JP2007270015A - Emulsion and method for producing the same, and water-based coating composition using the emulsion - Google Patents

Emulsion and method for producing the same, and water-based coating composition using the emulsion Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an emulsion forming coating films having excellent hardness, to provide a water-based coating composition, and to provide a method for simply producing the emulsion. <P>SOLUTION: This emulsion prepared by emulsifying resin particles in an aqueous medium is characterized in that the resin particles each comprises an outer shell formed from an unsaturated bond-having resin and an alkyd resin encapsulated in the outer shell and has an average particle diameter of 100 nm to 500 nm. Preferably, the resin forming the outer shell contains repeating units originated from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenic unsaturated monomer. The emulsion is obtained by a mini-emulsion polymerization method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エマルションおよびその製造方法ならびに該エマルションを用いた水性塗料組成物に関する。より詳細には、本発明は、優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションおよび該エマルションを用いた水性塗料組成物に関し、さらに、そのようなエマルションの簡便な製造方法に関する。   The present invention relates to an emulsion, a method for producing the same, and an aqueous coating composition using the emulsion. More specifically, the present invention relates to an emulsion capable of forming a coating film having excellent curability and excellent hardness, and an aqueous coating composition using the emulsion. Related to a simple manufacturing method.

アルキド樹脂は、熱硬化性を有し、かつ安価に製造できるので、いわゆる工業用塗料においてこれまで広く用いられてきている。一方、環境保護の観点から、従来の溶剤型塗料から水性塗料へ転換することが社会的に求められている。上記アルキド樹脂は、疎水性であるため、これをそのまま水性塗料に適用することは困難である。   Alkyd resins have been widely used in so-called industrial coatings because they have thermosetting properties and can be produced at low cost. On the other hand, from the viewpoint of environmental protection, there is a social demand to switch from a conventional solvent-based paint to a water-based paint. Since the alkyd resin is hydrophobic, it is difficult to apply the alkyd resin to an aqueous coating as it is.

特許文献1は、アルキド樹脂をミニエマルション重合することによって、水性の熱硬化性樹脂組成物が得られることを記載している。しかし、上記ミニエマルション重合に用いられる不飽和モノマーは、メタクリル酸アリルなどラジカル重合性に富む2つの不飽和結合を有するモノマーを用いるので、ミニエマルション重合後に、硬化反応するために必要な不飽和結合を残存させることが困難であるという問題がある。その結果、特許文献1に記載の技術を塗料に適用しても、良好な塗膜は得られない場合が多い。   Patent Document 1 describes that an aqueous thermosetting resin composition can be obtained by miniemulsion polymerization of an alkyd resin. However, since the unsaturated monomer used in the above-mentioned miniemulsion polymerization uses a monomer having two unsaturated bonds rich in radical polymerization such as allyl methacrylate, the unsaturated bond necessary for the curing reaction after miniemulsion polymerization. There is a problem that it is difficult to remain. As a result, even when the technique described in Patent Document 1 is applied to a paint, a good coating film is often not obtained.

一方、特許文献2は、脂肪酸変性重合性不飽和モノマーを用いたミニエマルション重合による水性塗料組成物が開示されている。しかし、上記脂肪酸変性重合性不飽和モノマーを使用する量が限られているので、硬化性が十分に確保できない問題点を有している。その結果、特許文献2に記載の技術もまた、良好な塗膜を得られない場合が多い。
特表2003−501499号公報 国際公開第2004/074327号パンフレット
On the other hand, Patent Document 2 discloses an aqueous coating composition by miniemulsion polymerization using a fatty acid-modified polymerizable unsaturated monomer. However, since the amount of the fatty acid-modified polymerizable unsaturated monomer used is limited, there is a problem that sufficient curability cannot be ensured. As a result, the technique described in Patent Document 2 also often fails to obtain a good coating film.
Special table 2003-501499 gazette International Publication No. 2004/074327 Pamphlet

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションおよび水性塗料組成物、ならびにそのようなエマルションの簡便な製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an emulsion and an aqueous coating composition that have excellent curability and can form a coating film having excellent hardness. And a simple method for producing such an emulsion.

本発明のエマルションは、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位を含む樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包されたアルキド樹脂とを含み、その平均粒子径は100nm〜500nmである。   The emulsion of the present invention is an emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles include an outer shell composed of a resin containing a repeating unit derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer, and an alkyd resin encapsulated in the outer shell, the average particle diameter of which is 100 nm to 500 nm.

好ましい実施形態においては、上記アルキド樹脂は、エマルションの全固形分質量に対して10〜70質量%の割合で含有されている。   In preferable embodiment, the said alkyd resin is contained in the ratio of 10-70 mass% with respect to the total solid content mass of an emulsion.

本発明の別の実施形態によるエマルションは、ミニエマルション重合方法によって得られる、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、不飽和結合を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包されたアルキド樹脂とを含み、その平均粒子径は100nm〜500nmである。外殻は、上記アルキド樹脂を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを重合することにより形成される。上記不飽和結合は、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来である。   An emulsion according to another embodiment of the present invention is an emulsion obtained by a miniemulsion polymerization method, in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles include an outer shell composed of a resin having an unsaturated bond, and an alkyd resin encapsulated in the outer shell, and the average particle diameter is 100 nm to 500 nm. The outer shell is formed by polymerizing a pre-emulsion in which monomer mixture particles encapsulating the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium. The unsaturated bond is derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer.

好ましい実施形態においては、上記モノマー混合物における上記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーの含有量は50質量%以下である。   In preferable embodiment, content of the said unsaturated fatty acid ester group containing ethylenically unsaturated monomer in the said monomer mixture is 50 mass% or less.

好ましい実施形態においては、上記モノマー混合物粒子の平均粒子径は、上記樹脂粒子の平均粒子径の0.5〜1.5倍である。   In a preferred embodiment, the average particle size of the monomer mixture particles is 0.5 to 1.5 times the average particle size of the resin particles.

本発明の別の局面によれば、エマルションの製造方法が提供される。この製造方法は、アルキド樹脂と、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該アルキド樹脂を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と;該プレエマルション中の該モノマー混合物を重合して、該アルキド樹脂を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程とを含む。上記樹脂粒子の平均粒子径は100nm〜500nmである。   According to another aspect of the present invention, a method for producing an emulsion is provided. In this production method, an alkyd resin and a monomer mixture containing an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer are dispersed in an aqueous medium, and the monomer mixture particles containing the alkyd resin are dispersed in the aqueous medium. Preparing a pre-emulsion; and polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion to obtain an emulsion in which resin particles encapsulating the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium. The average particle diameter of the resin particles is 100 nm to 500 nm.

