JP2015189962A - 複合粒子およびその製造方法 - Google Patents

複合粒子およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015189962A
JP2015189962A JP2014070639A JP2014070639A JP2015189962A JP 2015189962 A JP2015189962 A JP 2015189962A JP 2014070639 A JP2014070639 A JP 2014070639A JP 2014070639 A JP2014070639 A JP 2014070639A JP 2015189962 A JP2015189962 A JP 2015189962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
meth
epoxy resin
emulsion
parts
acrylate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014070639A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6430711B2 (ja
Inventor
尊子 張替
Sonko Harikae
尊子 張替
彰 仁科
Akira Nishina
彰 仁科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2014070639A priority Critical patent/JP6430711B2/ja
Publication of JP2015189962A publication Critical patent/JP2015189962A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6430711B2 publication Critical patent/JP6430711B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

【課題】エポキシ樹脂をエマルション粒子に含有させることによって得られる複合粒子であって、エマルション粒子に複合化されるエポキシ樹脂量が多く、エマルション粒子およびエポキシ樹脂が有する性質を十分に発現させることができる複合粒子を提供する。
【解決手段】エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であって、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量が50質量部以上であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、複合粒子およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、塗料、土木建築材料、接着剤、シーリング材、プライマー、コーキング材などに有用な複合粒子およびその製造方法に関する。
近年、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂単独だけでは発現させることができない性質を有する樹脂粒子の開発が望まれている。
複数種類の樹脂の水性分散体として、特定単量体を共重合させることによって得られた共重合体を水性媒体に分散させた共重合体水性分散液と、エポキシ樹脂を水性媒体に分散させたエポキシ樹脂水性分散体とを混合することによって得られる水性分散体の混合物(ガラス繊維処理剤)が提案されている(例えば、特許文献1の請求項1参照)。しかし、前記水性分散体の混合物(ガラス繊維処理剤)は、ただ単に共重合体とエポキシ樹脂とが分散状態で別個独立して存在しているだけであり、当該共重合体と当該エポキシ樹脂とを完全に相溶化させることが困難であることから、前記共重合体の性質と前記エポキシ樹脂の性質とを併せ持つ樹脂を得ることができない。
また、樹脂の水性分散物として、少なくとも2つのオキシラン基を有する熱硬化性化合物を吸収した、抗凝集性官能基を有する熱可塑性ポリマー粒子の安定な水性分散物が提案されている(例えば、特許文献2の請求項1参照)。しかし、前記水性分散物には、オキシラン基を有する熱硬化性化合物と、抗凝集性官能基を有する熱可塑性ポリマーという特殊なポリマーを必要とするため、汎用性に劣るという欠点がある。また、前記エポキシ樹脂吸収ポリマー粒子は、例えば、特許文献2の段落[0041]−[0044]に記載されているように、液体エポキシ樹脂、脱イオン水および界面活性剤の混合物を携帯型ホモジナイザーで均質化させることによって得られた中間体ラテックスをエポキシエマルションに添加することによって調製されるものであり、エポキシ樹脂吸収ポリマー粒子の調製前後の粒子の大きさの変化が小さいことから(例えば、中間体の粒子サイズ:252nm、DER後の粒子サイズ:255nm)、エポキシ樹脂がエマルション粒子に十分に含浸されておらず、エマルション粒子に取り込まれていないエポキシ樹脂が多量に残存するという欠点がある。
特開平8−27451号公報 特開2012−180516号公報
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、エポキシ樹脂をエマルション粒子に含有させることによって得られる複合粒子であって、エマルション粒子に複合化されるエポキシ樹脂量が多く、エマルション粒子およびエポキシ樹脂が有する性質を十分に発現させることができる複合粒子を提供することを課題とする。
本発明は、
(1) エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であって、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量が50質量部以上であることを特徴とする複合粒子、
(2) エマルション粒子が(メタ)アクリル系樹脂を含有するエマルション粒子である前記(1)に記載の複合粒子、
(3) 示差走査熱量測定(DSC)において、エマルション粒子およびエポキシ樹脂に基づくガラス転移温度を示すピークが存在せず、複合粒子に基づく単一のガラス転移温度を示すピークを有する前記(1)または(2)に記載の複合粒子、
(4) エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータが8.6以上である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の複合粒子、
(5) エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であって、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータが8.6以上であることを特徴とする複合粒子、および
(6) エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子を製造する方法であって、エポキシ樹脂をサブミクロンサイズに乳化分散させ、得られたエポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合することを特徴とする複合粒子の製造方法
に関する。
本発明によれば、エポキシ樹脂をエマルション粒子に含有させることによって得られる複合粒子であって、エマルション粒子に複合化されるエポキシ樹脂量が多く、エマルション粒子およびエポキシ樹脂が有する性質を十分に発現させることができる複合粒子が提供される。
本発明の複合粒子は、前記したように、エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であり、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量が50質量部以上であることを特徴とする。
本発明の複合粒子は、例えば、エポキシ樹脂をサブミクロンサイズに乳化分散させ、得られたエポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合することにより、調製することができる。
