JP2006096950A - Resin composition for water-based coating - Google Patents

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寿雄 杉前
Kazuhiro Hanami
和宏 花見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composition which has a small evaporable organic compound content and is used for water-based coatings having excellent light resistance, stain resistance and film formability. <P>SOLUTION: This resin composition for water-based coatings is characterized by comprising different phase structure-having polymer particles obtained by a multistage polymerization method, wherein a cycloalkyl group-containing polymerizing monomer is contained in the innermost phases of the polymer particles in an amount of 10 to 50 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は水性塗料用樹脂組成物に関し、より詳しくはVOC(揮発性有機化合物)の含有量が少なく、かつ耐光性・耐汚染性・製膜性に優れた水性塗料用樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a resin composition for water-based paints, and more particularly relates to a resin composition for water-based paints having a low VOC (volatile organic compound) content and excellent light resistance, stain resistance, and film-forming properties.

近年、無公害性や作業性の良さ、そして省資源の観点から、有機溶媒を使用した溶剤型塗料に代わり、水性塗料が広く使用されている。しかし、水性塗料といえども、塗料の成膜性を確保するために、VOC成分となる造膜助剤や溶剤等を添加しているのが現状である。しかし、接着剤や塗料に含まれるVOC等の室内空気汚染物質による健康被害が大きな社会問題となっており、塗料においてもVOCを含有させない、あるいは含有量を低減することが強く要請されている。これに対し、例えば、多段重合によって得られる異相構造を有するエマルション樹脂を用いた低VOCの水性塗料用樹脂組成物が提案されている(特許文献1及び2)。
特開2002−371225号公報 特開2004−149686号公報
In recent years, water-based paints are widely used in place of solvent-based paints using organic solvents from the viewpoint of pollution-free, good workability, and resource saving. However, even in the case of water-based paints, in order to ensure the film-forming properties of the paint, a film-forming aid, a solvent, or the like that becomes a VOC component is currently added. However, health damage due to indoor air pollutants such as VOC contained in adhesives and paints has become a serious social problem, and it is strongly requested not to contain VOCs or to reduce the content of paints. On the other hand, for example, low VOC resin compositions for water-based paints using an emulsion resin having a heterogeneous structure obtained by multistage polymerization have been proposed (Patent Documents 1 and 2).
JP 2002-371225 A JP 2004-149686 A

しかしながら、塗膜の耐候性や耐汚染性、そして成膜性については必ずしも十分ではない。そこで、本発明は、VOCの含有量が少なく、かつ耐光性・耐汚染性・製膜性に優れた水性塗料用樹脂組成物を提供することを目的とした。   However, the weather resistance, stain resistance, and film formability of the coating film are not always sufficient. Accordingly, an object of the present invention is to provide a resin composition for water-based paints that has a low VOC content and is excellent in light resistance, stain resistance, and film-forming properties.

上記課題を解決するため、本発明者らは、多段重合により得られる異相構造を有する重合体粒子の最内相に特定の官能基を有する重合性単量体を所定量含有させることにより、VOCの含有量を抑制しながら、耐光性・耐汚染性・製膜性に優れた水性塗料用樹脂組成物が得られることを見出して本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の水性塗料用樹脂組成物は、多段重合により得られる異相構造を有する重合体粒子を含有し、該重合体粒子の最内相にはシクロアルキル基を含む重合性単量体を10〜50重量%含有して成ることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors include a predetermined amount of a polymerizable monomer having a specific functional group in the innermost phase of polymer particles having a heterogeneous structure obtained by multistage polymerization, thereby allowing VOCs to be contained. The present invention has been completed by finding that a resin composition for water-based paints excellent in light resistance, stain resistance and film-forming property can be obtained while suppressing the content of. That is, the resin composition for water-based paints of the present invention contains polymer particles having a heterogeneous structure obtained by multistage polymerization, and a polymerizable monomer containing a cycloalkyl group is contained in the innermost phase of the polymer particles. It is characterized by containing 10 to 50% by weight.