好ましい実施形態においては、上記モノマー混合物粒子の平均粒子径は、上記樹脂粒子の平均粒子径の0.5〜1.5倍である。   In a preferred embodiment, the average particle size of the monomer mixture particles is 0.5 to 1.5 times the average particle size of the resin particles.

本発明のさらに別の局面によれば、水性塗料組成物が提供される。この水性塗料組成物は、上記のエマルションを含有する。   According to still another aspect of the present invention, an aqueous coating composition is provided. This water-based coating composition contains the above emulsion.

本発明によれば、エマルションに分散した樹脂粒子の外殻を特定の不飽和結合を有する樹脂で構成し、当該外殻にアルキド樹脂を内包させることにより、優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションおよび水性塗料組成物を提供することができる。   According to the present invention, the outer shell of the resin particles dispersed in the emulsion is composed of a resin having a specific unsaturated bond, and the outer shell is encapsulated with the alkyd resin, thereby having excellent curability and excellent It is possible to provide an emulsion and an aqueous coating composition that can form a coating film having high hardness.

A.エマルションの全体的な構成
本発明のエマルションは、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、不飽和結合を有する樹脂で構成された外殻と、外殻に内包されたアルキド樹脂とを含む。外殻は、内包する塗料用添加剤を完全に覆う必要はなく、樹脂粒子として水性媒体中に安定に存在できればよい。樹脂粒子の平均粒子径は100nm〜500nmであり、好ましくは200nm〜400nmである。エマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径がこのような範囲であれば、透明性および耐久性に優れた塗膜を形成することができる。エマルションにおける樹脂固形分(アルキド樹脂および外殻の合計)は、好ましくは20〜50質量%である。なお、樹脂粒子の平均粒子径は、試料を脱イオン水にて希釈し、レーザー散乱式粒度分布測定装置(大塚電子製、商品名ELS−800)を用いて25℃で測定したときの値である。
A. Overall Configuration of Emulsion The emulsion of the present invention is an emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles include an outer shell made of a resin having an unsaturated bond and an alkyd resin encapsulated in the outer shell. It is not necessary for the outer shell to completely cover the coating additive to be included, and it is sufficient that the outer shell can be stably present in the aqueous medium as resin particles. The average particle diameter of the resin particles is 100 nm to 500 nm, preferably 200 nm to 400 nm. When the average particle diameter of the resin particles in the emulsion is in such a range, a coating film excellent in transparency and durability can be formed. The resin solid content (total of alkyd resin and outer shell) in the emulsion is preferably 20 to 50% by mass. The average particle size of the resin particles is a value obtained by diluting the sample with deionized water and measuring the sample at 25 ° C. using a laser scattering particle size distribution analyzer (trade name ELS-800, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). is there.

B.アルキド樹脂
本明細書において「アルキド樹脂」とは、多塩基酸と多価アルコールとの縮合物を骨格として、これを油脂または不飽和脂肪酸で変性したものをいう。アルキド樹脂は、飽和脂肪酸を含んでいてもよい。アルキド樹脂としては、塗膜形成成分として機能し得る任意の適切なアルキド樹脂が採用され得る。
B. Alkyd Resin In the present specification, the “alkyd resin” refers to a product obtained by modifying a condensation product of a polybasic acid and a polyhydric alcohol with a fat or an unsaturated fatty acid. The alkyd resin may contain a saturated fatty acid. As the alkyd resin, any appropriate alkyd resin that can function as a coating film forming component may be employed.

多価アルコールの具体例としては、グリセリン、ペンタエリトリトール、エチレングリコール、トリメチロールエタン等が挙げられる。多塩基酸の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸等が挙げられる。油脂の具体例としては、大豆油等が挙げられる。   Specific examples of the polyhydric alcohol include glycerin, pentaerythritol, ethylene glycol, trimethylolethane and the like. Specific examples of the polybasic acid include phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride and the like. Specific examples of fats and oils include soybean oil.

不飽和脂肪酸は、不飽和結合(二重結合)を1つだけ有する脂肪酸であってもよく、不飽和結合を2つ以上有する脂肪酸(いわゆる多価不飽和脂肪酸)であってもよい。不飽和脂肪酸としては、好ましくは13〜23の平均炭素数を有するものが用いられる。このような不飽和脂肪酸の代表例としては、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、リシノール酸、エレオステアリン酸等が挙げられる。不飽和脂肪酸は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。さらに、不飽和脂肪酸として、亜麻仁油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、大豆油脂肪酸、米糠油脂肪酸、胡麻油脂肪酸、ひまし油脂肪酸、脱水ひまし油脂肪酸、エノ油脂肪酸、麻実油脂肪酸、綿実油脂肪酸、トール油脂肪酸などのような非共役二重結合をもつ乾性油、半乾性油脂肪酸などを用いることができる。これらの乾性油または半乾性油脂肪酸は、上記の不飽和脂肪酸を含有する。得られる塗膜の耐性確保の観点から、乾性油脂肪酸および半乾性油脂肪酸が好ましい。乾性油脂肪酸とは、ヨウ素価が130以上の不飽和脂肪酸であり、半乾性油脂肪酸とは、ヨウ素価が100以上かつ130未満の不飽和脂肪酸である。   The unsaturated fatty acid may be a fatty acid having only one unsaturated bond (double bond) or a fatty acid having two or more unsaturated bonds (so-called polyunsaturated fatty acid). As the unsaturated fatty acid, those having an average carbon number of 13 to 23 are preferably used. Typical examples of such unsaturated fatty acids include myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, ricinoleic acid, eleostearic acid and the like. Unsaturated fatty acids may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, as unsaturated fatty acids, linseed oil fatty acid, safflower oil fatty acid, soybean oil fatty acid, rice bran oil fatty acid, sesame oil fatty acid, castor oil fatty acid, dehydrated castor oil fatty acid, eno oil fatty acid, hemp seed oil fatty acid, cottonseed oil fatty acid, tall oil fatty acid, etc. Dry oils having such non-conjugated double bonds, semi-dry oil fatty acids and the like can be used. These dry or semi-dry oil fatty acids contain the unsaturated fatty acids described above. From the viewpoint of ensuring the resistance of the resulting coating film, dry oil fatty acids and semi-dry oil fatty acids are preferred. The dry oil fatty acid is an unsaturated fatty acid having an iodine value of 130 or more, and the semi-dry oil fatty acid is an unsaturated fatty acid having an iodine value of 100 or more and less than 130.

