a polymerization method, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and the homopolymer has a glass transition temperature of 25 ° C. or less, a silicon-free monomer, hydrolyzable silane, and If necessary, other monomers may be polymerized in a dispersion system based on water, a surfactant, a polymerization initiator, an acid catalyst for hydrolysis and condensation of hydrolyzable silane, and polymer particles. Is preferred. In this emulsion polymerization, the monomer or monomer mixture and the hydrolyzable silane may be polymerized simultaneously in the same reaction system, or one of them may be polymerized first. It is preferable to polymerize simultaneously.
Examples of the acid catalyst for hydrolysis and condensation of hydrolyzable silane include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, β-naphthalenesulfonic acid, 2- Organic sulfonic acids such as mesitylenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and alkylbenzenesulfonic acid, and fatty acids such as formic acid, acetic acid, maleic acid, fumaric acid, and (meth) acrylic acid can be used. However, it is not limited to these. The amount of use is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the vinyl copolymer aqueous dispersion.
After completion of emulsion polymerization, as a curing catalyst during film formation, for example, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, tin octylate, tin laurate, tin octylate, lead octylate, tetrabutyl titanate, etc. An acid metal salt can be added to the vinyl copolymer aqueous dispersion. The amount used is preferably 0.0001 to 10 parts by mass, and more preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the vinyl copolymer aqueous dispersion. The curing catalyst is desirably emulsified with a surfactant and water when used.
[0010]
Method (c) includes a silicon-free monomer, a silicone macromonomer, and a necessary component in which the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less. In accordance with the method, radical polymerization is carried out with other monomers in the presence of water, a surfactant and a polymerization initiator to obtain a polymer aqueous dispersion. The silicone macromonomer used here is a terminal Is a high molecular weight monomer having a radical polymerizable group and having a polysiloxane structure. The molecular weight is preferably about 1000 to 10,000. The polymerizable group at the terminal of the silicone macromonomer is preferably an acryl group or a methacryl group from the viewpoint of ease of copolymerization with the ethylenically unsaturated monomer.
Silicone macromonomer is available as a commercial item, for example. Specific examples thereof include FM0711, FM0721, FM0725 manufactured by Chisso Corporation, AK-5, AK-30, AK-32 manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., and X-manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 22-174DX, etc. (all are trade names). These may be used alone or in combination of two or more as required.
The amount of the silicone macromonomer used is preferably 0.5 to 10% by mass in the polymer. If the amount used is 0.5% by mass or more, the effect of improving weather resistance and water resistance due to the silicone macromonomer as a constituent component tends to be exhibited. Moreover, if it is 10 mass% or less, the phenomenon that an unreacted macromonomer remains or the polymer component rich in a silicon component will separate from the vinyl copolymer aqueous dispersion can be suppressed. Such a phenomenon not only deteriorates the polymerization stability of the vinyl copolymer aqueous dispersion, but also the coating film formed with the paint produced using the vinyl copolymer aqueous dispersion is uneven. As a result, the adhesive layer formed by the unreacted macromonomer may cause contamination, or the portion having too much silicon component will not produce a robust coating film, resulting in a coating film with excellent weather resistance and water resistance. There is a tendency to cause the problem of being unable to. A more preferable content is 1 to 8% by mass.
Non-silicon-containing monomer having water solubility in monomer at 20 ° C. used with silicone macromonomer of 0.5 or less and glass transition temperature of homopolymer of 25 ° C. or less, other monomer Uses the following.
[0011]
Among the methods (a) to (c) described above, when the silicon component is introduced by the method (a), the flexibility and adhesion of the coating is improved, so that the followability to the soft base is improved, and the stain resistance and weather resistance are improved. The water resistance can be achieved in the most balanced manner.
[0012]
As the polymer used in the present invention, a silicon-free monomer having a water solubility in a monomer at 20 ° C. of 0.5 or less and a homopolymer glass transition temperature of 25 ° C. or less is used.
Such monomers include n-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n -Octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, etc. are mentioned.
Among these, use of n-butyl (meth) acrylate or 2-ethylhexyl (meth) acrylate is preferred because it tends to be compatible with the flexibility, weather resistance, water resistance and stain resistance of the coating film.
For some of these monomers, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. and the glass transition temperature of the homopolymer are shown in Table 1 below.
[0013]
[Table 1]
Figure 2005029685
[0014]
Examples of other monomers used in the present invention include alkyl (meth) acrylates such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, i-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, and t-butyl methacrylate. Cycloalkyl methacrylates such as cyclohexyl methacrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as glycerol mono (meth) acrylate; hydroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, hydroxypolypropylene oxide mono (meth) acrylate, Roxy (polyethylene oxide-polypropylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy poly (ethylene oxide / propylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy poly (ethylene oxide / tetra) Methylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy poly (propylene oxide / tetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, methoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, Lauroxy polyethylene oxide mono (meth) acrylate, stearoxy polyethylene oxide mono (meth) a Relate, allyloxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonylphenoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropyleneoxide mono (meth) acrylate, octoxy (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide) mono (meth) acrylate, nonylphenoxypoly ( (Ethylene oxide / propylene oxide) poly (alkylene oxide) -containing (meth) acrylates such as mono (meth) acrylate; hydroxycycloalkyl (meth) acrylates such as p-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate; lactone-modified hydroxyalkyl (meth) acrylate 2-aminoethyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl Aminoalkyl (meth) acrylates such as propyl (meth) acrylate and 2-butylaminoethyl (meth) acrylate; amide group-containing polymerizability such as (meth) acrylamide, N-methylolacrylamide and N-butoxymethyl (meth) acrylamide Monomer; Multifunctional (meth) acrylates such as ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate; 2- ( 2′-hydroxy-5 ′-(meth) acryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole, 1- (meth) acryloyl-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1- (meta ) Acrylyl-4-methoxy-2, , 6,6-tetramethylpiperidine, 1- (meth) acryloyl-4-amino-4-cyano-2,2,6,6-tetramethylpiperidine and the like (meth) acrylate having anti-ultraviolet groups; di (meth) Metal-containing radical polymerizable monomers such as zinc acrylate; dimethylaminoethyl (meth) acrylate methyl chloride salt, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, phenyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, tetrahydrofur Other (meth) acrylic monomers such as furyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate; acrolein, diacetone acrylamide, formylstyrene, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isobuty Carbonyl group-containing monomers based on aldehyde groups or keto groups such as luketone, pivalin aldehyde, diacetone (meth) acrylate, acetonyl acrylate, acetoacetoxyethyl (meth) acrylate; styrene, methylstyrene, chlorostyrene, methoxystyrene, etc. Aromatic vinyl monomers; conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene; (meth) acrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, Carboxyl group-containing monomers such as 2- (meth) acryloxyethyl phthalic acid and 2- (meth) acryloxyethyl hexahydrophthalic acid; vinyl acetate, vinyl chloride, ethylene, vinyl propionate, etc. However, these are limited to those that can be radically polymerized. Not intended to be.
