JP2015089906A - Polymer emulsion, coloring agent composition including the same, aqueous inkjet ink, and production method of polymer emulsion - Google Patents

Polymer emulsion, coloring agent composition including the same, aqueous inkjet ink, and production method of polymer emulsion Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a useful and new emulsion, which is especially suitable for a film forming component of an inkjet ink.SOLUTION: A polymer emulsion is an emulsion of a polymer (a) which has a sulfonic acid ion and in which an emulsion state is stabilized by the sulfonic acid ion and an A-B block copolymer made of a methacrylate monomer corresponding to 90 mass% or more thereof, in which A block has Mn of 1,000-20,000, and a degree of dispersion of 1.5 or less, has a carboxy group, and has an acid value of 30-250 mgKOH/g, where the carboxy group can be neutralized by an alkali, in which B block has a quaternary ammonium ionic group originating from the methacrylate monomer having a quaternary ammonium base, and in which at least a part of counter ions of the sulfonic acid ion of the polymer (a) is the quaternary ammonium ionic group of the B block, and has a bond of ions forming a pair of them.

Description

本発明は、インクジェット印刷方式の印刷に適した被膜成分として有用な樹脂エマルジョン(ポリマーエマルジョン)、これを含んでなる着色剤組成物および水性インクジェットインク、さらには、ポリマーエマルジョンの製造方法に関する。   The present invention relates to a resin emulsion (polymer emulsion) useful as a film component suitable for printing in an ink jet printing system, a colorant composition comprising the resin emulsion, an aqueous ink jet ink, and a method for producing a polymer emulsion.

インクジェットプリンターは、その高機能化により、個人用、事務用、業務用、また、記録用、カラー表示用、カラー写真用と、その用途が多岐に亙ってきている。さらに、産業用として高速印刷対応へと用途が拡大している。その水性顔料インクにおいては、顔料の鮮明性、色の冴え、色濃度などの向上を図るため、インク中の顔料粒子の微細化が進んでいる。一方、プリンタの装置の改良による高速化及び高画質化に対応するため、吐出液滴(インク液滴)の微小化が進んでいる。これらの改良は、インクジェット用の加工紙、特に、写真紙、ワイドフォーマット用紙などに対しては、形成した画像の優れた高画質化をもたらした。しかし、近年のインクジェット記録方式の多岐に亙る普及は、これらの紙にとどまらず様々な紙質に対しても印字適応する必要を生じさせているのに対し、紙やフィルムの種類によっては、擦ると形成した画像(印字物)が欠落してしまうという問題が生じている。   Ink jet printers have been used for various purposes such as personal use, office use, business use, recording use, color display use, and color photography use due to their high functionality. In addition, applications are expanding to support high-speed printing for industrial use. In the water-based pigment ink, in order to improve the sharpness, color tone, color density, etc. of the pigment, the pigment particles in the ink are being miniaturized. On the other hand, in order to cope with higher speed and higher image quality by improving the printer device, the size of ejected droplets (ink droplets) has been reduced. These improvements have resulted in excellent image quality of formed images for inkjet processed paper, especially photographic paper, wide format paper, and the like. However, in recent years, the widespread use of inkjet recording methods has created a need to adapt not only to these papers but also to various paper qualities. There is a problem that the formed image (printed material) is lost.

また、産業用として、大判の樹脂フィルムなどへの印刷が行なわれており、その場合の印刷被膜の基材への密着性の保持が必要となっている。使用されるフィルムも、その用途に応じて、例えば、ポリ塩ビ系、ポリオレフィン系、PET、ポリスチレン系などの様々な材質のフィルムがあり多種多様なものになっているが、いずれの場合においても高密着性の印画物が求められている。   For industrial use, printing is performed on large-sized resin films and the like, and in that case, it is necessary to maintain the adhesion of the printed film to the substrate. Depending on the application, there are various types of films, such as polyvinyl chloride, polyolefin, PET, and polystyrene, depending on the application. Adhesive prints are required.

これらの問題や要求を解決するために、インク中に、被膜を形成するバインダーを添加する必要が生じているが、様々な紙質に対応でき、且つ、様々な材質のフィルムに対して形成した被膜の高密着性を達成するバインダーで、且つ、インクジェット印刷適性(高速印刷性、吐出安定性)が良好なバインダーが必要とされている。以下、紙やフィルムのことをあわせて基材と称す場合がある。   In order to solve these problems and requirements, it is necessary to add a binder for forming a coating in the ink. There is a need for a binder that achieves high adhesiveness and that has good ink jet printing suitability (high-speed printability and ejection stability). Hereinafter, paper and film may be collectively referred to as a base material.

一方、印刷機の記録ヘッドなどでインクが乾燥する場合があり、ヘッドなどでインクが乾燥し、場合によっては色材が固化することが生じる場合もあるが、その際に、洗浄液やインクなどで再度、色材が水に溶解分散してインクに戻る再溶解性が必要とされている。   On the other hand, the ink may be dried by the recording head of the printing press, etc., and the ink may be dried by the head, and in some cases the color material may solidify. Again, there is a need for redissolvability in which the color material dissolves and disperses in water and returns to the ink.

このため、上記した要求性能に鑑みてインクに添加する様々なバインダーが開発されており、通常の被膜成分となり得るような、アクリル系、ウレタン系、ビニル系、エステル系などの水溶性ポリマー溶液や、ポリマーエマルジョンの溶液が、インク中に添加されている。しかし、水溶性ポリマーの場合は、ポリマーが水性顔料インクの水系媒体に溶解する成分であるので、下記に述べるように、インクの粘度を高くしてしまい、インクジェット記録方式に不向きなものになるという別の問題があった。すなわち、水溶性ポリマーにおいては、カルボキシ基を有するポリマーのアルカリ中和物で水溶性を発現させるポリマーが使用される場合があるが、下記の課題が生じる。この場合、カルボキシ基濃度を高くすることで水溶性が高くなるのでインクの再溶解性は良好となるが、一方でポリマーが溶解しているのでインクの粘度が高くなってしまう傾向があり、また、インクが非ニュートン性の粘性を示し、うまく吐出できない場合もあった。さらに、カルボキシ基が多いので、形成した印刷被膜の耐水性が悪い場合がある。   For this reason, various binders to be added to the ink have been developed in view of the above-mentioned required performance, and water-soluble polymer solutions such as acrylic, urethane, vinyl, ester, etc., which can be ordinary film components, A solution of the polymer emulsion is added into the ink. However, in the case of a water-soluble polymer, since the polymer is a component that dissolves in the aqueous medium of the aqueous pigment ink, as described below, the viscosity of the ink is increased, making it unsuitable for the ink jet recording system. There was another problem. That is, in the water-soluble polymer, a polymer that exhibits water solubility with an alkali neutralized product of a polymer having a carboxy group may be used, but the following problems arise. In this case, by increasing the carboxy group concentration, the water resolubility becomes higher and the ink re-dissolvability becomes better. On the other hand, since the polymer is dissolved, the ink viscosity tends to increase, In some cases, the ink exhibited non-Newtonian viscosity and could not be ejected well. Furthermore, since there are many carboxy groups, the formed printed film may have poor water resistance.

また、逆に、このカルボキシ基濃度を下げることで下記の利点が得られるが、その一方で、下記の課題が生じる。すなわち、カルボキシ基の濃度を下げると樹脂の溶解性がなくなって粒子化し、水分散体やエマルジョンとなって、インクの粘度を低下させることができ、さらに、カルボキシ基濃度が低いので形成した印刷被膜の耐水性が良好となり、且つ、疎水性であるために基材との密着性が向上するが、その一方で、水溶性が乏しいので、ヘッドなどでインクが乾燥すると、再度水系媒体に溶解分散することである再溶解性が不良となってしまうという問題が生じる。この問題に対しては、従来、水溶性の溶剤を使用したりしていた。   Conversely, the following advantages can be obtained by lowering the carboxy group concentration, but the following problems arise. That is, when the concentration of the carboxy group is lowered, the solubility of the resin is lost and particles are formed, resulting in an aqueous dispersion or emulsion, which can lower the viscosity of the ink. Further, the printed film formed because the carboxy group concentration is low. The water resistance is good and the hydrophobicity improves the adhesion to the substrate. On the other hand, the water solubility is poor, so when the ink is dried with a head or the like, it is dissolved and dispersed in the aqueous medium again. This causes a problem that the re-solubility becomes poor. Conventionally, a water-soluble solvent has been used for this problem.

ポリマーの水系エマルジョンとしては、例えば、従来公知の低分子界面活性剤や、反応性界面活性剤を使用した乳化重合によって得られるエマルジョンや、カルボキシ基を有するモノマーを少量添加して重合して中和することで得られる自己乳化型のエマルジョンが挙げられる(特許文献1−3参照)。   Examples of aqueous emulsions of polymers include neutralization by adding a small amount of a conventionally known low molecular surfactant, emulsion obtained by emulsion polymerization using a reactive surfactant, or a monomer having a carboxy group. Self-emulsifying emulsions obtained by doing so (see Patent Documents 1-3).

特表2003−520279号公報Special table 2003-520279 gazette 特開2004−197090号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-197090 特開2005−179679号公報JP 2005-179679 A

しかしながら、本発明者らの検討によれば、これらの従来技術ではポリマー自体が高分子量となり、基材との密着性を向上させているが、乾燥して被膜となってしまうと水系媒体に溶解せず、再分散性が不良となってしまう場合があった。また、エマルジョン粒子表面が界面活性剤や共重合成分などの親水性付与基によって水系媒体に安定に乳化、分散するようになっているが、その水和が少ないため、吐出安定性が悪い場合があった。   However, according to the study by the present inventors, in these conventional techniques, the polymer itself has a high molecular weight and improves the adhesion to the base material. However, when dried, the polymer dissolves in an aqueous medium. In some cases, the redispersibility becomes poor. In addition, the emulsion particle surface is stably emulsified and dispersed in an aqueous medium by a hydrophilicity imparting group such as a surfactant or a copolymer component. However, since the hydration is low, ejection stability may be poor. there were.

したがって、本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し得る、インクに適用した場合に、インクジェット印刷方式に適した被膜成分(バインダー)となる新たなエマルジョンである水系のポリマーエマルジョンを提供することにある。具体的には、本発明の目的は、インクジェット印刷システムにおいて、高速印刷性と吐出安定性などの印刷適性に優れ、特に、色材に顔料を用いたインクジェット用の水性顔料インクの場合に有用な、印刷機のヘッドなどでインクが乾燥しても再度分散できる再分散性に優れ、しかも、様々な材料からなる基材に対して密着性があるインクジェット用の水性顔料インクの提供を実現可能にするポリマーエマルジョンを提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、上記の優れた特性のポリマーエマルジョンを容易に得ることができる簡便な製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an aqueous polymer emulsion that is a new emulsion that can be used as a film component (binder) suitable for an ink jet printing method when applied to ink, which can solve the above-described problems of the prior art. There is to do. Specifically, the object of the present invention is excellent in printability such as high-speed printability and ejection stability in an inkjet printing system, and is particularly useful in the case of an aqueous pigment ink for inkjet using a pigment as a coloring material. It is possible to provide water-based pigment inks for inkjet that are excellent in redispersibility that can be dispersed again even when the ink is dried on the head of a printing press, etc., and that have adhesion to substrates made of various materials. It is to provide a polymer emulsion. Furthermore, another object of the present invention is to provide a simple production method capable of easily obtaining a polymer emulsion having the above excellent properties.

上記の課題は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、スルホン酸イオンを有し、該スルホン酸イオンと下記のA−Bブロックコポリマーで乳化状態が安定化されているポリマー(a)のポリマーエマルジョンであって、該ポリマー(a)のスルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるA−Bブロックコポリマーで構成されており、該A−Bブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックは、そのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、その分子量の分布を示す分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されるものであり、該A−Bブロックコポリマーを構成するBのポリマーブロックは、少なくとも、その形成成分として用いた第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーに由来する第4級アンモニウムイオン基を有するものであり、上記ポリマー(a)のスルホン酸イオンの対イオンの少なくとも一部が、上記Bのポリマーブロックの有する第4級アンモニウムイオン基であり、ポリマー(a)とA−Bブロックコポリマーとが対となるイオンの結合を有していることを特徴とするポリマーエマルジョンを提供する。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention relates to a polymer emulsion of a polymer (a) having a sulfonate ion and having an emulsion state stabilized by the sulfonate ion and the following AB block copolymer, the polymer (a) A part or all of the counter ion of the sulfonate ion is composed of an AB block copolymer composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer, and the polymer block of A constituting the AB block copolymer is: The number average molecular weight in terms of polystyrene in the gel permeation chromatography is 1000 to 20000, the dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) indicating the distribution of the molecular weight is 1.5 or less, and at least a carboxy group is present. And the acid value of the polymer block is 30 to 250 mg KOH / g, The carboxy group in the structure is neutralized with an alkali, and the polymer block of B constituting the AB block copolymer is at least a methacrylate having a quaternary ammonium salt group used as a forming component thereof. A quaternary ammonium ion group derived from a monomer, and at least a part of the counter ion of the sulfonate ion of the polymer (a) is a quaternary ammonium ion group of the polymer block B. Provided is a polymer emulsion characterized in that the polymer (a) and the AB block copolymer have a pair of ionic bonds.

上記本発明のエマルジョンの好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。すなわち、ポリマー(a)と前記A−Bブロックコポリマーの質量比が、5〜50:95〜50であること;その光散乱測定による平均粒子径が、20〜300nmであること;前記ポリマー(a)が、オレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系、ウレタン系、エステル系のポリマー、あるいはそれらの、共重合物、グラフト重合物、ブロック共重合物の群から選択される少なくとも1種の材料からなり、且つ、スルホン酸イオンで安定化されていること;前記A−BブロックコポリマーのAのポリマーブロックのカルボキシ基を中和するアルカリが、アンモニア又は有機アミンであること;が挙げられる。   The following are mentioned as a preferable form of the emulsion of the said invention. That is, the mass ratio of the polymer (a) to the AB block copolymer is 5 to 50:95 to 50; the average particle diameter by light scattering measurement is 20 to 300 nm; the polymer (a ) Is at least one selected from the group consisting of olefin-based, acrylic-based, styrene-based, vinyl alkanoic acid-based, urethane-based and ester-based polymers, or copolymers, graft polymers and block copolymers thereof. And an alkali neutralizing the carboxy group of the polymer block A of the AB block copolymer is ammonia or an organic amine. .

また、本発明は、別の実施形態として、上記いずれかのポリマーエマルジョンの製造方法であって、(I)スルホン酸イオンを有するポリマー(a)のスルホン酸イオンが、アルカリ金属、アンモニア又は有機アミンのいずれかで中和されて塩となり乳化状態が安定化されているポリマーエマルジョン(a)と、下記のAのポリマーブロックとCのポリマーブロックとで形成されたA−Cブロックコポリマーとを用意し、該A−Cブロックコポリマーは、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるブロックコポリマーであり、Aのポリマーブロックは、そのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、その分子量の分布を示す分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されているか、その後に中和されるものであり、さらに、Cのポリマーブロックは、少なくとも、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩、有機カーボネート塩の群から選択される少なくとも1種の第4級アンモニウム塩を構成している第4級アンモニウムイオン基を有するメタクリレート系モノマーを含むモノマーによって形成されてなり、(II)上記ポリマーエマルジョン(a)に上記A−Cブロックコポリマーを添加することで、ポリマーエマルジョン(a)中のポリマー(a)の有するスルホン酸イオンの一部又は全部の対イオンを、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックが有する第4級アンモニウム塩を構成している第4級アンモニウムイオン基にイオン交換して脱塩して、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックを、第4級アンモニウムイオン基を有するBのポリマーブロックとし、ポリマー(a)とA−Bブロックコポリマーとが対となるイオンの結合を有してなるポリマーエマルジョンとすることを特徴とするポリマーエマルジョンの製造方法を提供する。   In another embodiment, the present invention provides a method for producing any of the above polymer emulsions, wherein (I) the sulfonate ion of the polymer (a) having a sulfonate ion is an alkali metal, ammonia or an organic amine. A polymer emulsion (a) which is neutralized with any of the above to form a salt and the emulsified state is stabilized, and an AC block copolymer formed by the following polymer block A and polymer block C: The AC block copolymer is a block copolymer composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer, and the polymer block of A has a polystyrene-reduced number average molecular weight of 1000 to 20000 in gel permeation chromatography, Dispersion indicating molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average fraction) Amount) is 1.5 or less, and has at least a carboxy group, the acid value of the polymer block is 30 to 250 mgKOH / g, and the carboxy group in the structure is neutralized with an alkali, Thereafter, the polymer block of C is at least one quaternary ammonium salt selected from the group of halide salts, carbonates, hydroxide salts, and organic carbonate salts. Formed of a monomer containing a methacrylate monomer having a quaternary ammonium ion group constituting (II), and (A) the polymer emulsion (a) by adding the AC block copolymer to the polymer emulsion (a) a) a part or all of counter ions of the sulfonate ion of the polymer (a) in The C polymer block of the A-C block copolymer is subjected to desalting by ion exchange with a quaternary ammonium ionic group constituting the quaternary ammonium salt of the polymer C polymer block of the polymer. Provided is a method for producing a polymer emulsion, characterized in that the polymer block is formed of a polymer block of B having an ionic group, and a polymer emulsion having an ion bond in which a polymer (a) and an AB block copolymer form a pair. .

上記本発明のエマルジョンの製造方法の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。すなわち、前記A−Cブロックコポリマーは、前記第4級アンモニウム塩を有するメタクリレート系モノマー単位の含有量が、A−Cブロックコポリマー中に少なくとも5〜50質量%の範囲で含有され、且つ、そのCのポリマーブロック中に15〜100質量%の範囲で含有されていること;前記A−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックのカルボキシ基を中和するアルカリが、アンモニア又は有機アミンであること;が挙げられる。   The following are mentioned as a preferable form of the manufacturing method of the emulsion of the said invention. That is, in the AC block copolymer, the content of the methacrylate monomer unit having the quaternary ammonium salt is in the range of at least 5 to 50% by mass in the AC block copolymer, and the C In the polymer block of 15 to 100% by mass; the alkali neutralizing the carboxy group in the polymer block of A of the AC block copolymer is ammonia or an organic amine. It is done.

また、本発明は、別の実施形態として、少なくとも、染料及び/又は顔料、水、水溶性有機溶剤、さらに、上記のいずれかのポリマーエマルジョン、又は、上記のいずれかの製造方法により得られたポリマーエマルジョンを含有してなることを特徴とする着色剤組成物を提供する。   In addition, the present invention is obtained as another embodiment by at least a dye and / or pigment, water, a water-soluble organic solvent, any one of the above polymer emulsions, or any one of the above production methods. A colorant composition comprising a polymer emulsion is provided.

また、本発明は、別の実施形態として、上記の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする水性インクジェットインクを提供する。その好ましい形態としては、顔料100部に対して、ポリマーエマルジョンの構成成分であるポリマーの質量比が50〜300部であることが挙げられる。   Moreover, this invention provides the water-based inkjet ink characterized by containing said colorant composition as another embodiment. As a preferable form, the mass ratio of the polymer which is a constituent component of the polymer emulsion is 50 to 300 parts with respect to 100 parts of the pigment.

また、本発明は、別の実施形態として、前記したポリマーエマルジョンの製造方法に用いる、形成成分の90質量%以上がメタクリレート系モノマーであるA−Cブロックコポリマーの製造方法であって、少なくともカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを含むモノマーの混合物を、少なくとも、ヨウ素化合物を重合開始化合物として、リビングラジカル重合することにより、A−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックを合成し、次いで、第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーを含むモノマーの混合物を重合して、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックを合成すること特徴とするA−Cブロックコポリマーの製造方法を提供する。   In another embodiment, the present invention relates to a method for producing an AC block copolymer in which 90% by mass or more of the forming component is a methacrylate monomer, which is used in the method for producing a polymer emulsion. A mixture of monomers containing a methacrylic acid-containing monomer is synthesized by living radical polymerization using at least an iodine compound as a polymerization initiating compound to synthesize a polymer block A of an AC block copolymer, and then a quaternary ammonium salt There is provided a method for producing an AC block copolymer, which comprises polymerizing a mixture of monomers including a methacrylate monomer having the following group to synthesize a C polymer block of the AC block copolymer.

上記本発明のA−Cブロックコポリマーの製造方法の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。すなわち、前記リビングラジカル重合において、前記重合開始化合物の使用量が、重合開始化合物1molに対し、Cのポリマーブロックを形成するモノマーの全モル数が10〜150molであること;さらに、ハロゲン化リン、フォスファイト系化合物及びフォスフィネート化合物であるリン系化合物;イミド系化合物である窒素系化合物;フェノール系化合物である酸素系化合物;ジフェニルメタン系化合物、シクロペンタジエン系化合物である炭化水素、の群から選択される少なくとも1種を触媒として使用すること;が挙げられる。   The following are mentioned as a preferable form of the manufacturing method of the AC block copolymer of the said invention. That is, in the living radical polymerization, the amount of the polymerization initiating compound used is such that the total number of moles of monomers forming the polymer block of C is 10 to 150 mol with respect to 1 mol of the polymerization initiating compound; Phosphite compound and phosphinate compound, phosphorus compound; imide compound, nitrogen compound; phenol compound, oxygen compound; diphenylmethane compound, cyclopentadiene compound, hydrocarbon Using at least one selected from the above as a catalyst.

また、本発明は、別の実施形態として、少なくとも、染料及び/又は顔料、水、水溶性有機溶剤、さらに、上記の製造方法により得られたA−Cブロックコポリマーを使用して得られるポリマーエマルジョンを含有してなることを特徴とする着色剤組成物を提供する。さらに、この着色剤組成物を含有してなることを特徴とする水性インクジェットインクを提供する。   In another embodiment, the present invention provides a polymer emulsion obtained by using at least a dye and / or pigment, water, a water-soluble organic solvent, and an AC block copolymer obtained by the above production method. A colorant composition characterized by comprising: is provided. Furthermore, the aqueous inkjet ink characterized by including this coloring agent composition is provided.

本発明によれば、本発明のポリマーエマルジョンを、例えば、インクジェット記録用のインク中に含有させる被膜形成用のバインダーとして利用することで、下記の優れた効果を得ることができる。まず、インクを付与する紙やフィルムなどの種々の基材に対する印刷被膜の密着性を向上させることができる。また、上記構成とした場合、インク中に溶解しているようなポリマーがなく、粒子として存在しているので、インクの粘度が低く、吐出安定性が向上し、高速印刷に適応することができ、さらに、ヘッドなどでインクが乾燥しても、洗浄液などで再度溶解分散する再溶解性が付与されるので、ヘッドなどのつまりの発生を安定して防止することができる水性インクジェットインクの提供が可能になる。また、市場で密着性、耐水性、強度などの諸膜物性で実績があるが、インクジェット印刷の吐出性が悪い市販のポリマーエマルジョンで、さらに、スルホン酸中和塩でポリマーの乳化状態を安定化しているものであれば、本発明の技術を適用して、該ポリマーの有するスルホン酸中和塩を構成しているスルホン酸イオンの対イオンを本発明で規定するA−Bブロックコポリマーにすることでポリマーの乳化状態を安定化させることができる。その結果、従来より使用されている市販のポリマーエマルジョンに、その諸膜物性を変えることなく、高いインクジェット印刷適性、高い分散安定性を付与することができる。   According to the present invention, the following excellent effects can be obtained by utilizing the polymer emulsion of the present invention as, for example, a film-forming binder contained in an ink for ink jet recording. First, the adhesion of the printed film to various substrates such as paper or film to which ink is applied can be improved. In the case of the above configuration, since there is no polymer dissolved in the ink and it exists as particles, the viscosity of the ink is low, the ejection stability is improved, and it can be applied to high-speed printing. In addition, even when the ink is dried by the head or the like, re-solubility that is dissolved and dispersed again by a cleaning liquid or the like is added, so that it is possible to provide an aqueous inkjet ink that can stably prevent the occurrence of clogging of the head and the like. It becomes possible. In addition, it is a commercial polymer emulsion that has a track record in various film properties such as adhesion, water resistance, strength, etc. in the market, but it has poor ejection properties for inkjet printing. If so, the technology of the present invention is applied to convert the sulfonate ion constituting the sulfonic acid neutralized salt of the polymer into an AB block copolymer as defined in the present invention. With this, the emulsified state of the polymer can be stabilized. As a result, it is possible to impart high ink jet printing suitability and high dispersion stability to commercially available polymer emulsions that have been used conventionally without changing the physical properties of the films.

また、本発明のポリマーエマルジョンを構成するA−Bブロックコポリマーは、上記した本発明の顕著な効果を達成するため特有の性状のものであるが、従来のリビングラジカル重合方法の問題点を解決した、簡便で、特殊な化合物を必要とすることなく、合成後に触媒の除去も必要でなく、温和な条件で重合でき、特殊な設備等も必要がない方法を利用して簡便に歩留まりよく得られるので、その製造コストの低減も可能であり、インクに適用することによるコストアップの問題も低減できる。また、本発明を特徴づける特有のA−Bブロックコポリマーを得るために実施するリビングラジカル重合は、安全性の高い材料を使用するので、インクジェット用インクの構成材料に用いた場合に、インクジェット印刷物に異物や化学物質的に安全ではないものを含まないので、本発明は、人体や環境にやさしい技術であるといえる。   In addition, the AB block copolymer constituting the polymer emulsion of the present invention has unique properties to achieve the above-described remarkable effects of the present invention, but has solved the problems of the conventional living radical polymerization method. It is simple, does not require special compounds, does not require removal of the catalyst after synthesis, can be polymerized under mild conditions, and can be easily obtained with a high yield using a method that does not require special equipment. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and the problem of cost increase due to application to ink can be reduced. In addition, since living radical polymerization carried out to obtain a specific AB block copolymer characterizing the present invention uses a highly safe material, when used as a constituent material of an inkjet ink, Since foreign substances and chemical substances that are not safe are not included, it can be said that the present invention is a technique friendly to the human body and the environment.

以下に好ましい形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、スルホン酸イオンを有するポリマーエマルジョンであって、該スルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、下記の特有の性状のA−Bブロックコポリマーで構成されたものとすることで、上記した従来技術の課題を解決でき、例えば、インクジェット用のインク中にバインダーとして含有させた場合に、今までにない効果を発揮できるものになることを見出して本発明に至った。すなわち、本発明を特徴づけるA−Bブロックコポリマーは、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるが、まず、該A−BブロックコポリマーのAのポリマーブロックは、そのGPCにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、そのPDIが1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されているか、使用の際にアルカリで中和されるものである。そして、このA−BブロックコポリマーのBのポリマーブロックは、その重合成分に用いた第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーに由来する第4級アンモニウムイオン基を有するものであり、この第4級アンモニウムイオン基は、スルホン酸中和塩で安定化されたポリマーエマルジョンを構成するポリマー(a)の、スルホン酸イオンの一部又は全部の対イオンとなり、ポリマー(a)とA−Bブロックコポリマーとが対となるイオンの結合を形成する。   The present invention will be described in detail below with reference to preferred embodiments. As a result of intensive studies to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors have found that a polymer emulsion having a sulfonate ion, wherein a part or all of the counter ion of the sulfonate ion is It is possible to solve the above-mentioned problems of the prior art by comprising an AB block copolymer having a characteristic property of, for example, when it is contained as a binder in an ink jet ink The present invention has been found by finding out that the effect can be exhibited. That is, the AB block copolymer characterizing the present invention is composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer. First, the A polymer block of the AB block copolymer has a polystyrene-reduced number average molecular weight in GPC. Is 1000 to 20000, the PDI is 1.5 or less, has at least a carboxy group, the acid value of the polymer block is 30 to 250 mg KOH / g, and the carboxy group in the structure is an alkali It is neutralized or neutralized with an alkali during use. The polymer block B of the AB block copolymer has a quaternary ammonium ion group derived from a methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group used for the polymerization component. The quaternary ammonium ion group becomes a counter ion of a part or all of the sulfonate ion of the polymer (a) constituting the polymer emulsion stabilized with the sulfonate neutralized salt, and the polymer (a) and the AB block A pair of ionic bonds is formed with the copolymer.

発明者らは、これまでに既に、顔料が水系媒体中に微分散してなる分散液において、その顔料分散剤として、カルボキシ基を有するポリマーブロックと実質的に水に溶けないポリマーブロックとを有するブロックコポリマーを使用することで、高微分散性、高保存安定性、そして、乾燥しても再度液媒体にて分散する高再溶解性であり、高吐出安定性、ロングラン印刷適性などインクジェット印刷に適する顔料分散液を開発した(例えば、PCT/JP2009/063265)。これは、このブロックコポリマー中のカルボキシ基がアルカリで中和されているため、分散液の分散媒体である水系媒体に溶解することで、立体反発、立体障害によって顔料の微分散性と高安定性を付与し、また、この高親水性のため、乾燥しても水でこのポリマーブロックが溶解して再度分散性を付与することができることによる。また、このブロックコポリマーは、水に不溶のポリマーブロックを有しているので分散液に溶解しているポリマーがないことから粘度的に均一であるため、これを含有するインクの粘性は一定であり、吐出安定性やロングラン印刷に適するものになる。すなわち、先に提案した技術の概略は、上記した特有の構成のブロックコポリマーを顔料分散剤として使用することで、顔料を水不溶のポリマーブロックが被覆カプセル化し、水可溶のポリマーブロックが水に溶解して、この優れた作用を得ることを達成したものである。   The inventors have already had a polymer block having a carboxy group and a polymer block substantially insoluble in water as a pigment dispersant in a dispersion in which a pigment is finely dispersed in an aqueous medium. By using block copolymer, it has high microdispersibility, high storage stability, and high re-dissolvability to disperse again in a liquid medium even after drying, high ejection stability, long run printing suitability, etc. Suitable pigment dispersions have been developed (eg PCT / JP2009 / 063265). This is because the carboxy group in this block copolymer is neutralized with an alkali, so it can be dissolved in an aqueous medium, which is the dispersion medium of the dispersion liquid, resulting in fine dispersion and high stability of the pigment due to steric repulsion and steric hindrance. In addition, because of its high hydrophilicity, even when dried, the polymer block dissolves in water and can be redispersed. In addition, since this block copolymer has a polymer block insoluble in water, and there is no polymer dissolved in the dispersion, it is uniform in viscosity, so the viscosity of the ink containing it is constant. , Suitable for discharge stability and long run printing. That is, the outline of the previously proposed technique is that the block copolymer having the above-mentioned specific configuration is used as a pigment dispersant, whereby the pigment is encapsulated with a water-insoluble polymer block, and the water-soluble polymer block is converted into water. It has been achieved by dissolving and obtaining this excellent action.

一方、インク中にバインダー成分として使用されている従来のエマルジョンは、前記した通り、これをインクに含有させた場合に、吐出安定性に欠けたり、乾燥したインクの再溶解性が悪かったりする場合があった。これらの原因について、本発明者らは、従来のエマルジョンは、エマルジョン粒子表面の親水性がそのエマルジョン粒子の安定性に寄与するだけであり、水中での機械的安定性や十分な親水性が足りないためと考えた。そして、本発明者らは、前記した顔料分散剤においての顔料分散性の考え方を利用することで、ポリマーエマルジョン粒子の表面を、ポリマーエマルジョン粒子に結合、被覆するポリマーブロックと、水に溶解するポリマーブロックによって、表面改質することで、従来のエマルジョンでは達成できていなかった、乾燥したインクの再溶解性、インクの吐出安定性、ロングラン印刷適性が付与できるのではないかと考えるに至った。   On the other hand, as described above, the conventional emulsion used as a binder component in the ink lacks ejection stability when the ink is contained in the ink, or the re-dissolvability of the dried ink is poor. was there. With regard to these causes, the present inventors have found that conventional emulsions only have a hydrophilic property on the surface of the emulsion particles that contributes to the stability of the emulsion particles, and are insufficient in mechanical stability in water and sufficient hydrophilicity. I thought it was not. Then, the present inventors utilize the concept of pigment dispersibility in the above-described pigment dispersant, so that the surface of the polymer emulsion particles is bonded to and coated with the polymer emulsion particles, and the polymer that dissolves in water. It came to be thought that by modifying the surface with the block, it was possible to impart re-dissolvability of dried ink, ink ejection stability, and long-run printability, which could not be achieved by conventional emulsions.