アルキド樹脂は、エマルションの全固形分質量(すなわち、樹脂固形分)に対して好ましくは10〜70質量%、さらに好ましくは30〜60質量%の割合で含有されている。アルキド樹脂の量が10質量%未満である場合、エマルションの硬化性が十分でないおそれがある。一方、アルキド樹脂の量が70質量%を超える場合、エマルションの製造時に凝集物を生じるおそれがある。   The alkyd resin is contained in an amount of preferably 10 to 70% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, based on the total solid content mass of the emulsion (that is, resin solid content). When the amount of the alkyd resin is less than 10% by mass, the curability of the emulsion may not be sufficient. On the other hand, when the amount of the alkyd resin exceeds 70% by mass, there is a possibility that an aggregate is formed during the production of the emulsion.

C.アルキド樹脂を内包する外殻
上記外殻は、上記アルキド樹脂を内包する。当該外殻は、不飽和結合を有する樹脂で構成される。不飽和結合を有する樹脂でアルキド樹脂を内包することにより、塗膜形成時の硬化性にきわめて優れた水性塗料組成物を得ることができる。このような特定材料の外殻でアルキド樹脂を内包した樹脂粒子が水性媒体中に分散したエマルションを実際に調製したことが、本発明の大きな成果の1つである。
C. Outer shell containing alkyd resin The outer shell contains the alkyd resin. The outer shell is made of a resin having an unsaturated bond. By encapsulating the alkyd resin with a resin having an unsaturated bond, it is possible to obtain an aqueous coating composition that is extremely excellent in curability at the time of coating film formation. One of the great achievements of the present invention is the actual preparation of an emulsion in which resin particles encapsulating an alkyd resin in the outer shell of such a specific material are dispersed in an aqueous medium.

好ましくは、上記不飽和結合を有する樹脂は、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位を含む。さらに好ましくは、当該樹脂は、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位を含む共重合体である。特に好ましくは、共重合体における不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位の含有比率は、モノマーの仕込み比で50質量%以下である。50質量%を超えると、重合が十分に進行せず、外殻が十分に形成されない場合がある。一方、共重合体における不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位の含有比率は、モノマーの仕込み比で好ましくは20質量%以上である。20質量%未満では、硬化性や得られる塗膜の硬度が不十分となる場合がある。   Preferably, the resin having an unsaturated bond includes a repeating unit derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer. More preferably, the resin is a copolymer containing a repeating unit derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer. Particularly preferably, the content ratio of the repeating unit derived from the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer in the copolymer is 50% by mass or less as a monomer charging ratio. If it exceeds 50% by mass, the polymerization may not proceed sufficiently and the outer shell may not be formed sufficiently. On the other hand, the content ratio of the repeating unit derived from the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer in the copolymer is preferably 20% by mass or more in terms of the monomer charge ratio. If it is less than 20% by mass, the curability and the hardness of the resulting coating film may be insufficient.

上記共重合体は、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーと、当該エチレン性不飽和モノマーと共重合可能な任意の適切な他のモノマーとを、共重合することにより得られ得る。   The copolymer can be obtained by copolymerizing an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer and any appropriate other monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer.

1つの実施形態においては、上記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーは、エポキシ基含有エチレン性不飽和モノマーと不飽和脂肪酸とを反応させることにより得られる。エポキシ基含有エチレン性不飽和モノマーとしては、代表的には、エポキシ基含有(メタ)アクリル化合物または(メタ)アリルグリシジルエーテルが用いられ得る。エポキシ基含有(メタ)アクリル化合物の具体例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレート、メチルグリシジルアクリレート、メチルグリシジルメタアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート等が挙げられる。なお、本明細書において「(メタ)アクリル化合物」は、アクリル化合物およびメタクリル化合物を包含する。また、「(メタ)アリル化合物」は、アリル化合物およびメタアリル化合物を包含する。不飽和脂肪酸については、アルキド樹脂に関して上記B項で説明したとおりである。例えば、グリシジルメタクリレートと大豆油脂肪酸との反応は、下記のとおりである。この反応で得られた不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーは、グリシジルメタクリレート由来の部分がミニエマルション重合によって重合して外殻を形成し、かつ、大豆油脂肪酸由来の不飽和結合は外殻を構成する樹脂の繰り返し単位中に残存する。その結果、非常に優れた硬化性を有するエマルションが得られ得る。   In one embodiment, the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer is obtained by reacting an epoxy group-containing ethylenically unsaturated monomer with an unsaturated fatty acid. As the epoxy group-containing ethylenically unsaturated monomer, typically, an epoxy group-containing (meth) acrylic compound or (meth) allyl glycidyl ether can be used. Specific examples of the epoxy group-containing (meth) acrylic compound include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, methyl glycidyl acrylate, methyl glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, and the like. It is done. In the present specification, the “(meth) acrylic compound” includes an acrylic compound and a methacrylic compound. The “(meth) allyl compound” includes allyl compounds and methallyl compounds. The unsaturated fatty acid is as described in the above section B for the alkyd resin. For example, the reaction between glycidyl methacrylate and soybean oil fatty acid is as follows. In the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer obtained by this reaction, a portion derived from glycidyl methacrylate is polymerized by miniemulsion polymerization to form an outer shell, and an unsaturated bond derived from soybean oil fatty acid is excluded. It remains in the repeating unit of the resin constituting the shell. As a result, an emulsion having very excellent curability can be obtained.

Figure 2007270015
Figure 2007270015

別の実施形態においては、上記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーは、水酸基含有重合性不飽和モノマーと不飽和脂肪酸とをエステル化反応させることによっても得ることができる。水酸基含有重合性不飽和モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8のジオールとのハーフエステル〔例えば、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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート〕およびそれらのε−カプラクトン変性体、アリルアルコール、ポリアルキレングリコール鎖を有する不飽和カルボン酸エステル等が挙げられる。不飽和脂肪酸については、アルキド樹脂に関して上記B項で説明したとおりである。   In another embodiment, the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer can also be obtained by esterifying a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and an unsaturated fatty acid. Specific examples of the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer include a half ester of (meth) acrylic acid and a diol having 2 to 8 carbon atoms (for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate). , 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate] and their ε-capracacton modified products, allyl alcohol, unsaturated carboxylic acid ester having a polyalkylene glycol chain, and the like. The unsaturated fatty acid is as described in the above section B for the alkyd resin.