Of the above monomers, it is particularly preferable to use a combination of t-butyl methacrylate and cyclohexyl methacrylate. This content is preferably in the range of 2 to 49% by mass in the entire polymer. When this content is 2% by mass or more, the water resistance and weather resistance of the coating film are improved, and when it is 49% by mass or less, a decrease in flexibility of the coating film can be suppressed. A more preferable content is 5 to 40% by mass.
[0015]
In the present invention, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. of the monomer is 0.5 or less, so that the weather resistance and water resistance of the coating film are improved, and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less. As a result, the flexibility of the coating film is improved.
By containing a monomer unit satisfying these two conditions within the range of 50 to 99% by mass in the total polymer, the flexibility, weather resistance, and water resistance of the coating film can be improved.
When the content is 50% by mass or more, the flexibility of the coating film is improved, and when it is 99% by mass or less, deterioration of the stain resistance, weather resistance, and water resistance of the coating film can be suppressed. A more preferable content is 55 to 90% by mass.
In particular, the use of a monomer having a homopolymer glass transition temperature of 0 ° C. or lower further improves the flexibility of the coating film. It is preferable that the content is 35-90 mass% in all the polymers. A more preferable content is 40 to 80 parts by mass.
[0016]
In the present invention, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is used as another monomer from the viewpoint of the storage stability of the polymer aqueous dispersion and the blending stability when a pigment or additive is added to form a paint. It is preferable to contain. This content is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass in the total polymer. When the content is 0.1% by mass or more, the storage stability of the vinyl copolymer aqueous dispersion is improved, and aggregates are generated when the aqueous coating material of the present invention is colored with a pigment. Problems can be avoided. Moreover, the fall of the water resistance of a coating film and a weather resistance can be suppressed as this content is 10 mass% or less. A more preferable content is 0.5 to 8% by mass.
Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic acid, monomethyl maleate, monobutyl maleate, monomethyl itaconate, monobutyl itaconate, vinylbenzoic acid, Oxalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxypropyl (meth) acrylate, 5-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate , Monohydroxyethyl phthalate (meth) acrylate, monohydroxypropyl phthalate (meth) acrylate, monohydroxyethyl maleate (meth) acrylate, hydroxypropyl maleate ( ) Acrylate, tetrahydrophthalic acid mono-hydroxybutyl (meth) acrylate. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary.
[0017]
In addition, it contains hydroxyalkyl (meth) acrylate as another monomer from the viewpoint of blending stability of the polymer aqueous dispersion, stain resistance of the coating film, weather resistance, water resistance, and adhesion to various substrates. It is preferable. This content is preferably in the range of 0.1 to 15% by mass in the total polymer. When the content is 0.1% by mass or more, the blending stability of the vinyl copolymer aqueous dispersion, the stain resistance of the coating film, the weather resistance, the water resistance, and the adhesion to various bases are improved. The fall of the water resistance of a coating film and a weather resistance can be suppressed as it is below mass%. A more preferable content is 0.5 to 12% by mass.
Examples of the hydroxyalkyl (meth) acrylate include hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl ( And (meth) acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate, and the like. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary.
[0018]
In addition, it contains polyoxyalkylene group as another monomer from the viewpoint of blending stability of vinyl copolymer aqueous dispersion, stain resistance of coating film, weather resistance, water resistance, and adhesion to various bases. It is preferable to contain (meth) acrylate. This content is preferably in the range of 0.1 to 15% by mass in the whole polymer. When the content is 0.1% by mass or more, the blending stability of the vinyl copolymer aqueous dispersion, the stain resistance of the coating film, the weather resistance, the water resistance, and the adhesion to various bases are improved. The fall of the water resistance of a coating film and a weather resistance can be suppressed as it is below mass%. A more preferable content is 0.5 to 12% by mass.
Examples of polyoxyalkylene group-containing (meth) acrylates include hydroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, hydroxypolypropyleneoxide mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide) mono (meth) acrylate, and hydroxypoly (ethyleneoxide) / Propylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy poly (ethylene oxide / tetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-polytetramethylene oxide) ) Mono (meth) acrylate, hydroxypoly (propylene oxide / tetramethylene oxide) Terminal hydroxy type polyalkylene oxide group-containing ethylenically unsaturated monomers such as (meth) acrylate, methoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, lauroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, stearoxypolyethylene oxide mono (meth) Acrylate, allyloxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonylphenoxypolyethyleneoxide mono (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropyleneoxide mono (meth) acrylate, octoxy (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide) mono (meth) acrylate, nonylphenoxy (poly (Ethylene oxide-propylene oxide) mono (meth) acrylate and other alkyl group end-capped polyalkylene oxide groups Ethylenic unsaturated monomers. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary.
[0019]
In addition, from the viewpoint of stain resistance, weather resistance, water resistance, and adhesion to various bases of the coating film, it may contain a self-crosslinkable functional group-containing ethylenically unsaturated monomer as another monomer. preferable. This content is preferably in the range of 0.1 to 15% by mass in the total polymer. When the content is 0.1% by mass or more, the stain resistance, weather resistance, water resistance, and adhesion to various bases of the coating are improved, and when it is 15% by mass or less, the water resistance and weather resistance of the coating are improved. The decline in sex can be suppressed. A more preferable content is 0.5 to 12% by mass.
Here, the self-crosslinkable functional group-containing ethylenically unsaturated monomer means that the resin is dispersed in the resin dispersion and chemically stable while being stored at room temperature, The term refers to an ethylenically unsaturated monomer having a functional group that causes a reaction between side chain functional groups by heating or other external factors to form a chemical bond between the side chain groups.