そこで、本発明者らは、従来から、インクジェットのインクに用いられているスルホン酸中和塩で安定化されたポリマーエマルジョンに、このスルホン酸塩の基を構成するスルホン酸イオンの対イオンとなってイオン結合した状態で存在するように構成するため、一方が、ポリマーエマルジョン中で、上記スルホン酸イオンの対イオンである第4級アンモニウムイオンとなる性状の第4級アンモニウム塩を有するポリマーブロックと、一方が、カルボキシ基を有し、中和してイオン化して水に溶解する性状のポリマーブロックを有するブロックコポリマーを使用することが有効であると結論するに至った。すなわち、本発明者らは、このような性状のブロックコポリマーを利用して、従来、バインダー成分としてインクに用いられているスルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョンを改質すれば、ブロックコポリマーの第4級アンモニウム塩が、ポリマーエマルジョンのポリマーのスルホン酸イオンの対イオンとなってポリマーエマルジョンのポリマー粒子と結合し、さらに、ブロックコポリマーを構成しているもう一方の水可溶性のポリマーブロックが水に溶解することで、再溶解性を付与して且つ水和する層が大きくなって、吐出安定性が良好になると考えた。このような認識の下、鋭意検討した結果、顕著な効果が得られる下記の構成からなる本発明のポリマーエマルジョンを見出して本発明に至った。   Therefore, the present inventors have conventionally become a counter ion of a sulfonate ion constituting the sulfonate group in a polymer emulsion stabilized with a sulfonate neutralized salt used in inkjet inks. A polymer block having a quaternary ammonium salt in the form of a quaternary ammonium ion that is a counter ion of the sulfonate ion in a polymer emulsion. On the other hand, it has been concluded that it is effective to use a block copolymer having a carboxy group and having a polymer block having a property of being neutralized, ionized and dissolved in water. That is, the present inventors can utilize the block copolymer having such properties to modify the block copolymer stabilized with a sulfonate salt conventionally used in ink as a binder component. The quaternary ammonium salt becomes a counter ion of the polymer sulfonate ion of the polymer emulsion and binds to the polymer particles of the polymer emulsion, and the other water-soluble polymer block constituting the block copolymer is in water. It was considered that by dissolving, the layer to be re-dissolved and hydrated was enlarged, and the ejection stability was improved. As a result of intensive studies under such recognition, the present inventors have found a polymer emulsion of the present invention having the following constitution that can provide a remarkable effect, and have reached the present invention.

すなわち、本発明の顕著な効果は、下記の構成を有するポリマーエマルジョンとすることで初めて得られる。本発明のポリマーエマルジョンは、基本的には、従来、インクのバインダー成分に使用されているスルホン酸中和塩で安定化されたエマルジョンを原料に用いてなるものであるが、その特徴は、上記したように、そのスルホン酸塩で安定化されている部分を改質し、スルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、特有の構成のA−Bブロックコポリマーであるように構成した点にある。具体的には、本発明のエマルジョンは、スルホン酸イオンを有するポリマーエマルジョンであるが、該エマルジョンを構成しているポリマーのスルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなる、下記の特定のA−Bブロックコポリマーとしたことで初めて得られる。そのA−Bブロックコポリマーとは、そのAのポリマーブロックは、GPCにおけるポリスチレン換算の数平均分子量(以下、数平均分子量はこれを指し、Mnと称す場合がある)が1000〜20000で、そのPDIが1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのAのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基が、最終的に使用の際にはアルカリで中和されているものであり、さらに、そのBのポリマーブロックは、少なくとも、第4級アンモニウム基を有するメタクリレート系モノマーからなる構成単位を有し、この結果、ポリマーエマルジョン中において、上記スルホン酸イオンの対イオンが、該A−BブロックコポリマーのBのポリマーブロックの第4級アンモニウムイオンである構成のものになる。   That is, the remarkable effect of the present invention can be obtained for the first time by using a polymer emulsion having the following constitution. The polymer emulsion of the present invention is basically formed by using, as a raw material, an emulsion stabilized with a sulfonic acid neutralized salt conventionally used as a binder component of an ink. As described above, the portion stabilized by the sulfonate is modified so that a part or all of the counter ion of the sulfonate ion is an AB block copolymer having a specific configuration. is there. Specifically, the emulsion of the present invention is a polymer emulsion having a sulfonate ion, and a part or all of the counter ions of the sulfonate ion of the polymer constituting the emulsion is 90% by mass or more of methacrylate. It is obtained for the first time by using the following specific AB block copolymer consisting of a monomer. The AB block copolymer is a polymer block of A having a polystyrene-reduced number average molecular weight in GPC (hereinafter, the number average molecular weight may be referred to as Mn) of 1000 to 20000, and its PDI Is 1.5 or less, and has at least a carboxy group, the acid value of the polymer block of A is 30 to 250 mg KOH / g, and the carboxy group in the structure is finally used in use. The polymer block of B is at least neutralized with an alkali, and has at least a structural unit composed of a methacrylate monomer having a quaternary ammonium group. As a result, in the polymer emulsion, the sulfone The counter ion of the acid ion is a quaternary ammonia of the B polymer block of the AB block copolymer. Become a thing of the configurations are-ion.

このような特有の構成からなる本発明のポリマーエマルジョンは、下記の本発明の方法によって容易に得られる。すなわち、従来知られている、スルホン酸がアルカリ金属、アンモニア、有機アミンで中和されて塩となり安定化されているポリマーエマルジョン(a)に、下記に述べるように、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなる、下記の特定のA−Cブロックコポリマーを添加することによって容易に得られる。すなわち、この添加に用いるA−Cブロックコポリマーは、前記したスルホン酸イオンの対イオンとなるA−BブロックコポリマーのAのポリマーブロックとなるAのポリマーブロックを有し、Cのポリマーブロックは、例えば、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩、有機カーボネート塩などの塩構造をした第4級アンモニウムイオン基を有するメタクリレート系モノマーを少なくとも有する重合成分からなるため、このような構成のA−Cブロックコポリマーを添加することで、ポリマーエマルジョン(a)のポリマーのスルホン酸の対イオンの一部又は全部が、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックの第4級アンモニウムイオン基に交換されて、前記したポリマーエマルジョンのスルホン酸イオンの対イオンがA−Bブロックコポリマーとなって、本発明のポリマーエマルジョンを得ることができる。   The polymer emulsion of the present invention having such a specific constitution can be easily obtained by the following method of the present invention. That is, the polymer emulsion (a), which has been conventionally known and is stabilized as a salt by neutralization with an alkali metal, ammonia, or an organic amine, is converted into a methacrylate-based polymer of 90% by mass or more as described below. It is easily obtained by adding the following specific AC block copolymer consisting of monomers. That is, the AC block copolymer used for this addition has an A polymer block that becomes an A polymer block of the AB block copolymer that is a counter ion of the sulfonate ion, and the C polymer block is, for example, A-C having such a structure is composed of a polymerization component having at least a methacrylate monomer having a quaternary ammonium ion group having a salt structure such as a halide salt, a carbonate salt, a hydroxide salt, or an organic carbonate salt. By adding the block copolymer, part or all of the sulfonic acid counter ion of the polymer of the polymer emulsion (a) is exchanged with the quaternary ammonium ion group of the C polymer block of the AC block copolymer. The counter ion of the sulfonate ion in the polymer emulsion is AB bromine. It becomes Kukoporima, it is possible to obtain a polymer emulsion of the present invention.

本発明のポリマーエマルジョンを特徴づけるポリマー粒子は、上記の構成であり、そのスルホン酸イオンの対イオンが、第4級アンモニウムイオン基を有する上記特有のA−Bブロックコポリマーであるので、水に溶解している成分がないので、これをインクジェットインクの構成成分とした場合に、前記したインクの粘性の変化や、吐出安定性に欠けるなどの問題が生じない。一方、上記特有のA−BブロックコポリマーのAのポリマーブロックは、アルカリで中和されたカルボキシ基を有しているので、水への溶解性が高く、ヘッドでインクの乾燥が生じても他の液媒体、例えば、アルカリ水溶液などで溶解しやすく(すなわち再溶解性がよく)、インクを再溶解性に優れたものにできる。さらに、本発明のポリマーエマルジョンのポリマーは、その対イオンが特有のA−Bブロックコポリマーであるので従来のものに比べて分子量が非常に大きいので、結果として、インクジッェトインクなどの被膜形成成分として有用な、強靭で密着性が高い良好な被膜を得ることができるものとなる。本発明のエマルジョンは、上記した従来にない特有の性状を有するものであるので、インクジェットインクのバインダー成分に適用することによって、上記した従来技術の課題を一挙に解決することが可能になる。   The polymer particles that characterize the polymer emulsion of the present invention have the above-described configuration, and the sulfonate ion counter ion is the above-described unique AB block copolymer having a quaternary ammonium ion group, so that it is soluble in water. Therefore, when this is used as a constituent component of the ink-jet ink, problems such as changes in the viscosity of the ink and lack of ejection stability do not occur. On the other hand, the polymer block A of the above-mentioned unique AB block copolymer has a carboxy group neutralized with an alkali, so it has high solubility in water, and even if the ink is dried by the head, It is easy to dissolve in a liquid medium such as an alkaline aqueous solution (that is, good resolvability), and the ink can be excellent in resolubility. Furthermore, since the polymer of the polymer emulsion of the present invention has a very large molecular weight as compared with the conventional polymer because the counter ion is a specific AB block copolymer, as a result, film formation such as ink jet ink is performed. A good film having high toughness and high adhesion, useful as a component, can be obtained. Since the emulsion of the present invention has unique properties as described above, it can be solved at once by applying it to the binder component of inkjet ink.

また、本発明のエマルジョンの構成を実現するために必要となる特有の構造のA−Cブロックコポリマーを得る方法としては、リビングラジカル重合が適している。以下、この点について説明する。まず、リビングラジカル重合には様々な方法がある。例えば、ニトロキサイドを使用するNMP法、銅やルテニウムなどの金属錯体とハロゲン化物を利用する原子移動ラジカル重合法、ジチオカーバメートなどの硫黄化合物などを使用する可逆的付加解裂連鎖移動重合などがある。しかし、下記のように、いずれの方法もそれぞれ問題があり、本発明で必要とする性状のA−Cブロックコポリマーを得る方法としては、最適なものとは言い難い。すなわち、NMP法は高温が必要であり、メタクリレート系モノマーの重合はうまくリビング重合できない。また、原子移動ラジカル重合は、その金属錯体を使用することと、その金属錯体はアミン化合物をリガンドとしているので、カルボキシル基を有するモノマーをそのまま重合できない。また、可逆的付加解裂型連鎖移動重合は、硫黄化合物を使用しているので臭気があるなどの問題がある。   Living radical polymerization is suitable as a method for obtaining an AC block copolymer having a specific structure necessary for realizing the emulsion composition of the present invention. Hereinafter, this point will be described. First, there are various methods for living radical polymerization. For example, there are an NMP method using nitroxide, an atom transfer radical polymerization method using a metal complex such as copper or ruthenium and a halide, and a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization using a sulfur compound such as dithiocarbamate. However, as described below, each method has its own problems, and it is difficult to say that it is an optimum method for obtaining an AC block copolymer having the properties required in the present invention. That is, the NMP method requires a high temperature, and the polymerization of the methacrylate monomer cannot be performed well by living polymerization. In addition, atom transfer radical polymerization uses the metal complex, and the metal complex uses an amine compound as a ligand. Therefore, a monomer having a carboxyl group cannot be polymerized as it is. Further, reversible addition-cleavage type chain transfer polymerization has a problem that it has an odor because it uses a sulfur compound.

本発明者らの検討によれば、本発明を特徴づけるA−Bブロックコポリマーを得るために必要となる特有の性状のA−Cブロックコポリマーは、下記のリビングラジカル重合で製造することで容易に得られる。具体的には、従来のラジカル重合において、重合開始化合物としてヨウ素化合物を使用し、必要に応じて触媒として、活性なリン、窒素、酸素、炭素原子を持つ有機化合物を使用するリビングラジカル重合で製造することが好ましい。このようにして製造することで、容易にPDIが狭い、すなわち、分子量が均一なポリマーを得ることができる。ポリマーが、この狭い分子量分布のものであることから、水に溶解しやすいポリマー分子、水に溶解しづらいポリマー分子がなく、性質が均一である。また、一方は必ず水に溶解するポリマーブロックを有していることで、非常に安定性を保つ性状のポリマーエマルジョンが得られ、且つ、これを利用してなる本発明のポリマーエマルジョンをバインダー成分に用いた場合にはインクジェット印字方法の吐出性などに最適な性能を得ることができるようになる。   According to the study by the present inventors, the AC block copolymer having the specific properties necessary for obtaining the AB block copolymer characterizing the present invention can be easily produced by the following living radical polymerization. can get. Specifically, in conventional radical polymerization, it is produced by living radical polymerization using an iodine compound as a polymerization initiating compound and, if necessary, an organic compound having active phosphorus, nitrogen, oxygen and carbon atoms as a catalyst. It is preferable to do. By producing in this way, a polymer having a narrow PDI, that is, a uniform molecular weight can be easily obtained. Since the polymer has this narrow molecular weight distribution, there are no polymer molecules that are easily dissolved in water and polymer molecules that are difficult to dissolve in water, and the properties are uniform. On the other hand, a polymer emulsion having a property that is very stable can be obtained by having a polymer block that always dissolves in water, and the polymer emulsion of the present invention using this as a binder component. When used, it is possible to obtain the optimum performance for the discharge property of the ink jet printing method.

次に、本発明のエマルジョンの好ましい実施態様を挙げて本発明を詳細に説明する。
本発明はポリマーエマルジョンに関するが、その中に含まれるポリマーは、下記の2種類で構成されている。具体的には、そのポリマーの水乳化安定性付与基がスルホン酸イオンであるポリマーと、そのスルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部となっているA−Bブロックコポリマーとで構成されている。該A−Bブロックコポリマーは、上記対イオンとしての第4級アンモニウムイオン基を一方のポリマーブロックに有し、且つ、もう一方のポリマーブロックが中和されたカルボキシ基を有するものであり、本発明のエマルジョンは、この特有の性状のA−Bブロックコポリマーにて水に安定に乳化、分散されている。そして、このA−Bブロックコポリマーにて安定化された状態のポリマーは、対イオンを形成させるために用意したA−Cブロックコポリマーと、従来、使用されているスルホン酸イオンで安定化されたポリマーエマルジョン(a)(以下、エマルジョン(a)と称す場合がある)のポリマーとの、塩交換(イオン交換)で得られるものである。本発明でいう「塩交換」とは、スルホン酸中和塩で安定化されているポリマーエマルジョンのスルホン酸イオンの対イオンを、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックが有する第4級アンモニウム塩に由来する第4級アンモニウムイオンに置き換えたことを意味する。なお、このイオンの置き換えは、上記スルホン酸イオンの一部又は全部でなされている。
Next, the present invention will be described in detail by giving preferred embodiments of the emulsion of the present invention.
The present invention relates to a polymer emulsion, and the polymers contained therein are composed of the following two types. Specifically, it is composed of a polymer in which the water-emulsification stability imparting group of the polymer is a sulfonate ion and an AB block copolymer that is a part or all of the counter ion of the sulfonate ion. . The AB block copolymer has a quaternary ammonium ion group as a counter ion in one polymer block, and the other polymer block has a neutralized carboxy group. The emulsion is stably emulsified and dispersed in water with the AB block copolymer having this specific property. The polymer stabilized by the AB block copolymer includes an AC block copolymer prepared for forming a counter ion and a polymer stabilized by a sulfonate ion that has been conventionally used. It is obtained by salt exchange (ion exchange) with a polymer of emulsion (a) (hereinafter sometimes referred to as emulsion (a)). The term “salt exchange” as used in the present invention refers to a quaternary ammonium salt in which the C polymer block of the AC block copolymer has a counter ion of the sulfonate ion of the polymer emulsion stabilized with the sulfonic acid neutralized salt. Means that it is replaced with a quaternary ammonium ion derived from This ion replacement is performed by a part or all of the sulfonate ions.

上記のスルホン酸イオンの対イオンとするために用意したA−Cのポリマーブロックは、Aのポリマーブロックは、そのGPCにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、そのPDIが1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されているか、使用時に中和されるものであり、Cのポリマーブロックは、その構成単位として、少なくとも、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩、有機カーボネート塩のいずれかの第4級アンモニウム塩を構成している第4級アンモニウムイオン基を有するメタクリレート系モノマーからなるポリマーである。そして、本発明を構成する、このA−Cブロックコポリマーによって改質する原料となるポリマーエマルジョン(a)は、スルホン酸中和塩で乳化状態が安定化されたポリマーのエマルジョンである。以下、これらの材料についてそれぞれ説明する。   The polymer block of A-C prepared for the counter ion of the sulfonate ion is such that the polymer block of A has a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 1000 to 20000 and a PDI of 1.5 or less. And having at least a carboxy group, the acid value of the polymer block being 30 to 250 mgKOH / g, and the carboxy group in the structure being neutralized with an alkali or neutralized at the time of use The polymer block of C is a quaternary ammonium ion constituting at least a quaternary ammonium salt of a halide salt, carbonate, hydroxide salt, or organic carbonate salt as a structural unit. It is a polymer composed of a methacrylate monomer having a group. The polymer emulsion (a) constituting the present invention, which is a raw material modified by the AC block copolymer, is a polymer emulsion whose emulsified state is stabilized with a sulfonic acid neutralized salt. Hereinafter, each of these materials will be described.

[A−Cブロックコポリマー]
まず、A−Cブロックコポリマーについて説明する。このA−Cブロックコポリマーは、上記したように、スルホン酸塩で安定化されたポリマーのスルホン酸イオンの対イオンとなるポリマー成分であり、これによって、本発明のポリマーエマルジョン粒子の、安定性、再溶解性、吐出安定性などの機能が付与される。すなわち、本発明のポリマーエマルジョンは、エマルジョンを構成しているポリマー粒子のスルホン酸イオンの対イオンを、その構造中に中和されたカルボキシ基を有する特有のブロックコポリマーとすることで、本発明の顕著な効果を発揮するものに改質する。そのスルホン酸イオンの対イオンは、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックに含まれる第4級アンモニウム塩を構成する第4級アンモニウムイオンであり、これによってブロックコポリマーがエマルジョンを構成しているポリマー粒子と結合している。すなわち、本発明では、スルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョンのポリマー粒子に、水可溶のカルボキシ基を有するAのポリマーブロックと、第4級アンモニウム塩の基を有するCのポリマーブロックとで構成されたA−Cブロックコポリマーを使用して、これをイオン結合によって結合させることで改質することを特徴とする。
[AC block copolymer]
First, the AC block copolymer will be described. This AC block copolymer, as described above, is a polymer component that becomes the counter ion of the sulfonate ion of the polymer stabilized with the sulfonate salt, whereby the stability of the polymer emulsion particles of the present invention, Functions such as re-solubility and ejection stability are added. That is, the polymer emulsion of the present invention has a unique block copolymer having a carboxy group neutralized in the structure of the sulfonate ion counter ion of the polymer particles constituting the emulsion. It is modified to have a remarkable effect. The counter ion of the sulfonate ion is a quaternary ammonium ion constituting a quaternary ammonium salt contained in the C polymer block of the AC block copolymer, whereby the polymer in which the block copolymer constitutes an emulsion. Combined with particles. That is, in the present invention, polymer particles of a polymer emulsion stabilized with a sulfonate salt are divided into a polymer block of A having a water-soluble carboxy group and a polymer block of C having a quaternary ammonium salt group. It is characterized by using a structured AC block copolymer and modifying it by ionic bonding.

本発明者らの検討によれば、これとは対照的に、上記したスルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョンのポリマー粒子を改質する材料として、カルボキシ基や第4級アンモニウム塩がランダムに配列されている従来のラジカル重合で得られるランダムコポリマーを使用すると、その第4級アンモニウム塩がランダムにポリマー鎖にあるので、ポリマー全体がエマルジョン(a)のポリマー粒子のスルホン酸とイオン交換して結合してしまい、且つ、この場合は、本発明を特徴づけるブロックコポリマーとは異なり水に溶解するポリマー鎖がないので、逆に凝集してしまう。これに対し、前記したように、本発明では、一方のポリマーブロックに第4級アンモニウム塩を集中させ、ある特定のモル範囲(分子量範囲)にすることで、粒子間同士を凝集させず、エマルジョン(a)に含まれるポリマー粒子のスルホン酸塩の部分をこのA−Cブロックコポリマーで処理して、イオンの置き換えをしてA−Bブロックコポリマーとすることでイオン対による結合を形成し、これによって有用な本発明のポリマーエマルジョンとなる。本発明を特徴づけるA−Bブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックは、使用される状態では中和されたカルボキシ基を有しているので、吐出安定性、再溶解性に非常に有効に働く。   According to the study by the present inventors, in contrast to this, carboxy groups and quaternary ammonium salts are randomly selected as a material for modifying the polymer particles of the polymer emulsion stabilized with the sulfonate. When using a random copolymer obtained by conventional radical polymerization which is arranged, the quaternary ammonium salt is randomly in the polymer chain, so that the whole polymer is ion-exchanged with the sulfonic acid of the polymer particles of the emulsion (a). In this case, unlike the block copolymer that characterizes the present invention, there is no polymer chain that dissolves in water, and thus the agglomeration occurs. On the other hand, as described above, in the present invention, the quaternary ammonium salt is concentrated on one polymer block to make it into a specific molar range (molecular weight range), thereby preventing the particles from aggregating with each other. The sulfonate portion of the polymer particles contained in (a) is treated with this AC block copolymer to replace ions to form an AB block copolymer to form an ion pair bond. Makes the polymer emulsion of the present invention useful. The polymer block of A that constitutes the AB block copolymer that characterizes the present invention has a neutralized carboxy group in the state in which it is used, and thus works very effectively in ejection stability and re-solubility. .

上記した本発明のポリマーエマルジョンを特徴づけるA−Bブロックコポリマーを形成するために使用されるA−Cブロックコポリマーは、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるA−Cブロックコポリマーであって、下記の2種類のポリマーブロックからなることを特徴とする。まず、Aのポリマーブロックは、GPCにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、そのPDIが1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されているか、その後に中和されるものである。そして、Cのポリマーブロックは、その形成成分として、例えば、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩、有機カーボネート塩などの第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーを少なくとも用いてなるポリマーである。   The AC block copolymer used to form the AB block copolymer characterizing the polymer emulsion of the present invention described above is an AC block copolymer composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer, It consists of two types of polymer blocks. First, the polymer block of A has a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 1,000 to 20,000 in GPC, its PDI is 1.5 or less, has at least a carboxy group, and has an acid value of 30 to 30. It is 250 mgKOH / g, and the carboxy group in the structure is neutralized with an alkali or subsequently neutralized. The polymer block of C is a polymer comprising at least a methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group such as a halide salt, carbonate, hydroxide salt, or organic carbonate salt as a forming component. It is.

本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、メタクリレート系モノマーに由来する構成単位を90質量%以上含むことを要し、好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは100質量%からなるものである。後述するが、本発明のA−Cブロックコポリマーの好適な製造方法(重合方法)では、モノマーとしてメタクリレート系モノマーを用いることが特に好ましい。これに対し、後述する製造方法において、スチレン等のビニル系モノマー、アクリレート系モノマー、及びビニルエーテル系モノマーなどを用いた場合は、重合末端に結合したヨウ素が安定化し過ぎてしまい、解離させるのに加温する必要がある、或いは解離しないなどの不都合が生ずる可能性があるので好ましくない。このため、メタクリレート系モノマー以外のモノマーを多量に用いた場合は、本発明において目的とする特有の構造にならない、或いはPDIが広がってしまうなどの不具合が生ずる可能性がある。ただし、メタクリレート系モノマー以外のモノマーであっても、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で用いてもよい。   The AC block copolymer used in the present invention needs to contain 90% by mass or more of a structural unit derived from a methacrylate monomer, preferably 95% by mass or more, and more preferably 100% by mass. As will be described later, in the preferred production method (polymerization method) of the AC block copolymer of the present invention, it is particularly preferable to use a methacrylate monomer as the monomer. In contrast, in the production method described later, when vinyl monomers such as styrene, acrylate monomers, and vinyl ether monomers are used, iodine bonded to the polymerization terminal is over-stabilized and added to the dissociation. This is not preferable because there is a possibility that inconveniences such as needing to be heated or not dissociating may occur. For this reason, when a monomer other than the methacrylate monomer is used in a large amount, there is a possibility that problems such as not having a specific structure intended in the present invention or spreading of PDI may occur. However, even if it is monomers other than a methacrylate monomer, you may use it in the range which does not impair the objective of this invention as needed.

(Aのポリマーブロック)
A−Cブロックコポリマーの主たる構成成分はメタクリレート系モノマーであるが、Aのポリマーブロックは、少なくともカルボキシ基を有するものであることを要するが、例えば、下記に挙げるような、カルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを用いてAのポリマーブロックを形成すれば、該モノマーに由来するカルボキシ基を構造中に有する構成単位を含むAのポリマーブロックが容易に得られる。さらに、本発明で使用する、その構造中にカルボキシ基が導入されたAのポリマーブロックは、該カルボキシ基がアルカリで中和されることで、イオン化して水に溶解するようになる。このため、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、水系媒体中に溶解し、立体反発、立体障害によって、ポリマー粒子を安定化させ、さらに、中和されたカルボキシ基を有することから、乾燥しても水媒体によって再度溶解して再溶解性を付与する。
(A polymer block)
Although the main component of the AC block copolymer is a methacrylate monomer, the polymer block of A is required to have at least a carboxy group. For example, a carboxy group-containing methacrylic acid type as described below If a polymer block of A is formed using a monomer, a polymer block of A containing a structural unit having a carboxy group derived from the monomer in the structure can be easily obtained. Furthermore, the polymer block of A having a carboxy group introduced into the structure used in the present invention is ionized and dissolved in water when the carboxy group is neutralized with an alkali. For this reason, the AC block copolymer used in the present invention dissolves in an aqueous medium, stabilizes the polymer particles by steric repulsion and steric hindrance, and further has a neutralized carboxy group. Even if it dissolves again with an aqueous medium, re-solubility is imparted.

上記Aのポリマーブロックの形成に好適に用いることができるカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーの具体例としては、下記のものが挙げられる。例えば、メタクリル酸;メタクリル酸2−ヒドロキシエチルやメタクリル酸2−ヒドロキシプロピルなどの水酸基含有メタクリレートにフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マレイン酸、コハク酸、それらの酸無水物、酸クロライドなどの二塩基酸を反応して得られる二塩基酸やトリメリッ酸などの多カルボキシ化合物のハーフエステル型メタクリレート;グリシジルメタクリレートに前記した二塩基酸を反応させたエポキシエステル型メタクリレート;または、グリシジルメタクリレートのグリシジル基に1個のカルボキシル基を有する化合物、例えば酢酸、ラウリン酸などを反応させて得られる水酸基に、前記した二塩基酸を反応して得られるエポキシエステル型メタクリレートを使用することができる。   Specific examples of the carboxy group-containing methacrylic acid monomer that can be suitably used for forming the polymer block of A include the following. For example, methacrylic acid; hydroxyl group-containing methacrylates such as 2-hydroxyethyl methacrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate; dibasic acids such as phthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, maleic acid, succinic acid, their acid anhydrides, and acid chlorides Half-ester type methacrylate of polycarboxy compounds such as dibasic acid and trimellitic acid obtained by reacting epoxide; Epoxy ester type methacrylate obtained by reacting glycidyl methacrylate with dibasic acid as described above; or one glycidyl group of glycidyl methacrylate An epoxy ester methacrylate obtained by reacting a dibasic acid with a hydroxyl group obtained by reacting a compound having a carboxyl group such as acetic acid or lauric acid can be used.

さらには、A−Cブロックコポリマーとする過程において、Aのポリマーブロックにカルボキシ基を有するモノマーを構成成分とせず、グリシジルメタクリレートを少なくとも構成成分として重合してブロックコポリマーを得た後、このグリシジル基にカルボキシ基を有する化合物、例えば、酢酸、アクリル酸やメタクリル酸を反応して得られる水酸基に前記した二塩基酸を反応させて、或いは、グリシジル基に2個以上のカルボキシ基を有する前記した二塩基酸などを反応させてカルボキシ基を生成して、上記に列挙したカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーで形成したと同様のAのポリマーブロックで構成されたA−Cブロックコポリマーとすることもでき、かかる形態のものも本発明に含まれる。その他、工程が増えるので好ましくはないが、メタクリル酸のカルボン酸を保護したモノマー、例えば、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸トリメチルシリル、ビニルエーテルと反応してヘミアセタール化として保護されたメタクリル酸などを共重合した後、ブロックコポリマーを合成し、脱保護してカルボキシ基として、Aのポリマーブロックとしてもよい。先に述べたように、本発明では、カルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを用いることが好ましく、より好ましくはメタクリル酸を用いてAのポリマーブロックを形成すればよい。すなわち、メタクリル酸は、分子量が一番小さいため、導入量が少なくても十分な水溶解性を付与できるし、加水分解性もない。なお、以下、Aのポリマーブロックの形成方法の説明を、代表的なカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを例にして行う場合があるが、上記したように、Aのポリマーブロック中にカルボキシ基を導入する方法はこれに限定されるものではない。   Furthermore, in the process of making an AC block copolymer, a monomer having a carboxy group in the polymer block of A is not used as a constituent component, and a block copolymer is obtained by polymerizing glycidyl methacrylate as at least a constituent component. A compound having a carboxy group, for example, the above-mentioned dibasic acid having two or more carboxy groups in the glycidyl group by reacting the dibasic acid with a hydroxyl group obtained by reacting acetic acid, acrylic acid or methacrylic acid A carboxy group can be produced by reacting an acid or the like to form an AC block copolymer composed of the same A polymer block as that formed with the carboxy group-containing methacrylic acid monomer listed above. Forms are also included in the present invention. In addition, although it is not preferable because the number of steps increases, it is not preferable to use a monomer in which carboxylic acid of methacrylic acid is protected, such as t-butyl methacrylate, trimethylsilyl methacrylate, methacrylic acid protected by hemiacetalization by reacting with vinyl ether. After the polymerization, a block copolymer may be synthesized and deprotected to form a carboxy group to be a polymer block of A. As described above, in the present invention, it is preferable to use a carboxy group-containing methacrylic acid monomer, and more preferably, the polymer block of A may be formed using methacrylic acid. That is, since methacrylic acid has the smallest molecular weight, even if the introduction amount is small, sufficient water solubility can be imparted and there is no hydrolyzability. Hereinafter, the method for forming the polymer block of A may be described using a typical carboxy group-containing methacrylic acid monomer as an example, but as described above, a carboxy group is introduced into the polymer block of A. The method to do is not limited to this.