上記他のモノマーの具体例としては、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸イソボルニル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸ジシクロペンタジエニル、アクリル酸ジシクロペンタジエニル、メタクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル、アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニルなどの(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、パラクロロスチレン、ビニルナフタレンなどのスチレン系モノマー;メタクリルアミド、アクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジブチルメタクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N,N−ジオクチルメタクリルアミド、N,N−ジオクチルアクリルアミド、N−モノブチルメタクリルアミド、N−モノブチルアクリルアミド、N−モノオクチルメタクリルアミド、N−モノオクチルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミドなどのアミドモノマー;ビニルケトン等が挙げられる。当該他のモノマーは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。用いられる他のモノマーの数、種類、組み合わせおよび量は、エマルション化が可能であり、かつ上記所望の平均粒子径を有するモノマー混合物粒子および樹脂粒子が得られる限りにおいて、目的に応じて適切に設定され得る。   Specific examples of the other monomers include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-butyl acrylate, isobutyl methacrylate, isobutyl acrylate, t-methacrylic acid t- Butyl, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate, phenyl acrylate, isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, t -Butylcyclohexyl, dicyclopentadienyl methacrylate, dicyclopentadienyl acrylate, dihydrodicyclopentadienyl methacrylate, dihydrodicyclopentadienyl acrylate ( T) Acrylic acid ester; Styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, t-butylstyrene, parachlorostyrene, vinylnaphthalene; methacrylamide, acrylamide, N-methylolmethacrylamide, N-methylolacrylamide, N-butoxymethyl Methacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dibutylmethacrylamide, N, N-dibutylacrylamide, N, N-dioctylmethacrylamide, N, N -Dioctylacrylamide, N-monobutylmethacrylamide, N-monobutylacrylamide, N-monooctylmethacrylamide, N-monooctylacrylamide, N- (2-hydroxyethyl) acryl Amide monomers such as luamide and N- (2-hydroxyethyl) methacrylamide; vinyl ketone and the like. The other monomer may be used alone or in combination of two or more. The number, type, combination, and amount of other monomers used are appropriately set according to the purpose as long as they can be emulsified and the monomer mixture particles and resin particles having the desired average particle diameter can be obtained. Can be done.

D.エマルションの製造方法
本発明のエマルションは、ミニエマルション重合方法により調製され得る。当該ミニエマルション重合方法は、上記アルキド樹脂と、上記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該アルキド樹脂を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と;プレエマルション中のモノマー混合物を重合して、該アルキド樹脂を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程とを含む。ミニエマルション重合方法を用いることにより、プレエマルション油滴からモノマーが水中へ拡散移動し乳化重合することなく、樹脂粒子に疎水性物質(例えば、アルキド樹脂)を内包することが可能となる。その結果、均一性に優れた塗膜が得られるとともに、疎水性の塗膜形成成分(例えば、アルキド樹脂)を水性組成物に適用することができる。以下、本発明に用いられるミニエマルション重合方法の一例における具体的な手順を説明する。
D. Method for Producing Emulsion The emulsion of the present invention can be prepared by a miniemulsion polymerization method. In the miniemulsion polymerization method, the alkyd resin and the monomer mixture containing the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer are dispersed in an aqueous medium, and the monomer mixture particles containing the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium. Preparing a pre-emulsion dispersed therein; and polymerizing a monomer mixture in the pre-emulsion to obtain an emulsion in which resin particles encapsulating the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium. By using the mini-emulsion polymerization method, it is possible to encapsulate a hydrophobic substance (for example, alkyd resin) in the resin particles without causing the monomer to diffuse and move from the pre-emulsion oil droplets into the water to undergo emulsion polymerization. As a result, a coating film having excellent uniformity can be obtained, and a hydrophobic coating film forming component (for example, alkyd resin) can be applied to the aqueous composition. Hereinafter, a specific procedure in an example of the miniemulsion polymerization method used in the present invention will be described.

まず、モノマー混合物を調製する。モノマー混合物は、上記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーと上記共重合可能な他のモノマーとを目的に応じて所定の割合で混合することにより調製される。上述したとおり、モノマー混合物における不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーの含有量は、好ましくは20〜50質量%である。モノマー混合物は、任意の適切な分散機(例えば、ホモミキサー、ディスパーミキサー)を用いて予備乳化されてもよい。   First, a monomer mixture is prepared. The monomer mixture is prepared by mixing the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer and the other copolymerizable monomer in a predetermined ratio according to the purpose. As described above, the content of the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer in the monomer mixture is preferably 20 to 50% by mass. The monomer mixture may be pre-emulsified using any suitable disperser (eg, homomixer, dispermixer).

次に、得られたモノマー混合物、上記アルキド樹脂、乳化剤および必要に応じて任意の適切な添加剤を、高速剪断乳化機を用いて乳化することにより、プレエマルションを得る。本発明の製造方法によれば、モノマー混合物粒子がアルキド樹脂を内包した状態で水性分散媒中に分散しているプレエマルションが実現され得る。プレエマルションにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は、得られるエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径に対して好ましくは0.5〜1.5倍、さらに好ましくは0.8〜1.2倍に設定され得る。より具体的には、モノマー混合物粒子の平均粒子径は、好ましくは200nm〜500nm、さらに好ましくは300nm〜400nmである。モノマー混合物粒子がこのような範囲の平均粒子径を有し、かつ、アルキド樹脂を内包していることにより、非常に優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションを得ることができる。モノマー混合物粒子の平均粒子径は、乳化剤の量および剪断条件(例えば、回転数、剪断応力、剪断時間、剪断時の圧力)を調整することにより制御され得る。   Next, a pre-emulsion is obtained by emulsifying the obtained monomer mixture, the alkyd resin, the emulsifier, and any appropriate additive as necessary using a high-speed shear emulsifier. According to the production method of the present invention, a pre-emulsion in which the monomer mixture particles are dispersed in the aqueous dispersion medium in a state in which the alkyd resin is encapsulated can be realized. The average particle size of the monomer mixture particles in the pre-emulsion is preferably set to 0.5 to 1.5 times, more preferably 0.8 to 1.2 times the average particle size of the resin particles in the resulting emulsion. obtain. More specifically, the average particle size of the monomer mixture particles is preferably 200 nm to 500 nm, and more preferably 300 nm to 400 nm. When the monomer mixture particles have an average particle diameter in such a range and include an alkyd resin, a coating film having extremely excellent curability and excellent hardness can be formed. An emulsion can be obtained. The average particle size of the monomer mixture particles can be controlled by adjusting the amount of emulsifier and shearing conditions (eg, rotational speed, shear stress, shear time, pressure at shear).

