JP2012229346A - 新規なビニルエーテル共重合体 - Google Patents

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Abstract

【課題】インク、塗料、コーティング、粘着剤、接着剤等の分野において、バインダーや添加剤として、水性系溶媒に対する溶解性又は分散性、成膜性に優れたビニルエーテル共重合体を提供する。
【解決手段】ビニルエーテルのエーテル部分が、−(CH2−CH2−O−)p−H、(pは1〜2の整数)、であるビニルエーエーテル単量体(I)、及びビニルエーテルのエーテル部分がエチル基からなるビニルエーテル単量体(II)を構成単位として含むビニルエーテル共重合体。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規なビニルエーテル共重合体に関するものであり、さらに詳しくは、インク組成物、コーティング組成物、接着剤組成物等に利用できる新規なビニルエーテル共重合体に関するものである。
近年、環境負荷の問題から、インク、塗料、コーティング、粘着剤、接着剤等の様々な分野で有機系溶媒から水性系溶媒への移行が進んでいる。そのため、上記分野において、バインダーとして水溶性高分子化合物に対する要求が高まってきている。
一方、ビニルエーテル共重合体は、透明性、成型性に優れ皮膚刺激性も低いことから、インク、塗料、コーティング、粘着剤、接着剤等の用途で研究が行われている。
しかしながら、水性系溶媒に対する溶解性又は分散性、成膜性に優れたビニルエーテル共重合体の報告例はない。
特開平01−102501 特開平01−102502 特開2006−131805 特開2007−231227
本発明の目的は、インク、塗料、コーティング、粘着剤、接着剤等の分野において、バインダーや添加剤として、水性系溶媒に対する溶解性又は分散性、成膜性に優れたビニルエーテル共重合体を提供することである。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、下記式(I)及び(II)で示される構成単位を含むことを特徴とするビニルエーテル共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性又は分散性、成膜性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
Figure 2012229346
(式(I)中、pは1〜2の整数を表す。)
本発明によれば、水性系溶媒に対する溶解性又は分散性、成膜性に優れた新規なビニルエーテル共重合体を提供することができる。そして、本発明のビニルエーテル共重合体は、インク組成物、コーティング組成物、接着剤組成物等の用途に好適である。
本発明のビニルエーテル共重合体は、下記式(I)及び(II)で示される構成単位を含むことを特徴とするものであり、ランダム共重合体、ブロック共重合体の何れであっても良いが、製造が容易であることからランダム共重合体が好ましい。
Figure 2012229346
(式(I)中、pは1〜2の整数を表す。)
本発明のビニルエーテル共重合体は、用途に応じて、上記式(I)及び(II)で示される構成単位のモル組成比を適宜変更することが可能である。本発明のビニルエーテル共重合体において、上記式(I)で示される構成単位のモル組成比を増減させることにより、親水性及び成膜性を制御することが可能である。すなわち、本発明のビニルエーテル共重合体は、上記式(I)で示される構成単位のモル組成比が増すにつれて親水性が増大し、水性系溶媒に対する分散性が高まり、さらに水性系溶媒に対する溶解性を示すようになる。本発明のビニルエーテル共重合体を、インク組成物、コーティング組成物、接着剤組成物等に用いる場合には、水性系溶媒に対する溶解性や分散性、及び成膜性の点から、上記式(I)及び(II)で示される構成単位のモル組成比を(I)/(II)=99/1〜1/99とすることが好ましく、(I)/(II)=90/10〜10/90とすることがより好ましい。
本発明のビニルエーテル共重合体は、用途に応じて重量平均分子量(Mw)を適宜変更することが可能であるが、インク組成物、コーティング組成物、接着剤組成物等に用いる場合、重量平均分子量が1,000〜1,000,000であることが好ましく、1,000〜500,000であることがより好ましく、9,000〜13,000であることが更に好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
本願において、「重量平均分子量(以下Mwと略す)」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略す)を用いた標準ポリスチレン換算法により算出するものである。
また、GPC測定は、以下の機器及び条件で行う。GPC分析システム装置は、HLC−8220 GPC(東ソー(株)製)、カラムは、TSKgel SuperMultiporeHZ−H(東ソー(株)製)を直列に2本接続し、検出器には示差屈折率計(RI)(東ソー(株)製 HLC−8220装置組込)、移動相にテトラヒドロフラン(流速0.35mL/分)、カラム温度40℃の条件にて、測定を行う。
(実施例1)
〔下記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が、10/90のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
十分乾燥し窒素置換を行った重合管に、アセトキシエチルビニルエーテル1.30g(9.99mmol)、エチルビニルエーテル6.49g(90.0mmol)を仕込み、その後、トルエン45mLを仕込み、0℃に冷却した。20分後、三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体47mg(0.331mmol)を添加して重合を開始した。180分後、メタノール1.0mLを添加し重合停止反応を行った。反応終了後、反応液をトルエンで希釈して、脱イオン水で3回洗浄し、溶媒の減圧除去を行ったところ反応生成物が7.21g得られた。得られた反応生成物を5wt%のメタノール溶液とし、この溶液に上記反応生成物中のアセチル基に対して3倍モル量の炭酸カリウムを添加し、50℃で18時間反応を行った。反応終了後、溶媒の減圧除去を行い、再度トルエン溶液として脱イオン水で3回洗浄し、溶媒の減圧除去を行った。その結果、目的である下記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が10/90のビニルエーテルランダム共重合体が6.01g得られた。
Figure 2012229346
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=12,600であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、2重量%の分散液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する分散性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例2)
〔上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が20/80のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシエチルビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を20/80に変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が20/80のビニルエーテルランダム共重合体を6.05g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=11,900であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、5重量%の分散液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する分散性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例3)
〔上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が50/50のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシエチルビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を50/50に変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が50/50のビニルエーテルランダム共重合体を6.42g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=10,700であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、5重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例4)