上記した場合に、Aのポリマーブロックの形成を、カルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーだけで行ってもよいが、他の共重合できるメタクリレートを共重合させることが好ましい形態である。これらのモノマーと共重合することで、本発明の必要とする酸価に容易に調整できるようになる。他のモノマー成分としては、従来公知のメタクリレートを用いることができ、特に限定されない。具体例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−メチルプロパンメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、テトラデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、ベへニルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロデシルメタクリレート、シクロデシルメチルメタクリレート、トリシクロデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどの(シクロ)アルキルメタクリレート;フェニルメタクリレート、ナフチルメタクリレートなどのアリールメタクリレート;アリルメタクリレートなどのアルケニルメタクリレート;(ポリ)エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノラウリルエーテルメタクリレート、(ポリ)プロピレングリコ−ルモノメチルエーテルメタクリレートなどのグリコールモノアルキルエーテル系メタクリレート;   In the above case, the polymer block of A may be formed only with a carboxy group-containing methacrylic acid monomer, but it is a preferred form to copolymerize other copolymerizable methacrylates. By copolymerizing with these monomers, the acid value required by the present invention can be easily adjusted. As another monomer component, a conventionally well-known methacrylate can be used and it does not specifically limit. Specific examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-methylpropane methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate. , Isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tetradecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, behenyl methacrylate, isostearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, trimethylcyclohexyl methacrylate, cyclodecyl methacrylate (Cyclo) alkyl methacrylates such as cyclodecylmethyl methacrylate, tricyclodecyl methacrylate, and benzyl methacrylate; aryl methacrylates such as phenyl methacrylate and naphthyl methacrylate; alkenyl methacrylates such as allyl methacrylate; (poly) ethylene glycol monomethyl ether methacrylate, (poly) Glycol monoalkyl ether methacrylates such as ethylene glycol monoethyl ether methacrylate, (poly) ethylene glycol monolauryl ether methacrylate, (poly) propylene glycol monomethyl ether methacrylate;

(メタ)アクリロイロキシエチルイソシアネート、2−(2−イソシアナトエトキシ)エチルメタクリレートのイソシアネート基をε−カプロラクトン、MEKオキシム、及びピラゾールなどでブロックしたイソシアネート基含有メタクリレート;テトラヒドロフルフリルメタクリレート、などの環状メタクリレート;オクタフルオロオクチルメタクリレート、テトラフルオロエチルメタクリレートなどのハロゲン元素含有メタクリレート;2−(4−ベンゾキシ−3−ヒドロキシフェノキシ)エチルメタクリレート、2−(2’−ヒドロキシ−5−メタクリロイロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールなどの紫外線を吸収するメタクリレート;トリメトキシシリル基やジメチルシリコーン鎖を持ったケイ素原子含有メタクリレートなどを挙げることができる。また、これらのモノマーを重合して得られるオリゴマーの片末端に(メタ)アクリル基を導入して得られるマクロモノマーなどを用いることもできる。 (Meth) acryloyloxyethyl isocyanate, isocyanate group-containing methacrylate in which the isocyanate group of 2- (2-isocyanatoethoxy) ethyl methacrylate is blocked with ε-caprolactone, MEK oxime, and pyrazole; cyclic such as tetrahydrofurfuryl methacrylate Methacrylate; Halogen-containing methacrylates such as octafluorooctyl methacrylate and tetrafluoroethyl methacrylate; 2- (4-Benzoxy-3-hydroxyphenoxy) ethyl methacrylate, 2- (2′-hydroxy-5-methacryloyloxyethylphenyl)- 2H-benzotriazole and other UV-absorbing methacrylates; silicon atom-containing methacrylates with trimethoxysilyl groups and dimethylsilicone chains Or the like can be mentioned the door. Moreover, the macromonomer etc. which are obtained by introduce | transducing a (meth) acryl group into the one terminal of the oligomer obtained by superposing | polymerizing these monomers can also be used.

但し、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックを形成するメタクリレート系モノマーに、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレートを用いてはならない。すなわち、本発明では、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレートは、Cのポリマーブロックの構成成分にのみに導入する。その理由は、Aのポリマーブロックの形成成分としてアミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレートを用いると、本発明のポリマーエマルジョンとするためには、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するCのポリマーブロックを選択的にエマルジョン(a)のポリマー粒子のスルホン酸イオンとイオン交換させる必要があるが、Aのポリマーブロックにアミノ基や第4級アンモニウム塩が入っていると、Aのポリマーブロックもエマルジョン(a)のポリマー粒子のスルホン酸イオンと反応してしまい、本発明のポリマーエマルジョンとすることができないからである。   However, methacrylate having an amino group or a quaternary ammonium base must not be used for the methacrylate monomer forming the A polymer block constituting the AC block copolymer used in the present invention. That is, in the present invention, the methacrylate having an amino group or a quaternary ammonium base is introduced only into the constituent component of the C polymer block. The reason for this is that when a methacrylate having an amino group or a quaternary ammonium base is used as the component for forming the polymer block of A, the A-C block copolymer used in the present invention is constituted in order to obtain the polymer emulsion of the present invention. It is necessary to selectively exchange the polymer block of C with the sulfonate ion of the polymer particles of the emulsion (a). When an amino group or a quaternary ammonium salt is contained in the polymer block of A, This is because the polymer block also reacts with the sulfonate ions of the polymer particles of the emulsion (a) and cannot be made into the polymer emulsion of the present invention.

本発明で使用するA−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックは、その酸価が30〜250mgKOH/gとなるようにすることを要す。さらに、50〜200mgKOH/gであることが好ましい。Aのポリマーブロックの酸価が30mgKOH/g未満であると、十分な水可溶性を得ることができず、安定性が劣る場合があるので好ましくない。一方、Aのポリマーブロックの酸価が250mgKOH/gを超えると、Aのポリマーブロックの水溶解性が大きすぎて、このことに起因して、本発明のポリマーエマルジョンをインクのバインダー成分として利用したような場合に、インクの粘度が上がったり、形成した印刷被膜の耐水性が劣ったりする場合があるので好ましくない。なお、酸価とは、樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数であり、測定としては、有機溶媒(例えば、トルエン/エタノール=70/30質量比)に溶解させた樹脂を、0.1N水酸化カリウムを滴定液、フェノールフタレイン液を指示薬として滴定して行うことができる。本発明では、酸価はこの値を使用する。   The polymer block of A of the AC block copolymer used in the present invention needs to have an acid value of 30 to 250 mgKOH / g. Furthermore, it is preferable that it is 50-200 mgKOH / g. When the acid value of the polymer block of A is less than 30 mgKOH / g, sufficient water solubility cannot be obtained and stability may be inferior. On the other hand, when the acid value of the polymer block of A exceeds 250 mgKOH / g, the water solubility of the polymer block of A is too high, and thus the polymer emulsion of the present invention was used as a binder component of the ink. In such a case, the viscosity of the ink may increase or the water resistance of the formed printed film may be inferior. The acid value is the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of the resin, and the measurement is a resin dissolved in an organic solvent (for example, toluene / ethanol = 70/30 mass ratio). Can be carried out by titrating 0.1N potassium hydroxide as a titrant and phenolphthalein as an indicator. In the present invention, this value is used for the acid value.

本発明で使用するA−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1000〜20000であることを要す。4000〜15000であることがさらに好ましい。Aのポリマーブロックの数平均分子量が1000未満であると、Aのポリマーブロックの立体的反発が作用せず、安定性に欠ける恐れがあり、また、溶媒可溶性のポリマーブロックであるので、分子量が小さ過ぎると溶解性や相溶性に乏しくなる恐れがある。一方、Aのポリマーブロックの数平均分子量が20000を超えると、分散媒体に溶解又は相溶する部分が多くなるので、粘度が過度に上昇したりする場合があるので好ましくない。   The polymer block of A of the AC block copolymer used in the present invention needs to have a polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) of 1000 to 20000 in gel permeation chromatography (GPC). More preferably, it is 4000-15000. If the number average molecular weight of the polymer block of A is less than 1000, the steric repulsion of the polymer block of A does not act and there is a risk of lack of stability, and since it is a solvent-soluble polymer block, the molecular weight is small. If it is too high, the solubility and compatibility may be poor. On the other hand, when the number average molecular weight of the polymer block of A exceeds 20000, the portion that dissolves or is compatible with the dispersion medium increases, and therefore the viscosity may increase excessively.

本発明で使用するA−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックは、その分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量、PDI)が1.5以下であることを要するが、1.4以下であることがさらに好ましい。後述するA−Cブロックコポリマーの製造方法によれば、上記したような狭い分子量分布のA−Cブロックコポリマーを、設計にしたがって適宜に製造することができるので好適である。このAのポリマーブロックのPDIが1.5を超えると、数平均分子量が1000未満の成分や、20000を超える成分を多く含むことにつながるので、その安定性が低下したり、粘度が過度に上昇したりする恐れがあるので好ましくない。本発明においては、上記数平均分子量(Mn)及び分子量分布(PDI)を、ポリスチレンを標準物質とするGPC(Gel Permeation Chromatography)にて測定した。以上が本発明で使用するA−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックの構成である。   The polymer block A in the AC block copolymer used in the present invention requires a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight, PDI) of 1.5 or less, but 1.4 or less. Is more preferable. According to the method for producing an AC block copolymer, which will be described later, an AC block copolymer having a narrow molecular weight distribution as described above can be suitably produced according to the design. If the PDI of the polymer block of A exceeds 1.5, the number average molecular weight will be less than 1000 or more than 20000 will be included, so its stability will decrease and viscosity will increase excessively It is not preferable because there is a risk of doing so. In the present invention, the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (PDI) were measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) using polystyrene as a standard substance. The above is the constitution of the polymer block A of the AC block copolymer used in the present invention.

(Cのポリマーブロック)
次に、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するCのポリマーブロックについて説明する。Cのポリマーブロックは、少なくとも、例えば、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩又は有機カーボネート塩などの第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーからなる構成単位を有するポリマーブロックである。
(C polymer block)
Next, the C polymer block constituting the AC block copolymer used in the present invention will be described. The polymer block of C is a polymer block having at least a constituent unit composed of a methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group such as a halide salt, carbonate, hydroxide salt or organic carbonate salt.

この第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーは、ハロゲン化物、水酸化物、炭酸、有機カーボネートの陰イオンを対イオンとする、第4級アンモニウムイオン基を有するメタクリレートである。先にも述べたように、上記した対イオンが、スルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョン(a)のポリマーのスルホン酸中和塩の対イオンと、塩交換(イオン交換)して、その結果、エマルジョン(a)のポリマーのスルホン酸塩の部分に、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーがイオン結合で反応して結合することで、エマルジョン(a)のポリマーのもつスルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、A−Bブロックコポリマーになる。以下に、上記に挙げた第4級アンモニウム塩のメタクリレートの対イオンについて説明する。ハロゲン化物イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンが挙げられるが、その中でも塩化物イオンが好ましい。すなわち、臭化物イオン、ヨウ化物イオンの場合は、その塩基性度が強く、スルホン酸塩との交換反応が行われない可能性がある。また、有機カーボネートイオンとしては、メチルカーボネートイオン、エチルカーボネートイオンなどが挙げられ、結果として脱炭酸と脱アルコールしてスルホン酸中和塩と反応する。特にメチルカーボネートイオンが脱炭酸と低級アルコールであるメタノールが生成するので好ましい。   The methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group is a methacrylate having a quaternary ammonium ion group having a counter ion as an anion of halide, hydroxide, carbonic acid, or organic carbonate. As described above, the above counter ion undergoes salt exchange (ion exchange) with the sulfonic acid neutralized salt counter ion of the polymer emulsion (a) stabilized with the sulfonate, As a result, the sulfonic acid ion of the polymer of the emulsion (a) is bonded to the sulfonate portion of the polymer of the emulsion (a) by the reaction of the AC block copolymer used in the present invention with an ionic bond. Part or all of the counter ion becomes an AB block copolymer. Below, the counter ion of the methacrylate of the quaternary ammonium salt mentioned above is demonstrated. Examples of halide ions include chloride ions, bromide ions, and iodide ions. Among them, chloride ions are preferable. That is, in the case of bromide ions and iodide ions, the basicity thereof is strong and there is a possibility that the exchange reaction with the sulfonate is not performed. Examples of the organic carbonate ions include methyl carbonate ions and ethyl carbonate ions. As a result, decarboxylation and dealcoholization react with the sulfonic acid neutralized salt. In particular, methyl carbonate ions are preferable because decarboxylation and methanol, which is a lower alcohol, are produced.

第4級アンモニウム塩の基を含有するメタクリレートとしては、具体的には、例えば、ジメチルアミノメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、t-ブチルアミノエチルメタクリレートなどのモノ又はジアルキルアミノアルキルアルコールのメタクリレートエステルやグリシジルメタクリレートなどのグリシジル基含有メタクリレートに、1級又は2級のアミノ基を有するアミン化合物を反応して得られる水酸基を有するアミノ基含有メタクリレートを使用して、塩化メチル、塩化エチル、塩化ベンジル、ヨウ化メチルなどのハロゲン化アルキル、炭酸、ジメチルカーボネートを反応して得られる第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート、それらの陰イオンを水酸化物に置き換えた第4級アンモニウム塩が挙げられる。または、ハロゲン化アルキル基を有するメタクリレート、例えば、2−クロロエチルメタクリレート、1−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどに、1級、2級、3級のアミノ基を有するアミン化合物、例えば、トリメチルアミンなどを反応して第4級アンモニウム塩としてもよい。これらの第4級アンモニウム塩をCのポリマーブロックの形成成分とすることが必須である。先にも述べたように、上記したモノマーは、決してAのポリマーブロックの形成に用いてはならず、すなわち、Aのポリマーブロックに第4級アンモニウム塩の基を導入してはいけない。   Specific examples of the methacrylate containing a quaternary ammonium salt group include, for example, methacrylate esters of mono- or dialkylaminoalkyl alcohols such as dimethylamino methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and t-butylaminoethyl methacrylate, and glycidyl methacrylate. Using an amino group-containing methacrylate having a hydroxyl group obtained by reacting a glycidyl group-containing methacrylate with an amine compound having a primary or secondary amino group, methyl chloride, ethyl chloride, benzyl chloride, methyl iodide, etc. And methacrylates having a quaternary ammonium salt group obtained by reacting alkyl halides of carbonic acid, carbonic acid and dimethyl carbonate, and quaternary ammonium salts in which their anions are replaced with hydroxides.Or, a methacrylate having a halogenated alkyl group, such as 2-chloroethyl methacrylate, 1-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, or the like, an amine compound having a primary, secondary, or tertiary amino group, such as trimethylamine May be converted to a quaternary ammonium salt. It is essential to use these quaternary ammonium salts as components for forming the polymer block of C. As mentioned earlier, the above-mentioned monomers should never be used to form the polymer block of A, that is, the quaternary ammonium salt group should not be introduced into the polymer block of A.

Cのポリマーブロックは、前記した第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレートのみで構成されていてもよいが、先に列挙したような他のメタクリレート系モノマーを共重合させてもよい。この第4級アンモニウム塩の基の含有量は、本発明で使用するA−Cブロックコポリマー中に、少なくとも、5〜50質量%の範囲で含有され、且つ、Cのポリマーブロック中に15〜100質量%の範囲で含有されたものであることが好ましい。この範囲になるように他のメタクリレートモノマーを共重合させことができる。この際に使用するメタクリレートとしては、前記したものか挙げられ、特に限定されない。また、このCのポリマーブロックについては、前記したカルボキシ基を有するモノマーを構成成分として用いてもよい。その理由は、このカルボキシ基が中和されても、その構造中に導入されている第4級アンモニウム塩の部分が、先に述べたように、スルホン酸イオンの対イオンと塩交換(イオン交換)反応してエマルジョン(a)のポリマー粒子と反応するので問題はない。すなわち、本発明においては、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するCのポリマーブロックのみ(すなわち、一方のポリマーブロックのみ)に第4級アンモニウム塩の基を含有するように構成することが必要である。   The polymer block of C may be composed of only the methacrylate having the quaternary ammonium salt group, but may be copolymerized with other methacrylate monomers as listed above. The content of the group of the quaternary ammonium salt is contained in the AC block copolymer used in the present invention in a range of at least 5 to 50% by mass, and 15 to 100 in the polymer block of C. It is preferable that it is contained in a mass% range. Other methacrylate monomers can be copolymerized in this range. Examples of the methacrylate used in this case include those described above, and are not particularly limited. For the C polymer block, the monomer having a carboxy group described above may be used as a constituent component. The reason for this is that even when this carboxy group is neutralized, the quaternary ammonium salt moiety introduced into the structure is subjected to salt exchange (ion exchange) with the counter ion of the sulfonate ion as described above. ) There is no problem because it reacts with the polymer particles of the emulsion (a). That is, in the present invention, only the C polymer block constituting the AC block copolymer used in the present invention (that is, only one polymer block) contains a quaternary ammonium salt group. is necessary.

A−Cブロックコポリマー中におけるこの第4級アンモニウム塩の含有量が、A−Cブロックコポリマー中に5質量%未満であると、ポリマーのスルホン酸基との反応部位が少なく、安定性が欠ける場合があり、また、50質量%より多いと、相対的にAのポリマーブロックが少なくなりすぎて、分散性、分散安定性に劣る可能性があるので、いずれの場合も好ましくない。より好ましくは、10〜50質量%である。さらに、A−Cブロックコポリマー中に含まれる第4級アンモニウム塩の量を上記した範囲に維持しつつ、Cのポリマーブロックに含まれる第4級アンモニウム塩のモノマーの質量を15〜100質量%とすることが好ましい。この量が15%未満であるとCのポリマーブロックの反応部位が少なかったり、スルホン酸イオンと反応しても他の成分が多いので、分散媒体に溶解してしまったりして、分散、保存安定性が悪くなる可能性があるので好ましくない。より好ましくは、20〜80質量%である。   When the content of this quaternary ammonium salt in the A-C block copolymer is less than 5% by mass in the A-C block copolymer, there are few reactive sites with the sulfonic acid group of the polymer and the stability is lacking. In addition, when the amount is more than 50% by mass, the polymer block of A is relatively too small, which may be inferior in dispersibility and dispersion stability. More preferably, it is 10-50 mass%. Furthermore, while maintaining the amount of the quaternary ammonium salt contained in the AC block copolymer within the above-mentioned range, the mass of the quaternary ammonium salt monomer contained in the polymer block of C is 15 to 100% by mass. It is preferable to do. If this amount is less than 15%, there are few reactive sites in the polymer block of C, and there are many other components even if it reacts with sulfonate ions, so it dissolves in the dispersion medium and is dispersed and storage stable. This is not preferable because the property may deteriorate. More preferably, it is 20-80 mass%.

(A−Cブロックコポリマーの調製)
以上のような構成(形成)成分からなる特有の構造を有する本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、通常のラジカル重合で得ることは難しい。すなわち、ラジカル重合すると、前記したランダムコポリマーとなったり、カルボキシ基を有するコポリマーと第4級アンモニウム塩を有するコポリマーの混合物となってしまう。これに対し、本発明のポリマーエマルジョンは、本発明で規定する上記構造を有するA−Cブロックコポリマーを得ることを前提としたものである。本発明者らの検討によれば、本発明で規定するA−Cブロックコポリマーは、リビングラジカル重合によって容易に得られる。特に好ましくは、少なくともカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを含むモノマーの混合物を、少なくとも、ヨウ素化合物を重合開始化合物として、リビングラジカル重合することにより、A−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックを合成し、次いで、第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーを含むモノマーの混合物を重合して、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックを合成する特有のリビングラジカル重合を利用した製造方法でA−Cブロックコポリマーを得るとよい。より具体的には、上記の重合開始化合物と触媒との存在下、リビングラジカル重合する工程で使用する重合開始化合物が、ヨウ素又はヨウ素化合物の少なくともいずれかであり、該工程で使用する触媒が、ハロゲン化リン、フォスファイト系化合物、フォスフィネート化合物、イミド系化合物、フェノール系化合物、ジフェニルメタン系化合物及びシクロペンタジエン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であり、且つ、その重合温度が30〜50℃であることが好ましい。
(Preparation of AC block copolymer)
It is difficult to obtain the AC block copolymer used in the present invention having a specific structure composed of the components as described above (formation) by ordinary radical polymerization. That is, radical polymerization results in the random copolymer described above or a mixture of a copolymer having a carboxy group and a copolymer having a quaternary ammonium salt. On the other hand, the polymer emulsion of the present invention is premised on obtaining an AC block copolymer having the above structure defined in the present invention. According to the study by the present inventors, the AC block copolymer defined in the present invention can be easily obtained by living radical polymerization. Particularly preferably, a polymer block of A of the AC block copolymer is synthesized by subjecting a mixture of monomers including at least a carboxy group-containing methacrylic acid monomer to living radical polymerization using at least an iodine compound as a polymerization initiating compound, Then, a monomer mixture containing a methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group is polymerized to produce a polymer block of C of the A-C block copolymer by a production method using a unique living radical polymerization. A C block copolymer may be obtained. More specifically, the polymerization initiating compound used in the step of living radical polymerization in the presence of the polymerization initiating compound and the catalyst is at least one of iodine or an iodine compound, and the catalyst used in the step is It is at least one compound selected from the group consisting of phosphorus halides, phosphite compounds, phosphinate compounds, imide compounds, phenol compounds, diphenylmethane compounds and cyclopentadiene compounds, and its polymerization temperature. Is preferably 30 to 50 ° C.

リビングラジカル重合としては、様々な方法が発明されており、アミンオキシドラジカルの解離と結合を利用するニトロキサイド法(Nitroxide mediated polymerization:NMP法)、銅、ルテニウム、ニッケル、鉄等の重金属と、これらの重金属と錯体を形成するリガンドとを使用し、ハロゲン化合物を開始化合物として用いて重合する原子移動ラジカル重合(Atom transfer radical polymerization:ATRP法)、ジチオカルボン酸エステルやザンテート化合物等を開始化合物として使用するとともに、付加重合性モノマーとラジカル開始剤を使用して重合する可逆的付加開裂型連鎖移動重合(Reversible addition- fragmentation chain transfer:RAFT法)及びMADIX法(Macromolecular Design via Interchange of Xanthate)、有機テルル、有機ビスマス、有機アンチモン、ハロゲン化アンチモン、有機ゲルマニウム、ハロゲン化ゲルマニウム等の重金属を用いる方法(Degenerative transfer:DT法)などが挙げられる。これらの方法も重合開始化合物を用いており、本発明に適応することができる。   Various methods have been invented for living radical polymerization, such as nitroxide mediated polymerization (NMP method) using dissociation and bonding of amine oxide radicals, heavy metals such as copper, ruthenium, nickel, iron, and the like. Atom transfer radical polymerization (ATRP method) in which a heavy metal and a ligand that forms a complex are used as a starting compound, and a dithiocarboxylic acid ester or a xanthate compound is used as the starting compound. In addition, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT method) and MADIX method (Macromolecular Design via Interchange of Xanthate), organic tellurium, polymerizing using addition polymerizable monomer and radical initiator, Organic bismuth, organic antimony, halo Down antimony, organic germanium, a method of using a heavy metal such as germanium halide (Degenerative transfer: DT method). These methods also use a polymerization initiating compound and can be applied to the present invention.

しかしながら、上記に挙げた方法はいずれも、下記に述べるように、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを得るには最適とは言い難いと言う問題がある。例えば、NMP法では、テトラメチルピペリジンオキシドラジカルなどのアミンオキシドを使用するが、100℃以上の高温条件下で重合することが必要とされるし、メタクリレート系モノマーを用いた場合には、重合が進行しないといった問題もある。   However, any of the above-mentioned methods has a problem that it is difficult to say that it is optimal for obtaining the AC block copolymer used in the present invention, as described below. For example, in the NMP method, an amine oxide such as a tetramethylpiperidine oxide radical is used, but it is necessary to polymerize under a high temperature condition of 100 ° C. or higher. There is also a problem of not progressing.

また、ATRP法では、重金属を使用する必要があるし、酸化還元を伴う重合方法なので、酸素の除去が必要であるし、アミン化合物をリガンドとして錯体を形成させて重合する方法では、重合系に酸性物質が存在すると錯体の形成が阻害されてしまうので、酸基を有する付加重合性モノマーをそのまま重合させることは困難である。保護基で酸基を保護したモノマーを重合し、重合後に保護基を脱離させる必要があるが、煩雑であり、酸基をポリマーブロックに導入することは容易なことではない。   In addition, in the ATRP method, it is necessary to use a heavy metal, and since it is a polymerization method involving oxidation and reduction, it is necessary to remove oxygen. If an acidic substance is present, the formation of the complex is inhibited, so that it is difficult to polymerize the addition polymerizable monomer having an acid group as it is. Although it is necessary to polymerize the monomer which protected the acid group with the protecting group and to remove the protecting group after the polymerization, it is complicated and it is not easy to introduce the acid group into the polymer block.

RAFT法及びMADIX法では、先ず、ジチオカルボン酸エステルやザンテート化合物などの特殊な化合物が必要であり、これらは硫黄系の化合物であるので、得られるポリマーには硫黄系の不快な臭気が残りやすく、着色されている場合もある。このため、得られたポリマーから臭気や着色を除去する必要がある。メタクリレート系モノマーの重合もうまくいかない場合がある。また、そのジチオカルボン酸エステルやザンテート化合物などの硫黄エステルはアミノ基で分解する可能性があり、ポリマーが低分子量化したり、硫黄臭が発生したりする。   In the RAFT method and the MADIX method, first, special compounds such as a dithiocarboxylic acid ester and a xanthate compound are required. Since these are sulfur-based compounds, an unpleasant sulfur-based odor tends to remain in the obtained polymer. Sometimes it is colored. For this reason, it is necessary to remove an odor and coloring from the obtained polymer. Polymerization of methacrylate monomers may not be successful. In addition, sulfur esters such as dithiocarboxylic acid esters and xanthate compounds may be decomposed by amino groups, resulting in a polymer having a low molecular weight or a sulfur odor.

さらに、DT法では、ATRP法と同様に重金属を使用する必要がある。このため、得られたポリマーから重金属を除去する必要があるとともに、発生した重金属を含む排水を浄化しなければならないといった問題がある。   Further, in the DT method, it is necessary to use heavy metals as in the ATRP method. For this reason, there is a problem that it is necessary to remove heavy metals from the obtained polymer and to purify waste water containing the generated heavy metals.

そのような状況下で、本発明に好適に使用される重合方法は、重金属化合物の使用が必須でなく、ポリマーの精製が必須でなく、特殊な化合物を合成する必要がなく、市場にある比較的安価な材料を用いるだけで容易に製造することができる。また、重合条件が穏和であり、従来のラジカル重合方法と同様の条件で重合することができる方法であり、特筆すべきは、カルボキシ基やリン酸基などを有するモノマーをそのままリビングラジカル重合できるところにある。   Under such circumstances, the polymerization method suitably used in the present invention does not require the use of heavy metal compounds, does not require purification of the polymer, does not require the synthesis of special compounds, and is a comparison in the market. Therefore, it can be easily manufactured only by using inexpensive materials. In addition, the polymerization conditions are mild, and the polymerization can be performed under the same conditions as the conventional radical polymerization method. It should be noted that a monomer having a carboxy group or a phosphate group can be directly subjected to living radical polymerization. It is in.

具体的には、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーの製造方法は、重合開始化合物及び触媒の存在下、メタクリレート系モノマーを含有するモノマー成分をリビングラジカル重合する工程(重合工程)を含むものであることが好ましい。そして、重合開始化合物が、ヨウ素とヨウ素化合物の少なくともいずれかであることが好ましい。本発明で採用するこのリビングラジカル重合では、様々な官能基が使用できる。   Specifically, the method for producing an AC block copolymer used in the present invention includes a step (polymerization step) of subjecting a monomer component containing a methacrylate monomer to living radical polymerization in the presence of a polymerization initiating compound and a catalyst. It is preferable. The polymerization initiating compound is preferably at least one of iodine and an iodine compound. In this living radical polymerization employed in the present invention, various functional groups can be used.

上記重合工程では、ヨウ素とヨウ素化合物の少なくともいずれかを重合開始化合物として使用して、メタクリレート系モノマーを含有するモノマー成分をリビングラジカル重合によって重合することが好ましい。重合開始化合物として用いられるヨウ素やヨウ素化合物に熱や光を与えると、ヨウ素ラジカルが解離する。そして、ヨウ素ラジカルが解離した状態でモノマーが挿入された後、直ちにヨウ素ラジカルがポリマー末端ラジカルと再度結合して安定化し、停止反応を防止しながら重合反応が進行する。   In the polymerization step, it is preferable to polymerize a monomer component containing a methacrylate monomer by living radical polymerization using at least one of iodine and an iodine compound as a polymerization initiating compound. When heat or light is applied to iodine or iodine compound used as a polymerization initiating compound, iodine radicals are dissociated. Then, after the monomer is inserted in a state in which the iodine radical is dissociated, the iodine radical is immediately bonded again to the polymer terminal radical and stabilized, and the polymerization reaction proceeds while preventing the termination reaction.

ヨウ素化合物の具体例としては、2−アイオド−1−フェニルエタン、1−アイオド−1−フェニルエタンなどのアルキルヨウ化物;2−シアノ−2−アイオドプロパン、2−シアノ−2−アイオドブタン、1−シアノ−1−アイオドシクロヘキサン、2−シアノ−2アイオド−2,4−ジメチルペンタン、2−シアノ−2−アイオド−4−メトキシ−2,4−ジメチルペンタンなどのシアノ基含有ヨウ化物などを挙げることができる。   Specific examples of the iodine compound include alkyl iodides such as 2-iodo-1-phenylethane and 1-iodo-1-phenylethane; 2-cyano-2-iodopropane, 2-cyano-2-iodobutane, 1 Cyano group-containing iodides such as cyano-1-iodocyclohexane, 2-cyano-2iodo-2,4-dimethylpentane, 2-cyano-2-iodo-4-methoxy-2,4-dimethylpentane, etc. Can be mentioned.

これらのヨウ素化合物は、市販品をそのまま使用してもよいが、従来公知の方法で調製したものを使用することもできる。例えば、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物とヨウ素とを反応させることで、ヨウ素化合物を得ることができる。また、上記のヨウ素化合物のヨウ素が臭素または塩素などのハロゲン原子に置換した有機ハロゲン化物に、第4級アンモニウムアイオダイドやヨウ化ナトリウムなどのヨウ化物塩を反応させ、ハロゲン交換させることでもヨウ素化合物を得ることができる。   As these iodine compounds, commercially available products may be used as they are, but those prepared by a conventionally known method can also be used. For example, an iodine compound can be obtained by reacting an azo compound such as azobisisobutyronitrile with iodine. In addition, an organic halide obtained by substituting iodine of the above iodine compound with a halogen atom such as bromine or chlorine is reacted with an iodide salt such as quaternary ammonium iodide or sodium iodide, and the halogen compound is exchanged. Can be obtained.

重合工程では、重合開始化合物とともに、重合開始化合物のヨウ素を引き抜くことができる触媒を使用する。触媒としては、ハロゲン化リン、フォスファイト系化合物、フォスフィネート化合物などのリン系化合物;イミド系化合物などの窒素系化合物;フェノール系化合物などの酸素系化合物;ジフェニルメタン系化合物、シクロペンタジエン系化合物などの炭化水素系化合物を用いることが好ましい。なお、これらの触媒は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。   In the polymerization step, a catalyst capable of extracting iodine of the polymerization initiating compound is used together with the polymerization initiating compound. Catalysts include phosphorus compounds such as phosphorus halides, phosphite compounds, phosphinate compounds; nitrogen compounds such as imide compounds; oxygen compounds such as phenol compounds; diphenylmethane compounds and cyclopentadiene compounds. It is preferable to use the following hydrocarbon compound. In addition, these catalysts can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

リン系化合物の具体例としては、三ヨウ化リン、ジエチルフォスファイト、ジブチルフォスファイト、エトキシフェニルフォスフィネート、フェニルフェノキシフォスフィネートなどを挙げることができる。窒素系化合物の具体例としては、スクシンイミド、2,2−ジメチルスクシンイミド、マレイミド、フタルイミド、N−アイオドスクシンイミド、ヒダントインなどを挙げることができる。酸素系化合物の具体例としては、フェノール、ヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、t−ブチルフェノール、カテコール、ジ−t−ブチルヒドロキシトルエンなどを挙げることができる。炭化水素系化合物の具体例としては、シクロヘキサジエン、ジフェニルメタンなどを挙げることができる。   Specific examples of the phosphorus compound include phosphorus triiodide, diethyl phosphite, dibutyl phosphite, ethoxyphenyl phosphinate, and phenylphenoxy phosphinate. Specific examples of the nitrogen compound include succinimide, 2,2-dimethylsuccinimide, maleimide, phthalimide, N-iodosuccinimide, and hydantoin. Specific examples of the oxygen-based compound include phenol, hydroquinone, methoxyhydroquinone, t-butylphenol, catechol, and di-t-butylhydroxytoluene. Specific examples of the hydrocarbon compound include cyclohexadiene and diphenylmethane.