Examples of the self-crosslinkable functional group-containing ethylenically unsaturated monomer include oxirane group-containing ethylenically unsaturated monomers such as glycidyl (meth) acrylate, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meta ) An alkylol or alkoxyalkyl compound of an ethylenically unsaturated amide such as acrylamide or N-methoxymethyl (meth) acrylamide. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary.
[0020]
Moreover, it is preferable to contain a ultraviolet-ray ethylenically unsaturated monomer as a monomer which does not contain silicon from the point of the weather resistance of a coating film. This content is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass in the total polymer. When this content is 0.1% by mass or more, the weather resistance of the coating film is improved, and when it is 10% by mass or less, a decrease in polymerization stability can be suppressed. A more preferable content is 0.5 to 8% by mass.
Typical examples of the ultraviolet-resistant ethylenically unsaturated monomer include (meth) acrylate having a light stabilizing action and (meth) acrylate having an ultraviolet-absorbing component.
Examples of the (meth) acrylate having a light stabilizing action include 4- (meth) acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (meth) acryloylamino-2,2,6,6. -Tetramethylpiperidine, 4- (meth) acryloyloxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, 4- (meth) acryloylamino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, 4 -Cyano-4- (meth) acryloyloxy-2,2,6,6-tramethylpiperidine and the like.
Examples of the (meth) acrylate having an ultraviolet absorbing component include 2- [2-hydroxy-5- (meth) acryloyloxyethylphenyl] -2H-benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3-t-butyl. -5- (meth) acryloyloxyethylphenyl] -2H-benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3-t-amyl-5- (meth) acryloyloxyethylphenyl] -2H-benzotriazole, and the like.
These ultraviolet-resistant ethylenically unsaturated monomers can be used by appropriately selecting one or more kinds as necessary.
In addition, when the stain resistance is more highly required, or when the contamination of the coating film decreases due to the bleed-out of the plasticizer on a soft base having a plasticizer, the silicon-free simple substance is not included. It is also a preferable aspect to introduce a metal-containing radically polymerizable monomer or a specific crosslinking system as a monomer.
Examples of the metal-containing radical polymerizable monomer used in the present invention include a metal-containing polymerizable monomer represented by the following general formula (I).
[0021]
[Chemical 1]
Figure 2005029685
(Wherein R 1 Is a hydrogen atom or a methyl group, M is a divalent metal ion such as Mg, Ca, Fe, Cu, Zn, Zr, R 2 Represents an organic acid residue. )
[0022]
When the organic acid residue is a (meth) acrylic acid residue, it is a metal-containing polymerizable monomer having two unsaturated groups. Specifically, for example, magnesium diacrylate, dimethacrylate Magnesium acrylate, magnesium acrylate methacrylate, calcium diacrylate, calcium dimethacrylate, calcium acrylate methacrylate, iron diacrylate, iron dimethacrylate, iron acrylate methacrylate, copper diacrylate, copper dimethacrylate, acrylic acid Copper methacrylate, zinc diacrylate, zinc dimethacrylate, zinc acrylate methacrylate, zirconium diacrylate, zirconium dimethacrylate, zirconium acrylate methacrylate and the like are preferred.
R of metal-containing polymerizable monomer 2 Is an organic acid residue other than a (meth) acrylic acid residue, preferred organic acid residues include monochloroacetic acid, monofluoroacetic acid, propionic acid, octylic acid, versatic acid, isostearic acid, palmitic acid, cresotic acid, Monovalents such as α-naphthoic acid, β-naphthoic acid, benzoic acid, 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, quinolinecarboxylic acid, nitrobenzoic acid, nitronaphthalenecarboxylic acid, and puruvic acid Those derived from organic acids are exemplified.
That is, as specific examples of the metal-containing polymerizable monomer, for example, monochloromagnesium acetate (meth) acrylate, monochlorocalcium acetate (meth) acrylate, monochloroiron acetate (meth) acrylate, monochloroacetate copper (meth) acrylate, Monochloro zinc acetate (meth) acrylate, zirconium monochloro acetate (meth) acrylate, magnesium monofluoroacetate (meth) acrylate, calcium monofluoroacetate (meth) acrylate, iron monofluoroacetate (meth) acrylate, copper monofluoroacetate (meth) Acrylate, zinc monofluoroacetate (meth) acrylate, zirconium monofluoroacetate (meth) acrylate, magnesium propionate (meth) acrylate, calcium propionate (meth) a Relate, iron propionate (meth) acrylate, copper propionate (meth) acrylate, zinc propionate (meth) acrylate, zirconium propionate (meth) acrylate, magnesium octylate (meth) acrylate, calcium octylate (meth) acrylate, Iron octylate (meth) acrylate, copper octylate (meth) acrylate, zinc octylate (meth) acrylate, zirconium octylate (meth) acrylate, magnesium versatate (meth) acrylate, calcium calcium versatate (meth) acrylate, versatic acid Iron (meth) acrylate, versatic acid copper (meth) acrylate, versatic acid zinc (meth) acrylate, versatic acid zirconium (meth) acrylate, isos Magnesium allate (meth) acrylate, calcium isostearate (meth) acrylate, iron (meth) isostearate, copper (meth) isostearate, zinc isostearate (meth) acrylate, zirconium isostearate (meth) acrylate, palmitic acid Magnesium (meth) acrylate, calcium palmitate (meth) acrylate, iron palmitate (meth) acrylate, copper palmitate (meth) acrylate, zinc palmitate (meth) acrylate, zirconium palmitate (meth) acrylate, magnesium cresotate ( (Meth) acrylate, calcium cresotate (meth) acrylate, iron cresotate (meth) acrylate, copper cresotate (meth) acrylate , Zinc cresotinate (meth) acrylate, zirconium cresotate (meth) acrylate, α-magnesium naphthoate (meth) acrylate, α-calcium naphthoate (meth) acrylate, α-iron naphthoate (meth) acrylate, α- Naphthoic acid copper (meth) acrylate, α-naphthoic acid zinc (meth) acrylate, α-naphthoic acid zirconium (meth) acrylate, β-magnesium naphthoic acid (meth) acrylate, β-calcium naphthoic acid (meth) acrylate, β- Naphthoic acid iron (meth) acrylate, β-naphthoic acid copper (meth) acrylate, β-naphthoic acid zinc (meth) acrylate, β-naphthoic acid zirconium (meth) acrylate, magnesium benzoate (meth) acrylate, calcium