エマルション粒子を構成する樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−エチレン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの樹脂は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
エマルション粒子のなかでは、エマルション粒子をエポキシ樹脂で効率よく複合化させる観点から、(メタ)アクリル系樹脂を含有するエマルション粒子が好ましい。したがって、以下では本発明の好適な実施態様である(メタ)アクリル系樹脂を含有するエマルション粒子に基づいて説明するが、本発明は、かかる実施態様のみに限定されるものではない。
本発明において、(メタ)アクリル系樹脂は、アクリル系樹脂またはメタクリル系樹脂を意味する。アクリル系樹脂およびメタクリル系樹脂は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。
なお、(メタ)アクリル系樹脂は、当該(メタ)アクリル系樹脂を調製する際に用いられる単量体成分における(メタ)アクリル系単量体の含有率が50質量%以上であるものを意味する。
アクリル系樹脂は、その原料単量体にアクリル系単量体が使用されているものを意味し、メタクリル系樹脂は、その原料単量体にメタクリル系単量体が使用されているものを意味する。したがって、アクリル系樹脂およびメタクリル系樹脂に原料単量体としてアクリル系単量体およびメタクリル系単量体の双方が使用されている場合、両者は相互に重複する概念を有するものである。
本発明において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。アクリル酸およびメタクリル酸は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。アクリレートおよびメタクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。また、(メタ)アクリル系単量体は、アクリル系単量体またはメタクリル系単量体を意味する。アクリル系単量体およびメタクリル系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。
(メタ)アクリル系樹脂を含有するエマルション粒子は、(メタ)アクリル系単量体を含有する単量体成分を乳化重合させることによって得ることができる。
(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、アルキル(メタ)アクリレート、水酸基含有(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、アラルキル(メタ)アクリレート、オキソ基含有(メタ)アクリレート、フッ素原子含有(メタ)アクリレート、窒素原子含有(メタ)アクリレート、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、カルボニル基含有(メタ)アクリレート、アジリジニル基含有(メタ)アクリレート、ジエン構造含有(メタ)アクリル酸化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの(メタ)アクリル系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニルメタクリレートなどのエステル基の炭素数が1〜18のアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのエステル基の炭素数が1〜18の水酸基含有(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの水酸基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
アルコキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシブチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリプロポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアルコキシアルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
アラルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、ナフチルメチル(メタ)アクリレートなどの炭素数が7〜18のアラルキル基を有するアラルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアラルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
オキソ基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレートなどの(ジ)エチレングリコール(メトキシ)(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのオキソ基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
フッ素原子含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレートなどのエステル基の炭素数が2〜6のフッ素原子含有アルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのフッ素原子含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
窒素原子含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの窒素原子含有(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの窒素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
エポキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、α−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルアリルエーテルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
カルボニル基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、アセトニル(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、2−(アセトアセトキシ)エチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシアルキルプロペナールなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボニル基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