本発明において、多段重合により得られる異相構造の重合体粒子とは、コアシェル型の重合体粒子を言い、最内相とは、コア部を指す。また、シェル部は1層以上からなり、シェル部の最も外側の層が最外相、そして最内相と最外相との間の相が中間相となる。本発明によれば、重合体粒子の最内相に、シクロアルキル基を含む重合性単量体を10〜50重量%含有しており、これによりVOCの含有量を抑制しながら塗膜の耐光性・耐汚染性・製膜性を向上させることが可能となった。   In the present invention, the polymer particles having a different phase structure obtained by multistage polymerization refer to core-shell type polymer particles, and the innermost phase refers to the core portion. Further, the shell portion is composed of one or more layers, the outermost layer of the shell portion is the outermost phase, and the phase between the innermost phase and the outermost phase is an intermediate phase. According to the present invention, the innermost phase of the polymer particles contains a polymerizable monomer containing a cycloalkyl group in an amount of 10 to 50% by weight, whereby the light resistance of the coating film is suppressed while suppressing the VOC content. It has become possible to improve the property, stain resistance, and film forming property.

また、本発明においては、上記重合体粒子の最外相を、最内相を構成する重合体のガラス転移温度より低いガラス転移温度を有するエチレン性不飽和単量体で構成することもできる。これにより、多数の重合体粒子の最外相同士が融着しやすくなり、塗膜の成膜性をさらに向上させることができる。   Moreover, in this invention, the outermost phase of the said polymer particle can also be comprised with the ethylenically unsaturated monomer which has a glass transition temperature lower than the glass transition temperature of the polymer which comprises an innermost phase. Thereby, the outermost phases of a large number of polymer particles are easily fused, and the film formability of the coating film can be further improved.

また、本発明においては、上記最内相をガラス転移温度が0〜50℃であるエチレン性不飽和単量体の重合体で構成することができる。これにより、成膜性をさらに向上させることができる。   Moreover, in this invention, the said innermost phase can be comprised with the polymer of the ethylenically unsaturated monomer whose glass transition temperature is 0-50 degreeC. Thereby, the film formability can be further improved.

また、本発明においては、揮発性有機化合物の含有量を0.1重量%未満とすることができる。さらに、最低造膜温度を5℃以下とすることができる。   Moreover, in this invention, content of a volatile organic compound can be less than 0.1 weight%. Furthermore, the minimum film forming temperature can be 5 ° C. or less.

本発明によれば、低臭・低VOCで、耐候性、耐汚染性、そして成膜性に優れた水性塗料用樹脂組成物を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin composition for water-based paints which is excellent in a weather resistance, stain resistance, and film formability with low odor and low VOC can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
(最内相を構成する重合体)
本発明の樹脂組成物に含まれる重合体粒子は、その最内相を構成する重合体には以下の一般式(1)で表されるシクロアルキル基を含有する重合性単量体の単独重合体又は共重合体を用いることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Polymer constituting the innermost phase)
The polymer particles contained in the resin composition of the present invention include a single weight of a polymerizable monomer containing a cycloalkyl group represented by the following general formula (1) in the polymer constituting the innermost phase. A polymer or a copolymer can be used.

CH=C(R)−C(=O)−O−X (1)
(式中、Rは水素原子又はメチル基あるいはエチル基であり、Xは置換基を有しても良いシクロアルキル基を示す。)
CH 2 = C (R 1) -C (= O) -O-X (1)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and X represents a cycloalkyl group which may have a substituent.)

ここで、シクロアルキル基には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等の単環式飽和炭化水素基を挙げることができる。また、シクロアルキル基の置換基には、炭素数1〜7のアルキル基、すなわち、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等を挙げることができる。   Here, examples of the cycloalkyl group include monocyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclododecyl group. In addition, the substituent of the cycloalkyl group includes an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, that is, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. And heptyl group.

シクロアルキル基を含有する重合性単量体の具体例として、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。   Specific examples of the polymerizable monomer containing a cycloalkyl group include cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, and hydroxymethylcyclohexyl (meth). An acrylate, cyclooctyl (meth) acrylate, cyclodecyl (meth) acrylate, cyclododecyl (meth) acrylate, etc. can be mentioned, These 1 type (s) or 2 or more types can be used.