上記高速剪断乳化機としては、所望のプレエマルションが得られる限りにおいて任意の適切な装置が採用され得る。具体例としては、高速回転剪断型撹拌機、コロイドミル、高圧コロイドミル、高圧噴射式乳化分散機、超音波乳化分散機、高圧ホモジナイザー等が挙げられる。例えば、高速回転剪断型撹拌機は、回転翼と固定環との微細な間隙で起こる強力な剪断効果および/または衝撃力を利用して、液体を微粒化する。攪拌機としてT.Kロボミックス(登録商標;プライミクス株式会社製)を用いる場合の回転数は、例えば10,000〜20,000rpmであり、攪拌時間は、例えば5分〜60分であるが、これらの条件は機器の大きさにより変化するため、周速10〜30m/秒となるように攪拌機を制御することが好ましい。   Any appropriate apparatus can be adopted as the high-speed shearing emulsifier as long as a desired pre-emulsion can be obtained. Specific examples include a high-speed rotary shear type stirrer, a colloid mill, a high-pressure colloid mill, a high-pressure jet type emulsifier / disperser, an ultrasonic emulsifier / disperser, and a high-pressure homogenizer. For example, a high-speed rotary shear type stirrer atomizes a liquid by utilizing a strong shearing effect and / or impact force that occurs in a minute gap between a rotary blade and a stationary ring. T. as a stirrer. The rotation speed when using K-Robomix (registered trademark; manufactured by Primix Co., Ltd.) is, for example, 10,000 to 20,000 rpm, and the stirring time is, for example, 5 to 60 minutes. Therefore, it is preferable to control the stirrer so that the peripheral speed is 10 to 30 m / sec.

上記乳化剤としては、代表的には、アニオン系乳化剤またはノニオン系乳化剤が用いられる。アニオン系乳化剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル硫酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられる。ノニオン系乳化剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。乳化剤の添加量は、好ましくは、モノマー混合物100質量部に対して1〜15質量部である。乳化剤の量が1質量部未満である場合には、エマルションの製造時に凝集物を生じるおそれがある。乳化剤の量が15質量部を超えると、得られる塗膜の耐水性が低下するおそれがある。   As the emulsifier, an anionic emulsifier or a nonionic emulsifier is typically used. Specific examples of anionic emulsifiers include dodecyl benzene sulfonate, lauryl sulfate, alkyl diphenyl ether disulfonate, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate, poly Examples thereof include oxyethylene alkyl ether sulfates. Specific examples of the nonionic emulsifier include polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester and the like. The addition amount of the emulsifier is preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. When the amount of the emulsifier is less than 1 part by mass, there is a possibility that an aggregate is formed during the production of the emulsion. If the amount of the emulsifier exceeds 15 parts by mass, the water resistance of the resulting coating film may be reduced.

乳化剤は、反応性乳化剤であってもよい。反応性乳化剤はエチレン性不飽和結合を有する界面活性剤である。反応性乳化剤は、アニオン型、カチオン型、ノニオン型の3種のタイプに分類される。反応性乳化剤は、上記通常の乳化剤と併用してもよく、単独で用いてもよい。反応性乳化剤は、上記モノマー混合物に含まれてもよい。反応性乳化剤を用いる場合の使用量(上記通常の乳化剤と併用する場合は反応性乳化剤と通常の乳化剤との合計)は、モノマー混合物100質量部に対して1〜15質量部である。なお、上記モノマー混合物に反応性乳化剤が含まれる場合であって当該反応性乳化剤がイオン性基を有する場合(すなわち、アニオン型またはカチオン型である場合)には、その使用量は、好ましくは10質量部以下である。   The emulsifier may be a reactive emulsifier. A reactive emulsifier is a surfactant having an ethylenically unsaturated bond. Reactive emulsifiers are classified into three types: anionic, cationic and nonionic. The reactive emulsifier may be used in combination with the above normal emulsifier, or may be used alone. A reactive emulsifier may be included in the monomer mixture. When the reactive emulsifier is used, the amount used (the total of the reactive emulsifier and the normal emulsifier when used in combination with the above ordinary emulsifier) is 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. In addition, when a reactive emulsifier is included in the monomer mixture and the reactive emulsifier has an ionic group (that is, an anionic type or a cationic type), the amount used is preferably 10. It is below mass parts.

市販のアニオン型反応性乳化剤の具体例としては、エレミノールJSシリーズ(三洋化成工業社製)、ラテムルSシリーズ、ラテムルPDシリーズ、SASKシリーズ(花王社製)、アクアロンHSシリーズ(第一工業製薬社製)、アデカリアソープSE、SRシリーズ(旭電化社製)、アントックスMS−60(日本乳化剤社製)等が挙げられる。市販のカチオン型反応性乳化剤の具体例としては、ラテムルKシリーズ(花王社製)等が挙げられる。市販のノニオン型反応性乳化剤の具体例としては、アクアロンRNシリーズ(第一工業製薬社製)、アデカリアソープNE、ERシリーズ(旭電化社製)等が挙げられる。   Specific examples of commercially available anionic reactive emulsifiers include Eleminol JS series (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Laterum S series, Latemu PD series, SASK series (manufactured by Kao Corporation), Aqualon HS series (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. ), Adekaria soap SE, SR series (Asahi Denka Co., Ltd.), Antox MS-60 (Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and the like. Specific examples of commercially available cationic reactive emulsifiers include Latemul K series (manufactured by Kao Corporation). Specific examples of commercially available nonionic reactive emulsifiers include Aqualon RN series (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Adekaria soap NE, ER series (Asahi Denka Co., Ltd.) and the like.

上記添加剤の具体例としては、重合開始剤、連鎖移動剤等が挙げられる。   Specific examples of the additive include a polymerization initiator and a chain transfer agent.

重合開始剤としては、油溶性または水溶性のいずれのタイプのものであってもよい。油溶性の重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、オクタノイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド等の有機系過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。水溶性の重合開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、tert−ブチルパーオキシアセテート、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;アゾビス(2−メチルプロピオンニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノブタン酸)、ジメチルアゾビス(2−メチルプロピオネート)、アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕、アゾビス{2−メチル−N−〔2−(1−ヒドロキシブチル)〕−プロピオンアミド}等のアゾ化合物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩が挙げられる。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。必要に応じて、上記重合開始剤に糖、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、鉄錯体等の還元剤を併用し、レドックス重合系としてもよい。重合開始剤は、上記モノマー混合物100質量部に対して好ましくは0.1〜3質量部の割合で用いられ得る。   The polymerization initiator may be either oil-soluble or water-soluble. Examples of the oil-soluble polymerization initiator include organic peroxides such as benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl perbenzoate, octanoyl peroxide, stearoyl peroxide; azobisiso Examples thereof include azo compounds such as butyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). Examples of water-soluble polymerization initiators include cumene hydroperoxide, tert-butyl peroxide, tert-butyl peroxylaurate, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, tert-butyl peroxyacetate, and diisopropylbenzene hydroperoxide. Organic peroxides: azobis (2-methylpropiononitrile), 4,4′-azobis (4-cyanobutanoic acid), dimethylazobis (2-methylpropionate), azobis [2-methyl-N- (2- Azo compounds such as hydroxyethyl) -propionamide] and azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxybutyl)]-propionamide}; persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate and sodium persulfate Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. If necessary, a reducing agent such as sugar, sodium formaldehyde sulfoxylate, or iron complex may be used in combination with the polymerization initiator to form a redox polymerization system. The polymerization initiator can be preferably used at a ratio of 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.