この触媒の使用量(モル数)は、重合開始化合物の使用量(モル数)未満とすることが好ましい。触媒の使用量(モル数)が多過ぎると、重合が制御され過ぎてしまい、重合が進行しにくくなる場合がある。また、リビングラジカル重合の際の温度(重合温度)は30〜100℃とすることが好ましい。重合温度が高過ぎると、重合末端のヨウ素が分解してしまい、末端が安定せずにリビング重合とならない場合がある。またこの重合方法では、末端はヨウ素が結合しており、このヨウ素をラジカルとして解離させてラジカルが発生して、その末端が安定であることが好ましい。ここで、アクリレートやビニル系などの場合、末端は2級のヨウ化物であり、比較的安定でヨウ素ラジカルとして外れず、重合が進行しない、または分布が広くなってしまうという可能性がある。温度を上げて解離することができるが、好ましは、上記温度範囲で温和に重合することが環境、エネルギーの点で好ましい。従ってラジカルが発生しやすく、比較的安定な3級のヨウ化物のほうが好ましく、本発明で使用するリビングラジカル重合においては、メタクリレート系のモノマーが適している。   The amount of the catalyst used (number of moles) is preferably less than the amount of use of the polymerization initiating compound (number of moles). If the amount of the catalyst used (number of moles) is too large, polymerization may be over-controlled and polymerization may not proceed easily. Moreover, it is preferable that the temperature (polymerization temperature) in the case of living radical polymerization shall be 30-100 degreeC. If the polymerization temperature is too high, iodine at the polymerization terminal may be decomposed, and the terminal may not be stable, resulting in living polymerization. In this polymerization method, it is preferable that iodine is bonded to the terminal, and the iodine is dissociated as a radical to generate a radical so that the terminal is stable. Here, in the case of acrylate, vinyl, etc., the terminal is a secondary iodide, which is relatively stable and does not come off as an iodine radical, and there is a possibility that the polymerization does not proceed or the distribution becomes wide. Although dissociation can be carried out by raising the temperature, it is preferred that the polymerization be carried out gently in the above temperature range from the viewpoint of environment and energy. Therefore, a tertiary iodide which is easy to generate radicals and is relatively stable is preferable, and a methacrylate monomer is suitable for the living radical polymerization used in the present invention.

また、重合工程においては、通常、ラジカルを発生しうる重合開始剤を添加する。重合開始剤としては、従来公知のアゾ系開始剤や過酸化物系開始剤が使用される。なお、上記の重合温度の範囲で十分にラジカルが発生する重合開始剤を用いることが好ましい。具体的には、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、などのアゾ系開始剤を用いることが好ましい。当該重合開始剤の使用量は、モノマーに対して0.001〜0.1モル倍とすることが好ましく、0.002〜0.05モル倍とすることがさらに好ましい。重合開始剤の使用量が少な過ぎると重合反応が十分に進行しない場合がある。一方、重合開始剤の使用量が多過ぎると、リビングラジカル重合反応ではない通常のラジカル重合反応が副反応として進行してしまう場合がある。   In the polymerization step, a polymerization initiator that can generate radicals is usually added. As the polymerization initiator, conventionally known azo initiators and peroxide initiators are used. It is preferable to use a polymerization initiator that generates radicals sufficiently within the above polymerization temperature range. Specifically, an azo initiator such as 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) is preferably used. The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.001 to 0.1 mol times, more preferably 0.002 to 0.05 mol times the monomer. If the amount of the polymerization initiator used is too small, the polymerization reaction may not proceed sufficiently. On the other hand, if the amount of the polymerization initiator used is too large, a normal radical polymerization reaction that is not a living radical polymerization reaction may proceed as a side reaction.

リビングラジカル重合は、有機溶剤を使用しないバルク重合であってもよいが、有機溶剤を使用する溶液重合とすることが好ましい。有機溶剤としては、重合開始化合物、触媒、モノマー成分、及び重合開始剤などの成分を溶解しうるものであることが好ましい。   Living radical polymerization may be bulk polymerization that does not use an organic solvent, but is preferably solution polymerization that uses an organic solvent. The organic solvent is preferably one that can dissolve components such as a polymerization initiator compound, a catalyst, a monomer component, and a polymerization initiator.

有機溶剤の具体例としては、ヘキサン、オクタン、デカン、イソデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの炭化水素系溶剤;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノールなどのアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジプロピリングリコールジメチルエーテル、ブチルカルビトール、ブチルトリエチレングリコール、メチルジプロピレングリコール、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶剤;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルシクロプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソールなどのエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトフェノンなどのケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、カプロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、琥珀酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルなどのエステル系溶剤;クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、カプロラクタムなどのアミド系溶剤の他、ジメチルスルホキシド、スルホラン、テトラメチル尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジメチルなどを挙げることができる。なお、これらの有機溶剤は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。   Specific examples of organic solvents include hexane, octane, decane, isodecane, cyclohexane, methylcyclohexane, toluene, xylene, ethylbenzene and other hydrocarbon solvents; methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, hexanol, benzyl alcohol Alcohol solvents such as cyclohexanol; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol propyl ether, diglyme, triglyme, tetra Glyme, dipropylin glycol dimethyl ether, buty Glycol solvents such as carbitol, butyltriethylene glycol, methyl dipropylene glycol, methyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate; diethyl ether, dipropyl ether, methylcyclopropyl ether Ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane and anisole; ketone solvents such as methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, isophorone and acetophenone; methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, methyl butyrate, ethyl butyrate, Caprolactone, methyl lactate, ethyl lactate, dimethyl oxalate, adip Ester solvents such as dimethyl acid and dimethyl glutarate; halogenated solvents such as chloroform and dichloroethane; amide solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and caprolactam, as well as dimethyl sulfoxide, sulfolane and tetramethyl Examples include urea, ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate. In addition, these organic solvents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また、これらの重合に使用した有機溶剤は、そのまま溶液としてそのまま使用できるし、必要に応じて、溶液からポリマーを取りだして固形とすることができる。この方法としては特に限定はなく、例えば、貧溶剤に析出させてろ過、乾燥したり、溶液を乾燥してポリマーだけを取り出したりして、ポリマーの固形物として得ることもできる。得られた固体のポリマーは、そのまま使用してもよいし、溶剤を加えてポリマー溶液として使用してもよい。   Moreover, the organic solvent used for these polymerizations can be used as it is as a solution, and if necessary, the polymer can be taken out from the solution and solidified. This method is not particularly limited. For example, it can be precipitated as a poor solvent and filtered and dried, or the solution can be dried to take out only the polymer to obtain a solid polymer. The obtained solid polymer may be used as it is, or may be used as a polymer solution by adding a solvent.

溶液重合する場合において、重合液の固形分濃度(モノマー濃度)は5〜80質量%とすることが好ましく、20〜60質量%とすることがさらに好ましい。重合液の固形分濃度が5質量%未満であると、モノマー濃度が低過ぎて重合が完結しない場合がある。一方、重合液の固形分濃度が80質量%超またはバルク重合であると、重合液の粘度が高過ぎてしまい、撹拌が困難になって重合収率が低下する傾向にある。リビングラジカル重合は、モノマーがなくなるまで行うことが好ましい。具体的には、重合時間は0.5〜48時間とすることが好ましく、実質的には1〜24時間とすることがさらに好ましい。また、重合雰囲気は特に限定されず、通常の範囲内で酸素が存在する雰囲気であっても、窒素気流雰囲気であってもよい。また、重合に使用する材料(モノマーなど)は、蒸留、活性炭処理、またはアルミナ処理などにより不純物を除去したものを用いてもよいし、市販品をそのまま用いてもよい。さらに、遮光下で重合を行ってもよいし、ガラスなどの透明容器中で重合を行ってもよい。   In the case of solution polymerization, the solid content concentration (monomer concentration) of the polymerization solution is preferably 5 to 80% by mass, and more preferably 20 to 60% by mass. When the solid content concentration of the polymerization liquid is less than 5% by mass, the monomer concentration may be too low to complete the polymerization. On the other hand, when the solid content concentration of the polymerization liquid exceeds 80% by mass or bulk polymerization, the viscosity of the polymerization liquid becomes too high, and stirring tends to be difficult and the polymerization yield tends to decrease. Living radical polymerization is preferably carried out until the monomer runs out. Specifically, the polymerization time is preferably 0.5 to 48 hours, and more preferably 1 to 24 hours. The polymerization atmosphere is not particularly limited, and may be an atmosphere in which oxygen exists within a normal range or a nitrogen stream atmosphere. Moreover, the material (monomer etc.) used for superposition | polymerization may use what removed the impurity by distillation, activated carbon treatment, an alumina treatment, etc., and may use a commercial item as it is. Furthermore, polymerization may be performed under light shielding, or polymerization may be performed in a transparent container such as glass.

本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、リビングラジカル重合する際のメタクリレート系モノマー類と、重合開始化合物の使用バランスをモル比で調整することによって、主鎖の分子量が制御されてなるものになる。具体的には、重合開始化合物のモル数に対して、モノマーのモル数を適切に設定することで、その主鎖が、任意の分子量であるポリマーを得ることができる。例えば、重合開始化合物を1モル使用し、分子量100のモノマーを500モル使用して重合した場合、「1×100×500=50000」の理論分子量を有するポリマーを得ることができる。すなわち、主鎖のポリマーの理論分子量を下記式(3)で算出することができる。なお、上記の「分子量」は、数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)のいずれをも含む概念である。
「主鎖のポリマーの理論分子量」=「重合開始化合物1モル」×「モノマー分子量」×「モノマーのモル数/重合開始化合物のモル数」 ・・・(3)
重合開始化合物の量は前記した通りである。
The AC block copolymer used in the present invention is one in which the molecular weight of the main chain is controlled by adjusting the use balance of methacrylate monomers and polymerization initiating compounds at the time of living radical polymerization. Become. Specifically, a polymer whose main chain has an arbitrary molecular weight can be obtained by appropriately setting the number of moles of the monomer with respect to the number of moles of the polymerization initiating compound. For example, when 1 mol of a polymerization initiating compound is used and 500 mol of a monomer having a molecular weight of 100 is used for polymerization, a polymer having a theoretical molecular weight of “1 × 100 × 500 = 50000” can be obtained. That is, the theoretical molecular weight of the main chain polymer can be calculated by the following formula (3). The above “molecular weight” is a concept including both the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw).
“Theoretical molecular weight of main chain polymer” = “1 mol of polymerization initiation compound” × “monomer molecular weight” × “number of moles of monomer / number of moles of polymerization initiation compound” (3)
The amount of the polymerization initiating compound is as described above.

なお、重合工程においては、2分子停止や不均化の副反応を伴う場合があるので、上記の理論分子量を有する主鎖のポリマーが得られない場合がある。これらの副反応が起こらずに得られたものであることが好ましい。また、重合率は100%でなくてもよい。さらに、重合を一旦終了した後、重合開始化合物や触媒を添加して残存するモノマーを消費させて重合を完結させてもよい。すなわち、本発明では、先に述べたような製造方法で、特定の構造の本発明で使用するA−Cブロックコポリマーが生成して、これを主成分として含んでいればよい。好ましくは、製造されたコポリマーの80%以上が、本発明の特定のブロックコポリマーであれば、その効果が十分に得られる。   In the polymerization step, there may be a case where a bimolecular termination or a disproportionation side reaction is involved, so that a main chain polymer having the above theoretical molecular weight may not be obtained. It is preferable that these are obtained without causing side reactions. The polymerization rate may not be 100%. Furthermore, once the polymerization is completed, the polymerization may be completed by adding a polymerization initiating compound or a catalyst and consuming the remaining monomer. That is, in the present invention, the AC block copolymer used in the present invention having a specific structure is produced by the production method as described above, and this may be included as a main component. Preferably, if 80% or more of the produced copolymer is the specific block copolymer of the present invention, the effect is sufficiently obtained.

また、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーのブロック化のポリマー重合の順序としては、カルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを使用してAのポリマーブロックを形成した後、第4級アンモニウム塩を有するメタクリレートを添加して、Cのポリマーブロックを形成してもよいし、第4級アンモニウム塩を形成するためのアミノ基を有するメタクリレート又はハロゲン化アルキルを有するメタクリレートを添加して重合してブロックコポリマーとした後、第4級アンモニウム塩化してA−Cブロックコポリマーとしてもよい。   In addition, as the order of block polymerization of the AC block copolymer used in the present invention, a polymer block of A is formed using a carboxy group-containing methacrylic acid monomer, and then a quaternary ammonium salt is included. A methacrylate polymer block may be added to form a polymer block of C, or a methacrylate having an amino group or a methacrylate having an alkyl halide to form a quaternary ammonium salt may be added and polymerized to form a block copolymer. Then, quaternary ammonium chloride may be used to form an AC block copolymer.

または、第4級アンモニウム塩基を含有するメタクリレートを含むメタクリレートを重合した後、Aのポリマーブロックを形成するためのモノマーを添加して重合してもよいし、アミノ基を有するメタクリレートやハロゲン化アルキルを含むメタクリレートを含むモノマーを重合してポリマーブロックとし、ついでAのポリマーブロックを形成するための成分を重合した後、第4級アンモニウム塩化してもよい。しかし、これらの方法では、第4級アンモニウム塩やアミノ基、ハロゲン化アルキルを含有するモノマーを重合して完全になくなるまで重合するか、精製してこれらのモノマーを除去して、次のポリマーブロックを形成することが必要である。これは、ついで行われるAのポリマーブロック形成に、第4級アンモニウム塩やアミノ基、ハロゲン化アルキルを有するモノマーが導入されると、ブロックコポリマー全体がスルホン酸イオンと反応するポリマーとなってしまい、本発明の一方のみに第4級アンモニウム塩基を含有するブロックコポリマーとすることができないからである。   Alternatively, after polymerizing a methacrylate containing a methacrylate containing a quaternary ammonium base, a monomer for forming a polymer block of A may be added and polymerized, or an amino group-containing methacrylate or alkyl halide may be added. The monomer containing the methacrylate may be polymerized to form a polymer block, and then the component for forming the polymer block of A may be polymerized, followed by quaternary ammonium chloride. However, in these methods, a monomer containing a quaternary ammonium salt, an amino group or an alkyl halide is polymerized until it is completely removed, or the monomer is removed by purification to remove the next polymer block. It is necessary to form. When a monomer having a quaternary ammonium salt, an amino group, or an alkyl halide is introduced into the subsequent polymer block formation of A, the entire block copolymer becomes a polymer that reacts with sulfonate ions, This is because only one of the present invention cannot be a block copolymer containing a quaternary ammonium base.

より好ましくは、確実に一方のポリマーブロックに第4級アンモニウム塩基を有するようにするために、カルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを使用してAのポリマーブロックを形成した後、第4級アンモニウム塩、アミノ基、ハロゲン化アルキルを有するモノマーをブロック化することが確実である。なお、Cのポリマーブロックには前記したようにカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを構成成分としても問題ない。   More preferably, in order to ensure that one polymer block has a quaternary ammonium base, after forming a polymer block of A using a carboxy group-containing methacrylic monomer, a quaternary ammonium salt, It is certain to block monomers having amino groups and alkyl halides. In addition, as mentioned above, there is no problem even if the carboxy group-containing methacrylic acid monomer is used as a constituent component in the polymer block of C.

上記のようにして得られたA−Cブロックコポリマーは、重合開始化合物に由来するヨウ素原子が結合した状態のままであってもよいし、ヨウ素原子を脱離させることが好ましい。ヨウ素原子をA−Cブロックコポリマーから脱離させる方法としては、従来公知の方法であれば特に限定されない。具体的には、A−Cブロックコポリマーを加熱したり、酸やアルカリで処理したりすればよい。また、A−Cブロックコポリマーをチオ硫酸ナトリウムなどで処理してもよい。脱離したヨウ素は、活性炭やアルミナなどのヨウ素吸着剤で処理して除去するとよい。   The AC block copolymer obtained as described above may remain in a state in which iodine atoms derived from the polymerization initiating compound are bonded, or it is preferable to desorb iodine atoms. The method for desorbing iodine atoms from the AC block copolymer is not particularly limited as long as it is a conventionally known method. Specifically, the AC block copolymer may be heated or treated with an acid or alkali. Further, the AC block copolymer may be treated with sodium thiosulfate or the like. The detached iodine is preferably removed by treatment with an iodine adsorbent such as activated carbon or alumina.

次に、A−Cブロックコポリマーの分子量について説明する。本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックの分子量は、前記した通りである。このAのポリマーブロックの好適な分子量については、前記した通りである。これらのブロックコポリマー全体の数平均分子量は、特に限定はないが、上記のCのポリマーブロックの含有量の範囲で得られる分子量である。しかし、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーの数平均分子量は、従来公知のGPCでは正確に測定ができない。その理由は、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは両性であり、カルボキシ基と第4級アンモニウム塩を有しているので、カルボキシ基が吸着しないカラムが装着されたGPCを使用した場合は、第4級アンモニウム塩が吸着されてしまって測定ができず、第4級アンモニウム塩が測定できるカラムで測定した場合は、カルボキシ基を有するポリマーが吸着してしまって測定ができず、いずれの場合も正確な分子量を得ることができない。すなわち、A−Cブロックコポリマーとする前のAのポリマーブロックのみ測定が可能である。   Next, the molecular weight of the AC block copolymer will be described. The molecular weight of the polymer block A constituting the AC block copolymer used in the present invention is as described above. The preferred molecular weight of the polymer block A is as described above. The number average molecular weight of the whole of these block copolymers is not particularly limited, but is a molecular weight obtained in the range of the content of the polymer block of C described above. However, the number average molecular weight of the AC block copolymer used in the present invention cannot be accurately measured by a conventionally known GPC. The reason is that when the AC block copolymer used in the present invention is amphoteric and has a carboxy group and a quaternary ammonium salt, GPC equipped with a column to which the carboxy group does not adsorb is used. When the measurement is performed with a column capable of measuring the quaternary ammonium salt because the quaternary ammonium salt is adsorbed, the polymer having a carboxy group is adsorbed and cannot be measured. In some cases, an accurate molecular weight cannot be obtained. That is, it is possible to measure only the polymer block of A before making it an AC block copolymer.

そこで、上記のように分子量による規定ができないため、Cの分子量を規定できるように以下の限定をする。本発明においては、A−Cブロックコポリマーの製造に、特有のリビングラジカル重合方法を利用することが好適である。前記したように、このリビングラジカル重合では、一般に、ラジカルとして解離しやすい基を有する重合開始化合物を使用する。例えば、この重合開始化合物をR−Xとすると、リビングラジカル重合は、一般式として以下の反応式(1)で表される。   Therefore, since the molecular weight cannot be defined as described above, the following limitation is made so that the molecular weight of C can be defined. In the present invention, it is preferable to use a specific living radical polymerization method for the production of the AC block copolymer. As described above, in this living radical polymerization, a polymerization initiating compound having a group that is easily dissociated as a radical is generally used. For example, when this polymerization initiating compound is R—X, the living radical polymerization is represented by the following reaction formula (1) as a general formula.

Figure 2015089906
Figure 2015089906

上記のR−Xは、熱や光、触媒によって、Xが脱離し、Rのラジカルができ、そのRのラジカルにモノマーが1分子挿入される。仮に、例えば、この状態で通常のラジカル重合だったとすると、そのまま連鎖移動してモノマーが挿入され、最終的にはラジカルが停止反応で死んでしまい、また、ラジカルの寿命が短いためにその連鎖移動を制御できず、その場合に得られるポリマーは、分子量が小さいものから大きいものまででき、分子量の分布が広いものとなってしまう。これに対し、リビングラジカル重合では、前記の式において反応は左に偏っており、モノマーが挿入されるとXが直ぐに付加して安定化させるのでモノマーの挿入が停止し、停止反応が起こらない。次いで、再び、熱や光、触媒によってXが外れ、且つ、Xが脱離して末端にラジカルが生成し、モノマーが挿入され、再びXが結合して安定化する。そして、そのラジカルが生成するのは確立論的に均一であることから、分子量が揃う結果となる。加えて、その重合開始化合物が重合の開始点となり、そこから分子が伸びていくので、この重合開始化合物の量で分子量をコントロールすることができる。   In the above R-X, X is eliminated by heat, light, or a catalyst to form an R radical, and one monomer is inserted into the R radical. For example, if it was normal radical polymerization in this state, the chain transfer was carried out as it was, the monomer was inserted, and eventually the radical died in the termination reaction, and because the radical lifetime was short, the chain transfer In this case, the polymer obtained can be from a small molecular weight to a large polymer, and the molecular weight distribution is wide. On the other hand, in the living radical polymerization, the reaction is biased to the left in the above formula, and when the monomer is inserted, X is immediately added and stabilized, so that the monomer insertion is stopped and no termination reaction occurs. Next, X is removed again by heat, light, or a catalyst, and X is desorbed to generate a radical at the terminal, a monomer is inserted, and X is bonded again to be stabilized. And since the radicals are generated in an ideologically uniform manner, the molecular weight is uniform. In addition, the polymerization initiating compound serves as a polymerization starting point, and the molecules extend from there, so that the molecular weight can be controlled by the amount of the polymerization initiating compound.

本発明では、好適には、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーの製造に、このリビングラジカル重合を利用し、且つ、重合開始化合物と、重合に用いるモノマー類を構成しているラジカル重合性基であるメタクリレートを使用するが、Aのポリマーブロックは前記した分子量となるように、Aのポリマーブロックを構成するメタクリレート量を調整する。しかし、Cのポリマーブロックは、前記したように分子量か測定できないので、その開始化合物1molに対して、Bのポリマーブロックを形成するメタクリレートのモル量を規定する。すなわち、本発明では、重合開始化合物1molに対し、Cのポリマーブロックを形成するモノマーの全モル数が10〜150molであることが好ましい。この範囲でCのポリマーブロックの量が調整され、前記したCのポリマーブロックに含まれる第4級アンモニウム塩の質量%と合わせて調整される。10molよりも少ないと、Bのポリマーブロックの分子量が小さくなり過ぎてしまい、本発明の効果が十分に発揮できず、150molより多いと分子量が大きくなり過ぎてしまい、ポリマーの多粒子間での吸着などが生じ、凝集してしまう可能性があるので好ましくない。好ましくは、Bの開始化合物1molに対し、20molから100molである。   In the present invention, preferably, this living radical polymerization is used for the production of the AC block copolymer used in the present invention, and the radical polymerization property comprising the polymerization initiating compound and the monomers used for the polymerization. Although the methacrylate which is the group is used, the amount of methacrylate constituting the polymer block of A is adjusted so that the polymer block of A has the above-described molecular weight. However, since the molecular weight of the polymer block of C cannot be measured as described above, the molar amount of methacrylate forming the polymer block of B is defined with respect to 1 mol of the starting compound. That is, in the present invention, the total number of moles of monomers forming the C polymer block is preferably 10 to 150 mol with respect to 1 mol of the polymerization initiating compound. The amount of the C polymer block is adjusted within this range, and is adjusted together with the mass% of the quaternary ammonium salt contained in the C polymer block. If the amount is less than 10 mol, the molecular weight of the polymer block of B becomes too small, and the effects of the present invention cannot be sufficiently exerted. This is not preferable because it may cause aggregation and aggregation. Preferably, it is 20 mol to 100 mol with respect to 1 mol of the starting compound of B.

また、本発明のポリマーエマルジョンは、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーを構成するCのポリマーブロックが、スルホン酸中和塩で乳化状態が安定化されているポリマーエマルジョン粒子のスルホン酸イオンの対イオンとなり、一方のAのポリマーブロックのカルボキシ基がアルカリで中和され、水に溶解してなるものである。このアルカリとしては、従来公知のものが使用されるが、とくに好ましくは、アンモニア、有機アミンである。具体的には、アンモニア、トリメチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールアミンなどが挙げられる。アルカリ金属である水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなども使用できるが、あまり好ましくない。その理由は、本発明においては、ポリマーエマルジョン粒子のスルホン酸塩と、A−Cブロックコポリマーの有する第4級アンモニウム塩のイオン化で達成されるが、ここに水酸化ナトリウムなどの強アルカリが入ると、その第4級アンモニウム塩とスルホン酸の塩がナトリウムイオンで置換されてしまい、スルホン酸ナトリウム塩となって、本発明の対イオン形成とならない場合があるからである。また、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、Aのポリマーブロックのもつカルボキシ基の60モル%以上、好ましくは100%以上を中和して使用して、水溶液化させて使用することを要する。   The polymer emulsion of the present invention is a polymer emulsion particle in which the polymer block of C constituting the AC block copolymer used in the present invention is stabilized in an emulsified state with a sulfonic acid neutralized salt. It becomes a counter ion, and the carboxy group of one A polymer block is neutralized with an alkali and dissolved in water. As the alkali, conventionally known alkalis are used, and ammonia and organic amines are particularly preferable. Specific examples include ammonia, trimethylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, tripropanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, 2-amino-2-methyl-1-propanolamine and the like. Although alkali metals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide can be used, it is not preferred. The reason for this is achieved in the present invention by ionization of the sulfonate of the polymer emulsion particles and the quaternary ammonium salt of the AC block copolymer. When a strong alkali such as sodium hydroxide enters here, the reason is as follows. This is because the quaternary ammonium salt and the sulfonic acid salt may be substituted with sodium ions to form a sulfonic acid sodium salt, which may not form the counter ion of the present invention. Further, the AC block copolymer used in the present invention is used by neutralizing 60 mol% or more, preferably 100% or more, of the carboxy group of the polymer block of A to make it an aqueous solution. Cost.

本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、溶液重合で得られるが、Aのポリマーブロックのもつカルボキシ基をそのままアルカリを添加して中和して用いてもよいし、いったん貧溶剤に析出させたり、重合溶剤を除去したりして固形として取り出し、アルカリにて中和して水溶液として用いてもよい。さらに、下記のようにすれば、そのまま使用することができる。本発明で使用するA−Cブロックコポリマーは、第4級アンモニウム塩の基を有するブロックコポリマーなので、Cのポリマーブロックは水に溶解するポリマーブロックとなり、溶液重合で得られたポリマー溶液をそのまま水で希釈するとAのポリマーブロックは中和されていないので、水に溶解せず、粒子となって分散液、エマルジョンとなって水溶液化することができる。この場合は、後記するが、A−Cブロックコポリマーで改質する対象であるスルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョン溶液(a)に、予めAのポリマーブロックを中和できるアルカリを加えておくことで、A−Cブロックコポリマー溶液又はその水で希釈した溶液を添加した際にAのポリマーブロックを中和するように構成することができる。   The AC block copolymer used in the present invention can be obtained by solution polymerization. However, the carboxy group of the polymer block A may be neutralized by adding an alkali as it is, or once precipitated in a poor solvent. Alternatively, the polymerization solvent may be removed and taken out as a solid, neutralized with an alkali, and used as an aqueous solution. Furthermore, it can be used as it is as follows. Since the AC block copolymer used in the present invention is a block copolymer having a quaternary ammonium salt group, the polymer block of C becomes a polymer block that dissolves in water, and the polymer solution obtained by solution polymerization is directly used in water. When diluted, since the polymer block of A is not neutralized, it does not dissolve in water, but can be converted into particles as a dispersion or emulsion to form an aqueous solution. In this case, as will be described later, an alkali capable of neutralizing the polymer block of A is previously added to the polymer emulsion solution (a) stabilized with the sulfonate salt to be modified with the AC block copolymer. Thus, when the AC block copolymer solution or the solution diluted with water is added, the polymer block of A can be neutralized.

重合溶液を中和して使用する場合や溶液としてそのまま使用する場合は、その重合溶剤は、一部でも水に溶解する有機溶剤が好ましい。水に不溶だとポリマーエマルジョン(a)と混合できない可能性があるためである。より好ましくは、完全に溶解する有機溶剤であり、前記した溶剤の中から適宜使用され、特に限定されない。好ましくは、アルコール類、グリコール類、エーテル類、アミド類での溶剤である。   When the polymerization solution is neutralized and used as a solution, the polymerization solvent is preferably an organic solvent that is at least partially soluble in water. This is because if it is insoluble in water, it may not be mixed with the polymer emulsion (a). More preferably, it is an organic solvent that dissolves completely, and is suitably used from the above-mentioned solvents, and is not particularly limited. Preferred are solvents in alcohols, glycols, ethers and amides.

以上のようにしてA−Cブロックコポリマーを得ることができる。本発明のポリマーエマルジョンは、改質する対象のポリマーエマルジョン(a)のスルホン酸塩で安定化されているポリマーのスルホン酸塩が、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーの第4級アンモニウム塩と塩交換(イオン交換)して、ポリマーエマルジョン(a)のポリマー粒子のスルホン酸塩の対イオンが、A−Cブロックコポリマー由来の第4級アンモニウムイオンであることを特徴とする。ここで、次にポリマーエマルジョン(a)について説明する。   An AC block copolymer can be obtained as described above. The polymer emulsion of the present invention is a polymer sulfonate salt stabilized with the sulfonate salt of the polymer emulsion (a) to be modified, the quaternary ammonium salt of the AC block copolymer used in the present invention. The counter ion of the sulfonate salt of the polymer particles of the polymer emulsion (a) is a quaternary ammonium ion derived from an AC block copolymer. Next, the polymer emulsion (a) will be described.

[ポリマーエマルジョン(a)について]
本発明で原料として使用するポリマーエマルジョン(a)は前記しているように、スルホン酸中和塩で乳化状態が安定化されたポリマー粒子を有する分散、乳化されたポリマーエマルジョンである。このスルホン酸塩基で安定化されたエマルジョンについては、従来公知のポリマーエマルジョンであり、スルホン酸は、アンモニウム塩、有機アミン塩、アルカリ金属塩で中和されたポリマーエマルジョン(a)である。この中和のための対イオンは特に限定されない。なお、リン酸塩等で乳化状態が安定化されたポリマーエマルジョンもあるが、本発明者らの検討によれば、スルホン酸塩で安定化されたポリマーエマルジョンを原料とし、これを改質する構成とした場合に本発明の効果がより顕著に得られる。
[About polymer emulsion (a)]
As described above, the polymer emulsion (a) used as a raw material in the present invention is a dispersed and emulsified polymer emulsion having polymer particles whose emulsion state is stabilized with a sulfonic acid neutralized salt. The emulsion stabilized with the sulfonate group is a conventionally known polymer emulsion, and the sulfonic acid is a polymer emulsion (a) neutralized with an ammonium salt, an organic amine salt or an alkali metal salt. The counter ion for neutralization is not particularly limited. Although there are polymer emulsions in which the emulsified state is stabilized with phosphates or the like, according to the study by the present inventors, a structure in which a polymer emulsion stabilized with sulfonates is used as a raw material and this is modified. In this case, the effect of the present invention can be obtained more remarkably.