アジリジニル基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリロイルアジリジン、(メタ)アクリル酸2−アジリジニルエチルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアジリジニル基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ジエン構造含有(メタ)アクリル酸化合物としては、例えば、ヘテロ原子を含む1,5−ジエン構造含有(メタ)アクリル酸化合物、ヘテロ原子を含む1,6−ジエン構造含有(メタ)アクリル酸化合物などが挙げられ、これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、併用してもよい。ヘテロ原子を含む1,6−ジエン構造含有(メタ)アクリル酸化合物としては、例えば、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸メチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸エチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸n−プロピル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸イソプロピル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸n−ブチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸tert−ブチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸イソボルニル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸アダマンチル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸ベンジル、α−アリルオキシメチル(メタ)アクリル酸テトラフルフリルなどのアリルオキシメチル(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのジエン構造含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
単量体成分における(メタ)アクリル系単量体の含有率は、加熱したときの膨潤性を向上させる観点から、50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、当該単量体成分における(メタ)アクリル系単量体の含有率の上限値は100質量%である。
なお、前記単量体成分には、本発明の目的が阻害されない範囲内で(メタ)アクリル系単量体以外の単量体が含まれていてもよい。
(メタ)アクリル系単量体以外の単量体としては、例えば、スチレン系単量体、カルボキシル基含有単量体、窒素原子含有単量体、シラン基含有単量体、カルボニル基含有単量体、チオール基含有単量体、オレフィン系単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの(メタ)アクリル系単量体以外の単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、tert−メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。スチレン系単量体は、ベンゼン環にメチル基、tert−ブチル基などのアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子などの官能基が存在していてもよい。スチレン系単量体のなかでは、スチレンが好ましい。
カルボキシル基含有単量体としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、ビニル安息香酸などのカルボキシル基含有脂肪族系単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
窒素原子含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−モノメチル(メタ)アクリルアミド、N−モノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド化合物、(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの窒素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
シラン基含有単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ(メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−スチリルエチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルヒドロキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルヒドロキシシランなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのシラン基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
カルボニル基含有単量体としては、例えば、アクロレイン、ホウミルスチロール、ビニルエチルケトンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカルボニル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
チオール基含有単量体としては、例えば、メルカプト酢酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸オクチル、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル、メルカプトプロピオン酸トリデシル、チオグリコール酸、チオグリコール酸アンモニウム、チオグリコール酸モノエタノールアミン、チオグリコール酸ソーダ、チオグリコール酸メチル、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸メトキシブチル、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレンなどの単官能チオール基含有単量体;1,2−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,6−へキサンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,2−シクロヘキサンジチオール、デカンジチオール、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジンなどの多官能チオール基含有単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのチオール基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
オレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンなどのα−オレフィン、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのオレフィン系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、樹脂粒子に紫外線安定性や紫外線吸収性を付与するために、本発明の目的が阻害されない範囲内で、紫外線安定性単量体、紫外線吸収性単量体などを単量体成分に含有させてもよい。
紫外線安定性単量体としては、例えば、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン(、4−(メタ)アクリロイル−1−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
紫外線吸収性単量体としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体、ベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル]−5−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルアミノメチル−5’−tert−オクチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチル−3’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−シアノ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5′−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−5−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(β−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−3’−tert−ブチルフェニル]−4−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシ]プロポキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ]ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]ブトキシベンゾフェノンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