シクロアルキル基を含有する重合性単量体と共重合させる重合性単量体には、アクリル系重合性単量体、ウレタン結合を形成する重合性単量体又はケイ素含有アクリル系重合性単量体を用いることができるが、共重合体のガラス転移温度は0〜50℃、より好ましくは10〜30℃の範囲にすることが必要である。ガラス転移温度が0℃より低いと、塗膜の強靱性が低下し、50℃より高いと、成膜性が低下するからである。ここで、共重合体のガラス転移温度(Tg)は、その成分単量体の単独重合体のガラス転移温度(Tg)から以下の式により求めることができる。
1/Tg=W/Tg+・・・・・・+W/Tg
(Tg、・・・、Tgは、それぞれ成分単量体の単独重合体のガラス転移温度、W、・・・・、Wはそれぞれの単量体の重量分率である。)
The polymerizable monomer copolymerized with a polymerizable monomer containing a cycloalkyl group includes an acrylic polymerizable monomer, a polymerizable monomer that forms a urethane bond, or a silicon-containing acrylic polymerizable monomer. The glass transition temperature of the copolymer needs to be in the range of 0 to 50 ° C, more preferably 10 to 30 ° C. This is because when the glass transition temperature is lower than 0 ° C., the toughness of the coating film is lowered, and when it is higher than 50 ° C., the film formability is lowered. Here, the glass transition temperature (Tg) of the copolymer can be determined from the glass transition temperature (Tg n ) of the homopolymer of the component monomer by the following equation.
1 / Tg = W 1 / Tg 1 +... + W n / Tg n
(Tg 1, ···, Tg n is the glass transition temperature of the homopolymer of component monomers, respectively, W 1, · · · ·, W n is the weight fraction of each monomer.)

アクリル系重合性単量体は特に限定されない。例えば、メチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、n−ブチル(メタ)アクリレ−ト、i−ブチル(メタ)アクリレ−ト、t−ブチル(メタ)アクリレ−ト、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレ−ト、シクロヘキシル(メタ)アクリレ−ト、ラウリル(メタ)アクリレ−ト、ステアリル(メタ)アクリレ−トなどのアルキル基含有(メタ)アクリル系重合性単量体。2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−トなどの水酸基含有(メタ)アクリル系重合性単量体、(メタ)アクリル酸などのエチレン性不飽和カルボン酸重合性単量体、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレ−トなどのアミノ基含有(メタ)アクリル系重合性単量体、(メタ)アクリルアミドなどのアミド基含有アクリル系重合性単量体、そしてアクリロニトリルなどのニトリル基含有(メタ)アクリル系重合性単量体などが挙げられる。   The acrylic polymerizable monomer is not particularly limited. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2- Alkyl group-containing (meth) acrylic polymerizable monomers such as ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, and the like. Hydroxyl group-containing (meth) acrylic polymerizable monomers such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylenically unsaturated carboxylic acid polymerizable monomers such as (meth) acrylic acid, dimethylaminoethyl (meth) Amino group-containing (meth) acrylic polymerizable monomers such as acrylate, amide group-containing acrylic polymerizable monomers such as (meth) acrylamide, and nitrile group-containing (meth) acrylic polymerizable compounds such as acrylonitrile And monomers.

なお、シクロアルキル基を含有する重合性単量体には、上記のアクリル系重合性単量体に加え、さらに、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸などのα、β−エチレン性不飽和カルボン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸などのスルホン酸含有ビニル単量体、又は無水マレイン酸などの酸無水物などの単量体を共重合することもできる。   The polymerizable monomer containing a cycloalkyl group includes, in addition to the above-mentioned acrylic polymerizable monomer, α, β-ethylenic monomers such as maleic acid, itaconic acid, crotonic acid and fumaric acid. Monomers such as saturated carboxylic acid, sulfonic acid-containing vinyl monomers such as styrene sulfonic acid and vinyl sulfonic acid, or acid anhydrides such as maleic anhydride can also be copolymerized.

また、上記のアクリル系重合性単量体に代えて、あるいは加えてウレタン結合を形成する重合性単量体やケイ素含有重合性単量体を共重合することもできる。   Further, instead of or in addition to the above acrylic polymerizable monomer, a polymerizable monomer or a silicon-containing polymerizable monomer that forms a urethane bond can be copolymerized.

ウレタン結合を有する重合性単量体には、ヘキサメチレンジイソシアンート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルヘタンジイソシアネート等を用いることができる。また、反応基を有する水性ウレタン樹脂、エアラストロンBN(第一工業製薬(株))等を反応させることもできる。   As the polymerizable monomer having a urethane bond, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylhetane diisocyanate, or the like can be used. In addition, an aqueous urethane resin having a reactive group, Aerustron BN (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and the like can be reacted.