このスルホン酸基で安定化されたポリマーエマルジョン(a)(以下、単にポリマーエマルジョン(a)とも呼ぶ)は、スルホン酸塩を有する界面活性剤を使用したり、スルホン酸基を有するモノマーを共重合させたり、または、それらの併用にて得られる。その界面活性剤、スルホン酸基を有するモノマーは特に限定されず、その含有量も限定されない。界面活性剤を使用した場合は、乳化重合であるし、または、溶媒蒸発法である、有機溶剤を使用して重合し、活性剤と水を加えて、エマルジョン化し脱溶剤して得られる。スルホン酸基を有するモノマーの共重合体の場合は、自己乳化性のポリマーとなって、エマルジョン化する。これらの方法は特に限定はない。   This polymer emulsion (a) stabilized with sulfonic acid groups (hereinafter also simply referred to as polymer emulsion (a)) uses a surfactant having a sulfonate salt or copolymerizes a monomer having a sulfonic acid group. Or obtained in combination. The surfactant and the monomer having a sulfonic acid group are not particularly limited, and the content thereof is not limited. When a surfactant is used, it can be obtained by emulsion polymerization or polymerization using an organic solvent, which is a solvent evaporation method, and adding an activator and water to emulsify and remove the solvent. In the case of a copolymer of monomers having a sulfonic acid group, it becomes a self-emulsifying polymer and is emulsified. These methods are not particularly limited.

ポリマーエマルジョン(a)としては、従来公知のものが使用されるが、本発明では、特に、オレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系、ウレタン系、エステル系のポリマー、それらの共重合物、グラフト重合物、ブロック共重合物の一種以上が使用される。これらは、バインダー成分として、塗布や印画した時に被膜成分となり、基材との密着性、基材保護などの働きをする。   As the polymer emulsion (a), conventionally known ones are used. In the present invention, olefin-based, acrylic-based, styrene-based, vinyl alkanoate-based, urethane-based, ester-based polymers, and copolymers thereof are particularly used. At least one of a polymer, a graft polymer and a block copolymer is used. These serve as a coating component when applied or printed as a binder component, and serve as adhesion to the substrate, protection of the substrate, and the like.

まず、オレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系について説明する。これらの製造方法は特に限定はされないが、例えば、前記した界面活性剤を使用した乳化重合、溶媒蒸発法、スルホン酸基含有モノマーの共重合による自己乳化、及びこれらの併用によって得られる。界面活性剤としては、スルホン酸塩を有する界面活性剤であれば特に限定はなく、例示すると、ドデシルフェニルスルホン酸、ナフタレンホルムアルデヒド縮合物スルホン化物、ドデシルスルホン酸、ドデシルフェニルポリエチレングリコールモノスルホン酸、オクチルスルホコハク酸、スルホコハク酸アルキルエステル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウムなどのスルホン化物のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩などが使用できる。   First, an olefin type, an acrylic type, a styrene type, and a vinyl alkanoate type will be described. These production methods are not particularly limited, and can be obtained, for example, by emulsion polymerization using the above-described surfactant, solvent evaporation, self-emulsification by copolymerization of a sulfonic acid group-containing monomer, or a combination thereof. The surfactant is not particularly limited as long as it is a surfactant having a sulfonate, and examples thereof include dodecylphenylsulfonic acid, naphthalene formaldehyde condensate sulfonated product, dodecylsulfonic acid, dodecylphenyl polyethylene glycol monosulfonic acid, octyl. Alkali metal salts, ammonium salts, organic amine salts and the like of sulfonated products such as sulfosuccinic acid, sulfosuccinic acid alkyl ester, and polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate can be used.

また、高分子活性剤として、スルホン酸塩を含有するモノマー、及び他のモノマーを重合して得られるポリマー型の活性剤も使用することができる。上記のオレフィン系などのポリマーのモノマーは不飽和結合を有することから、ラジカル重合で得られるが、上記の低分子活性剤では、水系内に低分子の界面活性剤が存在することから泡が発生したり、耐水性が悪くなったりするため、ラジカル重合性基を持った反応性界面活性剤を使用して、スルホン酸基を共重合成分とし使用してエマルジョンを得ることができる。この反応性界面活性剤としては、従来公知のものが使用され、その使用量なども特に限定はないが、例えば、メタクリル酸エチルスルホン酸、メタクリル酸ポリエチレングコリールスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマーの塩、市販品のものとして、エミノールJS−20(三洋化成製)、アクアロンKH、HSシリーズ(第一工業製薬社製)、ラムテルシリーズ(花王社製)、アントックスシリーズ(日本乳化剤社製)、アドカリアソープ(ADEKA社製)、スピノマーシリーズ(ソルベイ社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤や反応性活性剤の使用、またはそれらを併用にて、上記のポリマーエマルジョンとすることができる。これらの製造方法、界面活性剤の使用量等は特に限定されない。   Further, as the polymer activator, a polymer type activator obtained by polymerizing a monomer containing a sulfonate and another monomer can also be used. The above olefin-based polymer monomers have unsaturated bonds, so they can be obtained by radical polymerization. However, with the above low-molecular-weight surfactants, bubbles are generated due to the presence of low-molecular-weight surfactants in the aqueous system. Therefore, the emulsion can be obtained by using a reactive surfactant having a radical polymerizable group and using a sulfonic acid group as a copolymerization component. As this reactive surfactant, conventionally known surfactants are used, and the amount used is not particularly limited. For example, ethyl methacrylate sulfonic acid, polyethylene glycol methacrylate methacrylate, styrene sulfonic acid, acrylamide As salts of sulfonic acid group-containing monomers such as methylpropane sulfonic acid, commercially available products, Eminol JS-20 (manufactured by Sanyo Kasei), Aqualon KH, HS series (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Ramtel series (Kao Corporation) Product), Antox series (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Adcaria soap (manufactured by ADEKA), spinomer series (manufactured by Solvay), and the like. By using these surfactants and reactive surfactants, or using them in combination, the above polymer emulsion can be obtained. These production methods, the amount of surfactant used, etc. are not particularly limited.

また、上記の界面活性剤やモノマー以外として、ラジカル重合で使用される重合開始剤である過硫酸塩でのスルホン酸の導入もある。この場合は、末端にスルホン酸イオンが導入され、そのスルホン酸に本発明で使用するA−Cブロックコポリマーが塩を形成する。過硫酸塩の開始剤としては、従来公知のものが使用され、特に限定はないが、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムなどが挙げられ、その量は限定されない。通常、これらの開始剤の量はモノマーに対して少量でしかないので、好ましくは、前記した界面活性剤やモノマーを使用して、本発明で使用するA−Cブロックコポリマーをイオン化させた方がよい。   In addition to the above surfactants and monomers, there is also the introduction of sulfonic acid with persulfate, which is a polymerization initiator used in radical polymerization. In this case, a sulfonic acid ion is introduced into the terminal, and the AC block copolymer used in the present invention forms a salt with the sulfonic acid. As the persulfate initiator, conventionally known ones are used and are not particularly limited. Examples thereof include ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, and the amount thereof is not limited. Usually, the amount of these initiators is only a small amount with respect to the monomer. Therefore, it is preferable to ionize the AC block copolymer used in the present invention by using the above-described surfactant or monomer. Good.

また、本発明で使用するポリマーエマルジョン(a)のポリマーは、オレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系であり、それらの単独重合、共重合、グラフト化物、ブロック化物が使用できる。具体的にポリマーを例示すると、オレフィン系としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどが挙げられる;アクリル系としては、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、イタコン酸系モノマー、マレイン酸系モノマーなどのモノマーのホモポリマー、ランダム共重合体が挙げられる;スチレン系としては、ポリスチレン、ポリビニルトルエン系が挙げられる;アルカン酸ビニル系としては、酢酸ビニルや酪酸ビニルなどのポリマーが挙げられる。これらの不飽和結合を有するモノマーは共重合できるので、それらの共重合体も十分使用できる。また、二官能以上のモノマーを共重合して内部架橋して被膜の耐久性、密着性を向上させてもよい。これらのポリマーの組成、分子量、製造方法、ガラス転移点は特に限定はなく、従来公知のものが使用される。   Moreover, the polymer of the polymer emulsion (a) used by this invention is an olefin type, an acryl type, a styrene type, and a vinyl alkanoic acid type | system | group, and those homopolymerization, copolymerization, a grafted product, and a blocked product can be used. Specific examples of the polymer include olefin-based materials such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polybutadiene, and polyisoprene; acrylic materials include (meth) acrylate, (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile, Examples include homopolymers and random copolymers of monomers such as itaconic acid monomers and maleic acid monomers; examples of styrenes include polystyrene and polyvinyl toluene; examples of vinyl alkanoates include vinyl acetate and vinyl butyrate. And the like. Since these monomers having an unsaturated bond can be copolymerized, those copolymers can also be used sufficiently. Further, a bifunctional or higher monomer may be copolymerized to internally crosslink to improve the durability and adhesion of the coating. The composition, molecular weight, production method, and glass transition point of these polymers are not particularly limited, and conventionally known ones are used.

次に、本発明で使用するポリマーエマルジョン(a)を構成するポリマー粒子である、ウレタン系、エステル系のポリマーについて説明する。これらのポリマーは従来公知のものが使用でき、これらの得られたポリマーを、界面活性剤を使用して強制的に乳化して得られることもできるし、スルホン酸基を有するモノマーを構造的に組み込み、自己乳化型のポリマーエマルジョンとすることもできる。また、中和されたカルボキシル基で安定化され且つスルホン酸系活性剤の使用で安定化されるポリマーエマルジョンとすることができる。スルホン酸基を有するモノマーを構造的に組み込んだ方が、粒子が細かく安定なエマルジョンができるので好ましい。   Next, urethane-based and ester-based polymers that are polymer particles constituting the polymer emulsion (a) used in the present invention will be described. Conventionally known polymers can be used, and the obtained polymers can be obtained by forcibly emulsifying using a surfactant, and structurally a monomer having a sulfonic acid group. It can also be a self-emulsifying polymer emulsion. Moreover, it can be set as the polymer emulsion stabilized by the neutralized carboxyl group and stabilized by use of a sulfonic acid type activator. It is preferable to structurally incorporate a monomer having a sulfonic acid group, because the emulsion is fine and stable.

ポリウレタンとしては、従来公知の方法で、スルホン酸基を有するモノマーを共重合して得られる。これは特に限定はない。スルホン酸基を有するモノマーとしては、ジオールが使用され、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−タウリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノメチルスルホン酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシブチル)アミノエチルスルホン酸、(1,2−ジヒドロキシプロピル)メチルアミノエチルスルホン酸、(1,2−ジヒドロキシプロピル)ドデシルアミノエチルスルホン酸などの低分子ジオールが挙げられる。また、後述するが、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合成分としたポリエステルジオールなどを共重合成分する。必要に応じて、ポリウレタンの分散性を高めるため、ジメチロールブタン酸等のカルボン酸基を有するジオールを使用してもよい。これらのスルホン酸を構造に組み込むことで安定なポリウレタンのポリマーエマルジョンとすることができる。   The polyurethane is obtained by copolymerizing a monomer having a sulfonic acid group by a conventionally known method. This is not particularly limited. A diol is used as a monomer having a sulfonic acid group, and N, N-bis (2-hydroxyethyl) -taurine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminomethylsulfonic acid, N, N-bis ( And low molecular diols such as (2-hydroxybutyl) aminoethylsulfonic acid, (1,2-dihydroxypropyl) methylaminoethylsulfonic acid, (1,2-dihydroxypropyl) dodecylaminoethylsulfonic acid. Moreover, although mentioned later, the polyester diol etc. which used 5-sodium sulfo isophthalic acid as a copolymerization component are copolymerized. If necessary, a diol having a carboxylic acid group such as dimethylolbutanoic acid may be used to increase the dispersibility of the polyurethane. By incorporating these sulfonic acids into the structure, a stable polyurethane polymer emulsion can be obtained.

これらのウレタンを得るためのイソシアネート成分、ポリオール成分、鎖延長剤であるジアミン成分は特に限定はなく、従来公知のものが使用できる。具体的にはイソシアネート成分としては、トルエンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネートなどが挙げられ、ポリオール成分としてはエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類、ポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルポリオール類、ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートジオール類、ポリブタンアジペートなどのポリエステルジオール類などが挙げられる。ジアミン成分としては、ヒドラジン、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。その他として、グリセリンなどのトリオール等の多官能性アルコールやビュレット型などのポリイソシアネートなども使用することができる。これらのポリウレタンの製造方法、分子量、ガラス転移点、配合比などは従来公知のものが使用され、特に限定されない。   The isocyanate component, polyol component, and diamine component that is a chain extender for obtaining these urethanes are not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specific examples of the isocyanate component include toluene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and methylene bisphenyl isocyanate. Examples of the polyol component include glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, and polytetramethylene glycol. And the like, polyether diols such as polyhexamethylene carbonate, polyester diols such as polybutane adipate, and the like. Examples of the diamine component include hydrazine, isophorone diisocyanate, and hexamethylene diamine. In addition, polyfunctional alcohols such as triols such as glycerin and polyisocyanates such as burette type can be used. The production method, molecular weight, glass transition point, compounding ratio and the like of these polyurethanes are conventionally known and are not particularly limited.

ポリエステルについては、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合成分としたポリエステルが挙げられる。ジカルボン酸成分、ジオール成分は特に限定はなく、従来公知のものが使用される。ジカルボン酸成分として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸などのジカルボン酸、それらの低級アルコールエステル、または酸クロライドが挙げられ、ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ビスフェノールAのポリエチレンオキサイド付加物などのジオールが用いられ、前記した5−ナトリウムスルホイソフタル酸、その低級アルキルエステルが使用され、脱水、脱アルコールにて縮合して得られる。その他、トリメリト酸や無水ピロメリット酸、グリセリンなどの多官能モノマーを併用しても問題はない。その製造方法、組成、分子量、ガラス転移点等は特に限定はなく、従来公知のものが使用される。   Examples of the polyester include polyesters having 5-sodium sulfoisophthalic acid as a copolymerization component. The dicarboxylic acid component and the diol component are not particularly limited, and conventionally known ones are used. Examples of the dicarboxylic acid component include dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and adipic acid, their lower alcohol esters, or acid chlorides. Examples of the diol component include ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and bisphenol A. A diol such as a polyethylene oxide adduct is used, and the aforementioned 5-sodium sulfoisophthalic acid and its lower alkyl ester are used and condensed by dehydration and dealcoholization. In addition, there is no problem if polyfunctional monomers such as trimellitic acid, pyromellitic anhydride, and glycerin are used in combination. The production method, composition, molecular weight, glass transition point and the like are not particularly limited, and conventionally known ones are used.

これらのオレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系、ウレタン系、エステル系のポリマー類の複合的な構造として、グラフトポリマー、ブロックコポリマーでもよく、それらのマクロモノマーを使用して得られるし、ポリマー同士の反応によっても得られ、それらは特に限定されない。   As a composite structure of these olefin, acrylic, styrene, vinyl alkanoate, urethane, and ester polymers, graft polymers and block copolymers may be used, and these macromonomers can be used. The polymer can also be obtained by a reaction between polymers, and they are not particularly limited.

本発明では、以上のようなポリマー粒子で構成されたポリマーエマルジョン(a)を用いるが、その粒子径は、20〜300nmであることが好ましい。これは光散乱測定による平均粒子径である。インクジェットにおいて、そのヘッドから吐出する際に、粒子径が大きいとヘッドが詰まってしまうのでナノサイズの粒子径が好ましい。20nm以下であると細かすぎて溶液の粘度が上がってしまい、インクジェット印刷適性が悪くなる場合があり、300nm以上であるとヘッドの詰まりを生じやすい。より好ましくは50nm〜200nmである。   In this invention, although the polymer emulsion (a) comprised with the above polymer particles is used, it is preferable that the particle diameter is 20-300 nm. This is the average particle size as measured by light scattering. In an inkjet, when ejecting from the head, if the particle size is large, the head is clogged, and therefore a nano-sized particle size is preferable. If it is 20 nm or less, it is too fine and the viscosity of the solution increases, and ink jet printing suitability may deteriorate. If it is 300 nm or more, clogging of the head tends to occur. More preferably, it is 50 nm-200 nm.

使用するポリマーエマルジョン(a)のポリマー含有量は特に限定はない。また、必要に応じて造膜助剤などとして有機溶剤、例えば高沸点グリコール系溶剤が入っていても問題はない。以上が本発明で使用されるポリマーエマルジョン(a)である。   The polymer content of the polymer emulsion (a) used is not particularly limited. Moreover, there is no problem even if an organic solvent such as a high-boiling glycol solvent is contained as a film-forming aid as required. The above is the polymer emulsion (a) used in the present invention.

[ポリマーエマルジョンについて]
本発明のポリマーエマルジョンは、上記のA−Cブロックコポリマーとポリマーエマルジョン(a)によって得られ、ポリマーエマルジョン(a)のスルホン酸塩とA−Cブロックコポリマーの第4級アンモニウム塩の塩交換(イオン交換)によって、ポリマーエマルジョン(a)のポリマー粒子(単にポリマー(a)と称す)のスルホン酸がアニオンとなり、その対イオンがA−CブロックコポリマーのCのポリマーの第4級アンモニウムイオンであるカチオンとなる。A−Cブロックコポリマーは、Cのポリマーブロックが、ハロゲン化物塩等である第4級アンモニウム塩であることから、スルホン酸塩の対イオンとなった場合は、ハロゲン化物塩等ではない。このため、本発明では、塩交換(イオン交換)される前のA−Cブロックコポリマーと、塩交換後に、ポリマー(a)のスルホンイオンの少なくとも一部の対イオンとなった状態のブロックコポリマーとを区別するため、ポリマー(a)のスルホン酸アニオンの対イオンをA−Bブロックコポリマーと称することとした。すなわち、本発明では、A−Cブロックコポリマーの、使用の際に最終的に中和されることを要するカルボキシ基を有するポリマーブロックはそのままAのポリマーブロックと呼び、Cのポリマーブロックがイオン交換されて、第4級アンモニウムカチオンを有するポリマーブロックとなったものをBのポリマーブロックと呼ぶ。
[About polymer emulsion]
The polymer emulsion of the present invention is obtained by the above-mentioned AC block copolymer and polymer emulsion (a), and the salt exchange (ion) of the sulfonate salt of the polymer emulsion (a) and the quaternary ammonium salt of the AC block copolymer. Exchange), the sulfonic acid of the polymer particles of the polymer emulsion (a) (simply referred to as polymer (a)) becomes an anion, and its counter ion is a quaternary ammonium ion of the C polymer of the AC block copolymer. It becomes. In the AC block copolymer, the polymer block of C is a quaternary ammonium salt such as a halide salt. Therefore, when the counter block ion of the sulfonate is used, the AC block copolymer is not a halide salt or the like. For this reason, in the present invention, the AC block copolymer before salt exchange (ion exchange), and the block copolymer in a state in which at least a part of the sulfone ion of the polymer (a) is counterioned after the salt exchange, In order to distinguish these, the counter ion of the sulfonate anion of the polymer (a) is referred to as an AB block copolymer. That is, in the present invention, a polymer block having a carboxy group that needs to be finally neutralized in use of an AC block copolymer is referred to as a polymer block of A as it is, and the polymer block of C is ion-exchanged. A polymer block having a quaternary ammonium cation is called a B polymer block.

上記した構成の本発明のポリマーエマルジョンは、単にポリマーエマルジョン(a)と、A−Cブロックコポリマー、またはその重合溶液、またはそれらのカルボキシ基が中和された重合溶液、または、それらを水で希釈した水溶液の形で添加することで脱塩し、容易に得ることができる。混合することで脱塩し、ポリマー(a)のスルホン酸イオンとその対イオンであるカチオンとして第4級アンモニウムカチオンのイオン対が得られる。例えば、ポリマー(a)のスルホン酸塩がナトリウム塩であり、A−Cブロックコポリマーの第4アンモニウム塩が第4級アンモニウムクロライドであれば、塩化ナトリウムを生じ脱塩して、スルホン酸アニオンと第4級アンモニウム塩の対イオンが生じる。脱塩された塩はそのまま存在させていてもよいし、イオン交換して除去してもよい。   The polymer emulsion of the present invention having the above-described constitution is obtained by simply diluting the polymer emulsion (a), the AC block copolymer, a polymerization solution thereof, a polymerization solution in which their carboxy groups are neutralized, or water with them. It can be easily obtained by adding salt in the form of an aqueous solution. By desalting by mixing, an ion pair of a quaternary ammonium cation is obtained as a sulfonate ion of the polymer (a) and a cation which is a counter ion. For example, if the sulfonate of the polymer (a) is a sodium salt and the quaternary ammonium salt of the AC block copolymer is a quaternary ammonium chloride, sodium chloride is generated and desalted to form a sulfonate anion and a quaternary ammonium chloride. A counter ion of a quaternary ammonium salt is formed. The desalted salt may exist as it is, or may be removed by ion exchange.

また、A−Cブロックコポリマーの溶液重合をそのまま、又は得られた重合溶液を水で希釈した水溶液を使用する場合は、ポリマーエマルジョン(a)に予めAのポリマーのカルボキシ基を中和するために所定量のアルカリを添加しておいてもよいし、重合溶液をポリマーエマルジョン(a)に添加して、スルホン酸と第4級アンモニウム塩の対イオンを生じさせた後、アルカリを添加してカルボキシ基を中和してA−Bブロックコポリマーとしてもよい。   In addition, when solution polymerization of the AC block copolymer is used as it is or when an aqueous solution obtained by diluting the obtained polymerization solution with water is used, in order to neutralize the carboxy group of the polymer A in advance in the polymer emulsion (a). A predetermined amount of alkali may be added, or the polymerization solution is added to the polymer emulsion (a) to generate a counter ion of sulfonic acid and quaternary ammonium salt, and then alkali is added to add carboxy. The group may be neutralized to form an AB block copolymer.

本発明のポリマーエマルジョンは、この原料に用いたポリマーエマルジョン(a)中のポリマー(a)と、該ポリマー(a)のスルホン酸イオンの対イオンの状態で存在しているA−Bブロックコポリマーの比率は、質量基準で、5〜50:95〜50であることが好ましい。A−Bブロックコポリマーの比率が5%未満だと、本発明の特徴であるAのポリマーブロックが少な過ぎて、エマルジョンの安定性が取れなかったり、インクに使用した場合に吐出安定性が悪くなるおそれがあるので好ましくない。また、A−Bブロックコポリマーの比率が50%より多いと、相対的にポリマー(a)が少なくなってしまい、必要とする膜物性が不足してしまう可能性があるので好ましくない。より好ましい上記比率は、10〜40:60〜90である。   The polymer emulsion of the present invention comprises a polymer (a) in the polymer emulsion (a) used for this raw material, and an AB block copolymer present in the state of a counter ion of the sulfonate ion of the polymer (a). The ratio is preferably 5 to 50:95 to 50 on a mass basis. If the ratio of the AB block copolymer is less than 5%, the polymer block of A, which is a feature of the present invention, is too few, and the stability of the emulsion cannot be obtained, or the ejection stability is deteriorated when used in ink. This is not preferable because of fear. On the other hand, when the ratio of the AB block copolymer is more than 50%, the polymer (a) is relatively decreased, and the required film physical properties may be insufficient. A more preferable ratio is 10 to 40:60 to 90.

また、本発明におけるポリマー(a)のスルホン酸イオンと第4級アンモニウムイオンの比率としては、特に限定はなく、スルホン酸イオンの少なくとも一部の対イオンが、A−BブロックコポリマーのBのポリマーブロックがもつ第4級アンモニウムイオンとなっていればよい。すなわち、スルホン酸イオンが過剰となっても、A−Bブロックコポリマーが上記の範囲であれば、十分効果を発揮できるし、逆に第4級アンモニウムイオンが過剰でもA−Bブロックコポリマーがポリマー(a)のスルホン酸とイオン結合して脱離することがないので、本発明の効果を発揮することができる。好ましくは、スルホン酸イオンが過剰であることがよい。これは、ポリマー(a)を安定化させるためスルホン酸イオンが多く含まれている場合があり、それをすべてA−Bブロックコポリマーでイオン化しようとした場合、上記好ましいとした比率の範囲外のA−Bブロックコポリマーの量になってしまう可能性があるからである。   Further, the ratio of the sulfonate ion to the quaternary ammonium ion of the polymer (a) in the present invention is not particularly limited, and at least a part of the counter ion of the sulfonate ion is a polymer of B of the AB block copolymer. What is necessary is just to become the quaternary ammonium ion which a block has. That is, even if the sulfonate ion is excessive, if the AB block copolymer is in the above range, the effect can be sufficiently exerted. Conversely, even if the quaternary ammonium ion is excessive, the AB block copolymer can be polymer ( Since the sulfonic acid of a) is not ionically bonded and eliminated, the effect of the present invention can be exhibited. Preferably, the sulfonate ion is excessive. This is because there are cases where a large amount of sulfonate ions are contained in order to stabilize the polymer (a), and when all of them are ionized with an AB block copolymer, an A outside the above range of the preferred ratio. This is because the amount of -B block copolymer may be reached.

本発明のポリマーエマルジョンは、上記のようにポリマーエマルジョン(a)とA−Cブロックコポリマーを混合するだけで脱塩(イオン交換)して容易に得られる。この方法は特に限定はなく、ディスパー等で撹拌して混合して得られる。必要に応じて加温してもよい。また、混合する際の両者の固形分も特に限定はなく、固形分が高い状態で混ぜてもよいし、水で大希釈して低濃度として添加してもよい。しかし、あまりにも固形分が低いと、得られた本発明のポリマーエマルジョンを、本発明の着色色組成物に添加して使用する場合に、所定の顔料濃度になることができない可能性があるため、好ましくは、10質量%以上とすることが好ましい。   The polymer emulsion of the present invention can be easily obtained by desalting (ion exchange) simply by mixing the polymer emulsion (a) and the AC block copolymer as described above. This method is not particularly limited, and can be obtained by stirring and mixing with a disper or the like. You may heat as needed. Moreover, both solid content at the time of mixing is not specifically limited, either, it may mix in a state with high solid content, and may be diluted with water and added as a low concentration. However, if the solid content is too low, the resulting polymer emulsion of the present invention may not be able to achieve a predetermined pigment concentration when used by adding to the colored composition of the present invention. Preferably, the content is 10% by mass or more.

また、上記のようにして得られる本発明のポリマーエマルジョンのポリマーの粒子径については、前記した原料に用いたポリマーエマルジョン(a)のポリマーの粒子径と同様であり、その粒子径は、20〜300nmである。より好ましくは50〜200nmである。   The polymer particle size of the polymer emulsion of the present invention obtained as described above is the same as the polymer particle size of the polymer emulsion (a) used for the raw material, and the particle size is 20 to 20 300 nm. More preferably, it is 50-200 nm.

本発明のポリマーエマルジョンを調製する場合に使用される液媒体としては、水が主体であり、一部に必要に応じて水溶性の有機溶剤が併用してもよい。この水溶性有機溶剤としては、前記したアルコール、グリコールなどが用いられるが、その使用量は、液媒体中に0〜20質量%程度である。20質量%よりも多く用いられると、粒子に有機溶剤が取り込まれてしまい、膨潤したり、凝集したりして、本発明のポリマーエマルジョンの分散、乳化状態を破壊する可能性がある。好ましくは10質量%以下である。   The liquid medium used when preparing the polymer emulsion of the present invention is mainly water, and a water-soluble organic solvent may be used in combination as necessary. As the water-soluble organic solvent, the above-mentioned alcohol, glycol and the like are used, and the amount used is about 0 to 20% by mass in the liquid medium. If it is used in an amount of more than 20% by mass, the organic solvent is taken into the particles, and the particles may swell or aggregate, thereby destroying the dispersion or emulsified state of the polymer emulsion of the present invention. Preferably it is 10 mass% or less.

上記でいう水溶性の有機溶剤とは、特に限定されないが、水に対し20質量%以上混和できるものが挙げられ、好ましくは完全混合できる溶剤がよい。   The water-soluble organic solvent mentioned above is not particularly limited, and examples thereof include those that can be mixed with 20% by mass or more with respect to water, and a solvent that can be completely mixed is preferable.

加えて、本発明のポリマーエマルジョンを調製する場合には、必要に応じて、他の添加剤を添加してもよい。具体的には、防腐剤、pH調整剤、レベリング剤、前記した有機溶剤、さらには、さらに界面活性剤などの添加が挙げられる。   In addition, when preparing the polymer emulsion of this invention, you may add another additive as needed. Specifically, preservatives, pH adjusters, leveling agents, the above-mentioned organic solvents, and further addition of surfactants and the like can be mentioned.

[ポリマーエマルジョンの使用]
次に、本発明のエマルジョンをバインダー成分(皮膜形成成分)として使用する着色剤組成物、およびそれを使用してなるインクジェットインクについて説明する。まず、本発明の着色剤組成物としては、少なくとも、染料及び/又は顔料、水、水溶性有機溶剤、および前記した本発明のポリマーエマルジョンを構成成分としてなるものが挙げられる。この際に用いる染料や顔料は、特に限定されるものでなく、従来より印刷に使用されている様々な染料、顔料が使用できる。
[Use of polymer emulsion]
Next, a colorant composition that uses the emulsion of the present invention as a binder component (film-forming component) and an inkjet ink that uses the same are described. First, the colorant composition of the present invention includes at least a dye and / or pigment, water, a water-soluble organic solvent, and the above-described polymer emulsion of the present invention as constituents. The dyes and pigments used at this time are not particularly limited, and various dyes and pigments conventionally used for printing can be used.

染料については、具体的には、水性の染料も使用できるし、油性の染料も使用できる場合もある。すなわち、油性の染料の場合は、水に溶解しないが、本発明の着色剤組成物には有機溶媒が存在するため溶解する場合があり、或いは、本発明の着色剤組成物を構成する本発明のポリマーエマルジョンのポリマーの粒子内に油性の染料を含有させることができるので、油溶性であっても使用できる場合がある。染料としては、特に限定されず、従来公知の染料が使用される。例えば、アシッドレッド、アシッドブルー、アシッドエロー、ベーシックレッド、ベーシックブルー、ベーシックバイオレット、ダイレクトレッド、ダイレクトブルー、ダイレクトエロー、ダイレクトブラックオイルレッド、オイルブルー、オイルブラック、蛍光色素などの様々なC.I.ナンバーのものや、それらの耐光性が改良された各メーカーからの色素が使用できる。さらには、色素が結合したポリマーなども十分使用できる。   As for the dye, specifically, an aqueous dye may be used, and an oily dye may be used in some cases. That is, in the case of an oily dye, it does not dissolve in water, but the colorant composition of the present invention may dissolve because of the presence of an organic solvent, or the present invention that constitutes the colorant composition of the present invention. Since an oil-based dye can be contained in the polymer particles of the polymer emulsion, the polymer emulsion may be used even if it is oil-soluble. It does not specifically limit as dye, A conventionally well-known dye is used. For example, various C.I. such as Acid Red, Acid Blue, Acid Yellow, Basic Red, Basic Blue, Basic Violet, Direct Red, Direct Blue, Direct Yellow, Direct Black Oil Red, Oil Blue, Oil Black, and Fluorescent Dye. I. Numbers and dyes from various manufacturers with improved light resistance can be used. Furthermore, a polymer to which a dye is bound can be sufficiently used.