連鎖移動剤としては、外殻を構成する樹脂の分子量を所望の範囲に調節し得る任意の適切な連鎖移動剤が採用され得る。具体例としては、ラウリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、チオグリコール酸2−エチルへキシル、2−メチル−5−t−ブチルチオフェノール、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。連鎖移動剤は、上記モノマー混合物100質量部に対して好ましくは0.5〜5質量部の割合で用いられ得る。   Any appropriate chain transfer agent capable of adjusting the molecular weight of the resin constituting the outer shell to a desired range can be adopted as the chain transfer agent. Specific examples include lauryl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, 2-ethylhexyl thioglycolate, 2-methyl-5-t-butylthiophenol, α-methylstyrene dimer, and the like. The chain transfer agent can be preferably used at a ratio of 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.

次に、上記プレエマルションをミニエマルション重合し、エマルションを得る。上記モノマー混合物粒子が上記アルキド樹脂を内包した状態で水性分散媒中に分散しているプレエマルションをミニエマルション重合することにより、当該モノマー混合物がアルキド樹脂を内包したまま重合し、外殻を形成する。その結果、アルキド樹脂を内包した樹脂粒子(すなわち、カプセル状の樹脂粒子)が分散したエマルションが得られる。重合条件は、モノマー混合物に用いられるモノマーの種類、アルキド樹脂の含有量等に応じて適切に選択され得る。1つの実施形態においては、ミニエマルション重合における重合温度は40〜100℃、重合時間は4〜8時間である。以上のようにして、本発明のエマルションが得られる。   Next, the pre-emulsion is subjected to miniemulsion polymerization to obtain an emulsion. By carrying out miniemulsion polymerization of the pre-emulsion dispersed in the aqueous dispersion medium with the monomer mixture particles encapsulating the alkyd resin, the monomer mixture polymerizes while encapsulating the alkyd resin to form an outer shell. . As a result, an emulsion in which resin particles encapsulating alkyd resin (that is, capsule-like resin particles) are obtained is obtained. The polymerization conditions can be appropriately selected according to the type of monomer used in the monomer mixture, the content of the alkyd resin, and the like. In one embodiment, the polymerization temperature in the miniemulsion polymerization is 40 to 100 ° C., and the polymerization time is 4 to 8 hours. As described above, the emulsion of the present invention is obtained.

E.水性塗料組成物
本発明の水性塗料組成物は、上記のエマルションを含有する。水性塗料組成物におけるエマルションの固形分は、水性塗料組成物の全固形分に対して好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上である。エマルションの固形分比率が30質量%より少ない場合には、得られる塗膜の耐水性が低下する傾向がある。
E. Aqueous coating composition The aqueous coating composition of the present invention contains the above emulsion. The solid content of the emulsion in the aqueous coating composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the total solid content of the aqueous coating composition. When the solid content ratio of the emulsion is less than 30% by mass, the water resistance of the resulting coating film tends to decrease.

本発明の水性塗料組成物は、上記エマルションに加えて、任意の適切な塗料用添加剤をさらに含有し得る。塗料用添加剤の具体例としては、硬化触媒(例えば、金属ドライヤー)、pH調整剤(例えば、アンモニア水、水酸化ナトリウム)、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、増粘剤、静電助剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤等が挙げられる。添加される塗料用添加剤の数、種類および量は、目的に応じて適切に選択され得る。本発明の塗料組成物が目的に応じて色材(例えば、顔料)や他の樹脂成分をさらに含有し得ることはいうまでもない。   The water-based paint composition of the present invention may further contain any appropriate paint additive in addition to the emulsion. Specific examples of paint additives include curing catalysts (eg, metal dryers), pH adjusters (eg, ammonia water, sodium hydroxide), antifoaming agents, leveling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, flame retardants. , Antistatic agents, compatibilizers, crosslinking agents, thickeners, electrostatic assistants, plasticizers, heat stabilizers, light stabilizers, and the like. The number, type and amount of paint additives to be added can be appropriately selected according to the purpose. Needless to say, the coating composition of the present invention may further contain a coloring material (for example, pigment) and other resin components depending on the purpose.

本発明の水性塗料組成物は、クリヤー塗料、エナメル塗料、建築用、自動車外板用、自動車部品用などの塗料用途、印刷インキ等の被覆材、不織布用の接合剤、接着剤、充填材、形成材料、レジスト等に好適に使用することができる。   The water-based paint composition of the present invention is a clear paint, enamel paint, architectural use, automotive exterior coating, automotive parts and other coating applications, printing ink and other coating materials, nonwoven fabric bonding agents, adhesives, fillers, It can be suitably used for forming materials, resists, and the like.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および%は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, parts and% in the examples are based on mass.

(製造例1)アルキド樹脂の製造
無水フタル酸457部、安息香酸209部、トリメチロールプロパン393部、ペンタエリトリトール202部、大豆油脂肪酸440部、脱水ひまし油脂肪酸439部、ジブチルスズオキサイド2部およびメチルイソブチルケトン60部を還流冷却器つきのフラスコに仕込み、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら230℃で約8時間加熱し、樹脂酸価5になるまで反応させた。このアルキド樹脂の理論OH価は100である。
(Production Example 1) Production of alkyd resin 457 parts of phthalic anhydride, 209 parts of benzoic acid, 393 parts of trimethylolpropane, 202 parts of pentaerythritol, 440 parts of soybean oil fatty acid, 439 parts of dehydrated castor oil fatty acid, 2 parts of dibutyltin oxide and methyl isobutyl 60 parts of a ketone was charged into a flask equipped with a reflux condenser and heated at 230 ° C. for about 8 hours with stirring in a nitrogen gas atmosphere to react until the resin acid value was 5. The theoretical OH value of this alkyd resin is 100.

(製造例2)不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーの製造
大豆油脂肪酸51.9部、グリシジルメタクリレート27.9部、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド0.16部およびハイドロキノンモノメチルエーテル0.14部を反応容器に入れ、攪拌しながら170〜180℃の温度で反応を行った。エポキシ基とカルボキシル基の付加反応は残存カルボキシル基の量を測定しながら追跡した。反応が完了するまで約3時間かかった。
(Production Example 2) Production of unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer 51.9 parts of soybean oil fatty acid, 27.9 parts of glycidyl methacrylate, 0.16 part of tetra-n-butylphosphonium bromide and hydroquinone monomethyl ether 14 parts were put into a reaction vessel and reacted at a temperature of 170 to 180 ° C. with stirring. The addition reaction of epoxy group and carboxyl group was followed while measuring the amount of residual carboxyl group. It took about 3 hours to complete the reaction.