benzoate ( Meta) Relate, iron benzoate (meth) acrylate, copper benzoate (meth) acrylate, zinc benzoate (meth) acrylate, zirconium benzoate (meth) acrylate, 2,4,5-trichlorophenoxymagnesium acetate (meth) acrylate, 2 , 4,5-trichlorophenoxyacetate calcium (meth) acrylate, 2,4,5-trichlorophenoxyacetate iron (meth) acrylate, 2,4,5-trichlorophenoxyacetate copper (meth) acrylate, 2,4,5- Zinc trichlorophenoxyacetate (meth) acrylate, 2,4,5-trichlorophenoxyacetate zirconium (meth) acrylate, 2,4-dichlorophenoxymagnesium acetate (meth) acrylate, 2,4-dichlorophenoxyacetate calcium (meth) acrylate 2,4-dichlorophenoxyacetic acid iron (meth) acrylate, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid copper (meth) acrylate, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid zinc (meth) acrylate, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid zirconium (meth) Acrylate, magnesium quinolinecarboxylate (meth) acrylate, calcium quinolinecarboxylate (meth) acrylate, quinolinecarboxylate iron (meth) acrylate, quinolinecarboxylate copper (meth) acrylate, quinolinecarboxylate zinc (meth) acrylate, quinolinecarboxylic acid Zirconium (meth) acrylate, magnesium nitrobenzoate (meth) acrylate, calcium nitrobenzoate (meth) acrylate, iron nitrobenzoate (meth) acrylate, copper nitrobenzoate (meth) Acrylate, Zinc nitrobenzoate (meth) acrylate, Zirconium nitrobenzoate (meth) acrylate, Magnesium nitronaphthalenecarboxylate (meth) acrylate, Calcium nitronaphthalenecarboxylate (meth) acrylate, Iron (meth) acrylate nitronaphthalenecarboxylate, Nitrobenzoic acid copper (meth) acrylate, nitrobenzoic acid zinc (meth) acrylate, nitrobenzoic acid zirconium (meth) acrylate, magnesium puruvate (meth) acrylate, calcium puruvate (meth) acrylate, iron puruvate (meth) acrylate Examples thereof include copper (meth) acrylate puruvate, zinc (meth) acrylate, and zirconium (meth) acrylate.
These metal-containing polymerizable monomers can be used by appropriately selecting one or two or more kinds as necessary, and among them, a zinc-containing polymerizable monomer is preferable.
The metal-containing radically polymerizable monomer is preferably contained within a range of 0.1 to 10 parts by mass when the total amount of monomers constituting the vinyl copolymer is 100 parts by mass. When the content is 0.1 parts by mass or more, the stain resistance of the coating film is improved, and when it is 10 parts by mass or less, deterioration of water resistance and weather resistance of the coating film can be suppressed. A more preferable content is 0.5 to 8 parts by mass.
[0023]
Furthermore, in the present invention, a carbonyl group and / or an aldehyde group-containing ethylenically unsaturated monomer is used from the viewpoint of stain resistance, weather resistance, water resistance, strength, solvent resistance, and adhesion to various substrates. It is more preferable to add an organic hydrazine compound having at least two hydrazino groups in the molecule to the aqueous vinyl copolymer dispersion. This is because, when the coating film is dried, a crosslinking reaction proceeds between the carbonyl group in the vinyl copolymer and the hydrazino group of the compounded organic hydrazine compound, and further excellent stain resistance and weather resistance of the coating film. This is because the properties, water resistance, strength, solvent resistance and adhesion to various substrates are obtained.
Examples of the carbonyl group- or aldehyde group-containing ethylenically unsaturated monomer include acrolein, diacetone acrylamide, formyl styrene, vinyl alkyl ketone, etc., preferably 4 to 7 carbon atoms vinyl methyl ketone, vinyl ethyl In addition to ketone, vinyl isobutyl ketone, (meth) acryloxyalkylpropanal, (meth) acrylamide, pivalin aldehyde, diacetone (meth) acrylate, acetonyl acrylate, acetoacetoxyethyl (meth) acrylate, etc., among others, Acrolein, diacetone acrylamide and vinyl methyl ketone are particularly preferred. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary.
Examples of the organic hydrazine compound having at least two hydrazino groups in the molecule blended in the vinyl copolymer aqueous dispersion include ethylene-1,2-dihydrazine, propylene-1,3-dihydrazine, butylene. -1,4-dihydrazine, oxalic acid dihydrazide, malonic acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, maleic acid dihydrazide, fumaric acid dihydrazide, isophthalic acid dihydrazide, etc. Dihydrazides of dicarboxylic acids of number 2 to 15 and 1,3-bis (hydrazinocarboethyl) -5-isopropylhydantoin, 1,3-bis (hydrazinocarboethyl) -5- (2-methylmercaptoethyl) hydantoin, 1-Hide Gino carboxymethyl ethyl-3 hydrazinocarboethyl-isopropyl-5- (2-methyl-mercaptoethyl) organic hydrazine compounds having a hydantoin skeleton such hydantoin and the like. One or more of these can be appropriately selected and used as necessary. Among these, from the viewpoint of stain resistance of the coating film, an organic hydrazine compound having a hydantoin skeleton is preferable, and 1,3-bis (hydrazinocarboethyl) -5-isopropylhydantoin is particularly preferable.
The amount of each used is the number of moles of carbonyl groups and / or aldehyde groups in the vinyl copolymer (P), and the number of moles of hydrazino groups in the organic hydrazine compound blended in the polymer aqueous dispersion. When (Q), the ratio {(P) / (Q)} is preferably in the range of 0.1 to 10, more preferably in the range of 0.8 to 2. This is because when {(P) / (Q)} is less than 0.1, there is a large excess of an organic hydrazine compound that does not cause a crosslinking reaction with a carbonyl group or an aldehyde group, resulting in a decrease in water resistance, and {(P) / If (Q)} exceeds 10, the degree of crosslinking is low, so that the effect of crosslinking cannot be obtained.
The amount of the carbonyl group and / or aldehyde group-containing ethylenically unsaturated monomer used is 0.5 to 10% by mass, preferably 1 to 8% by mass in the total polymer. When the amount used is 0.5% by mass or more, the stain resistance, weather resistance, water resistance, strength, solvent resistance and adhesion to various substrates of the coating film are improved, and when it is 10% by mass or less, polymerization is performed. A decrease in stability and flexibility of the coating film can be suppressed. In addition, when mix | blending the organic hydrazine compound which has two hydrazino groups, it is natural to make said (P) / (Q) appropriate.