また、顔料としては、従来公知の無機顔料や有機顔料が挙げられ、特に限定されない。様々なC.I.ナンバーの顔料が使用され、例えば、カーボンブラック顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、イソインドリノン系顔料、アゾ系顔料、酸化チタン顔料などが挙げられる。特にインクジェットインクで使用される顔料であるカラーインデックスナンバー(C.I.)ピグメントブルー−15:3、15:4、C.I.ピグメントレッド−122、269、C.I.ピグメントバイオレット−19、C.I.ピグメントイエロ−74、155、180、183、C.I.ピグメントグリーン−7、36、58、C.I.ピグメントオレンジ−43、C.I.ピグメントブラック−7、C.I.ピグメントホワイト−6などが挙げられる。   Examples of the pigment include conventionally known inorganic pigments and organic pigments, and are not particularly limited. Various C.I. I. No. pigments are used, and examples thereof include carbon black pigments, quinacridone pigments, phthalocyanine pigments, benzimidazolone pigments, isoindolinone pigments, azo pigments, and titanium oxide pigments. In particular, Color Index Number (CI) Pigment Blue-15: 3, 15: 4, C.I. I. Pigment red-122, 269, C.I. I. Pigment violet-19, C.I. I. Pigment yellow-74, 155, 180, 183, C.I. I. Pigment green-7, 36, 58, C.I. I. Pigment orange-43, C.I. I. Pigment black-7, C.I. I. And CI Pigment White-6.

加えて、本発明の着色剤組成物においては、顔料として、顔料表面に水可溶性基が導入されたり、樹脂でカプセル化されたりした自己分散性顔料も使用できる。例えば、自己分散性顔料として、各カーボンブラックメーカーから販売されている酸性基が導入されたカーボンブラックや、キャボット社などの自己分散性顔料などが挙げられる。これらの染料、顔料は1種以上使用され、染料と顔料を併用してもよい。   In addition, in the colorant composition of the present invention, a self-dispersing pigment having a water-soluble group introduced on the pigment surface or encapsulated with a resin can also be used as the pigment. For example, examples of self-dispersing pigments include carbon black introduced with acidic groups sold by various carbon black manufacturers, and self-dispersing pigments such as Cabot. One or more of these dyes and pigments are used, and the dye and the pigment may be used in combination.

それらの染料、顔料の着色組成物における含有量は、特に限定されない。例示すると、染料の場合は0.5〜10質量%程度、顔料の場合は、有機顔料の場合は1〜30質量%程度、無機顔料の場合は5〜60質量%程度の範囲で好適に使用される。   The content of these dyes and pigments in the coloring composition is not particularly limited. For example, in the case of a dye, it is preferably used in a range of about 0.5 to 10% by mass, in the case of a pigment, in the case of an organic pigment, about 1 to 30% by mass, and in the case of an inorganic pigment, it is preferably used in a range of about 5 to 60% by mass Is done.

本発明の着色剤組成物では、液媒体として、水、水溶性有機溶剤が使用される。水溶性有機溶剤としては、前記したアルコール、グリコール、多価アルコールなどを適宜に使用できるが、その配合量も任意であり、特に限定されない。再度例示すると、その水溶性有機溶剤としては、エタノール、イソプロパノールなどの水可溶性低級脂肪族アルコール、アセトンなどのケトン系水溶性溶媒、乳酸エチルなどの水可溶性エステル溶媒、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテルやジエチレングリコールジメチルエーテルなどの水可溶性エーテル系溶媒、プロピレングリコールやエチレングリコール、そのモノアルキルエーテルなどの水可溶性グリコール系溶媒、N−メチルピロリドンなどの水溶性アミド系溶媒、グリセリンや1,2−ヘキサンジオールなどの水可溶性ポリオール溶剤などが挙げられ、特に限定されず、一種以上が使用される。インクジェットインクに使用する場合を考慮すると、より好ましくは、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、グリセリン、プロピレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドンなどのヘッドの乾燥を防止する水溶性有機溶剤を1種以上併用することがよい。   In the colorant composition of the present invention, water or a water-soluble organic solvent is used as the liquid medium. As the water-soluble organic solvent, the above-mentioned alcohol, glycol, polyhydric alcohol and the like can be used as appropriate, but the blending amount thereof is also not particularly limited. To illustrate again, the water-soluble organic solvents include water-soluble lower aliphatic alcohols such as ethanol and isopropanol, ketone-based water-soluble solvents such as acetone, water-soluble ester solvents such as ethyl lactate, tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether. Water-soluble ether solvents such as propylene glycol and ethylene glycol, water-soluble glycol solvents such as monoalkyl ethers thereof, water-soluble amide solvents such as N-methylpyrrolidone, water-soluble solvents such as glycerin and 1,2-hexanediol A polyol solvent etc. are mentioned, It does not specifically limit but 1 or more types are used. In consideration of the case where it is used for an inkjet ink, a head such as diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, glycerin, propylene glycol, 1,2-hexanediol, 2-pyrrolidone, or N-methyl-2-pyrrolidone is more preferable. It is preferable to use one or more water-soluble organic solvents for preventing the drying of these.

上記したような染料及び/又は顔料、液媒体に、本発明のポリマーエマルジョンを添加して本発明の着色剤組成物とする。その際のエマルジョンの添加量としては、その必要とする被膜の性能、着色力を得るために、そのエマルジョンに含まれるポリマー成分の量で適宜に決定すればよい。好ましくは、全体の着色剤組成物の内の0.5〜20質量%を含有するように構成することがよく、用途にあわせて被膜形成成分として調整される。   The color emulsion composition of the present invention is prepared by adding the polymer emulsion of the present invention to the dyes and / or pigments and liquid medium as described above. The addition amount of the emulsion at that time may be appropriately determined depending on the amount of the polymer component contained in the emulsion in order to obtain the required film performance and coloring power. Preferably, it may be configured to contain 0.5 to 20% by mass of the entire colorant composition, and is adjusted as a film forming component in accordance with the application.

染料の場合、水溶性の染料では、液媒体に添加して混合溶解させることで着色組成物を得ることができる。油溶性の染料の場合は、その染料が溶解するように、有機溶剤を添加して撹拌し均一化したり、エマルジョン粒子に取り込まれるように撹拌して均一化させたりする。顔料の場合は、自己分散性顔料の場合は、上記液媒体に添加して、撹拌、好ましくは分散工程を取って顔料を分散させる。この自己分散性顔料の場合は、特に分散剤は必要がない。この分散の方法としては、例えば、ニーダー、二本ロール、三本ロール、ミラクルKCK(浅田鉄鋼株式会社、商品名)といった混練機や、超音波分散機や、高圧ホモジナイザーである、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社、商品名)、ナノマイザー(吉田機械興業株式会社、商品名)、スターバースト(スギノマシン株式会社、商品名)、G−スマッシャー(リックス株式会社、商品名)等が挙げられる。また、ガラスやジルコンなどのビーズメディアを使用したものでは、ボールミル、サンドミルや横型メディアミル分散機、コロイドミルなどが使用でき、特に限定はなく、任意の方法がとられる。   In the case of a dye, a water-soluble dye can be added to a liquid medium and mixed and dissolved to obtain a colored composition. In the case of an oil-soluble dye, an organic solvent is added and stirred for homogenization so that the dye is dissolved, or is stirred and homogenized so that the dye is incorporated into emulsion particles. In the case of a pigment, in the case of a self-dispersing pigment, it is added to the liquid medium, and the pigment is dispersed by stirring, preferably a dispersion step. In the case of this self-dispersing pigment, a dispersant is not particularly necessary. Examples of the dispersion method include a kneader such as a kneader, two-roll, three-roll, and Miracle KCK (Asada Steel Corporation, trade name), an ultrasonic disperser, and a microfluidizer (high-pressure homogenizer). Mizuho Kogyo Co., Ltd., trade name), Nanomizer (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., trade name), Starburst (Sugino Machine Co., Ltd., trade name), G-Smasher (Rix Corporation, trade name) and the like. Moreover, in the thing using bead media, such as glass and a zircon, a ball mill, a sand mill, a horizontal media mill disperser, a colloid mill etc. can be used, There is no limitation in particular and arbitrary methods are taken.

顔料の場合は、そのままでは顔料は分散しないので、顔料分散剤を使用して、上記の分散方法にて顔料を分散する。この顔料分散剤としては、従来公知のものが使用され、例えば、アクリルやスチレン系ポリマーなどのランダム重合物、ブロックコポリマー型分散剤、グラフトポリマー型分散剤、星型ポリマー分散剤、ハイパーブランチ型分散剤などが挙げられる。この顔料分散剤は、顔料に対して、任意の量で使用され、例えば、顔料100部に対して、分散剤が1〜100部、より好ましくは5〜50部となる量である。   In the case of a pigment, since the pigment is not dispersed as it is, the pigment is dispersed by the above dispersion method using a pigment dispersant. Conventionally known pigment dispersants are used, for example, random polymers such as acrylic and styrene polymers, block copolymer type dispersants, graft polymer type dispersants, star type polymer dispersants, hyperbranch type dispersions. Agents and the like. The pigment dispersant is used in an arbitrary amount with respect to the pigment. For example, the pigment dispersant is 1 to 100 parts, more preferably 5 to 50 parts, with respect to 100 parts of the pigment.

本発明の着色組成物において、望ましい顔料の分散粒子径は、光学濃度及び彩度というインクの発色性と印字品質あるいはインク中の顔料の沈降を考慮すると、有機顔料で平均粒子径150nm以下、無機顔料で300nm以下である。所望の粒度分布を有する顔料の分散体を得るために、分散機の粉砕メディアのサイズを小さくする、粉砕メディアの充填率を大きくする、また、処理時間を長くする、吐出速度を遅くする、粉砕後フィルターや遠心分離機などで分級するなどの手法が用いられる。または、それらの手法の組み合わせが挙げられる。さらには使用する顔料の一次粒子径を従来公知の方法、例えば、ソルトミリング法により事前に細かく調整した顔料を使用する手法を用いることができる。分散後は、遠心分離機やフィルターで粗大粒子を除去することが好ましい。   In the colored composition of the present invention, the desirable dispersed particle diameter of the pigment is an organic pigment having an average particle diameter of 150 nm or less, considering the color development of the ink such as optical density and saturation and the print quality or the precipitation of the pigment in the ink. The pigment is 300 nm or less. To obtain a pigment dispersion having a desired particle size distribution, reduce the size of the grinding media of the disperser, increase the filling rate of the grinding media, increase the processing time, slow the discharge speed, grinding A method such as classification using a post filter or a centrifuge is used. Or the combination of those methods is mentioned. Furthermore, it is possible to use a method of using a pigment in which the primary particle diameter of the pigment to be used is finely adjusted in advance by a conventionally known method, for example, a salt milling method. After dispersion, it is preferable to remove coarse particles with a centrifuge or a filter.

これらの着色剤組成物は、必要に応じて添加剤を添加してもよい。他の添加剤として、界面活性剤、顔料誘導体、レベリング剤、消泡剤、紫外線吸収剤などの添加剤を使用することができ、特に限定されない。   These colorant compositions may contain additives as necessary. As other additives, additives such as a surfactant, a pigment derivative, a leveling agent, an antifoaming agent, and an ultraviolet absorber can be used, and the additive is not particularly limited.

以上のようにして得られた着色剤組成物は、水、水溶性有機溶媒、添加剤を加えてインク化することで、本発明の水性インクジェットインクとすることができる。例えば、染料インクの場合は、染料濃度が0.5〜7質量%、顔料のインクの場合は、顔料濃度が1〜10質量%になるように調整される。これらのインクとした場合、本発明のエマルジョンの添加量は、そのエマルジョンに含まれるポリマー成分が、使用される染料及び/又は顔料100部に対して、50〜300部であることが好ましい。50部よりも少ないと色素成分が多くなりすぎ、被膜の強度が発揮されない場合があり、300部より多いと含有される色素の濃度が相対的に少なくなって着色力が低下する場合がある。より好ましくは50〜200部である。   The colorant composition obtained as described above can be converted into an ink by adding water, a water-soluble organic solvent, and an additive, whereby the aqueous inkjet ink of the present invention can be obtained. For example, in the case of dye ink, the dye concentration is adjusted to 0.5 to 7% by mass, and in the case of pigment ink, the pigment concentration is adjusted to be 1 to 10% by mass. When these inks are used, the addition amount of the emulsion of the present invention is preferably 50 to 300 parts with respect to 100 parts of the dye and / or pigment used in the polymer component contained in the emulsion. When the amount is less than 50 parts, the amount of the dye component is excessively increased and the strength of the coating may not be exhibited. More preferably, it is 50-200 parts.

また、本発明のインクでは前記したが、界面活性剤、水溶性有機溶剤、消泡剤などの添加剤を用いることができる。表面張力を20mN/m以上40mN/m以下の範囲がインクジェットで印字するドット径を最適な幅に広げるという観点から少なくとも界面活性剤を添加してなることが好ましい。その界面活性剤は従来公知のものを使用することができる。その添加量は、多いと顔料の分散安定性を損なうことがあるため、0.01〜5質量%であり、好ましくは0.1〜2質量%である。   Moreover, as described above in the ink of the present invention, additives such as a surfactant, a water-soluble organic solvent, and an antifoaming agent can be used. A surface tension of 20 mN / m or more and 40 mN / m or less is preferably obtained by adding at least a surfactant from the viewpoint of expanding the dot diameter printed by inkjet to an optimum width. As the surfactant, a conventionally known surfactant can be used. If the amount added is too large, the dispersion stability of the pigment may be impaired, so it is 0.01 to 5% by mass, preferably 0.1 to 2% by mass.

得られるインクの粘度は特に限定されないが、染料或いは有機顔料を含むインクジェットインクでは、2〜10mPa・s、無機顔料のインクジェットインクでは、5〜30mPa・sである。   The viscosity of the obtained ink is not particularly limited, but is 2 to 10 mPa · s for an inkjet ink containing a dye or an organic pigment, and 5 to 30 mPa · s for an inkjet ink of an inorganic pigment.

以上のようにして、本発明のポリマーエマルジョンをバインダー成分として含有してなるインクジェットインクを得ることができる。このインクジェットインクは、民生用、産業用、捺染用などの水性インクジェットプリンターに適用できる。印刷する基材であるメディアに対しても、普通紙、光沢紙、マット紙、PETなどのポリエステルや塩化ビニルなどのフィルム、綿やポリエステルなどの繊維、アルミ板などの金属などの多様な材料に適用できる。また、本発明のポリマーエマルジョンは、インクジェットインクに添加することが好ましいが、予め基材に塗布したり、印画物にオーバーコートとして塗布したり、印画することもできる。また、インクジェットインクに限らず、水系の塗料、インク、文具などの被膜形成が必要な分野にも十分使用可能である。   As described above, an ink-jet ink comprising the polymer emulsion of the present invention as a binder component can be obtained. This ink-jet ink can be applied to water-based ink-jet printers for consumer use, industrial use and textile printing. For various media such as plain paper, glossy paper, matte paper, polyester and other films such as PET, fiber such as cotton and polyester, metal such as aluminum plate, etc. Applicable. Further, the polymer emulsion of the present invention is preferably added to the ink jet ink, but can be applied to a substrate in advance or applied as an overcoat on a printed material. Further, it is not limited to inkjet inks, and can be sufficiently used in fields requiring film formation such as water-based paints, inks, and stationery.

次に、合成例、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、文中「部」または「%」とあるのは質量基準である。   Next, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited at all by these examples. In the text, “part” or “%” is based on mass.

[合成例1:A−Cブロックコポリマー1の合成]
まず、撹拌機、逆流コンデンサー、温度計及び窒素導入管を取り付けた1リッターのセパラブルフラスコの反応装置に下記のものを仕込み、下記のようにして本発明で規定するA−Cブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックとなるポリマーを合成した。具体的には、上記反応装置に、有機溶剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテル(以下、BDGと略記)を435.9部、重合開始化合物としてのヨウ素化合物を得るため、ヨウ素を2.0部と、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(以下、V−70と略記)を7.4部、触媒としてN−アイオドスクシンイミドを0.22部、さらに、メタクリル酸ベンジル(以下、BzMAと略記)を123.2部、メタクリル酸(以下、MAAと略記)を30.1部、仕込んで撹拌し、40℃に加温した。3時間でヨウ素の褐色が消えたため、この間に、開始剤であるV−70がヨウ素と反応してヨウ素化合物である重合開始化合物となったことが確認できた。さらに、上記の温度を維持して5時間重合を行い、この時点で反応溶液の一部をサンプリングした。その結果、下記に述べるように、上記で得られたポリマーは、本発明で規定するAのポリマーブロックの性状を有することが確認できた。
[Synthesis Example 1: Synthesis of AC block copolymer 1]
First, the following was charged into a 1-liter separable flask reactor equipped with a stirrer, a back-flow condenser, a thermometer, and a nitrogen inlet tube, and the AC block copolymer defined in the present invention was constructed as follows. A polymer to be a polymer block of A was synthesized. Specifically, to obtain 435.9 parts of diethylene glycol monobutyl ether (hereinafter abbreviated as BDG) as an organic solvent and iodine compound as a polymerization initiating compound, 2.0 parts of iodine, 7.4 parts of 2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (hereinafter abbreviated as V-70), 0.22 parts of N-iodosuccinimide as a catalyst, and benzyl methacrylate (Hereinafter abbreviated as BzMA) 123.2 parts and methacrylic acid (hereinafter abbreviated as MAA) 30.1 parts were charged and stirred, and heated to 40 ° C. Since the brown color of iodine disappeared in 3 hours, it was confirmed that V-70 as an initiator reacted with iodine to become a polymerization initiating compound as an iodine compound during this period. Further, polymerization was carried out for 5 hours while maintaining the above temperature, and a part of the reaction solution was sampled at this point. As a result, as described below, it was confirmed that the polymer obtained above had the properties of the polymer block A defined in the present invention.

まず、このサンプリング物の固形分を測定したところ27.0%であり、これに基づいて算出した原料に使用したモノマーの重合率はほぼ100%であった。なお、重合率は、その他の例でもこの方法で算出した。また、サンプリング物の固形分についてテトラヒドロフラン(以下、THFと表記)を展開溶媒とするGPCにて分子量を測定したところ、数平均分子量が4500、PDIが1.19であった。以下、断りがない限り分子量はTHF溶媒を展開溶媒とするGPCの測定値である。そのポリマー組成は、BzMA/MAA=約80.4/19.6である。また、このサンプリング物を水に添加したところ樹脂が析出したため、このポリマーは水に不溶のポリマーであることが確認された。さらに、また、エタノール/トルエンを溶媒とした0.1NのKOHエタノール溶液を用いて、フェノールフタレインを指示薬として滴定にて測定したところ、その樹脂酸価は129.4mgKOH/gであり、ほぼ理論値どおりであった。以下、酸価については上記と同様の方法で測定し、その値を示した。   First, the solid content of this sample was measured and found to be 27.0%, and the polymerization rate of the monomer used for the raw material calculated based on this was almost 100%. The polymerization rate was also calculated by this method in other examples. Further, when the molecular weight of the solid content of the sampled product was measured by GPC using tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) as a developing solvent, the number average molecular weight was 4500 and PDI was 1.19. Hereinafter, unless otherwise indicated, the molecular weight is a measured value of GPC using a THF solvent as a developing solvent. Its polymer composition is BzMA / MAA = about 80.4 / 19.6. Further, when this sampled material was added to water, a resin was precipitated, so that it was confirmed that this polymer was a polymer insoluble in water. Furthermore, when a 0.1N KOH ethanol solution using ethanol / toluene as a solvent was measured by titration with phenolphthalein as an indicator, the resin acid value was 129.4 mgKOH / g, which is almost theoretical. It was as expected. Hereinafter, the acid value was measured by the same method as described above, and the value was shown.

次いで、下記のようにして、上記で得た本発明で規定するAのポリマーブロックの性状を有するポリマーに、第4級アンモニウム塩基を有するCのポリマーブロックを導入し、A−C型のブロックコポリマーを合成した。まず、上記で得たポリマー溶液に、第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレートとしてメタクリル酸ベンジルジメチルアンモニウムエチルクロライド(以下、DMQと表記)を14.2部、BzMAを61.6部、BDGを33.1部、予め混合均一化させた溶液を添加した。そして、同じ温度で4時間重合して、Cのポリマーブロックを形成させた。得られたポリマー溶液の固形分は40.8%であり、換算した重合率はほぼ100%であった。GPC測定を行ったところ、ピークが小さく不明瞭であった。これは導入したCのポリマーブロックの有する第4級アンモニウム塩基のTHFに対する溶解性が悪いことと、カラムに吸着したことによるためと考えられる。また、リチウムブロマイド10mmol/LのDMF溶媒を展開溶媒としたGPCにて分子量を測定したところ、ピークは見られなかった。同様に吸着したためと考えられる。   Next, a polymer block of C having a quaternary ammonium base is introduced into the polymer having the properties of the polymer block of A defined in the present invention obtained as described above, and an AC type block copolymer is obtained. Was synthesized. First, in the polymer solution obtained above, 14.2 parts of benzyldimethylammonium methacrylate ethyl chloride (hereinafter referred to as DMQ), 61.6 parts of BzMA, and 33. BDG as methacrylate having a quaternary ammonium base. One part, a solution that was previously mixed and homogenized, was added. Then, polymerization was carried out at the same temperature for 4 hours to form a polymer block of C. The obtained polymer solution had a solid content of 40.8%, and the converted polymerization rate was almost 100%. When GPC measurement was performed, the peak was small and unclear. This is probably because the quaternary ammonium base of the introduced polymer block of C has poor solubility in THF and adsorbed on the column. Further, when the molecular weight was measured by GPC using a DMF solvent of 10 mmol / L of lithium bromide as a developing solvent, no peak was observed. It is thought that it was adsorbed similarly.

上記で得られたポリマー溶液の一部を水に添加したところ、若干透明感のある白色の乳濁液となった。これは、Cのポリマーブロックの構成成分であるDMQの有する第4級アンモニウム塩基は、水に溶解する性質を有しているため、この第4級アンモニウム塩基が導入されたことにより、Cのポリマーブロックの部分が水に溶解する一方で、水に不溶のAのポリマーブロックの性状を有するポリマー部分が微細な粒子となって分散したためと考えられる。このことから、得られたポリマーは、Aのポリマーブロックの性状を有するポリマーにCのポリマーブロックが導入されたブロックコポリマーであることが確認された。これをA−Cブロックコポリマー−1と称す。なお、このブロックコポリマーは、Aのポリマーブロックの構造中のカルボキシ基はアルカリで中和されてはいない状態のものである。   When a part of the polymer solution obtained above was added to water, a white emulsion with a slight transparency was obtained. This is because the quaternary ammonium base of DMQ, which is a component of the polymer block of C, has a property of being dissolved in water. This is probably because the polymer portion having the properties of the polymer block A insoluble in water was dispersed as fine particles while the block portion was dissolved in water. From this, it was confirmed that the obtained polymer was a block copolymer in which the polymer block of C was introduced into the polymer having the properties of the polymer block of A. This is referred to as AC block copolymer-1. This block copolymer is in a state where the carboxy group in the structure of the polymer block A is not neutralized with an alkali.

[合成例2:A−Cブロックコポリマー2の合成]
合成例1と同様の装置を使用し、有機溶剤としてBDGを275.7部、ヨウ素を3.0部、メタクリル酸メチル(以下、MMAと表記)を42.3部、メタクリル酸ブチル(以下、BMAと表記)42.3部、メタクリル酸2−エチルヘキシル(以下、2−EHMAと表記)を19.8部、ポリ(n=2〜4)エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(Mw=200、日油社製、以下、PME200と表記)を32.4部、MAAを14.4部、触媒としてジフェニルメタン(以下、DPMと表記)を0.3部、重合開始剤としてV−70を11.1部仕込み、窒素を流しながら40℃で5.5時間重合し、Aのポリマーブロックを得た。得られたポリマー溶液の固形分を測定したところ、37.5%であり、換算した重合転化率はほぼ100%であった。また、Mnは6000、PDIは1.18であった。酸価を測定したところ、61.4mgKOH/gであった。また、このポリマー溶液の一部を水に添加したところ、樹脂が析出した。このことは、得られたポリマーは水に不溶であることを示している。上記のことから得られたポリマーは、本発明で規定するAのポリマーブロックの性状を有することが確認された。
[Synthesis Example 2: Synthesis of AC block copolymer 2]
Using the same apparatus as in Synthesis Example 1, 275.7 parts of BDG, 3.0 parts of iodine, 42.3 parts of methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA), butyl methacrylate (hereinafter referred to as “organic solvent”) as organic solvents. 42.3 parts of BMA), 19.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate (hereinafter referred to as 2-EHMA), poly (n = 2-4) ethylene glycol monomethyl ether methacrylate (Mw = 200, NOF Corporation) Manufactured, hereinafter referred to as PME200), 32.4 parts, MAA 14.4 parts, diphenylmethane (hereinafter referred to as DPM) 0.3 parts as a catalyst, and 11.1 parts V-70 as a polymerization initiator. Then, polymerization was performed at 40 ° C. for 5.5 hours while flowing nitrogen to obtain a polymer block of A. When the solid content of the obtained polymer solution was measured, it was 37.5%, and the converted polymerization conversion was almost 100%. Moreover, Mn was 6000 and PDI was 1.18. It was 61.4 mgKOH / g when the acid value was measured. Moreover, when a part of this polymer solution was added to water, resin precipitated. This indicates that the polymer obtained is insoluble in water. It was confirmed that the polymer obtained from the above has the properties of the polymer block A defined in the present invention.

次いで、合成例1と同様にして、上記で得たAのポリマーブロックに、第4級アンモニウム塩基を有するCのポリマーブロックを導入し、A−Cブロックコポリマーを合成した。まず、上記で得たAのポリマーブロックの溶液に、DMQを71.1部、BzMAを58.2部、BDGを166.6部、あらかじめ混合均一化させた溶液を添加した。そして、同じ温度で4時間重合して、Cのポリマーブロックを形成し、A−Cブロックコポリマーの溶液を得た。得られたポリマー溶液の固形分は41.0%であり、換算した重合率はほぼ100%であった。GPC測定を行ったところ、合成例1と同様にピークが小さく不明瞭であった。   Next, in the same manner as in Synthesis Example 1, a C polymer block having a quaternary ammonium base was introduced into the A polymer block obtained above to synthesize an AC block copolymer. First, 71.1 parts of DMQ, 58.2 parts of BzMA, and 166.6 parts of BDG, which were mixed and homogenized in advance, were added to the polymer block solution of A obtained above. And it polymerized at the same temperature for 4 hours, the polymer block of C was formed, and the solution of AC block copolymer was obtained. The obtained polymer solution had a solid content of 41.0%, and the converted polymerization rate was almost 100%. When GPC measurement was performed, the peak was small and unclear as in Synthesis Example 1.

上記で得られたポリマー溶液の一部を水に添加したところ、青白色半透明に分散した。これは、合成例1と同様に、Cのポリマーブロックの構成成分であるDMQ由来の第4級アンモニウム塩基は、水に溶解する性質を有しているため、導入したCのポリマーブロックの部分が水に溶解し、水に不溶のAのポリマーブロック部分が微細な粒子となって分散したためと考えられる。また、これ加えて、導入した第4級アンモニウム塩基の量が合成例1よりも大きく、且つ、Aのポリマーブロックに親水性モノマーが多く含まれているため、合成例1に比べて青く透明感が大きいものとなったと考えられる。このことから、得られたポリマーは、本発明で規定する性状のAのポリマーブロックに本発明で規定するCのポリマーブロックが導入されたA−Cブロックコポリマーであることがわかる。これをA−Cブロックコポリマー−2と称す。   When a part of the polymer solution obtained above was added to water, it was dispersed in a blue-white translucent state. This is because, like Synthesis Example 1, DMQ-derived quaternary ammonium base, which is a component of the C polymer block, has the property of being dissolved in water. It is considered that the polymer block portion of A that was dissolved in water and insoluble in water was dispersed as fine particles. In addition, since the amount of the introduced quaternary ammonium base is larger than that in Synthesis Example 1 and the polymer block of A contains a large amount of hydrophilic monomer, it is more transparent than that in Synthesis Example 1. Is considered to be a big one. From this, it can be seen that the obtained polymer is an AC block copolymer in which the polymer block of C defined by the present invention is introduced into the polymer block of A defined by the present invention. This is referred to as AC block copolymer-2.

[合成例3:A−Cブロックコポリマー3の合成]
合成例1で用いたと同様の装置を使用し、有機溶剤としてBDGを366.5部、ヨウ素を3.0部、MMAを21.1部、BMAを21.1部、2−EHMAを21.1部、PME200を83.6部、MAAを14.4部、触媒としてDPMを0.3部、V−70を11.1部使用した以外は、合成例1と同様に重合し、Aのポリマーブロックの溶液を得た。得られたポリマー溶液の固形分は31.0%であり、換算した重合率はほぼ100%であった。GPC測定したところMnは6000、PDIは1.16であった。また、Aのポリマーブロックの樹脂酸価は58.2mgKOH/gであった。
[Synthesis Example 3: Synthesis of AC block copolymer 3]
Using the same apparatus as used in Synthesis Example 1, 366.5 parts of BDG, 3.0 parts of iodine, 21.1 parts of MMA, 21.1 parts of BMA, and 21. 2 of 2-EHMA as organic solvents. 1 part, 83.6 parts of PME200, 14.4 parts of MAA, 0.3 parts of DPM and 11.1 parts of V-70 as a catalyst were polymerized in the same manner as in Synthesis Example 1, A polymer block solution was obtained. The obtained polymer solution had a solid content of 31.0%, and the converted polymerization rate was almost 100%. As a result of GPC measurement, Mn was 6000 and PDI was 1.16. Moreover, the resin acid value of the polymer block of A was 58.2 mgKOH / g.

次いで、合成例1と同様にして、上記で得たAのポリマーブロックにCのポリマーブロックを導入し、A−Cブロックコポリマーを合成した。上記で得たAのポリマーブロックの溶液に、DMQを28.8部、BzMAを84.6部、BDGを67.2部、予め混合均一化させた溶液を添加し、合成例1と同様に重合し、Cのポリマーブロックを形成し、A−Cブロックコポリマーの溶液を得た。得られたポリマー溶液の固形分は40.1%であり、換算した重合率はほぼ100%であった。   Next, in the same manner as in Synthesis Example 1, a C polymer block was introduced into the A polymer block obtained above to synthesize an AC block copolymer. To the polymer block solution of A obtained above, 28.8 parts of DMQ, 84.6 parts of BzMA, 67.2 parts of BDG, and a previously mixed and homogenized solution were added. Polymerization was carried out to form a polymer block of C, and a solution of an AC block copolymer was obtained. The obtained polymer solution had a solid content of 40.1%, and the converted polymerization rate was almost 100%.

合成例1の場合と同様にGPC測定を行ったが、ピークが小さく不明瞭でうまく測定できなかった。また、得られた樹脂溶液の一部を水に添加したところ、ほぼ透明に溶解した。これは、Aのポリマーブロックにポリエーテルが多いためと考えられる。このことから、得られたポリマーは、本発明で規定する性状のAのポリマーブロックに本発明で規定するCのポリマーブロックが導入されたA−Cブロックコポリマーが得られたものと考えられる。これをA−Cブロックコポリマー−3と称す。   GPC measurement was performed in the same manner as in Synthesis Example 1. However, the peak was small and unclear, and it could not be measured well. Moreover, when a part of the obtained resin solution was added to water, it dissolved almost transparently. This is presumably because the polymer block of A contains a large amount of polyether. From this, it is considered that the obtained polymer was an AC block copolymer in which the polymer block of C defined by the present invention was introduced into the polymer block of A defined by the present invention. This is referred to as AC block copolymer-3.