ケイ素含有重合性単量体には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、(メタ)アクルロイルオキシメチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリブトキシシラン等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。   Silicon-containing polymerizable monomers include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, vinyltributoxysilane, (meth) acryloyloxymethyltrimethoxysilane, (meth) acryloyloxyethyltrimethoxysilane , (Meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, (meth) acryloyloxypropyltriethoxysilane, (meth) acryloyloxyethyltriethoxysilane, (meth) acryloyloxypropyltributoxysilane, and the like. Species or two or more can be used.

また、反応基を有する重合性単量体同士を反応させることにより、最内相の重合体に架橋構造を導入することもできる。これにより、耐光性や耐汚染性をさらに向上させることができる。例えばヒドロキシル基とイソシアネ−ト化合物、エポキシ基とカルボン酸無水物、エポキシ基とアミン、カルボニル基とヒドラジド基、カルボン酸と金属イオン、カルボン酸とオキサゾリン、オルガノアルコキシシランとカルボキシル基、アセトアセテ−トとケチミンなどの組合せを挙げることができる。   Moreover, a crosslinked structure can also be introduce | transduced into the polymer of an innermost phase by making the polymerizable monomers which have a reactive group react. Thereby, light resistance and contamination | pollution resistance can be improved further. For example, hydroxyl group and isocyanate compound, epoxy group and carboxylic anhydride, epoxy group and amine, carbonyl group and hydrazide group, carboxylic acid and metal ion, carboxylic acid and oxazoline, organoalkoxysilane and carboxyl group, acetoacetate Combinations such as ketimine can be mentioned.

(最外相を構成する重合体)
最外相を構成する重合体には、上記のアクリル系重合性単量体、ウレタン結合を形成する重合性単量体又はケイ素含有重合性単量体から成る単独重合体、又はこれら3種の単量体の2種以上から成る共重合体を用いることができるが、最外相を構成する重合体のガラス転移温度が、最内相を構成する重合体のガラス転移温度よりも低いことが好ましく、−40〜10℃の範囲にあることが好ましい。最外相のガラス転移温度を低くすることにより、重合体粒子同士が自己融着し易くして、成膜性を向上させることができる。さらに好ましくは、最内相を構成する重合体のガラス転移温度が10〜30℃で、最外相を構成する重合体のガラス転移温度が−30〜0℃であることが好ましい。最外相を構成する重合体のガラス転移温度が−40℃より低いと塗膜の強靱性や耐汚染性が低下し、10℃より高いと成膜性が低下するからである。
(Polymer constituting outermost phase)
The polymer constituting the outermost phase includes the above-mentioned acrylic polymerizable monomer, a homopolymer composed of a polymerizable monomer that forms a urethane bond, or a silicon-containing polymerizable monomer, or these three types of single monomers. Although a copolymer composed of two or more of the monomers can be used, the glass transition temperature of the polymer constituting the outermost phase is preferably lower than the glass transition temperature of the polymer constituting the innermost phase, It is preferably in the range of −40 to 10 ° C. By lowering the glass transition temperature of the outermost phase, the polymer particles can be easily self-fused and the film-forming property can be improved. More preferably, the glass transition temperature of the polymer constituting the innermost phase is 10 to 30 ° C, and the glass transition temperature of the polymer constituting the outermost phase is preferably -30 to 0 ° C. This is because if the glass transition temperature of the polymer constituting the outermost phase is lower than −40 ° C., the toughness and stain resistance of the coating film are lowered, and if it is higher than 10 ° C., the film formability is lowered.

また、最外相の重合体は、カルボニル基を含む重合性単量体を含むことができる。最外相の重合体を重合する際に、分子内にヒドラジン化合物を共存させることにより、ヒドラジン化合物とカルボニル基とが反応して架橋構造を形成するので、塗膜の耐候性、耐汚染性、そして耐水性をさらに向上させることができる。   Further, the outermost phase polymer can contain a polymerizable monomer containing a carbonyl group. When polymerizing the outermost phase polymer, the hydrazine compound coexists in the molecule, and the hydrazine compound and the carbonyl group react to form a crosslinked structure, so that the weather resistance, stain resistance, and Water resistance can be further improved.