単量体成分における(メタ)アクリル系単量体以外の単量体の含有率は、膨潤性を向上させる観点から、50質量%以下、より好ましくは40質量%以下であり、当該単量体成分における(メタ)アクリル系単量体の含有率の下限値は0質量%である。
単量体成分の具体的な組成は、本発明の複合粒子の用途などによって異なることから一概には決定することができないため、当該用途などに応じて適宜決定することが好ましいが、後で詳述するようにエマルション粒子とエポキシ樹脂との複合化を促進する観点から、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータ(Sp値)が8.6以上となるように単量体成分の組成を調整することが好ましい。
なお、単量体成分には、複合粒子の硬度や機械的強度を向上させる観点から、架橋剤が適量で含まれていてもよい。架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜10の多価アルコールのジ(メタ)アクリレート;エチレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの炭素数2〜4のアルキレンオキシド基の付加モル数が2〜50であるアルキルジ(メタ)アクリレート;エトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノヒドロキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリ(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜10の多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜10の多価アルコールのテトラ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトール(モノヒドロキシ)ペンタ(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜10の多価アルコールのペンタ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜10の多価アルコールのヘキサ(メタ)アクリレート;ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、2−(2’−ビニルオキシエトキシエチル)(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリレート;ウレタン(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの架橋剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
架橋剤のなかでは、耐ブロッキング性を向上させる観点から、水酸基を2個有するアルキル基の炭素数が4〜8のアルキルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート、多価アルコールのテトラ(メタ)アクリレート、多価アルコールのペンタ(メタ)アクリレートおよび多価アルコールのヘキサ(メタ)アクリレートが好ましく、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドの付加モル数が2〜50のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートおよびジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートがより好ましい。
単量体成分100質量部あたりの架橋剤の量は、複合粒子の硬度または機械的強度を向上させる観点から、好ましくは0質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.2質量部以上であり、加熱時の樹脂の膨潤性を向上させる観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。
また、単量体成分を重合させることによって得られる樹脂の分子量を調整するために、連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、チオグリコール酸2−エチルヘキシル、tert−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトエタノール、α−メチルスチレン、α−メチルスチレンダイマーなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。単量体成分100質量部あたりの連鎖移動剤の量は、通常、0.01〜10質量部であることが好ましい。
単量体成分には、必要により、顔料を含有させてもよい。顔料としては、有機顔料および無機顔料が挙げられ、これらは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、単量体成分には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、例えば、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、無機材料、フッ素材料などの充填剤、レベリング剤、分散剤、増粘剤、湿潤剤、可塑剤、安定剤、染料、酸化防止剤などの添加剤が適量で含まれていてもよい。
単量体成分を乳化重合させる方法としては、例えば、メタノールなどの低級アルコールなどの水溶性有機溶媒と水とを含む水性媒体、水などの媒体中に乳化剤を溶解させ、撹拌下で単量体成分および重合開始剤を滴下させる方法、乳化剤および水を用いてあらかじめ乳化させておいた単量体成分を水または水性媒体中に滴下させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる方法のみに限定されるものではない。なお、媒体の量は、得られる複合粒子に含まれる不揮発分量を考慮して適宜設定すればよい。媒体は、あらかじめ反応容器に仕込んでおいてもよく、あるいはプレエマルションとして使用してもよい。また、媒体は、必要により、単量体成分を乳化重合させ、樹脂エマルションを製造しているときに用いてもよい。
単量体成分を乳化重合させる際には、単量体成分、乳化剤および媒体を混合した後に乳化重合を行なってもよく、単量体成分、乳化剤および媒体を攪拌することによって乳化させ、プレエマルションを調製した後に乳化重合を行なってもよく、あるいは単量体成分、乳化剤および媒体のうちの少なくとも1種類とその残部のプレエマルションとを混合して乳化重合を行なってもよい。単量体成分、乳化剤および媒体は、それぞれ一括添加してもよく、分割添加してもよく、あるいは連続滴下してもよい。
乳化剤としては、アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性乳化剤、高分子乳化剤などが挙げられ、これらの乳化剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