以上の通り、ヨウ素化合物を重合開始化合物とし、触媒に有機化合物を使用する本発明のリビングラジカル重合方法にて、容易にブロックコポリマーを得ることができた。また、表1に、上記の合成例1〜3で得られたA−Cブロックコポリマーについて、重合開始化合物1molに対するAのポリマーブロックを構成するモノマーのmol数、重合開始化合物1molに対するCのポリマーブロックを構成するモノマーのmol数、A−Cブロックコポリマー中に含まれる第4級アンモニウム塩基を有するモノマーの含有量、Cのポリマーブロックに含まれる第4級アンモニウム塩基を有するモノマーの含有量をまとめて示した。   As described above, a block copolymer could be easily obtained by the living radical polymerization method of the present invention using an iodine compound as a polymerization initiating compound and an organic compound as a catalyst. Table 1 shows the number of moles of monomers constituting the polymer block of A with respect to 1 mol of the polymerization initiation compound and the polymer block of C with respect to 1 mol of the polymerization initiation compound for the AC block copolymers obtained in Synthesis Examples 1 to 3 above. The number of moles of the monomer constituting, the content of the monomer having a quaternary ammonium base contained in the AC block copolymer, and the content of the monomer having a quaternary ammonium base contained in the polymer block of C are summarized. Indicated.

Figure 2015089906
Figure 2015089906

[合成例4:ポリマーエマルジョン(a)−1の合成]
従来公知の方法で、本発明に使用されるスルホン酸塩で安定化されたアクリルスチレン系のポリマーエマルジョンを下記のようにして調製した。合成例1の装置を使用して、窒素気流下、水500部を添加し75℃に加温した。別容器にスチレン100部、アクリル酸ブチル150部、アクアロンKH−10(第一工業製薬社製、ポリオキシエチレンアリルオキシメチルアルキルエーテル硫酸アンモニウム)8.8部を混合して均一なモノマー混合液とした。合成装置に過硫酸カリウムを2.5部添加した後、上記のモノマー混合液を2時間かけて滴下した。その後3時間熟成し、冷却して取り出した。白色の水系エマルジョンであるポリマーエマルジョン(a)−1を得た。その固形分は30.3%、平均粒子径は150nmであった。なお、使用した粒度測定機は「NICOMP 380ZLS−S」(インターナショナル・ビジネス社製)であり、以下の例でも同様に、この装置を用いてポリマーの平均粒子径の測定を試みた。
[Synthesis Example 4: Synthesis of polymer emulsion (a) -1]
An acrylic styrene-based polymer emulsion stabilized with the sulfonate used in the present invention was prepared in the following manner. Using the apparatus of Synthesis Example 1, 500 parts of water was added and heated to 75 ° C. under a nitrogen stream. In a separate container, 100 parts of styrene, 150 parts of butyl acrylate, and 8.8 parts of Aqualon KH-10 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene allyloxymethyl alkyl ether ammonium sulfate) were mixed to obtain a uniform monomer mixture. . After adding 2.5 parts of potassium persulfate to the synthesizer, the above monomer mixture was added dropwise over 2 hours. Thereafter, the mixture was aged for 3 hours, cooled and taken out. A polymer emulsion (a) -1 which was a white aqueous emulsion was obtained. The solid content was 30.3% and the average particle size was 150 nm. In addition, the used particle size measuring instrument is "NICOMP 380ZLS-S" (made by International Business), and also in the following examples, the measurement of the average particle diameter of the polymer was similarly attempted using this apparatus.

[合成例5:ポリマーエマルジョン(a)−2の合成]
合成例4と同様にして、従来公知の方法で、本発明に使用されるスルホン酸塩で安定化されたアクリル系のポリマーエマルジョンを下記のようにして調製した。合成例4で添加するモノマー混合液を、アクリル酸エチル150部、アクリル酸ブチル96.3部、エチレングコリコールジメタクリレート3.7部、アクアロンKH−10を5.9部とした以外は、合成例4と同様にして、ポリマーエマルジョン(a)−2を合成した。得られたエマルジョンは、若干黄味であり、固形分は30.5%、平均粒子径は210nmであった。
[Synthesis Example 5: Synthesis of polymer emulsion (a) -2]
In the same manner as in Synthesis Example 4, an acrylic polymer emulsion stabilized with a sulfonate used in the present invention was prepared by a conventionally known method as follows. Except for the monomer mixture added in Synthesis Example 4, 150 parts of ethyl acrylate, 96.3 parts of butyl acrylate, 3.7 parts of ethylene glycol dimethacrylate, and 5.9 parts of Aqualon KH-10, In the same manner as in Synthesis Example 4, a polymer emulsion (a) -2 was synthesized. The obtained emulsion was slightly yellowish, had a solid content of 30.5% and an average particle size of 210 nm.

[比較合成例1:比較ポリマーエマルジョン(a)の合成]
合成例4と同様にして、スルホン酸イオンを有さないアクリル系のポリマーエマルジョンを下記のようにして調製した。合成例4のKH−10の代わりに、RN−20(第一工業製薬社製、ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル)を使用した以外は、合成例4と同様にして合成し、白色のエマルジョンである比較ポリマーエマルジョン(a)を得た。得られた比較ポリマーエマルジョン(a)は、固形分が30.2%、平均粒子径が170nmであった。
[Comparative Synthesis Example 1: Synthesis of Comparative Polymer Emulsion (a)]
In the same manner as in Synthesis Example 4, an acrylic polymer emulsion having no sulfonate ions was prepared as follows. A white emulsion was prepared in the same manner as in Synthesis Example 4 except that RN-20 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene nonylpropenyl phenyl ether) was used instead of KH-10 in Synthesis Example 4. A comparative polymer emulsion (a) was obtained. The obtained comparative polymer emulsion (a) had a solid content of 30.2% and an average particle size of 170 nm.

[合成例6:ポリマーエマルジョン(a)−3の合成]
従来公知の方法で、本発明に使用されるスルホン酸塩で安定化されたウレタン系のポリマーエマルジョンを下記のようにして調製した。合成例1と同様の装置を使用し、テトラメチレングリコール(水酸基価37.4mgKOH/g)100.0部、ジメチロールプロピオン酸4.0部、イソホロンジイソシアネート26.7部、アセトン14.5部を仕込んで均一化させ、アセトンを環流させながら約6時間反応させ、ウレタンプレポリマー溶液を得た。このウレタンプレポリマー溶液の温度を40〜45℃に調整しながら、イソホロンジアミン(鎖伸長剤)9.2部、ジブチルアミン(重合停止剤)0.7部、イオン交換水63.8部、水酸化ナトリウム1.2部及びドデシル硫酸ナトウリム4.2部の混合溶液を添加し、強力に攪拌しながら鎖伸長反応を行なった。さらに、攪拌乳化させながらイオン交換水212.8部を加えた。その後、反応系を減圧にして溶剤を系外に除去し、ウレタン系のポリマーエマルジョン(a)−3を得た。得られたポリマーエマルジョン(a)−3の固形分は40.2%で、この樹脂のカルボキシ基の量は約0.21ミリモル/gであった。また、平均粒子径は53nmであった。これは、カルボキシ基の中和塩と活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム由来のスルホン酸塩で安定化されてエマルジョンを形成している。
[Synthesis Example 6: Synthesis of polymer emulsion (a) -3]
A urethane-based polymer emulsion stabilized with a sulfonate used in the present invention was prepared as follows by a conventionally known method. Using the same apparatus as in Synthesis Example 1, tetramethylene glycol (hydroxyl value: 37.4 mgKOH / g) 100.0 parts, dimethylolpropionic acid 4.0 parts, isophorone diisocyanate 26.7 parts, acetone 14.5 parts. The mixture was homogenized and reacted for about 6 hours while refluxing acetone to obtain a urethane prepolymer solution. While adjusting the temperature of this urethane prepolymer solution to 40 to 45 ° C., 9.2 parts of isophoronediamine (chain extender), 0.7 part of dibutylamine (polymerization terminator), 63.8 parts of ion-exchanged water, water A mixed solution of 1.2 parts of sodium oxide and 4.2 parts of sodium dodecyl sulfate was added, and a chain extension reaction was performed with vigorous stirring. Furthermore, 212.8 parts of ion-exchanged water was added while emulsifying with stirring. Thereafter, the pressure of the reaction system was reduced and the solvent was removed from the system to obtain a urethane polymer emulsion (a) -3. The obtained polymer emulsion (a) -3 had a solid content of 40.2%, and the amount of carboxy groups in the resin was about 0.21 mmol / g. The average particle size was 53 nm. This is stabilized with a neutralized salt of a carboxy group and a sulfonate derived from sodium dodecyl sulfate as an activator to form an emulsion.

[合成例7:ポリマーエマルジョン(a)−4の合成]
従来公知の方法で、本発明に使用されるスルホン酸塩で安定化されたエステル系のポリマーエマルジョンを下記のようにして調製した。テレフタル酸ジメチル95部、イソフタル酸ジメチル95部、ヘキサメチレンジオール62.4部、ネオペンチルグリコール55.0部、テトラブチルチタネート0.1部を反応容器に仕込み、徐々に加温して220℃にし、約3時間かけてエステル交換反応を行った。次いで、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル8.4部を添加し、さらに2時間かけてエステル脱アルコール反応を行った。ついで、このポリエステルをエクアミドM−100(出光興産社製、アミド系溶剤)100部添加し溶解させ、著しく撹拌しながら水を200部添加し、さらに水600部を添加した。これにより、若干白い半透明のポリマーエマルジョン(a)−4を得た。得られたエステル系のポリマーエマルジョン(a)−4の固形分は25.3%、平均粒子径は100nmであった。
[Synthesis Example 7: Synthesis of polymer emulsion (a) -4]
An ester-based polymer emulsion stabilized with a sulfonate used in the present invention was prepared as follows. A reaction vessel was charged with 95 parts of dimethyl terephthalate, 95 parts of dimethyl isophthalate, 62.4 parts of hexamethylene diol, 55.0 parts of neopentyl glycol, and 0.1 part of tetrabutyl titanate, and gradually heated to 220 ° C. The transesterification was carried out over about 3 hours. Subsequently, 8.4 parts of dimethyl 5-sodium sulfoisophthalate was added, and ester dealcoholization reaction was further performed over 2 hours. Next, 100 parts of Examide M-100 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., an amide solvent) was added and dissolved, 200 parts of water was added with significant stirring, and 600 parts of water was further added. As a result, a slightly white translucent polymer emulsion (a) -4 was obtained. The obtained ester polymer emulsion (a) -4 had a solid content of 25.3% and an average particle size of 100 nm.

[確認例:ポリマー(a)とA−Cブロックコポリマーの対イオン化の確認]
100mlフラスコのそれぞれに、合成例4で得たアクリル系のポリマーエマルジョン(a)−1、比較合成例で得たアクリル系の比較ポリマーエマルジョン(a)を、それぞれ10部ずつはかりとり、水20部でそれぞれ希釈した。
上記とは別容器に、合成例1で得たA−Cブロックコポリマー−1を1.5部はかりとって、水13.5部で希釈した。希釈すると前記したように白色の乳濁液となった。これは、A−Cブロックコポリマー−1を構成するAのポリマーブロックが水に不溶であるため粒子となって、A−Cブロックコポリマー−1を構成するCのポリマーブロックが水に溶解して乳濁液となったと考えられる。すなわち、この状態のA−Cブロックコポリマー−1は、粒子の表面が第4級アンモニウム塩で水和していることとなる。
次いで、先に100mlフラスコに用意した、ポリマーエマルジョン(a)−1の希釈溶液と、比較合成例で得たポリマーエマルジョンの希釈溶液を、それぞれスターラーで撹拌しながら、上記の別容器に準備したA−Cブロックコポリマーをそれぞれに添加した。
その結果、合成例4で得たポリマーエマルジョン(a)−1は凝集して沈殿し析出が生じた。これに対し、比較合成例1で得た比較ポリマーエマルジョン(a)ではそのまま乳液状態を保ち、沈殿は起こらなかった。
[Confirmation example: Confirmation of counterionization of polymer (a) and AC block copolymer]
In each of the 100 ml flasks, 10 parts of each of the acrylic polymer emulsion (a) -1 obtained in Synthesis Example 4 and the acrylic comparative polymer emulsion (a) obtained in Comparative Synthesis Example were weighed, and 20 parts of water. Diluted respectively.
In a separate container, 1.5 parts of the AC block copolymer-1 obtained in Synthesis Example 1 was weighed and diluted with 13.5 parts of water. Dilution resulted in a white emulsion as described above. This is because the polymer block of A constituting the A-C block copolymer-1 is insoluble in water and thus becomes particles, and the polymer block of C constituting the A-C block copolymer-1 is dissolved in water to form milk. It seems that it became a turbid liquid. That is, in the AC block copolymer-1 in this state, the particle surface is hydrated with the quaternary ammonium salt.
Next, while preparing the diluted solution of the polymer emulsion (a) -1 prepared in the 100 ml flask and the diluted solution of the polymer emulsion obtained in the comparative synthesis example with a stirrer, respectively, A prepared in the above-mentioned separate container -C block copolymer was added to each.
As a result, the polymer emulsion (a) -1 obtained in Synthesis Example 4 was aggregated and precipitated to cause precipitation. In contrast, in the comparative polymer emulsion (a) obtained in Comparative Synthesis Example 1, the emulsion state was maintained as it was, and no precipitation occurred.

上記のことから、本発明を特徴づける「エマルジョンを構成しているポリマー(a)と、添加したA−Cブロックコポリマーの対イオン化」が確認できる。すなわち、ポリマーエマルジョン(a)−1の場合は、ポリマーエマルジョン(a)−1の有するスルホン酸塩と、A−Cブロックコポリマー−1のCのポリマーブロックが有する第4級アンモニウム塩との間で塩交換(イオン交換)が起こり脱塩して、ポリマーエマルジョン(a)−1のスルホン酸イオンの対イオンが、A−Cブロックコポリマー−1の第4級アンモニウムイオンとなり、且つ、Aのポリマーブロックは水に不溶であるため凝集して析出したと考えられる。これに対し、比較合成例1で得た比較ポリマーエマルジョン(a)の場合は、ポリエチレングリコールのノニオンで安定化して乳化しているので、A−Cブロックコポリマーを入れても上記したようなイオン交換が起こらず、それぞれのポリマーが粒子として存在して、乳化した状態であると考えられる。なお、上記のことは、Aのポリマーブロックが未中和のA−Cブロックコポリマーを利用することで、市販品のポリマーエマルジョンがスルホン酸塩で安定化されているものであるかどうかの確認ができることを意味している。このため、本発明では、上記したような方法で、スルホン酸塩で安定化されていることを確認した市販品をポリマーエマルジョン(a)として使用することで、本発明で規定するA−Bブロックコポリマーを対イオンとする本発明のポリマーエマルジョンを容易に得ることができる。   From the above, the “counterionization of the polymer (a) constituting the emulsion and the added AC block copolymer” characterizing the present invention can be confirmed. That is, in the case of the polymer emulsion (a) -1, between the sulfonate salt of the polymer emulsion (a) -1 and the quaternary ammonium salt of the C polymer block of the AC block copolymer-1. When salt exchange (ion exchange) occurs and desalting occurs, the counter ion of the sulfonate ion of the polymer emulsion (a) -1 becomes the quaternary ammonium ion of the AC block copolymer-1, and the polymer block of A Is insoluble in water and is considered to have aggregated and precipitated. On the other hand, in the case of the comparative polymer emulsion (a) obtained in Comparative Synthesis Example 1, since the emulsion is stabilized and emulsified with nonionic polyethylene glycol, the ion exchange as described above is performed even if an AC block copolymer is added. It is considered that each polymer exists as particles and is emulsified. In addition, the above confirms whether or not a commercially available polymer emulsion is stabilized with a sulfonate by using an AC block copolymer in which the polymer block of A is unneutralized. It means you can do it. For this reason, in this invention, the AB block prescribed | regulated by this invention is used by using as a polymer emulsion (a) the commercial item which confirmed that it was stabilized with the sulfonate by the method as mentioned above. The polymer emulsion of the present invention having a copolymer as a counter ion can be easily obtained.

[実施例1:ポリマーエマルジョン−1(P−1)の調製]
300mlフラスコに、合成例4で得たポリマーエマルジョン(a)−1を100部はかりとり、スターラーにて撹拌しながら28%アンモニア水を0.4部加えた。また、別容器に、合成例1で得たA−Cブロックコポリマー−1の溶液7.3部、水24.3部を添加して混合し、乳化液を調製した。そして、先にフラスコに準備したポリマーエマルジョン(a)−1の溶液を撹拌しながら、別容器に準備した乳化液を徐々に添加した。若干増粘が見られたが、すぐに低粘度化し、析出はなく、外観上の変化は特に見られなかった。以上のようにして、白色の、本発明のポリマーエマルジョン−1を得た。得られたポリマーエマルジョン−1の固形分は25.0%であり、平均粒子径は149nmであった。
[Example 1: Preparation of polymer emulsion-1 (P-1)]
100 parts of the polymer emulsion (a) -1 obtained in Synthesis Example 4 was weighed into a 300 ml flask, and 0.4 part of 28% aqueous ammonia was added while stirring with a stirrer. In another container, 7.3 parts of the solution of the AC block copolymer-1 obtained in Synthesis Example 1 and 24.3 parts of water were added and mixed to prepare an emulsion. And the emulsion prepared in another container was gradually added, stirring the solution of polymer emulsion (a) -1 previously prepared in the flask. Slight thickening was observed, but the viscosity immediately decreased, no precipitation occurred, and no change in appearance was observed. As described above, a white polymer emulsion-1 of the present invention was obtained. The obtained polymer emulsion-1 had a solid content of 25.0% and an average particle size of 149 nm.

確認例でも述べたように、上記のようにして得られた本発明のポリマーエマルジョン−1は、ポリマーエマルジョン(a)−1中のポリマーのスルホン酸塩と、A−Cブロックコポリマー−1の第4級アンモニウム塩が塩交換(イオン交換)することで、ポリマー(a)のスルホン酸塩が、第4級アンモニウムイオンであるA−Bブロックコポリマーにてイオン化し、これらが対イオンとなっているものである。加えて、確認例では、凝集し沈殿し析出したが、本実施例では、予めポリマーエマルジョン(a)−1に、アルカリのアンモニア水を添加しておくことによって、A−Cブロックコポリマーが添加された時点でAのポリマーブロックに含まれるカルボキシ基が中和され、水溶化されることによって、析出もなく安定にエマルジョン化したものと考えられる。このようにして得られた本発明のポリマーエマルジョン−1は、ポリマーエマルジョン(a)−1に含まれるポリマーと、対イオン化しているA−Bブロックコポリマーとが100部:10部の質量比であるポリマーエマルジョンである。以下、これをP−1と称す。   As described in the confirmation example, the polymer emulsion-1 of the present invention obtained as described above is composed of the sulfonate of the polymer in the polymer emulsion (a) -1 and the first polymer emulsion of the AC block copolymer-1. As the quaternary ammonium salt undergoes salt exchange (ion exchange), the sulfonate of the polymer (a) is ionized by the AB block copolymer, which is a quaternary ammonium ion, and these are counterions. Is. In addition, in the confirmation example, aggregation, precipitation and precipitation occurred, but in this example, the AC block copolymer was added to the polymer emulsion (a) -1 in advance by adding alkaline aqueous ammonia. At that time, the carboxy group contained in the polymer block of A is neutralized and water-solubilized, so that it is considered that the emulsion is stably emulsified without precipitation. The polymer emulsion-1 of the present invention thus obtained was such that the polymer contained in the polymer emulsion (a) -1 and the counter ionized AB block copolymer were in a mass ratio of 100 parts: 10 parts. A polymer emulsion. Hereinafter, this is referred to as P-1.

[実施例2〜3:ポリマーエマルジョン−2、3(P−2、P−3)の調製]
実施例1と同様にして、その構成比率を、ポリマーエマルジョン(a)−1に含まれるポリマー(a)と、A−Bブロックコポリマーとが、100部:20部(実施例2)、100部:30部(実施例3)のものをそれぞれ作製した。これらを、それぞれP−2、P−3と称す。実施例2で得たP−2の固形分は25.1%、平均粒子径は149nmであり、実施例3で得たP−3の固形分は25.0%、平均粒子径は150nmであった。実施例1〜3の結果から、ポリマー(a)に対するA−Bブロックコポリマーの使用比率を変えてポリマー粒子(a)を改質しても平均粒子径が大きく変わらないことが分かった。
[Examples 2-3: Preparation of polymer emulsion-2, 3 (P-2, P-3)]
In the same manner as in Example 1, the composition ratio of the polymer (a) contained in the polymer emulsion (a) -1 and the AB block copolymer was 100 parts: 20 parts (Example 2), 100 parts. : 30 parts (Example 3) were prepared. These are referred to as P-2 and P-3, respectively. The solid content of P-2 obtained in Example 2 was 25.1% and the average particle size was 149 nm. The solid content of P-3 obtained in Example 3 was 25.0% and the average particle size was 150 nm. there were. From the results of Examples 1 to 3, it was found that the average particle diameter did not change greatly even when the polymer particles (a) were modified by changing the use ratio of the AB block copolymer to the polymer (a).

[実施例4〜10:ポリマーエマルジョン−4〜10(P−4〜P−10)の調製]
実施例1と同様にして、合成例1〜3で得られた各A−Cブロックコポリマーと、合成例4〜7で得られた各ポリマーエマルジョン(a)を表2に示した質量比で使用して、本発明の実施例4〜10のポリマーエマルジョンを調製した。調製に使用したポリマー(a)とA−Cブロックコポリマー、得られたポリマーエマルジョンの性状を実施例1〜3のポリマーエマルジョンの性状と合わせて、表2に示す。
[Examples 4 to 10: Preparation of polymer emulsions 4 to 10 (P-4 to P-10)]
In the same manner as in Example 1, each AC block copolymer obtained in Synthesis Examples 1 to 3 and each polymer emulsion (a) obtained in Synthesis Examples 4 to 7 were used at a mass ratio shown in Table 2. Thus, polymer emulsions of Examples 4 to 10 of the present invention were prepared. The properties of the polymer (a) and the AC block copolymer used in the preparation and the resulting polymer emulsion are shown in Table 2 together with the properties of the polymer emulsions of Examples 1 to 3.

Figure 2015089906
Figure 2015089906

[比較例1:A−Bブロックコポリマーが対イオンとなっていないポリマーエマルジョン(比較P)の調製]
実施例1に使用したポリマーエマルジョン(a)−1の代わりに、比較合成例で得た比較ポリマーエマルジョン(a)を使用して同様に行った。実施例と同様であり、実施例でみられた増粘も確認された。すなわち、この増粘はAのポリマーブロックの有するカルボキシ基が中和された時に起こる現象ではないかと考えられる。得られたポリマーエマルジョンの固形分は25.0%で、平均粒子径は150nmであった。これを比較Pとする。
[Comparative Example 1: Preparation of polymer emulsion in which AB block copolymer is not a counter ion (Comparative P)]
It carried out similarly using the comparative polymer emulsion (a) obtained in the comparative synthesis example instead of the polymer emulsion (a) -1 used in Example 1. It was the same as the example, and the thickening observed in the example was also confirmed. That is, this thickening is considered to be a phenomenon that occurs when the carboxy group of the polymer block of A is neutralized. The resulting polymer emulsion had a solid content of 25.0% and an average particle size of 150 nm. This is referred to as a comparison P.

[確認例2:ポリマーエマルジョンの安定化]
5%酢酸水溶液をフラスコに用意し、本発明の実施例のポリマーエマルジョンP−1〜P−10、合成例4〜7で得た改質する原料に用いたポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)−4、比較ポリマーエマルジョン(a)及び比較例1で得られたポリマーエマルジョンの比較Pを、それぞれ滴下したところ、本発明のP−1〜P−10は滴下後すぐに析出し凝集したが、改質する原料に用いたポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)−4はまったく変化がなく、そのまま希釈されただけのものであった。また、ポリマーエマルジョンの比較Pでは、若干だが凝集物が見られたが、ほとんど希釈された状態であった。
[Confirmation Example 2: Stabilization of polymer emulsion]
A 5% aqueous acetic acid solution was prepared in a flask, and polymer emulsions P-1 to P-10 of Examples of the present invention and polymer emulsions (a) -1 to (a) -1 ( When a) -4, comparative polymer emulsion (a) and comparative P of the polymer emulsion obtained in Comparative Example 1 were dropped, P-1 to P-10 of the present invention precipitated and aggregated immediately after dropping. However, the polymer emulsions (a) -1 to (a) -4 used as raw materials to be modified were not changed at all and were diluted as they were. Moreover, in the comparative P of the polymer emulsion, although some agglomerates were observed, it was almost diluted.

これは、本発明の実施例のポリマーエマルジョンは、ポリマーのスルホン酸イオンの対イオンが、Bのポリマーブロックの第4級アンモニウムイオンであり、イオン結合しており、Aのポリマーブロックのカルボキシ基が中和されて水可溶化することで安定化、水乳化しているが、上記酢酸水溶液の酸によってカルボキシ基の中和が解かれ、Aのポリマーブロックの中和されたカルボキシ基がカルボキシ基となって、Aのポリマーブロックが水不溶となって析出したためと考えられる。原料であるポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)−4では、スルホン酸イオンは酢酸では中和が解かれず、そのまま安定に乳化した状態であり、ノニオン系の比較ポリマーエマルジョン(a)は酢酸とはなんら反応しないのでそのまま安定に乳化を保っていると考えられる。ポリマーエマルジョンの比較Pでは、使用されたスルホン酸イオンを有さない比較ポリマーエマルジョン(a)は酢酸水溶液でも安定であるが、A−Cブロックコポリマーの中和されているカルボキシ基がカルボキシ基となって水不溶化する際に、若干不安定となって析出したものと考えられる。
以上の結果から、本発明の実施例のポリマーエマルジョンは、そのポリマー(a)が、本発明で規定するA−Bブロックコポリマーを対イオンとするスルホン酸塩で安定化されたポリマーを有するエマルジョンであると考えられる。
This is because in the polymer emulsion of the example of the present invention, the counter ion of the sulfonate ion of the polymer is a quaternary ammonium ion of the polymer block of B and is ionically bonded, and the carboxy group of the polymer block of A is It is stabilized and water-emulsified by neutralization and water solubilization, but the neutralization of the carboxy group is released by the acid of the aqueous acetic acid solution, and the neutralized carboxy group of the polymer block of A is replaced with the carboxy group. This is considered to be because the polymer block of A was insoluble in water and precipitated. In the polymer emulsions (a) -1 to (a) -4 which are raw materials, the sulfonate ions are not neutralized with acetic acid and are stably emulsified as they are, and the nonionic comparative polymer emulsion (a) is Since it does not react with acetic acid at all, it is considered that the emulsification is kept stable as it is. In the comparative P of the polymer emulsion, the comparative polymer emulsion (a) having no sulfonate ion used is stable even in an aqueous acetic acid solution, but the neutralized carboxy group of the AC block copolymer becomes a carboxy group. Thus, it is considered that when water insolubilized, it became slightly unstable and precipitated.
From the above results, the polymer emulsion of the example of the present invention is an emulsion in which the polymer (a) has a polymer stabilized with a sulfonate salt having the AB block copolymer defined in the present invention as a counter ion. It is believed that there is.

[実施例11 染料インクの作製]
実施例1〜10で得られたポリマーエマルジョンP−1〜P−10、合成例4〜7で得られたポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)−4、比較合成例1で得られた比較ポリマーエマルジョン(a)、比較合成例2で得られたポリマーエマルジョンの比較Pを、それぞれ、その固形分が2.75部となるようにして用い、以下の配合で染料インクを作製した。なお、合計で100部になるように水で調整して染料インクとした。
ダイレクトブルー199 3部
各エマルジョン固形分 2.75部
1,2−ヘキサンジオール 3部
グリセリン 15部
プロピレングリコール 15部
サーフィノール465(エア・プロダクツ社製) 1部
水 残部
上記を配合し、ディスパーを使用してよく混合均一化し、10μmのメンブレンフィルターでろ過して染料インクを得た。
[Example 11: Preparation of dye ink]
Polymer emulsions P-1 to P-10 obtained in Examples 1 to 10, polymer emulsions (a) -1 to (a) -4 obtained in Synthesis Examples 4 to 7, and Comparative Synthesis Example 1 The comparative polymer emulsion (a) and the comparative P of the polymer emulsion obtained in Comparative Synthesis Example 2 were respectively used so that the solid content thereof was 2.75 parts, and dye inks were prepared with the following composition. In addition, it adjusted with water so that it might become 100 parts in total, and it was set as the dye ink.
Direct Blue 199 3 parts Each emulsion solid content 2.75 parts 1,2-hexanediol 3 parts Glycerin 15 parts Propylene glycol 15 parts Surfinol 465 (Air Products) 1 part Water remainder The mixture was well mixed and homogenized and filtered through a 10 μm membrane filter to obtain a dye ink.

(評価)
それぞれの染料インクをカートリッジに装填し、セイコーエプソン社製インクジェットプリンターEM930C(商品名)にて、米国ゼロックス社製ゼロックス紙4024に、高速印刷ドラフトモードにて各色でベタ印刷を行った。この結果、本発明の実施例1〜10のP−1〜P−10を使用したインクでの印画は、100枚印刷しても、ヘッドの詰まりもなく、印画物のかすれや筋の発生もなく良好な印画状態を示した。しかし、ポリマーエマルジョンの原料エマルジョンであるポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)4、比較合成例1で得た比較ポリマーエマルジョン(a)を配合した場合のインクにおいては、形成した画像にスジやかすれが見られ、光学顕微鏡で観察したところ、ドット抜けの現象が見られた。このことから、原料であるポリマーエマルジョン(a)のポリマー粒子(a)のもつスルホン酸塩の基をA−Cブロックコポリマーと反応させて改質し、A−Bブロックコポリマーで処理された本発明で規定するポリマーエマルジョンとすることにより、Aのポリマーブロックの水溶性とBのポリマーブロックのポリマー粒子(a)への結合性で吐出安定性が改良できることが分かり、本発明のポリマーエマルジョンをインクのバインダー成分とすることで、吐出安定性に優れたインクの提供が可能になることが確認できた。
(Evaluation)
Each dye ink was loaded in a cartridge, and solid printing was performed on each color in a high-speed printing draft mode on Xerox paper 4024 manufactured by Xerox Corporation using an inkjet printer EM930C (trade name) manufactured by Seiko Epson Corporation. As a result, printing with the inks using P-1 to P-10 of Examples 1 to 10 of the present invention does not cause clogging of the print head and prints with blurring and streaking even after printing 100 sheets. It showed a good printing state. However, in the ink when the polymer emulsions (a) -1 to (a) 4 which are raw material emulsions of the polymer emulsion and the comparative polymer emulsion (a) obtained in Comparative Synthesis Example 1 are blended, streaks and Fading was observed, and when observed with an optical microscope, the phenomenon of missing dots was observed. From this, the present invention was modified by reacting the sulfonate group of the polymer particles (a) of the polymer emulsion (a) as a raw material with the A-C block copolymer and treating with the A-B block copolymer. It can be seen that the discharge stability can be improved by the water-solubility of the polymer block of A and the binding property of the polymer block of B to the polymer particles (a). It was confirmed that the use of the binder component makes it possible to provide an ink having excellent ejection stability.