なお、最外相の重合体以外にも、最内相あるいは中間相の重合体にも、カルボニル基を含む重合性単量体を含有させることもできる。この場合、耐候性や耐汚染性を維持すべく、最外相の重合体中のカルボニル基を含む重合性単量体の含有量を、最外相以外の相に含まれるカルボニル基を含む重合性単量体の含有量と同じ又はそれ以上にすることが必要である。   In addition to the outermost polymer, the innermost or intermediate phase polymer may contain a polymerizable monomer containing a carbonyl group. In this case, in order to maintain weather resistance and stain resistance, the content of the polymerizable monomer containing a carbonyl group in the polymer of the outermost phase is changed to a polymerizable monomer containing a carbonyl group contained in a phase other than the outermost phase. It is necessary to make it the same or more than the content of the monomer.

(中間相を構成する重合体)
本発明に用いる重合体粒子が、最内相と最外相の間に1相以上の中間相を有する場合、その中間相を構成する重合体には、上記のアクリル系重合性単量体、ウレタン結合を有する重合性単量体又はケイ素含有重合性単量体から成る単独重合体、又はこれら3種の単量体の2種以上から成る共重合体を用いることができる。なお、中間相を構成する重合体のガラス転移温度は、最外相を構成する重合体のガラス転移温度よりも高いことが好ましい。最外相のガラス転移温度を低くすることにより、重合体粒子同士を自己融着し易くして、成膜性を向上させることができるからである。
(Polymer constituting the intermediate phase)
When the polymer particles used in the present invention have one or more intermediate phases between the innermost phase and the outermost phase, the polymer constituting the intermediate phase includes the above acrylic polymerizable monomer, urethane A homopolymer composed of a polymerizable monomer having a bond or a silicon-containing polymerizable monomer, or a copolymer composed of two or more of these three types of monomers can be used. The glass transition temperature of the polymer constituting the intermediate phase is preferably higher than the glass transition temperature of the polymer constituting the outermost phase. This is because, by lowering the glass transition temperature of the outermost phase, the polymer particles can be easily self-fused and the film-forming property can be improved.

また、本発明において、最外相を構成する重合体のガラス転移温度を−30〜0℃、最内相を構成する重合体のガラス転移温度を10〜30℃とし、最外相を構成する重合体のガラス転移温度を最内相のガラス転移温度より低くすることにより重合体粒子同士を融着し易くしている。そのため本発明で得られる樹脂組成物の最低造膜温度は、5℃以下、より好ましくは0〜3℃の範囲である。   In the present invention, the polymer constituting the outermost phase has a glass transition temperature of -30 to 0 ° C. and the glass transition temperature of the polymer constituting the innermost phase is 10 to 30 ° C. By making the glass transition temperature lower than the glass transition temperature of the innermost phase, the polymer particles are easily fused. Therefore, the minimum film forming temperature of the resin composition obtained in the present invention is 5 ° C. or lower, more preferably in the range of 0 to 3 ° C.

(重合方法)
本発明の樹脂組成物の製造に用いられる多段重合には、バッチ乳化重合、モノマ−滴下重合、乳化モノマ−滴下重合法などの公知の乳化重合法を2段階以上繰り返す方法を用いることができる。
(Polymerization method)
For the multistage polymerization used in the production of the resin composition of the present invention, a known emulsion polymerization method such as batch emulsion polymerization, monomer-drop polymerization, emulsion monomer-drop polymerization method, or the like can be used in two or more steps.

乳化重合において用いられるラジカル生成開始剤としては、通常の乳化重合に用いられているものを使用することができる。例えば過酸化ベンゾイル、t−ブチルハイドロパ−オキサイド、クメンハイドロパ−オキサイドなどの有機過酸化物、アゾビスシアノ吉草酸、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4−ジメチル)バレロニトリルなどの有機アゾ化合物、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素などの無機水溶性ラジカル開始剤、さらに、これらの過硫酸塩または、過酸化物と鉄イオンなどの金属イオンおよびピロ亜硫酸ソ−ダ、L−アスコルビン酸などの還元剤を組み合わせて用いる公知のレドックス系開始剤も用いることが出来る。   As the radical production initiator used in the emulsion polymerization, those used in usual emulsion polymerization can be used. For example, organic peroxides such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, organic azo such as azobiscyanovaleric acid, azobisisobutyronitrile, azobis (2,4-dimethyl) valeronitrile Inorganic water-soluble radical initiators such as compounds, potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate and hydrogen peroxide, as well as these persulfates or metal ions such as peroxide and iron ions and sodium pyrosulfite A known redox initiator that is used in combination with a reducing agent such as L-ascorbic acid can also be used.