アニオン性乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸アンモニウム〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF−08など〕などのポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸塩;アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェートなどのアルキルサルフェート塩;アンモニウムドデシルスルホネート、ナトリウムドデシルスルホネート、ナトリウムアルキルジフェニルエーテルジスルホネートなどのアルキルスルホネート塩;アンモニウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルナフタレンスルホネートなどのアルキルアリールスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸−ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレートなどの脂肪酸塩;ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレートスルホネート塩、プロペニル−アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルホネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルホネート塩などのアリル基を有する硫酸エステルまたはその塩;アリルオキシメチルアルコキシエチルポリオキシエチレンの硫酸エステル塩、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塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム〔例えば、花王(株)製、商品名:ラテムルWX−Aなど〕などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
ノニオン性乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの縮合物、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、エチレンオキサイドと脂肪族アミンとの縮合生成物、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
カチオン性乳化剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライドなどのアルキルアンモニウム塩などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
両性乳化剤としては、例えば、ベタインエステル型乳化剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
高分子乳化剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール;ポリビニルピロリドン;ポリヒドロキシエチルアクリレートなどのポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;これらの重合体を構成する単量体のうちの1種類以上を共重合成分とする共重合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
また、前記乳化剤として重合性基を有する乳化剤、すなわち、いわゆる反応性乳化剤を用いることができる。
反応性乳化剤としては、例えば、プロペニル−アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルホネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩〔例えば、三洋化成工業(株)製、商品名:エレミノールRS−30など〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテルスルホネート塩〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンHS−10など〕、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンKH−10など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSE−10など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン硫酸エステル塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR−10、SR−30など〕、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化スルホネート塩〔例えば、日本乳化剤(株)製、商品名:アントックスMS−60など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープER−20など〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンRN−20など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープNE−10など)などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
乳化剤の量は、単量体成分100質量部あたり、重合安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは2質量部以上、特に好ましくは3質量部以上であり、耐ブロッキング性に優れた複合粒子を得る観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは6質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下、特に好ましくは4質量部以下である。
単量体成分を重合させる際には、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩;2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩基酸、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシメチル)−2−メチルプロピオンアミジン]四水和物、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−エチルプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]プロピオンアミド}などのアゾ系化合物;過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウムなどの過酸化物に、アスコルビン酸およびその塩、エリソルビン酸およびその塩、酒石酸およびその塩、クエン酸およびその塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、ロンガリットC(NaHSO・CHO・HO)、ロンガリットZ(ZnSO・CHO・HO)、デクロリン(Zn(HSO・CHO))などの還元剤を組み合わせたレドックス系重合開始剤などの水溶性重合開始剤;ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルケキサノエート、1,1−ジtert−ブチルパーオキシ−2−メチルシクロヘキサンなどの過酸化物系重合開始剤;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ系重合開始剤などの油溶性重合開始剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
単量体成分100質量部あたりの重合開始剤の量は、特に限定されないが、重合反応を促進させる観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上であり、樹脂中に取り込まれる重合開始剤の残存量を低減させる観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。