また、印画を停止して24時間放置し、再度同様の印刷試験を行って、インクの再溶解性を試験した。その結果、実施例1〜10のポリマーエマルジョンP−1〜P−10を用いた染料インクでは問題なく印刷できた。しかし、他の比較用の、原料のポリマーエマルジョン(a)−1〜(a)−4、比較ポリマーエマルジョン(a)及び比較例1のポリマーエマルジョンの比較Pを配合した各インクでは、いずれも印刷することができなかった。これは、本発明の実施例のインクでは、インク中に配合されることとなったA−Bブロックコポリマーが有する高酸価であるAのポリマーブロックが容易に水に溶解するため、ヘッドで乾燥しにくく、乾燥しても再度の溶解性を示し、長時間放置した後にも印画できるようになったためと考えられる。ここでも本発明の実施例のポリマーエマルジョンの有用性が確認された。また、その効果は、原料としたポリマーエマルジョンを構成するポリマー(a)と、これに導入したA−Bブロックコポリマーの量比や、原料としたポリマーエマルジョンを構成するポリマー(a)のポリマー種や、導入したA−Bブロックコポリマーの種類が変わっても、本発明で規定する要件を満たしていれば問題ないことが分かった。   Further, the printing was stopped and left for 24 hours, and the same printing test was performed again to test the ink re-dissolvability. As a result, the dye inks using the polymer emulsions P-1 to P-10 of Examples 1 to 10 could be printed without problems. However, other comparative inks containing the raw material polymer emulsions (a) -1 to (a) -4, the comparative polymer emulsion (a) and the comparative polymer emulsion P of Comparative Example 1 were all printed. I couldn't. This is because, in the ink of the embodiment of the present invention, the polymer block of A having a high acid value included in the AB block copolymer to be blended in the ink is easily dissolved in water. This is thought to be due to the fact that it is difficult to resist, exhibits re-solubility even after drying, and can be printed even after being left for a long time. Again, the usefulness of the polymer emulsions of the examples of the present invention was confirmed. Moreover, the effect is such that the polymer (a) constituting the polymer emulsion as the raw material and the amount ratio of the AB block copolymer introduced therein, the polymer species of the polymer (a) constituting the polymer emulsion as the raw material, It has been found that even if the type of the introduced AB block copolymer is changed, there is no problem as long as the requirements defined in the present invention are satisfied.

また、実施例のポリマーエマルジョンP−1〜P−10、比較例1のポリマーエマルジョンの比較Pを含むインクによって得たいずれの印画物も、印画した直後の印画物、1時間放置後の印画物を指でこすっても、いずれの場合も脱離することがなく、密着性も良好であった。そのポリマー(a)の性質は変わっておらず、そのポリマー(a)の密着性の効果が表れていることが確認された。   In addition, any prints obtained with the inks containing the polymer emulsions P-1 to P-10 of the examples and the comparison P of the polymer emulsion of the comparative example 1 are the prints immediately after printing and the prints after being left for 1 hour. Even if it rubs with a finger | toe, it did not detach | leave in any case, but adhesiveness was also favorable. The properties of the polymer (a) were not changed, and it was confirmed that the adhesion effect of the polymer (a) appeared.

[合成例7:ブロックコポリマー型顔料分散剤]
本発明に使用するリビングラジカル重合方法を使用して、ブロックコポリマー型の顔料分散剤を下記の如く調製した。まず、撹拌機、逆流コンデンサー、温度計及び窒素導入管を取り付けた2リッターのセパラブルフラスコの反応装置に下記のものを仕込み、下記のようにしてAのブロックコポリマーを合成した。具体的には、上記反応装置に、有機溶剤としてBDGを828.4部、ヨウ素を3.8部と、V−70を14.0部、触媒としてSI(コハク酸イミドの略)を0.22部、さらに、BzMAを213.9部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(以下HEMAと略記)を19.8部、仕込んで撹拌し、40℃に加温した。3時間でヨウ素の褐色が消え、この間に、開始剤であるV−70がヨウ素と反応してヨウ素化合物である重合開始化合物となったことが確認できた。さらに、上記の温度を維持して5時間重合を行い、この時点で反応溶液の一部をサンプリングした。このサンプリング物の固形分を測定したところ23.3%であり、これに基づいて算出した重合率はほぼ100%であった。また、GPCにて分子量を測定したところ、Mnが5500、PDIが1.17であった。このポリマーの組成はBzMA/HEMA=約90/10であった。また、このサンプリング物を水に添加したところ樹脂が析出し、このポリマーは水に不溶のポリマーであることが確認された。以上のようにして、Aのブロックコポリマーを得た。
[Synthesis Example 7: Block copolymer type pigment dispersant]
Using the living radical polymerization method used in the present invention, a block copolymer type pigment dispersant was prepared as follows. First, the following was charged into a reactor of a 2 liter separable flask equipped with a stirrer, a reverse flow condenser, a thermometer, and a nitrogen introduction tube, and a block copolymer of A was synthesized as follows. Specifically, the above reaction apparatus was charged with 828.4 parts of BDG as an organic solvent, 3.8 parts of iodine, 14.0 parts of V-70, and 0.1 (short for succinimide) as a catalyst. Twenty-two parts, 213.9 parts of BzMA, and 19.8 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as HEMA) were charged and stirred and heated to 40 ° C. In 3 hours, the brown color of iodine disappeared, and during this period, it was confirmed that V-70 as an initiator reacted with iodine to become a polymerization initiating compound as an iodine compound. Further, polymerization was carried out for 5 hours while maintaining the above temperature, and a part of the reaction solution was sampled at this point. The solid content of this sample was measured and found to be 23.3%, and the polymerization rate calculated based on this was almost 100%. Moreover, when the molecular weight was measured by GPC, Mn was 5500 and PDI was 1.17. The composition of this polymer was BzMA / HEMA = about 90/10. Further, when this sampled material was added to water, a resin was precipitated, and it was confirmed that this polymer was a polymer insoluble in water. A block copolymer of A was obtained as described above.

次いで、上記反応溶液の温度を40℃にし、これに、BzMAを234.8部、MAAを57.2部添加して、4.5時間重合させた。その時点で一部をサンプリングしたところ、サンプリング物の重合率はほぼ100%であり、ほとんどのモノマーが重合していることが確認された。また、GPCにて分子量を測定したところ、Mn(数平均分子量)で10800、PDIが1.23であった。Aのポリマーブロックの分子のピークが、高分子量へ移行し、Aのポリマーブロックのピークがほとんどないことから、本発明で規定するA−Cブロックコポリマーになったことが推測された。また、このA−Cブロックコポリマーの数平均分子量から算出されるCのポリマーブロックの分子量は、10800−5500=5300であった。また、このCのポリマーブロックは、BzMA/MAA=80.4/19.6であり、Cのポリマーブロック自体の理論酸価は、127.8mgKOH/gである。また、A−Cブロックコポリマーの組成としては、BzMA/HEMA/MAA=85.3/3.8/10.9であり、理論酸価は71.1mgKOH/gである。この重合後のサンプリング物の酸価を、前記した酸価測定方法によって測定したところ、A−Cブロックコポリマーの酸価は71.3mgKOH/gであり、理論値とほぼ一致した。   Next, the temperature of the reaction solution was set to 40 ° C., 234.8 parts of BzMA and 57.2 parts of MAA were added thereto, and polymerization was performed for 4.5 hours. When a part was sampled at that time, the polymerization rate of the sampled product was almost 100%, and it was confirmed that most of the monomers were polymerized. Moreover, when molecular weight was measured by GPC, it was 10800 in Mn (number average molecular weight) and PDI was 1.23. Since the molecular peak of the polymer block of A shifted to a high molecular weight, and there was almost no peak of the polymer block of A, it was presumed that it became an AC block copolymer as defined in the present invention. Moreover, the molecular weight of the polymer block of C calculated from the number average molecular weight of this AC block copolymer was 10800-5500 = 5300. The polymer block of C has BzMA / MAA = 80.4 / 19.6, and the theoretical acid value of the polymer block of C itself is 127.8 mgKOH / g. The composition of the AC block copolymer is BzMA / HEMA / MAA = 85.3 / 3.8 / 10.9, and the theoretical acid value is 71.1 mgKOH / g. When the acid value of the sample after polymerization was measured by the acid value measuring method described above, the acid value of the AC block copolymer was 71.3 mgKOH / g, which almost coincided with the theoretical value.

次いで、上記で得た重合溶液を撹拌しながら、28%アンモニア水40.3部、水235.8部を添加したところ、溶液は透明になり、ポリマーが溶解した。また、この溶液を水に添加したところ、若干青味のあるほぼ透明の水溶液となった。これは、Cのポリマーブロックの持つカルボキシ基が中和されてイオン化し、Cのポリマーブロックが水に溶解することによって、溶液に微分散したためと考えられる。このことからも、本発明で規定するA−Cブロックコポリマーとなっていることが示唆される。また、重合溶液の固形分を測定したところ33.3%であり、配合上の理論値とほぼ合致した。これをブロック型分散剤と称す。   Next, while stirring the polymerization solution obtained above, 40.3 parts of 28% aqueous ammonia and 235.8 parts of water were added, and the solution became transparent and the polymer dissolved. Moreover, when this solution was added to water, it became an almost transparent aqueous solution with a slight bluish tinge. This is presumably because the carboxy group of the C polymer block was neutralized and ionized, and the C polymer block was dissolved in water and thus finely dispersed in the solution. This also suggests that it is an AC block copolymer as defined in the present invention. Moreover, when the solid content of the polymerization solution was measured, it was 33.3%, which almost coincided with the theoretical value in the formulation. This is called a block type dispersant.

[実施例12:インクジェット用の赤色顔料着色剤組成物および水性顔料インクの作製]
実施例2で作製したポリマーエマルジョンP−2を用い、以下のようにして顔料インクを得た。赤色顔料であるC.I.ピグメントレッド122(ジメチルキナクリドン顔料:大日精化工業社製)を200部、先に作製したブロック型分散剤を120部、BDGを80部、水400部をディスパーで混合撹拌しミルベースを調製した。次いで、横型媒体分散機「ダイノミル0.6リットルECM型」(商品名、シンマルエンタープライゼス社製、ジルコニア製ビーズ;径0.5mmを使用)を使用し、周速10m/sで分散処理を行った。2時間分散したところで分散を終了した。次いで、この分散液を遠心分離処理(7500回転、20分間)し、その顔料溶液を、10μmのメンブレンフィルターでろ過し、イオン交換水で調整して顔料濃度が14%である顔料分散液とした。この赤色水性顔料分散液の平均粒子径を測定したところ、平均粒子径が100nmであった。粘度は3.7mPa・sであった。
[Example 12: Preparation of ink-jet red pigment colorant composition and aqueous pigment ink]
Using the polymer emulsion P-2 prepared in Example 2, a pigment ink was obtained as follows. C. red pigment I. A mill base was prepared by mixing and stirring 200 parts of Pigment Red 122 (dimethylquinacridone pigment: manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.), 120 parts of the previously prepared block type dispersant, 80 parts of BDG, and 400 parts of water with a disper. Next, using a horizontal medium disperser “Dynomill 0.6 liter ECM type” (trade name, manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd., zirconia beads; 0.5 mm in diameter) is used, and dispersion treatment is performed at a peripheral speed of 10 m / s. went. Dispersion was terminated when dispersed for 2 hours. Next, the dispersion was centrifuged (7500 rpm, 20 minutes), the pigment solution was filtered through a 10 μm membrane filter, and adjusted with ion-exchanged water to obtain a pigment dispersion having a pigment concentration of 14%. . When the average particle diameter of this red aqueous pigment dispersion was measured, the average particle diameter was 100 nm. The viscosity was 3.7 mPa · s.

次に、上記で得た赤色水性顔料分散液を使用して、水性顔料インクを作製した。上記の顔料分散液40部に対し、実施例2で得られたポリマーエマルジョンP−2を22.4部、BDG1.8部、1,2−ヘキサンジオール5部、グリセリン10部、サーフィノール465を1部、水20.2部を加え、十分撹拌した後、ポアサイズ10μmのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェット用の赤色水性顔料インクを得た。このインクの粘度は2.8mPa・sであった。   Next, an aqueous pigment ink was prepared using the red aqueous pigment dispersion obtained above. 22.4 parts of the polymer emulsion P-2 obtained in Example 2, 1.8 parts of BDG, 5 parts of 1,2-hexanediol, 10 parts of glycerin, and Surfinol 465 are added to 40 parts of the pigment dispersion. 1 part and 20.2 parts of water were added and stirred sufficiently, followed by filtration through a membrane filter having a pore size of 10 μm to obtain a red aqueous pigment ink for inkjet. The viscosity of this ink was 2.8 mPa · s.

[実施例13〜15:インクジェット用の青色、黄色、黒色の各色顔料着色剤組成物および水性顔料インクの作製]
実施例12と同様にして、インクジェット用の青色、黄色、黒色の各色顔料着色剤組成物および各色顔料インクを作製した。すなわち、実施例12で使用した赤色顔料の代わりに、青色顔料として、C.I.ピグメントブルー15:3(大日精化工業社製、シアニンブルーA220JC)を、黄色顔料として、C.I.ピグメントエロー74(大日精化工業社製、セイカファーストエロー2016G)を、黒色顔料として、C.I.ピグメントブラック7(デグサ社製、S170)をそれぞれに使用して、青色、黄色、黒色の各着色顔料分散液を得た。表3に、得られた各着色顔料分散液の顔料の平均粒子と粘度をそれぞれ示した。
[Examples 13 to 15: Preparation of blue, yellow, and black color pigment colorant compositions and aqueous pigment inks for inkjet use]
In the same manner as in Example 12, blue, yellow, and black color pigment colorant compositions for inkjet and each color pigment ink were prepared. That is, instead of the red pigment used in Example 12, C.I. I. Pigment Blue 15: 3 (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd., cyanine blue A220JC) as a yellow pigment, C.I. I. Pigment Yellow 74 (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd., Seika First Yellow 2016G) as a black pigment, C.I. I. Pigment Black 7 (manufactured by Degussa, S170) was used for each to obtain blue, yellow, and black colored pigment dispersions. Table 3 shows the average particle size and viscosity of each pigment dispersion liquid obtained.

Figure 2015089906
Figure 2015089906

次いで、上記で得た青色、黄色、黒色の各着色顔料分散液をそれぞれに用い、実施例2で使用したポリマーエマルジョンP−2を使用して、各色のインクジェット用の水性顔料インクを調製した。具体的には、インクジェット用青色水性顔料インク(粘度2.6mPa・s)、インクジェット用黄色水性顔料インク(粘度2.3mPa・s)、インクジェット用黒色水性顔料インク(粘度3.23mPa・s)を得た。この結果、調製したすべてのインクにおいて、低粘度化が達成されていることを確認した。   Next, each of the blue, yellow, and black colored pigment dispersions obtained above was used, and the polymer emulsion P-2 used in Example 2 was used to prepare an aqueous pigment ink for ink jet of each color. Specifically, an inkjet blue aqueous pigment ink (viscosity 2.6 mPa · s), an inkjet yellow aqueous pigment ink (viscosity 2.3 mPa · s), and an inkjet black aqueous pigment ink (viscosity 3.23 mPa · s). Obtained. As a result, it was confirmed that low viscosity was achieved in all the prepared inks.

(評価)
実施例12〜15で調製した赤色、青色、黄色、黒色の各色インクを用いて、実施例11で行ったと同様に高速印刷試験して、インクを評価した。その結果、すべてのインクにおいて良好な印刷性を示し、ヘッドでインクが乾燥してもすぐに溶解して印字できるようになっていることも確認できた。また、上記で調製した各色インクをそれぞれ、70℃で一週間放置したところ、平均粒子径、粘度の変化はなかった。
(Evaluation)
Using the red, blue, yellow, and black inks prepared in Examples 12 to 15, high-speed printing tests were performed in the same manner as in Example 11 to evaluate the inks. As a result, it was confirmed that all of the inks exhibited good printability, and even when the ink was dried by the head, it was immediately dissolved and printing was possible. Further, when the respective color inks prepared above were allowed to stand at 70 ° C. for one week, there was no change in the average particle diameter and viscosity.

次に、実施例12〜15で調製した各色の水性顔料インクを用い、実施例11の印刷試験において用いた普通紙の代わりに、塩化ビニル(以下、塩ビと略記)シートを使用してそれぞれ印画した。そして、印画後、70℃の乾燥機に5分入れて乾燥した。その結果、印画部は、すべて良好な膜物性であり、セロテープを貼って一気に引き剥がすセロテープ剥離試験でも印画物は取れず、また、爪で引っかいても印画物は取れなかった。すなわち、上記のインクはいずれも、良好なフィルム密着性を示した。   Next, using the aqueous pigment ink of each color prepared in Examples 12-15, printing was performed using a vinyl chloride (hereinafter abbreviated as PVC) sheet instead of the plain paper used in the printing test of Example 11. did. And after printing, it put into 70 degreeC drying machine for 5 minutes, and dried. As a result, all the printed parts had good film properties, and the printed material could not be removed even in the cello tape peeling test in which the tape was attached and peeled off at once. That is, all of the above inks showed good film adhesion.

[実施例16〜21:各ポリマーエマルジョンを用いたインクジェット用の青色水性顔料インクの作製]
実施例13で得た青色顔料着色剤組成物及び実施例4〜7、9、10の各ポリマーエマルジョン(P−4〜P−7、P−9、P−10)をそれぞれ使用して、先と同様にして各青色水性顔料インクを調製した。また、得られた顔料インクについて、前記したと同様の評価を行った。その結果、すべて低粘度が達成され、高保存安定性、再分散性を示すことを確認した。
ついで、これらのインクを用い、実施例11の印刷試験において用いた普通紙の代わりに、塩ビシート、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルムにそれぞれ印画した。前記の評価と同様に乾燥し、セロテープ剥離試験、爪での引っ掻き試験を行った。その評価を表4にまとめた。
(評価基準)
◎:変化なし
○:ほとんど剥がれないがわずかに剥がれがみられる
△:剥がれが一部みられる
×:膜ごと剥がれる
[Examples 16 to 21: Preparation of blue aqueous pigment ink for inkjet using each polymer emulsion]
Using the blue pigment colorant composition obtained in Example 13 and the polymer emulsions (P-4 to P-7, P-9, P-10) of Examples 4 to 7, 9, and 10, respectively, Each blue aqueous pigment ink was prepared in the same manner as described above. The obtained pigment ink was evaluated in the same manner as described above. As a result, it was confirmed that low viscosity was achieved and high storage stability and redispersibility were exhibited.
Subsequently, these inks were used to print on a vinyl chloride sheet, a polyethylene terephthalate (PET) film, and a polypropylene (PP) film, respectively, instead of the plain paper used in the printing test of Example 11. It dried like the said evaluation, and the tape tape peeling test and the scratch test with the nail | claw were done. The evaluation is summarized in Table 4.
(Evaluation criteria)
◎: No change ○: Almost no peeling but slight peeling Δ: Partial peeling is observed ×: The film is peeled off

Figure 2015089906
Figure 2015089906

表4の結果に示されているように、原料に使用したポリマーエマルジョン(a)を構成するポリマーの種類、これに導入されるA−Bブロックコポリマーの性質に伴い、印画した基材の種類によって得られる印画物の密着性が変わることが分かった。したがって、それぞれの用途に合わせて、原料に使用するポリマーエマルジョン(a)を構成するポリマーの種類などを適宜に選択して対応することが有効であると考えられる。   As shown in the results of Table 4, depending on the type of polymer constituting the polymer emulsion (a) used as a raw material and the nature of the AB block copolymer introduced therein, depending on the type of substrate printed It was found that the adhesion of the obtained printed matter was changed. Therefore, it is considered effective to appropriately select the type of polymer constituting the polymer emulsion (a) used as a raw material according to each application.

本発明の極めて有効な活用例としては、従来よりインクのバインダー成分として用いられている様々な種類のスルホン酸中和塩で安定化されたポリマーエマルジョンを構成するポリマーの有するスルホン酸イオンの一部又は全部の対イオンが、A−Bブロックコポリマーに変換されて乳化状態が安定化された、本発明を特徴づけるポリマーエマルジョンを添加したインクジェットインクが挙げられる。すなわち、従来のバインダー成分を、本発明を特徴づけるポリマーエマルジョンに変更するだけで、該インクは、低粘度化が達成され、高速印刷性、インクの再溶解性がともに優れ、且つ、フィルムへの密着性も実現できるものであり、高速印刷対応のインクジェット印刷システムに適するインクジェットインクを提供でき、今後の展開が期待される。   As a very effective utilization example of the present invention, a part of sulfonate ions contained in a polymer constituting a polymer emulsion stabilized with various kinds of sulfonic acid neutralized salts conventionally used as a binder component of an ink. Alternatively, an inkjet ink to which the polymer emulsion characterizing the present invention is added, in which all counter ions are converted into an AB block copolymer to stabilize the emulsified state. That is, by simply changing the conventional binder component to the polymer emulsion that characterizes the present invention, the ink can be made to have a low viscosity, excellent in high-speed printability and re-dissolvability of the ink, and to the film. Adhesion can also be realized, and an ink-jet ink suitable for an ink-jet printing system compatible with high-speed printing can be provided, and future development is expected.

Claims (16)

スルホン酸イオンを有し、該スルホン酸イオンと下記のA−Bブロックコポリマーで乳化状態が安定化されているポリマー(a)のポリマーエマルジョンであって、
該ポリマー(a)のスルホン酸イオンの対イオンの一部又は全部が、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるA−Bブロックコポリマーで構成されており、
該A−Bブロックコポリマーを構成するAのポリマーブロックは、そのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、その分子量の分布を示す分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されるものであり、
該A−Bブロックコポリマーを構成するBのポリマーブロックは、少なくとも、その形成成分として用いた第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーに由来する第4級アンモニウムイオン基を有するものであり、
上記ポリマー(a)のスルホン酸イオンの対イオンの少なくとも一部が、上記Bのポリマーブロックの有する第4級アンモニウムイオン基であり、ポリマー(a)とA−Bブロックコポリマーとが対となるイオンの結合を有していることを特徴とするポリマーエマルジョン。
A polymer emulsion of a polymer (a) having a sulfonate ion, the emulsion state of which is stabilized by the sulfonate ion and the following AB block copolymer,
Part or all of the counter ion of the sulfonate ion of the polymer (a) is composed of an AB block copolymer composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer,
The polymer block of A constituting the AB block copolymer has a polystyrene-reduced number average molecular weight of 1000 to 20000 in the gel permeation chromatography, and a dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) indicating the distribution of the molecular weight. ) Is 1.5 or less, and has at least a carboxy group, the acid value of the polymer block is 30 to 250 mgKOH / g, and the carboxy group in the structure is neutralized with an alkali. ,
The polymer block of B constituting the AB block copolymer has at least a quaternary ammonium ion group derived from a methacrylate monomer having a quaternary ammonium salt group used as a forming component thereof.
At least a part of the counter ion of the sulfonate ion of the polymer (a) is a quaternary ammonium ion group of the polymer block of B, and the ion with which the polymer (a) and the AB block copolymer are paired A polymer emulsion characterized by having a bond of
前記ポリマー(a)と前記A−Bブロックコポリマーの質量比が、5〜50:95〜50である請求項1に記載のポリマーエマルジョン。   The polymer emulsion according to claim 1, wherein a mass ratio of the polymer (a) to the AB block copolymer is 5 to 50:95 to 50. その光散乱測定による平均粒子径が、20〜300nmである請求項1又は2に記載のポリマーエマルジョン。   The polymer emulsion according to claim 1 or 2, wherein the average particle diameter by light scattering measurement is 20 to 300 nm. 前記ポリマー(a)が、オレフィン系、アクリル系、スチレン系、アルカン酸ビニル系、ウレタン系、エステル系のポリマー、あるいはそれらの、共重合物、グラフト重合物、ブロック共重合物の群から選択される少なくとも1種の材料からなり、且つ、スルホン酸イオンで安定化されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリマーエマルジョン。   The polymer (a) is selected from the group consisting of olefin-based, acrylic-based, styrene-based, vinyl alkanoate-based, urethane-based and ester-based polymers, or copolymers, graft polymers and block copolymers thereof. The polymer emulsion according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer emulsion is made of at least one kind of material and stabilized with a sulfonate ion. 前記A−BブロックコポリマーのAのポリマーブロックのカルボキシ基を中和するアルカリが、アンモニア又は有機アミンである請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリマーエマルジョン。   The polymer emulsion according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkali that neutralizes the carboxy group of the polymer block A of the AB block copolymer is ammonia or an organic amine. 請求項1〜4に記載のポリマーエマルジョンの製造方法であって、
(I)スルホン酸イオンを有するポリマー(a)のスルホン酸イオンが、アルカリ金属、アンモニア又は有機アミンのいずれかで中和されて塩となり乳化状態が安定化されているポリマーエマルジョン(a)と、下記のAのポリマーブロックとCのポリマーブロックとで形成されたA−Cブロックコポリマーとを用意し、
該A−Cブロックコポリマーは、90質量%以上のメタクリレート系モノマーからなるブロックコポリマーであり、Aのポリマーブロックは、そのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算の数平均分子量が1000〜20000で、その分子量の分布を示す分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であり、且つ、少なくともカルボキシ基を有し、そのポリマーブロックの酸価が30〜250mgKOH/gであり、その構造中のカルボキシ基は、アルカリで中和されているか、その後に中和されるものであり、さらに、Cのポリマーブロックは、少なくとも、ハロゲン化物塩、炭酸塩、水酸化物塩、有機カーボネート塩の群から選択される少なくとも1種の第4級アンモニウム塩を構成している第4級アンモニウムイオン基を有するメタクリレート系モノマーを含むモノマーによって形成されてなり、
(II)上記ポリマーエマルジョン(a)に上記A−Cブロックコポリマーを添加することで、ポリマーエマルジョン(a)中のポリマー(a)の有するスルホン酸イオンの一部又は全部の対イオンを、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックが有する第4級アンモニウム塩を構成している第4級アンモニウムイオン基にイオン交換して脱塩して、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックを、第4級アンモニウムイオン基を有するBのポリマーブロックとし、ポリマー(a)とA−Bブロックコポリマーとが対となるイオンの結合を有してなるポリマーエマルジョンとすることを特徴とするポリマーエマルジョンの製造方法。
It is a manufacturing method of the polymer emulsion of Claims 1-4,
(I) a polymer emulsion (a) in which the sulfonate ion of the polymer (a) having a sulfonate ion is neutralized with any of alkali metal, ammonia, or organic amine to form a salt, and the emulsion state is stabilized; An AC block copolymer formed by the following polymer block A and polymer block C is prepared,
The AC block copolymer is a block copolymer composed of 90% by mass or more of a methacrylate monomer, and the polymer block of A has a polystyrene-reduced number average molecular weight of 1000 to 20000 in gel permeation chromatography, and its molecular weight. The dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) showing the distribution of the polymer is 1.5 or less, has at least a carboxy group, and the acid value of the polymer block is 30 to 250 mgKOH / g, The carboxy group is neutralized with an alkali or subsequently neutralized, and the polymer block of C is at least a group of halide salt, carbonate, hydroxide salt, organic carbonate salt. Comprising at least one quaternary ammonium salt selected from It is formed by monomers containing methacrylate monomer having a grade ammonium ion group,
(II) By adding the AC block copolymer to the polymer emulsion (a), a part or all of the sulfonate ions of the polymer (a) in the polymer emulsion (a) are converted to A- The C polymer block of the AC block copolymer is desalted by ion exchange with the quaternary ammonium ion group constituting the quaternary ammonium salt of the C polymer block of the C block copolymer. A method for producing a polymer emulsion, characterized in that the polymer block is a B polymer block having a quaternary ammonium ion group, and the polymer (a) and an AB block copolymer have a ionic bond forming a pair.
前記A−Cブロックコポリマーは、前記第4級アンモニウム塩を有するメタクリレート系モノマー単位の含有量が、A−Cブロックコポリマー中に少なくとも5〜50質量%の範囲で含有され、且つ、そのCのポリマーブロック中に15〜100質量%の範囲で含有されている請求項6に記載のポリマーエマルジョンの製造方法。   The A-C block copolymer contains a methacrylate monomer unit having the quaternary ammonium salt in a range of at least 5 to 50% by mass in the A-C block copolymer, and the polymer of C The method for producing a polymer emulsion according to claim 6, wherein the polymer emulsion is contained in the block in a range of 15 to 100% by mass. 前記A−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックのカルボキシ基を中和するアルカリが、アンモニア又は有機アミンである請求項6又は7に記載のポリマーエマルジョンの製造方法。   The method for producing a polymer emulsion according to claim 6 or 7, wherein the alkali for neutralizing the carboxy group of the polymer block A of the AC block copolymer is ammonia or an organic amine. 少なくとも、染料及び/又は顔料、水、水溶性有機溶剤、さらに、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリマーエマルジョン、又は、請求項6〜8のいずれか1項に記載の製造方法により得られたポリマーエマルジョンを含有してなることを特徴とする着色剤組成物。   At least a dye and / or pigment, water, a water-soluble organic solvent, a polymer emulsion according to any one of claims 1 to 5, or a production method according to any one of claims 6 to 8. A colorant composition comprising the polymer emulsion obtained by the above. 請求項9に記載の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする水性インクジェットインク。   An aqueous inkjet ink comprising the colorant composition according to claim 9. 顔料100部に対して、ポリマーエマルジョンの構成成分であるポリマーの質量比が50〜300部である請求項10に記載の水性インクジェットインク。   The water-based inkjet ink according to claim 10, wherein the mass ratio of the polymer, which is a constituent component of the polymer emulsion, is 50 to 300 parts with respect to 100 parts of the pigment. 請求項6〜8に記載のポリマーエマルジョンの製造方法に用いる、形成成分の90質量%以上がメタクリレート系モノマーであるA−Cブロックコポリマーの製造方法であって、
少なくともカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマーを含むモノマーの混合物を、少なくとも、ヨウ素化合物を重合開始化合物として、リビングラジカル重合することにより、A−CブロックコポリマーのAのポリマーブロックを合成し、次いで、第4級アンモニウム塩の基を有するメタクリレート系モノマーを含むモノマーの混合物を重合して、A−CブロックコポリマーのCのポリマーブロックを合成すること特徴とするA−Cブロックコポリマーの製造方法。
A method for producing an AC block copolymer in which 90% by mass or more of the forming component used in the method for producing a polymer emulsion according to claim 6 is a methacrylate monomer,
A mixture of monomers including at least a carboxy group-containing methacrylic acid monomer is subjected to living radical polymerization using at least an iodine compound as a polymerization initiating compound, thereby synthesizing a polymer block of A of the A-C block copolymer. A method for producing an AC block copolymer, comprising polymerizing a mixture of monomers including a methacrylate-based monomer having a quaternary ammonium salt group to synthesize a polymer block C of the AC block copolymer.
前記リビングラジカル重合において、前記重合開始化合物の使用量が、重合開始化合物1molに対し、Cのポリマーブロックを形成するモノマーの全モル数が10〜150molである請求項12に記載のA−Cブロックコポリマーの製造方法。   13. The A-C block according to claim 12, wherein in the living radical polymerization, the amount of the polymerization initiating compound used is 10 to 150 mol of the total number of moles of monomers forming the C polymer block with respect to 1 mol of the polymerization initiating compound. A method for producing a copolymer. さらに、ハロゲン化リン、フォスファイト系化合物及びフォスフィネート化合物であるリン系化合物;イミド系化合物である窒素系化合物;フェノール系化合物である酸素系化合物;ジフェニルメタン系化合物、シクロペンタジエン系化合物である炭化水素、の群から選択される少なくとも1種を触媒として使用する請求項12又は13に記載のA−Cブロックコポリマーの製造方法。   Further, phosphorus compounds that are phosphorus halides, phosphite compounds, and phosphinate compounds; nitrogen compounds that are imide compounds; oxygen compounds that are phenol compounds; carbonization that are diphenylmethane compounds and cyclopentadiene compounds The method for producing an AC block copolymer according to claim 12 or 13, wherein at least one selected from the group of hydrogen is used as a catalyst. 少なくとも、染料及び/又は顔料、水、水溶性有機溶剤、さらに、請求項12〜14のいずれか1項に記載の製造方法により得られたA−Cブロックコポリマーを使用して得られたポリマーエマルジョンを含有してなることを特徴とする着色剤組成物。   A polymer emulsion obtained by using at least a dye and / or pigment, water, a water-soluble organic solvent, and an AC block copolymer obtained by the production method according to any one of claims 12 to 14. A colorant composition comprising: 請求項15に記載の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする水性インクジェットインク。   An aqueous inkjet ink comprising the colorant composition according to claim 15.
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