さらに必要に応じて重合体粒子の分子量を調整するために連鎖移動剤を添加することが出来る。例えば、ラウリルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカピタン、そしてα−メチルスチレンダイマ−等を挙げることができる。   Furthermore, a chain transfer agent can be added to adjust the molecular weight of the polymer particles as necessary. Examples thereof include alkyl mercaptans such as lauryl mercaptan, n-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, and α-methylstyrene dimer.

また、乳化重合において用いられる乳化剤には、例えばアルキルアリルスルホンコハク酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ソ−ダ、ラウリル硫酸ソ−ダ、ナトリウムジオクチルスルホサクシネ−ト、またはアンモニウム塩などのアニオン性乳化剤、エチレン性不飽和二重結合を有する反応性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンプロック共重合体などのノニオン性乳化剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等を挙げることができる。また、ポリビニルアルコ−ル、ヒドロキシエチルセルロ−スなどの水溶性ポリマ−、水溶性オリゴマ−等の保護コロイドを用いることもできる。   Examples of the emulsifier used in emulsion polymerization include anionic emulsifiers such as sodium alkylallylsulfone succinate, sodium alkylbenzene sulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium dioctyl sulfosuccinate, or ammonium salt, ethylene Reactive emulsifiers having ionic unsaturated double bonds, nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, cationic surfactants, amphoteric surfactants, etc. be able to. Further, water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol and hydroxyethyl cellulose, and protective colloids such as water-soluble oligomers can also be used.

また、本発明の樹脂組成物における重合体粒子の含有量は、固形分で40〜60重量%の範囲にあることが好ましい。   Moreover, it is preferable that content of the polymer particle in the resin composition of this invention exists in the range of 40 to 60 weight% in solid content.

また、重合終了後、樹脂組成物のpHを、6.5〜11.0までの中性からアルカリ性の範囲に調整することが安定性の面から好ましい。中和剤には、アンモニア、トリメチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、モルホリン、ジメチルエタノール、トリエタノールアミン等のアミン類、そして水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等を用いることができる。   In addition, it is preferable from the viewpoint of stability that the pH of the resin composition is adjusted to a neutral to alkaline range from 6.5 to 11.0 after the completion of the polymerization. As the neutralizing agent, ammonia, trimethylamine, propylamine, diethylamine, morpholine, dimethylethanol, triethanolamine and other amines, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used.

本発明の樹脂組成物には、上記の成分の他、必要に応じてVOC成分に該当しない増粘剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤等の成分を添加することもできる。   In addition to the above components, the resin composition of the present invention may contain components such as thickeners, antioxidants, preservatives, and fungicides that do not fall under the VOC component, if necessary.

以下、実施例と比較例を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
(重合方法)
攪拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取り付けた4つ口フラスコに窒素ガスにて置換後、イオン交換水50部を投入した。乳化槽で、イオン交換水25部にエレミノールJS−2(反応性乳化剤、三洋化成(株)製、)3部溶かし、表1の組成1の混合物を添加し乳化液を調整した。フラスコを80℃に上げた後、調整した乳化液の10%をフラスコ内に投入し、次いで過硫酸ナトリウム0.3gを投入した。反応終了後、残りの乳化液90%を2時間で滴下した。滴下終了後、フラスコの温度を80℃にして1時間保った。次に、乳化槽でイオン交換水25部にエレミノールJS−2を3部溶かし、表1の組成2の混合物を添加し乳化液を調整した。1時間の熟成後、乳化液を2時間で滴下した。滴下終了後、フラスコの温度を80℃にして1時間重合した。室温まで冷却後、アンモニア水溶液でpHを8に調整し目的の樹脂組成物を得た。
なお、比較例では、表2の組成1の混合物及び組成2の混合物を用いた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples.
(Polymerization method)
A four-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser, dropping tank, and thermometer was replaced with nitrogen gas, and then 50 parts of ion-exchanged water was added. In an emulsifying tank, 3 parts of Eleminol JS-2 (reactive emulsifier, manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was dissolved in 25 parts of ion-exchanged water, and a mixture of composition 1 in Table 1 was added to prepare an emulsion. After raising the flask to 80 ° C., 10% of the prepared emulsion was charged into the flask, and then 0.3 g of sodium persulfate was charged. After the reaction was completed, the remaining 90% of the emulsion was added dropwise over 2 hours. After completion of the dropping, the temperature of the flask was raised to 80 ° C. and maintained for 1 hour. Next, 3 parts of Eleminol JS-2 was dissolved in 25 parts of ion-exchanged water in an emulsifying tank, and a mixture of composition 2 in Table 1 was added to prepare an emulsion. After aging for 1 hour, the emulsion was added dropwise over 2 hours. After completion of the dropping, the temperature of the flask was set to 80 ° C., and polymerization was performed for 1 hour. After cooling to room temperature, the pH was adjusted to 8 with an aqueous ammonia solution to obtain the desired resin composition.
In the comparative example, a mixture of composition 1 and a mixture of composition 2 in Table 2 were used.