By introducing the above metal-containing radical polymerizable monomer and carbonyl / hydrazine crosslinking system, it is possible to prevent the plasticizer migration of the soft base containing the plasticizer and greatly improve the stain resistance. It is particularly preferable to apply to such a soft base.
[0024]
The monomer used together with the monomer whose water solubility in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less and whose homopolymer has a glass transition temperature of 25 ° C. or less, and two or more kinds as necessary. Can be used together.
The glass transition temperature as a vinyl copolymer is not particularly limited as long as it is within the range of use of the monomer described in the claims, but from the viewpoint of non-adhesiveness and stain resistance of the coating film, calculation of Fox It is preferable that the calculated glass transition temperature (Tg) calculated | required by a type | formula is -60 degreeC or more, and -50 degreeC or more is more preferable. Further, it is preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, from the viewpoint of crack resistance in a hot / cold repeated test or a freeze-thaw test, that is, followability to a soft base. Here, the formula of Fox is the following relational expression regarding the glass transition temperature (° C.) of the copolymer.
1 / (273 + Tg) = Σ (Wi / (273 + Tgi))
[Wherein Wi represents the mass fraction of monomer i, and Tgi represents Tg (° C.) of the homopolymer of monomer i. ]
In particular, when used as a protective coating for highly flexible materials such as waterproof sheets, the glass transition temperature of a polymer composed of monomers other than silicon-containing monomers may be 0 ° C. or lower. It is more preferable in terms of the base followability of the coating film.
[0025]
The polymer aqueous dispersion can be obtained by polymerizing various monomers by a known polymerization method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method. In particular, it is preferable to obtain a polymer aqueous dispersion in the form of an emulsion by an emulsion polymerization method from the viewpoint of various physical properties such as storage stability of the aqueous coating material, hardness of the coating film, water resistance, weather resistance, and contamination resistance. In order to obtain an emulsion by the emulsion polymerization method, for example, a method in which a monomer mixture is supplied into a polymerization system in the presence of a surfactant and polymerization is carried out with a water-soluble initiator, and for example, an organic peroxide is used. A known method such as a method of polymerizing with a redox initiator in which a reducing agent such as sodium thiosulfate is combined can be used.
Examples of the initiator include inorganic peroxides such as potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, and hydrogen peroxide; benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, di-t-butyl hydroperoxide, t- Organic peroxides such as butyl peroxybenzoate and cumene hydroperoxide; 2,2-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (2-diaminopropane) hydrochloride, 2,2-azobis (2,4 -Azo compounds such as (dimethylvaleronitrile); redox compounds represented by combinations of inorganic peroxides and sodium bisulfite or Rongalite or sodium ascorbate, organic oxides and sodium hydrogensulfate or Rongalite or sodium ascorbate Catalyst; It is.
[0026]
The emulsion obtained by the emulsion polymerization method has a stability of the system by adjusting the pH of the system to neutral to weakly alkaline, that is, in the range of about pH 6.5 to 10.0 by adding a basic compound after polymerization. Can be increased. Examples of the basic compound include ammonia, triethylamine, propylamine, dibutylamine, amylamine, 1-aminooctane, 2-dimethylaminoethanol, ethylaminoethanol, 2-diethylaminoethanol, 1-amino-2-propanol, 2 -Amino-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 3-amino-1-propanol, 1-dimethylamino-2-propanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 2-propylaminoethanol , Ethoxypropylamine, aminobenzyl alcohol, morpholine, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like.
In the case of adjusting the molecular weight of the polymer, it can be adjusted by using a known chain transfer agent such as n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, α-methylstyrene dimer as the molecular weight adjusting agent.
Moreover, when making the polymer which comprises a polymer into 100 mass parts, it is preferable to add 0.1-10 mass parts of surfactant. The presence of 0.1 part by mass or more of the surfactant improves the storage stability of the vinyl copolymer aqueous dispersion, and also improves the stability during polymerization when emulsion polymerization is performed in the presence of a surfactant. To do. In addition, by setting the surfactant to 10 parts by mass or less, it is possible to maintain stability at the time of coating and blending, stability over time, and the like without impairing water resistance. A more preferable content is 0.5 to 8 parts by mass.
Examples of the surfactant include various conventionally known anionic, cationic or nonionic surfactants, and polymer emulsifiers. A so-called reactive emulsifier having an ethylenically unsaturated bond in the surfactant component can also be used.
[0027]
The aqueous coating material of this invention is normally used in 20-80 mass% of solid content. In addition, various pigments, antifoaming agents, pigment dispersants, leveling agents, anti-sagging agents, matting agents, UV absorbers, antioxidants, heat resistance improvers, slips are used to develop high performance coating materials. Agents, preservatives, plasticizers and the like may be included. Furthermore, you may mix and use hardening agents, such as another emulsion resin, water-soluble resin, a viscosity control agent, and melamines.
Thus, the paints formulated and formed as described above are urethane rubber type, acrylic rubber type, chloroprene rubber type, silicon rubber type, vinyl chloride rubber type, vulcanized rubber type, non-vulcanized rubber type, olefin type thermoplastic elastomer, It is applied to a soft base such as polyurethane resin, polyacrylic resin, polyvinyl chloride resin, soft polyester resin, soft epoxy resin, polysulfide, rubber asphalt.
In particular, waterproof coating for waterproof sheets such as EPDM rubber, polyvinyl chloride, polyethylene, olefinic thermoplastic elastomer, urethane, etc. that form a sheet in advance, such as waterproof sheets and urethane coatings. It is suitable as.
In order to form a film on the surface of various materials using the aqueous coating material of the present invention, various coating methods such as spray coating, roller coating, bar coating, air knife coating, brush coating, and dipping are used. What is necessary is just to select and implement the coating method suitably. Moreover, the aqueous coating material of this invention can obtain the film formed sufficiently by drying at room temperature or heat-drying at 50-180 degreeC.
[0028]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these. In the following description, “part” is based on mass. About the physical property test of the aqueous coating material, the paint was prepared with the following composition, and the test was performed according to the following method.