(実施例1)水性アルキド樹脂内包エマルション
下に示す組成のモノマー混合物100部に、製造例1に記載のアルキド樹脂103部(アルキド樹脂固形分100部)を溶解し、溶液Aを調製した。一方、イオン交換水80部に、ラテムルPD104(花王(株)製アニオン系乳化剤、固形分20%)30部を溶解し、溶液Bを調製した。次いで、溶液Aと溶液Bとを混合し、この混合液にT.K.ロボミックス(登録商標)(プライミクス(株)製)により15,000rpmの回転数で40分間機械的剪断を与えた後、イオン交換水50部で希釈することでプレエマルションCを調製した。プレエマルションCにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は343nmであった。続いて、80℃に保持されたイオン交換水177部に、上記プレエマルションCと、過硫酸アンモニウム0.3部をイオン交換水40.0部に溶解させた開始剤水溶液Dとを3時間かけて連続滴下した。滴下終了後、80℃で2時間保持して重合を完結させ、水性アルキド樹脂内包エマルション1を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は330nm、固形分濃度は36.2%であった。
モノマー混合物
製造例2の不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー 30.0部
メチルメタクリレート 21.8部
エチルアクリレート 11.4部
n−ブチルアクリレート 29.0部
スチレン 7.0部
メタクリル酸 0.8部
(Example 1) Aqueous alkyd resin-encapsulated emulsion In 100 parts of a monomer mixture having the composition shown below, 103 parts of the alkyd resin described in Production Example 1 (100 parts of alkyd resin solid content) was dissolved to prepare a solution A. On the other hand, Latem PD104 (Kao Co., Ltd. anionic emulsifier, 20% solid content) was dissolved in 80 parts of ion-exchanged water to prepare Solution B. Next, the solution A and the solution B were mixed. K. Pre-emulsion C was prepared by applying mechanical shearing with Robomix (registered trademark) (manufactured by Primix Co., Ltd.) at a rotational speed of 15,000 rpm for 40 minutes and then diluting with 50 parts of ion-exchanged water. The average particle size of the monomer mixture particles in the pre-emulsion C was 343 nm. Subsequently, in 177 parts of ion-exchanged water maintained at 80 ° C., the pre-emulsion C and an aqueous initiator solution D in which 0.3 part of ammonium persulfate was dissolved in 40.0 parts of ion-exchanged water were taken over 3 hours. Continuous dripping. After completion of the dropping, the polymerization was completed by maintaining at 80 ° C. for 2 hours to obtain an aqueous alkyd resin-containing emulsion 1. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 330 nm, and the solid content concentration was 36.2%.
Monomer mixture Unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer of Production Example 2 30.0 parts Methyl methacrylate 21.8 parts Ethyl acrylate 11.4 parts n-Butyl acrylate 29.0 parts Styrene 7.0 parts Methacrylic acid 8 copies

(比較例1)
製造例2に記載の不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーの代わりにアリルメタクリレートを用いた以外はすべて実施例1と同様の操作手順でエマルション2を得た。なお、プレエマルションのモノマー混合物粒子の平均粒子径は284nmであった。得られたエマルションの樹脂粒子の平均粒子径は224nm、固形分濃度は37.3%であった。
(Comparative Example 1)
Emulsion 2 was obtained in the same procedure as in Example 1 except that allyl methacrylate was used in place of the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer described in Production Example 2. The average particle size of the pre-emulsion monomer mixture particles was 284 nm. The average particle diameter of the resin particles of the obtained emulsion was 224 nm, and the solid content concentration was 37.3%.

(比較例2)
アルキド樹脂を用いなかったこと、およびモノマー混合物を200部用いたこと以外は実施例1と同様にしてエマルション3を得た。なお、プレエマルションのモノマー混合物粒子の平均粒子径は235nmであった。得られたエマルションの樹脂粒子の平均粒子径は185nm、固形分濃度は36.1%であった。
(Comparative Example 2)
Emulsion 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that no alkyd resin was used and 200 parts of the monomer mixture was used. The average particle size of the pre-emulsion monomer mixture particles was 235 nm. The average particle diameter of the resin particles of the obtained emulsion was 185 nm, and the solid content concentration was 36.1%.

(実施例2)水性塗料組成物1
実施例1で得られた水性アルキド樹脂内包エマルション1(32.5部)に、10%水酸化ナトリウム水溶液0.5部、VXW4940(金属ドライヤー、ソルーシア(株)製)50%水希釈液0.6部を加え、タッチミキサーで振とうさせることにより、水性塗料組成物1を得た。得られた水性塗料組成物1を、6ミルドクターブレードを用いてガラス板上に塗布し、60℃で1週間乾燥させ、淡黄色透明の硬化塗膜を得た。得られた硬化塗膜の鉛筆硬度を調べたところ、3Bであった。また、硬化塗膜を20℃のアセトンに24時間埋没させ、塗膜の残存率を調べたところ、78%であった。結果を、後述の比較例3および4の結果と併せて下記表1に一覧する。
(Example 2) Water-based paint composition 1
The aqueous alkyd resin-encapsulated emulsion 1 (32.5 parts) obtained in Example 1 was diluted with 0.5 part of 10% aqueous sodium hydroxide solution, 50% VXW4940 (metal dryer, manufactured by Solusia Co., Ltd.) 6 parts was added, and the water-based coating composition 1 was obtained by making it shake with a touch mixer. The obtained aqueous coating composition 1 was applied onto a glass plate using a 6 mil doctor blade and dried at 60 ° C. for 1 week to obtain a light yellow transparent cured coating film. When the pencil hardness of the obtained cured coating film was examined, it was 3B. The cured coating film was immersed in acetone at 20 ° C. for 24 hours, and the residual ratio of the coating film was examined. As a result, it was 78%. The results are listed in Table 1 below together with the results of Comparative Examples 3 and 4 described later.

Figure 2007270015
Figure 2007270015

(比較例3)水性塗料組成物2
実施例1の水性アルキド樹脂内包エマルション1の代わりに比較例1で得られたエマルション2を用いた以外は、実施例2と同様の操作手順で水性塗料組成物2を調製し、硬化塗膜を得た。さらに、得られた塗膜を実施例2と同様の評価に供した。塗膜の鉛筆硬度は6B以下であり、塗膜残存率は48%であった。結果を表1に一覧する。
(Comparative Example 3) Water-based paint composition 2
An aqueous coating composition 2 was prepared in the same procedure as in Example 2 except that the emulsion 2 obtained in Comparative Example 1 was used instead of the aqueous alkyd resin-containing emulsion 1 in Example 1, and a cured coating film was formed. Obtained. Furthermore, the obtained coating film was subjected to the same evaluation as in Example 2. The pencil hardness of the coating film was 6B or less, and the coating film residual ratio was 48%. The results are listed in Table 1.