表1.

Figure 2006096950
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
nBA:n−ブチルアクリレート
MAA:メチルメタクリレート
DAAM:ジアセトンアクリルアミド
ADH:アジピン酸ジヒドラジド
CS-12:水性樹脂分散剤(チッソ製、2,2,4−トリメチルペンタンジオール−1,3−モノイソブチレート) Table 1.
Figure 2006096950
CHMA: cyclohexyl methacrylate
MMA: Methyl methacrylate
nBA: n-butyl acrylate
MAA: Methyl methacrylate
DAAM: Diacetone acrylamide
ADH: Adipic acid dihydrazide
CS-12: Aqueous resin dispersant (manufactured by Chisso, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3-monoisobutyrate)

表2.

Figure 2006096950
ST:スチレン
Table 2.
Figure 2006096950
ST: Styrene

(試験板作製)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、溶剤系アクリルエナメル(白色)を塗装したスレート板上に250μmアプリケータで塗布し、23℃で7日間養生して乾燥させ評価試験用の試験板を作製した。
(Test plate production)
The resin compositions obtained in the examples and comparative examples were applied on a slate plate coated with a solvent-based acrylic enamel (white) with a 250 μm applicator, cured at 23 ° C. for 7 days, dried and tested for evaluation tests A plate was made.

(耐候性試験)
試験板を用いサンシャインウエザオメーターにより促進耐候性試験を行い、2000時間後の塗膜の変化を光沢維持率で表した。
○:光沢保持率80%以上
△:光沢保持率60%以上80%未満
×:光沢保持率40%未満
(Weather resistance test)
An accelerated weather resistance test was conducted with a sunshine weatherometer using a test plate, and the change in the coating film after 2000 hours was expressed as a gloss retention rate.
○: Gloss retention 80% or more Δ: Gloss retention 60% or more and less than 80% ×: Gloss retention 40% or less

(耐汚染性試験)
試験板を用い、屋外曝露試験を行い、3ヶ月後の汚れの状態を目視にて観察した。
○:標準板と比較して差がない。
△:標準板と比較して汚れが僅かにある。
×:標準板と比較して汚れが著しい。
(Contamination resistance test)
Using a test plate, an outdoor exposure test was performed, and the state of dirt after 3 months was visually observed.
○: No difference compared to the standard plate.
(Triangle | delta): There are few stains compared with a standard board.
X: Contamination is remarkable as compared with the standard plate.

(成膜性)
ガラス板に実施例及び比較例の各樹脂組成物を塗布し、5℃で24時間乾燥させることにより、成膜性評価用のガラス試験板を作製した。このガラス試験板の塗膜の表面を目視で観察した。また、最低造膜温度は熱勾配試験機(テスター産業製)により評価した。
○:割れなし。
△:僅かに割れあり。
×:著しい割れあり。
(Film formability)
Each resin composition of Examples and Comparative Examples was applied to a glass plate and dried at 5 ° C. for 24 hours to prepare a glass test plate for film formability evaluation. The surface of the coating film of this glass test plate was visually observed. The minimum film-forming temperature was evaluated with a thermal gradient tester (manufactured by Tester Sangyo).
○: No cracking.
Δ: Slightly cracked
X: There is a remarkable crack.

(臭気)
臭気は、実際の臭いを嗅ぎ評価した。
○:臭気なし。
△:臭気が僅かにあり。
×:臭気が著しい。
(Odor)
The odor was evaluated by smelling the actual odor.
○: No odor.
Δ: Slight odor.
X: The odor is remarkable.