<Production of water-based coating material (white enamel paint)>
707 g of Typeke CR-97 (produced by Ishihara Sangyo Co., Ltd., chlorinated titanium oxide) as titanium oxide, 12 g of Adekacol W-193 (produced by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as a pigment dispersant, and Surfynol DF-58 as an antifoam 25 g (produced by Air Products Co., Ltd.) is thoroughly mixed with 256 g of deionized water, glass beads are added, and pigment dispersion is performed with a high-speed disperser for 30 minutes, and then the glass beads are filtered with a 300 mesh nylon bottle. A mill base for evaluation was obtained (solid content: 71% by mass).
Next, 42.7 g of the above-mentioned mill base for evaluation was used for 100 g of a copolymer aqueous dispersion described later (based on a solid content of 45% by mass), and Kyowanol M (manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) as a film-forming aid. In an appropriate amount so that the minimum film-forming temperature is 0 ° C. (however, when the minimum film-forming temperature is already 0 ° C. or less, Kyowanol M is not added), 3 g of propylene glycol, and RHEOLATE 350 ( RHEOX (manufactured by RHEOX Co., Ltd.) was added in an order of 0.5 g, and the mixture was sufficiently stirred, and adjusted with Ford Cup # 4 by adding deionized water to about 30 seconds. Thereafter, filtration was again performed using a 300 mesh nylon bag to obtain an aqueous coating material for evaluation (white enamel paint).
[0029]
<Production of soft base>
In producing a polyacrylic resin-based soft base, an aqueous acrylic resin was obtained by the following procedure.
First, 100 parts of a monomer mixture of 70 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of n-butyl methacrylate, 5 parts of methyl methacrylate, 4 parts of 2-hydroxy methacrylate, and 2 parts of methacrylic acid, Adekari Soap SR as a surfactant 1 part of -10 and 50 parts of deionized water were sufficiently mixed to prepare a pre-emulsion in a uniform emulsified state (hereinafter abbreviated as “PE solution”). Next, 70 parts of deionized water, 0.5 part of Adeka Soap SR-10, and 10 parts of PE solution are charged into a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction pipe. The internal temperature of the reaction vessel was raised to 80 ° C. Thereafter, 0.1 part of ammonium persulfate dissolved in 1 part of deionized water was added and kept for 1 hour, thereby producing seed particles.
Further, all of the remaining PE solution and 0.2 part of sodium persulfate dissolved in 10 parts of deionized water were dropped in parallel over 3 hours while maintaining the internal temperature of the reaction vessel at 80 ° C. After completion of the dropping, the internal temperature was maintained at 80 ° C. for 2 hours to increase the conversion rate to the resin, and the reaction was completed. Then, it cools to 60 degreeC, 28% ammonia aqueous solution is added so that the pH of an emulsion may be between 8-10, and it stirs for 30 minutes, and obtains the water-based acrylic resin for producing a polyacrylic resin-type soft base | substrate. It was.
Next, 42.7 g of the above-mentioned mill base for evaluation, 3 g of propylene glycol, and 0.5 g of RHEOLATE 350 (manufactured by RHEOX Co., Ltd.) as a thickener were sequentially added to 100 g of this aqueous acrylic resin, and stirred sufficiently. Then, it was adjusted by adding deionized water so that it would be about 30 seconds in Ford Cup # 4. Thereafter, filtration was again performed using a 300 mesh nylon bag to obtain a white enamel paint for producing a polyacrylic resin-based soft base.
White enamel paint for making polyacrylic resin-based soft base on zinc phosphate-treated steel plate (Bondelite # 100-treated steel plate, thickness 0.8mm, 70mm x 150mm) so that the dry film thickness becomes 100μm After spray coating, the mixture was allowed to stand at room temperature for 3 hours, spray-coated again so that the dry film thickness was 100 μm, and left at room temperature for 1 week to make a polyacrylic resin-based soft base.
[0030]
<Preparation of test plate>
An aqueous coating material for evaluation (white enamel paint) is spray-coated on the waterproof sheet made of EPDM rubber and the above polyacrylic resin-based soft base so that the dry film thickness is 50 μm, then left at room temperature for 3 hours and dried again. A sample that was spray-coated so as to have a film thickness of 50 μm and allowed to stand at room temperature for 1 week was used as a test article for substrate follow-up, contamination resistance, weather resistance, and water resistance.
[0031]
<Test method>
(1) Substrate following ability
The specimen was immersed in 20 ± 2 ° C. water for 18 hours, immediately cooled in a −20 ± 3 ° C. incubator for 3 hours, and then heated in another 50 ± 3 ° C. incubator for 3 hours. This 24 hour operation is performed as one cycle, and the number of cycles until an abnormality is observed in the coating film state (coating peeling, cracking and swelling, discoloration and gloss reduction) is determined according to the following criteria. did.
“A”: No abnormality was found even after 30 cycles.
“◯”: No abnormality was observed until 20 to 29 cycles.
“◯ △”: No abnormality was observed until 10 to 19 cycles.
“Δ”: No abnormality was observed until 5 to 9 cycles.
“Δ ×”: No abnormality was observed until 1 to 4 cycles.
“×”: An abnormality was observed in one cycle.
(2) Pollution resistance
The test board was placed on an outdoor exposure table (Itoman City, Okinawa Prefecture) at 45 degrees south and exposed for one year from April 2002 to March 2003. ΔL was measured with a color difference meter. ΔL was used as a contamination index, and the determination was made according to the following criteria.
“◎”: Less than 2.5.
“◯”: 2.5 or more and less than 5.0.
“Δ”: 5.0 or more and less than 7.5.
“×”: 7.5 or more
(3) Weather resistance
The test plate is cut into a size of 70 mm × 50 mm, and the test plate is put into a die plastic metal weather KU-R4-W type (manufactured by Daipura Wintes Co., Ltd.). Test cycle: irradiation 6 hours / condensation 2 hours, UV intensity: 65 mW / cm 2 Black panel temperature: 63 ° C. during irradiation / 30 ° C. during condensation, humidity: 50% RH during irradiation / 96% RH during condensation, 60 ° gloss retention after 600 hours as an indicator of weather resistance Judgment was made according to the following criteria.
“◎”: 80% or more.
“◯”: 70% or more and less than 80%.
“△”: 60% or more and less than 70%.
"X": Less than 60%.
(4) Water resistance
The test plate was immersed in water at 20 ± 2 ° C. for 1 month and then dried at room temperature for 2 hours. The state of the coating film and the 60 ° gloss retention were used as indicators of water resistance, and the determination was made according to the following criteria.