〔上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が80/20のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシエチルビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を80/20に変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が80/20のビニルエーテルランダム共重合体を6.76g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=9,670であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、20重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ粘着性を有する均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例5)
〔上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が90/10のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシエチルビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を90/10に変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、上記式(A)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が90/10のビニルエーテルランダム共重合体を6.86g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=9,250であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、30重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ粘着性を有する均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例6)
〔下記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が10/90のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
十分乾燥し窒素置換を行った重合管に、アセトキシジエチレングリコールモノビニルエーテル1.74g(9.99mmol)、エチルビニルエーテル6.49g(90.0mmol)を仕込み、その後、トルエン45mLを仕込み、0℃に冷却した。20分後、三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体47mg(0.331mmol)を添加して重合を開始した。180分後、メタノール1.0mLを添加し重合停止反応を行った。反応終了後、反応液をトルエンで希釈して、脱イオン水で3回洗浄し、溶媒の減圧除去を行ったところ反応生成物が7.52g得られた。得られた反応生成物を5wt%のメタノール溶液とし、この溶液に上記反応生成物中のアセチル基に対して3倍モル量の炭酸カリウムを添加し、50℃で18時間反応を行った。反応終了後、溶媒の減圧除去を行い、再度トルエン溶液として脱イオン水で3回洗浄し、溶媒の減圧除去を行った。その結果、目的である下記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が10/90のビニルエーテルランダム共重合体が5.86g得られた。
Figure 2012229346
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=12,200であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、2重量%の分散液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する分散性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例7)
〔上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が20/80のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシジエチレングリコールモノビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を20/80に変更した以外は実施例6と同様の操作を行って、上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が20/80のビニルエーテルランダム共重合体を6.73g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=11,700であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、5重量%の分散液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する分散性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例8)
〔上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が50/50のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシジエチレングリコールモノビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を50/50に変更した以外は実施例6と同様の操作を行って、上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が50/50のビニルエーテルランダム共重合体を8.15g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=10,900であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、5重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例9)
〔上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が80/20のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシジエチレングリコールモノビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を80/20に変更した以外は実施例6と同様の操作を行って、上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が80/20のビニルエーテルランダム共重合体を9.63g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=10,100であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、20重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ粘着性を有する均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(実施例10)
〔上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が90/10のビニルエーテルランダム共重合体の合成〕
アセトキシジエチレングリコールモノビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を90/10に変更した以外は実施例6と同様の操作を行って、上記式(C)及び(B)で示される構成単位のモル組成比が90/10のビニルエーテルランダム共重合体を9.95g得た。
得られたビニルエーテルランダム共重合体は、GPC測定により、Mw=9,850であることが確認された。さらに、上記ビニルエーテルランダム共重合体の1HNMRを測定したところ、原料ビニルエーテルに由来するビニル基のピークとアセチル基のピークは消失していた。
また、上記ビニルエーテルランダム共重合体を水に溶解させ、30重量%の溶液を得た。さらに、この溶液をガラスシャーレ上に塗布後、減圧乾燥したところ粘着性を有する均一な被膜が得られた。これらにより、上記ビニルエーテルランダム共重合体が、水性系溶媒に対する溶解性、及び成膜性に優れていることが確認された。
(比較例1)
〔エチルビニルエーテル重合体の合成〕
アセトキシエチルビニルエーテルとエチルビニルエーテルとのモル組成比を0/100に変更した以外は実施例1と同様の操作を行って、エチルビニルエーテル重合体を6.32g得た。
得られたエチルビニルエーテル重合体は、GPC測定により、Mw=13,200であることが確認された。このエチルビニルエーテル重合体の1HNMRを測定したところ、原料であるエチルビニルエーテルに由来するビニル基のピークは消失していた。
また、上記エチルビニルエーテル重合体は水に溶解せず、均一な分散液も得られなかった。そのため、ガラスシャーレ上に溶液を塗布することができなかった。

Claims (3)

  1. 下記式(I)及び(II)で示される構成単位を含むことを特徴とするビニルエーテル共重合体。
    Figure 2012229346
    (式(I)中、pは1〜2の整数を表す。)
  2. 前記式(I)及び(II)で示される構成単位のモル組成比が(I)/(II)=99/1〜1/99であることを特徴とする請求項1に記載のビニルエーテル共重合体。
  3. 重量平均分子量が1,000〜1,000,000であることを特徴とする請求項1又は2に記載のビニルエーテル共重合体。
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