(VOC含有量)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物についてガスクロマトグラフによる分析を行った。
(VOC content)
The resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples were analyzed by gas chromatography.

(結果)
本発明の樹脂組成物は、実施例1から6の結果から明らかなように、低臭・低VOCであり、かつ耐候性、耐汚染性、そして成膜性が優れていた。これに対し、単一粒子から成る比較例1では、VOC含有量が高く、また成膜性も劣っていた。また、多段重合により得られる重合体粒子を含む場合であっても、最外相にシクロアルキル基を含有する単量体が存在し、最外相の重合体の方が最内相の重合体に比べガラス転移温度が高い比較例3では、VOC含有量が高く、また成膜性も劣っていた。また、最内相、最外相共にガラス転移温度が高い比較例4は、VOC含有量が高く、かつ耐候性、耐汚染性が劣っていた。最内相のガラス転移温度が高い比較例5は、最外相のガラス転移温度が低いにもかかわらず、成膜性が劣り、VOC含有量が高かった。最外相のガラス転移温度が低い比較例6は、実施例1〜6に比べ耐候性、耐汚染性が劣っていた。最内相と最外相のガラス転移温度の小さい比較例7から得られた樹脂組成物は、単一粒子からなる比較例1と同様にVOC含有量が高く、成膜性も劣っていた。



(result)
As is clear from the results of Examples 1 to 6, the resin composition of the present invention had low odor and low VOC, and was excellent in weather resistance, contamination resistance, and film formability. On the other hand, Comparative Example 1 composed of single particles had a high VOC content and inferior film formability. In addition, even when polymer particles obtained by multistage polymerization are included, a monomer containing a cycloalkyl group is present in the outermost phase, and the outermost phase polymer is compared with the innermost phase polymer. In Comparative Example 3 having a high glass transition temperature, the VOC content was high and the film formability was also poor. Further, Comparative Example 4 having a high glass transition temperature in both the innermost phase and the outermost phase had a high VOC content, and was inferior in weather resistance and stain resistance. In Comparative Example 5, where the glass transition temperature of the innermost phase was high, the film formability was poor and the VOC content was high, despite the low glass transition temperature of the outermost phase. Comparative Example 6 having a low glass transition temperature of the outermost phase was inferior in weather resistance and stain resistance as compared with Examples 1-6. The resin composition obtained from Comparative Example 7 having a small glass transition temperature between the innermost phase and the outermost phase had a high VOC content and poor film formability as in Comparative Example 1 consisting of single particles.



Claims (5)

多段重合により得られる異相構造を有する重合体粒子を含有し、該重合体粒子の最内相にはシクロアルキル基を含む重合性単量体を10〜50重量%含有して成る水性塗料用樹脂組成物。 Water-based paint resin comprising polymer particles having a heterogeneous structure obtained by multistage polymerization, wherein the innermost phase of the polymer particles contains 10 to 50% by weight of a polymerizable monomer containing a cycloalkyl group Composition. 上記重合体粒子の最外相を、上記最内相を構成する重合体のガラス転移温度より低いガラス転移温度を有するエチレン性不飽和単量体で構成して成る請求項1記載の水性塗料用樹脂組成物。 2. The resin for water-based paint according to claim 1, wherein the outermost phase of the polymer particles is composed of an ethylenically unsaturated monomer having a glass transition temperature lower than the glass transition temperature of the polymer constituting the innermost phase. Composition. 上記最内相をガラス転移温度が0〜50℃であるエチレン性不飽和単量体の重合体で構成して成る請求項1又は2に記載の水性塗料用樹脂組成物。 The resin composition for water-based paints according to claim 1 or 2, wherein the innermost phase is composed of a polymer of an ethylenically unsaturated monomer having a glass transition temperature of 0 to 50 ° C. 揮発性有機化合物の含有量が0.1重量%未満である請求項1から3のいずれか一つに記載の水性塗料用樹脂組成物。 The resin composition for water-based paints as described in any one of Claim 1 to 3 whose content of a volatile organic compound is less than 0.1 weight%. 最低造膜温度が5℃以下である請求項1から4のいずれか一つに記載の水性塗料用樹脂組成物。


The resin composition for water-based paints as described in any one of Claim 1 to 4 whose minimum film forming temperature is 5 degrees C or less.


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