“◎”: No cracking, swelling, or peeling, and gloss retention of 80% or more.
“◯”: No cracking, swelling, or peeling, and gloss retention of 70% or more.
“△”: No cracking, blistering, or peeling, and gloss retention of 60% or more.
“X”: Any one of the items did not satisfy the items shown in the above water resistance evaluation “Δ”.
[0032]
<Production Example 1> Method for producing silicon-containing polymer used in silicon component introduction method (a)
A composition comprising 98 parts of a cyclic dimethylsiloxane oligomer 3 to 7-mer mixture, 2 parts of γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 310 parts of deionized water and 1 part of sodium dodecylbenzenesulfonate was premixed with a homomixer. 200 kg / cm using a pressure homogenizer 2 The silicon raw material pre-emulsion was obtained by forcibly emulsifying under the pressure of
Next, 90 parts of water and 9 parts of dodecylbenzenesulfonic acid were charged into a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller and a dropping pump, and while stirring, the above silicon was kept at 85 ° C. The raw material pre-emulsion was dropped over 4 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization is further allowed to proceed for 1 hour, cooled, added with dodecylbenzenesulfonic acid and an equimolar amount of sodium hydroxide, and a polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion, which is a silicon-containing monomer ( A) was obtained. The solid content was 20%.
[0033]
<Examples 1 and 2 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen inlet tube, 5 parts of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 (1 part as a solid content), desorption 70 parts of ionic water, 0.8 part of surfactant (reactive anionic surfactant, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., trade name Adekaria Soap SR-10), and silicon of the initial charge composition part shown in Table 2 below. 29 parts of a monomer not contained and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide were charged and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 70 parts of the silicone-free monomer, 35 parts of deionized water, and 2 parts of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were pre-emulsified. The dispersed PE solution and 2 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 2 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0034]
<Example 3 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction tube, 25 parts of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 (5 parts as a solid content) was removed. 70 parts of ionic water, 35 parts of a monomer containing no silicon in the initial charge composition part shown in Table 2 below, and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide were charged and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. . And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 60 parts of a silicone-free monomer, 30 parts of deionized water, and 1 part of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were pre-emulsified. The dispersed PE solution and 2 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 2 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0035]
<Example 4 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction tube, 25 parts of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 (5 parts as a solid content) was removed. 70 parts of ionic water, 35 parts of a monomer containing no silicon in the initial charge composition part shown in Table 2 below, and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide were charged and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. . And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 60 parts of the silicone-free monomer, 30 parts of deionized water, and 2 parts of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were pre-emulsified. The dispersed PE solution and 2 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During the dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C., and after the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, and then cooled to room temperature, 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) Neutralized. Finally, 12.5 parts of a 20% aqueous solution of an organic hydrazine compound shown in Table 2 below was added to obtain an aqueous vinyl copolymer dispersion.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 2 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0036]
<Examples 5 to 9 (Silicon component introduction method (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction pipe, 50 parts (10 parts as a solid content) of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 were removed. 50 parts of ionic water, 30 parts of silicon-free monomer of initial charge composition part shown in Table 2 below, and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide were charged and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. . And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 60 parts of a silicone-free monomer, 30 parts of deionized water, and 1 part of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were pre-emulsified. The dispersed PE solution and 2 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 2 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0037]
<Example 10 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction pipe, 50 parts (10 parts as a solid content) of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 were removed. 50 parts of ionic water, 30 parts of silicon-free monomer of initial charge composition part shown in Table 2 below, and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide were charged and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. . And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 60 parts of the silicone-free monomer, 30 parts of deionized water, and 2 parts of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were pre-emulsified. The dispersed PE solution and 2 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During the dropping, the internal temperature of the flask was kept at 80 ° C., and after the dropping was finished, the flask was further kept at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature and neutralized with AMP. Finally, 12.5 parts of a 20% aqueous solution of an organic hydrazine compound shown in Table 2 below was added to obtain an aqueous vinyl copolymer dispersion.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 3 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0038]
<Example 11 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction tube, 125 parts of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 (25 parts as solid content), The initial charge composition part shown in Table 2 was charged with 25 parts of silicon-free monomer and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide, and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 50 parts of a monomer not containing silicon, 25 parts of deionized water, and 0.5 part of Adekari Soap SR-10 shown in Table 2 below were added. The PE solution emulsified and dispersed in advance and 2 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 3 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0039]
<Example 12 (Method for introducing silicon component (I))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump and a nitrogen introduction tube, 200 parts of the polyorganosiloxane polymer aqueous dispersion (A) described in Production Example 1 (40 parts as a solid content), the following The initial charge composition part shown in Table 2 was charged with 25 parts of silicon-free monomer and 0.1 part of t-butyl hydroperoxide, and stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. And after raising the internal temperature of a flask to 50 degreeC, the aqueous solution of 0.0002 part of ferrous sulfate, 0.05 part of Rongalite, and 1 part of deionized water was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the internal temperature of the flask was raised to 80 ° C., and 35 parts of a monomer not containing silicon, 18 parts of deionized water, and 0.5 part of Adecare Soap SR-10 as shown in Table 2 below were added. The PE solution emulsified and dispersed in advance and 2 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 3 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0040]
<Examples 13 and 14 (Silicon component introduction method (b))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump and a nitrogen introduction tube, 60 parts of deionized water, 35 parts of a monomer containing no silicon in the initial charge composition part shown in Table 2 below, Adekaria 1 part of soap SR-10 was charged and stirred at room temperature for 1 hour under a nitrogen atmosphere. And after raising the internal temperature of a flask to 80 degreeC, 10 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate was added, and stirring was continued for 1 hour. Thereafter, the temperature of the flask was lowered to 60 ° C.
Next, 35 parts of deionized water, 5 parts of a monomer containing silicon, 65 parts of a monomer not containing silicon, and 2 parts of Adeka Soap SR-10 are pre-emulsified and dispersed. The PE solution, 2 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate, and 1 part of a 5% aqueous solution of sodium hydrogensulfite were added dropwise over 3 hours over 3 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 60 ° C., and after the dropping is completed, the flask is further maintained at 60 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 3 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0041]
<Example 15 (Silicon component introduction method (c))>
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump and a nitrogen introduction tube, 60 parts of deionized water, 35 parts of a monomer containing no silicon in the initial charge composition part shown in Table 2 below, Adekaria 1 part of soap SR-10 was charged and stirred at room temperature for 1 hour under a nitrogen atmosphere. And after raising the internal temperature of a flask to 80 degreeC, 10 parts of 5% aqueous solution of ammonium persulfate was added, and stirring was continued for 1 hour.