(比較例4)水性塗料組成物3
実施例1の水性アルキド樹脂内包エマルション1の代わりに比較例2で得られたエマルション2を用いた以外は、実施例2と同様の操作手順で水性塗料組成物3を調製し、硬化塗膜を得た。さらに、得られた塗膜を実施例2と同様の評価に供した。塗膜の鉛筆硬度は6Bであり、塗膜残存率は41%であった。結果を表1に一覧する。
(Comparative Example 4) Water-based paint composition 3
An aqueous coating composition 3 was prepared in the same procedure as in Example 2 except that the emulsion 2 obtained in Comparative Example 2 was used instead of the aqueous alkyd resin-containing emulsion 1 in Example 1, and a cured coating film was formed. Obtained. Furthermore, the obtained coating film was subjected to the same evaluation as in Example 2. The pencil hardness of the coating film was 6B, and the coating film remaining rate was 41%. The results are listed in Table 1.

表1から明らかなように、本発明の実施例の水性塗料組成物から得られた塗膜は、比較例の水性塗料組成物から得られた塗膜に比べて、硬度および塗膜残存率の両方が顕著に優れている。一方、不飽和脂肪酸を用いない比較例3およびアルキド樹脂を用いない比較例4はいずれも、硬度および塗膜残存率の両方が不十分である。このことから、このような優れた硬化性能は、エマルションの樹脂粒子の外殻を構成する不飽和脂肪酸由来の不飽和結合を有する樹脂とアルキド樹脂との相乗効果により達成されていると推察される。これは、このような外殻樹脂とアルキド樹脂とを組み合わせてエマルションおよび水性塗料組成物を実際に調製してはじめて得られる知見であり、予期せぬ優れた効果である。   As is apparent from Table 1, the coating film obtained from the aqueous coating composition of the example of the present invention has a hardness and a coating film remaining ratio of the coating film obtained from the aqueous coating composition of the comparative example. Both are significantly better. On the other hand, in both Comparative Example 3 in which no unsaturated fatty acid is used and Comparative Example 4 in which no alkyd resin is used, both the hardness and the coating film residual ratio are insufficient. From this, it is surmised that such excellent curing performance is achieved by the synergistic effect of the alkyd resin and the resin having an unsaturated bond derived from the unsaturated fatty acid constituting the outer shell of the resin particles of the emulsion. . This is a finding obtained only by actually preparing an emulsion and an aqueous coating composition by combining such an outer shell resin and an alkyd resin, and is an unexpectedly excellent effect.

本発明のエマルションおよび水性塗料組成物は、環境問題に配慮した塗料として好適に利用され得る。

The emulsion and aqueous coating composition of the present invention can be suitably used as a coating considering environmental issues.

Claims (8)

水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションであって、
該樹脂粒子が、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位を含む樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包されたアルキド樹脂とを含み、その平均粒子径が100nm〜500nmである
エマルション。
An emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium,
The resin particles include an outer shell composed of a resin containing a repeating unit derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer, and an alkyd resin encapsulated in the outer shell, and the average particle diameter is 100 nm. An emulsion that is ~ 500 nm.
前記アルキド樹脂が、エマルションの全固形分質量に対して10〜70質量%の割合で含有されている、請求項1に記載のエマルション。   The emulsion of Claim 1 in which the said alkyd resin is contained in the ratio of 10-70 mass% with respect to the total solid content mass of an emulsion. ミニエマルション重合方法によって得られる、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションであって、
該樹脂粒子が、不飽和結合を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包されたアルキド樹脂とを含み、その平均粒子径が100nm〜500nmであり、
該外殻が、該アルキド樹脂を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを重合することにより形成され、該不飽和結合が不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマー由来である
エマルション。
An emulsion obtained by a miniemulsion polymerization method in which resin particles are dispersed in an aqueous medium,
The resin particles include an outer shell composed of a resin having an unsaturated bond, and an alkyd resin encapsulated in the outer shell, and an average particle diameter thereof is 100 nm to 500 nm,
The outer shell is formed by polymerizing a pre-emulsion in which monomer mixture particles including the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium, and the unsaturated bond is derived from an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer. There is an emulsion.
前記モノマー混合物における前記不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーの含有量が50質量%以下である、請求項3に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 3, wherein the content of the unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer in the monomer mixture is 50% by mass or less. 前記モノマー混合物粒子の平均粒子径が、前記樹脂粒子の平均粒子径の0.5〜1.5倍である、請求項3または4に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 3 or 4, wherein an average particle size of the monomer mixture particles is 0.5 to 1.5 times an average particle size of the resin particles. アルキド樹脂と、不飽和脂肪酸エステル基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該アルキド樹脂を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と、
該プレエマルション中の該モノマー混合物を重合して、該アルキド樹脂を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程とを含み、
該樹脂粒子の平均粒子径が100nm〜500nmである
エマルションの製造方法。
An alkyd resin and a monomer mixture containing an unsaturated fatty acid ester group-containing ethylenically unsaturated monomer are dispersed in an aqueous medium to prepare a pre-emulsion in which the monomer mixture particles containing the alkyd resin are dispersed in the aqueous medium. And a process of
Polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion to obtain an emulsion in which resin particles encapsulating the alkyd resin are dispersed in an aqueous medium,
The method for producing an emulsion, wherein the resin particles have an average particle diameter of 100 nm to 500 nm.
前記モノマー混合物粒子の平均粒子径が、前記樹脂粒子の平均粒子径の0.5〜1.5倍である、請求項6に記載の製造方法。   The production method according to claim 6, wherein an average particle diameter of the monomer mixture particles is 0.5 to 1.5 times an average particle diameter of the resin particles. 請求項1から5のいずれかに記載のエマルションを含有する、水性塗料組成物。

An aqueous coating composition containing the emulsion according to any one of claims 1 to 5.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008002254A1 (en) * 2008-06-06 2010-01-21 Evonik Röhm Gmbh Monomer mixture, useful for preparing a polymer, which is useful to prepare a coating composition, preferably lacquers and aqueous dispersion, comprises a carbonyl group containing monomer and another carbonyl group containing monomer
US11148113B2 (en) 2018-04-27 2021-10-19 Southwest Research Institute Microencapsulation utilizing an unsaturated alkyl carboxylic acid and/or an unsaturated alkyl ester

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