Next, 35 parts of deionized water, 5 parts of a monomer containing silicon and 65 parts of a monomer not containing silicon, and 2 parts of Adeka Soap SR-10 are added with a homomixer. The PE solution was prepared by stirring for 10 minutes at a stirring speed of 10,000 rpm. This PE solution and 2 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate were dropped in two series over 2 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
The solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion are shown in Table 3 below. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0042]
<Comparative Examples 1 and 2 (acrylic emulsion)>
First, 100 parts of a monomer not containing silicon, 2 parts of Adeka Soap SR-10 and 50 parts of deionized water shown in Table 4 below were sufficiently mixed to prepare a PE solution.
Next, 70 parts of deionized water and 0.5 part of Adeka Soap SR-10 are introduced into a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature controller, a dropping pump, and a nitrogen introduction pipe, and the internal temperature of the reaction vessel is reduced. The temperature was raised to 80 ° C.
Thereafter, PE solution emulsified in advance and 5 parts of 5% ammonium persulfate aqueous solution were dropped in two series over 3 hours. During this dropping, the internal temperature of the flask is maintained at 80 ° C. After the dropping is completed, the flask is further maintained at 80 ° C. for 2 hours, then cooled to room temperature, neutralized with a 28% aqueous ammonia solution, and a vinyl copolymer. An aqueous dispersion was obtained.
Table 4 below shows the solid content and the minimum film-forming temperature of this vinyl copolymer aqueous dispersion. Also, an aqueous coating material (white enamel paint) was prepared using this vinyl copolymer aqueous dispersion, and tests for substrate follow-up property, stain resistance, weather resistance, and water resistance were conducted. The results are shown in Table 5 below.
[0043]
[Table 2]
Figure 2005029685
[0044]
[Table 3]
Figure 2005029685
[0045]
[Table 4]
Figure 2005029685
[0046]
[Table 5]
Figure 2005029685
[0047]
The abbreviations in Tables 2 to 4 indicate the following compounds.
"N-BMA": n-butyl methacrylate
"N-BA": n-butyl acrylate
・ "2-EHA": 2-ethylhexyl acrylate
"T-BMA": t-butyl methacrylate
"CHMA": cyclohexyl methacrylate
・ "MAA": Methacrylic acid
・ "2-HEMA": 2-hydroxyethyl methacrylate
"Blemmer 70PEP350B": hydroxy (polyethylene glycol-polypropylene glycol) monomethacrylate (trade name, manufactured by NOF Corporation)
"Adekastab LA-82": 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl methacrylate (trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.)
・ DAAm: Diacetone acrylamide
・ "MMA": Methyl methacrylate
・ "EA": Ethyl acrylate
"Adekaria soap SR-10": reactive anionic surfactant (trade name, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.)
"DBSNa": sodium dodecylbenzenesulfonate
"FM0725": Silicone macromonomer, molecular weight 10,000 (trade name, manufactured by Chisso Corporation)
"VDH": 1,3-bis (hydrazinocarboethyl) -5-isopropylhydantoin (trade name Amicure VDH, manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.)
"AMP": 2-amino-2-methyl-1-propanol
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the solubility of water in the monomer unit (A) containing silicon and the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer is By containing a polymer containing a monomer unit (B) derived from a monomer that does not contain silicon at 25 ° C. or less, it has excellent followability to soft substrates, stain resistance, weather resistance, and water resistance. It is possible to provide a water-based coating material that also has both.
The aqueous low-pollution coating material of the present invention is extremely useful industrially. Specifically, for example, urethane rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, silicon rubber, vinyl chloride rubber, vulcanized rubber, Surface finishing of various soft substrates such as non-vulcanized rubber, olefin thermoplastic elastomer, polyurethane resin, polyacrylic resin, polyvinyl chloride resin, soft polyester resin, soft epoxy resin, polysulfide, rubber asphalt It is extremely useful as a water-based coating material mainly used for protecting buildings such as buildings and civil engineering structures.

Claims (5)

ケイ素を含有する単量体単位(A)と、
20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体に由来する単量体単位(B)とを含む重合体を含有する軟質下地保護用水性被覆材。
A monomer unit (A) containing silicon;
A monomer unit (B) derived from a silicon-free monomer having a water solubility in a monomer at 20 ° C. of 0.5 or less and a glass transition temperature of the homopolymer of 25 ° C. or less; A water-based coating material for protecting a soft base, comprising a polymer.
単量体単位(B)の含有量が50〜99質量%である重合体を含有することを特徴とする請求項1記載の軟質下地保護用水性被覆材。The aqueous coating material for soft base protection according to claim 1, comprising a polymer having a monomer unit (B) content of 50 to 99% by mass. 単量体単位(B)を構成する単量体として、ホモポリマーのガラス転移温度が0℃以下であるケイ素を含有しない単量体を用いることを特徴とする請求項1記載の軟質下地保護用水性被覆材。The monomer for constituting the monomer unit (B), wherein a monomer containing no silicon and having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower is used, for protecting a soft base according to claim 1 Water-based coating material. 単量体単位(B)の含有量が35〜90質量%である重合体を含有することを特徴とする請求項1記載の軟地保護用水性被覆材。The aqueous coating material for soft ground protection according to claim 1, comprising a polymer having a monomer unit (B) content of 35 to 90% by mass. 水系媒質中に分散したポリシロキサンの粒子の存在下に、20℃における単量体に対する水の溶解度が0.5以下であって、ホモポリマーのガラス転移温度が25℃以下であるケイ素を含有しない単量体又はこれと他の単量体との混合物を重合して得られた請求項1〜4の何れか1項記載の軟地保護用水性被覆材。Does not contain silicon in the presence of polysiloxane particles dispersed in an aqueous medium, the solubility of water in the monomer at 20 ° C. is 0.5 or less, and the glass transition temperature of the homopolymer is 25 ° C. or less The aqueous coating material for soft ground protection according to any one of claims 1 to 4, obtained by polymerizing a monomer or a mixture of the monomer and another monomer.
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