重合開始剤の添加方法は、特に限定されない。その添加方法としては、例えば、一括仕込み、分割仕込み、連続滴下などが挙げられる。また、重合反応の終了時期を早める観点から、単量体成分を反応系内に添加する終了前またはその終了後に、重合開始剤の一部を添加してもよい。
なお、重合開始剤の分解を促進するために、例えば、亜硫酸水素ナトリウムなどの還元剤、硫酸第一鉄などの遷移金属塩などの重合開始剤の分解剤を反応系内に適量で添加してもよい。
また、反応系内には、必要により、pH緩衝剤、キレート剤、造膜助剤などの添加剤を添加してもよい。添加剤の量は、その種類によって異なるので一概には決定することができないが、通常、単量体成分100質量部あたり、好ましくは0.01〜5質量部程度、より好ましくは0.1〜3質量部程度である。
単量体成分を乳化重合させる際の雰囲気は、特に限定されないが、重合開始剤の効率を高める観点から、窒素ガスなどの不活性ガスであることが好ましい。
単量体成分を乳化重合させる際の重合温度は、特に限定がないが、通常、好ましくは50〜100℃、より好ましくは60〜95℃である。重合温度は、一定であってもよく、重合反応の途中で変化させてもよい。
単量体成分を乳化重合させる重合時間は、特に限定がなく、重合反応の進行状況に応じて適宜設定すればよいが、通常、2〜9時間程度である。
なお、単量体成分を乳化重合させるとき、得られる重合体が有する酸性基の一部または全部が中和剤で中和されるようにしてもよい。中和剤は、最終段で単量体成分を添加した後に使用してもよく、例えば、1段目の重合反応と2段目の重合反応との間に使用してもよく、初期の乳化重合反応の終了時に使用してもよい。
中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸カルシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の炭酸化物;アンモニア、モノメチルアミンなどの有機アミンなどのアルカリ性物質が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの中和剤のなかでは、アンモニアなどの揮発性を有するアルカリ性物質が好ましい。中和剤は、例えば、水溶液として用いることができる。
また、単量体成分を乳化重合させるとき、シランカップリング剤を適量で用いてもよい。シランカップリング剤としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基などの重合性不飽和結合を有するシランカップリング剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
以上のようにして単量体成分を乳化重合させることにより、エマルション粒子を得ることができる。
エマルション粒子の平均粒子径は、エマルション粒子の貯蔵安定性を向上させる観点から、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上、さらに好ましくは70nm以上であり、エポキシ樹脂との複合化を促進する観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下である。
なお、本発明において、エマルション粒子の平均粒子径は、オートサンプラー付濃厚系粒径アナライザー〔大塚電子(株)製、品番:FPAR−1000AS〕を用いて測定された体積平均粒子径を意味する。
また、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータ(Sp値)は、前記したように、複合化を促進する観点から、8.6以上であることが好ましい。複合化エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータが8.6以上である場合、エマルション粒子とエポキシ樹脂との複合化が十分に進行するので、例えば、防錆性や塗膜の透明性に優れた緻密な塗膜を形成させることができる。
溶解性パラメータは、「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE」(1974年、Vol.14、No.2)の147〜154ページに記載の方法に基づいて計算される値である。以下に、その方法を概説する。
単独重合体の溶解性パラメータ(δ)は、当該単独重合体を形成している構成単位の蒸発エネルギー(Δei)およびモル体積(Δvi)に基づいて、式:
[単独重合体の溶解性パラメータ(δ)]=(ΣΔei/ΣΔvi)1/2
(式中、Δeiはi成分の原子または原子団の蒸発エネルギー、Δviはi成分の原子または原子団のモル体積を示す)
によって算出される。
共重合体の溶解性パラメータは、当該共重合体を構成する各単量体の蒸発エネルギーにモル分率を乗じて合算した値(ΣΔEi)を、当該共重合体を構成する各単量体のモル体積にモル分率を乗じて合算した値(ΣΔVi)で割り、1/2乗をとることにより、換言すれば、式:
[共重合体の溶解性パラメータ(δ)]=(ΣΔEi/ΣΔVi)1/2
に基づいて算出される。
次に、エポキシ樹脂をサブミクロンサイズに乳化分散させ、得られたエポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合することにより、複合粒子を得ることができる。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、水添エポキシ樹脂などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂は、商業的に容易に入手することができ、その例としては、三菱化学(株)製、商品名:jER828、YL6810、1001、YX8000;(株)ADEKA製、商品名:アデカレジンEP−4100;新日鐵化学(株)製、商品名:YD−128、YDF−170などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂をサブミクロンサイズに乳化分散させる方法としては、例えば、エポキシ樹脂、乳化剤および水を混合し、超音波ホモジナイザー、ホモミキサー、高圧ホモジナイザーなどを用いて前記で得られた混合物を乳化分散させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
乳化剤としては、前記単量体成分を乳化重合させる際に用いられる乳化剤などを例示することができる。乳化剤のなかでは、アニオン性乳化剤が好ましい。乳化剤の量は、エポキシ樹脂100質量部あたり、エポキシ樹脂を効率よく微分散させる観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは2質量部以上、特に好ましくは3質量部以上であり、エポキシ樹脂でエマルション粒子を効率よく複合化させる観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。
また、エポキシ樹脂100質量部あたりの水の量は、エポキシ樹脂を効率よく微分散させる観点から、好ましくは30質量部以上、より好ましくは40質量部以上、さらに好ましくは50質量部以上であり、エポキシ樹脂でエマルション粒子を効率よく複合化させる観点から、好ましくは200質量部以下、より好ましくは150質量部以下である。
なお、エポキシ樹脂を分散させる際には、当該エポキシ樹脂の分散液の分散安定性が損なわれない範囲内で、必要により、水とともに溶媒を用いてもよい。例えば、固体のエポキシ樹脂を乳化分散させる場合には、固体のエポキシ樹脂を溶媒に溶解させ、得られた溶液と水と乳化剤とを混合して乳化分散させればよい。溶媒は、固体のエポキシ樹脂を溶解させるだけでなく、エポキシ樹脂とエマルション粒子との複合化を促進させる効果を発現することから、液体のエポキシ樹脂に対して使用してもよい。また、揮発性有機化合物(VOC)の使用が懸念される場合には、例えば、固体のエポキシ樹脂を加熱溶融させ、得られたエポキシ樹脂の加熱溶融物に乳化剤および水を添加することにより、エポキシ樹脂とエマルション粒子との複合化を容易に行なうことができる。
エポキシ樹脂、乳化剤および水を混合することによって得られた混合物を超音波ホモジナイザーで乳化分散させる際の混合物の温度は、特に限定されず、通常、5〜90℃の温度範囲内にあることが好ましい。
前記混合物を乳化分散させる際に好適に使用することができるホモジナイザーとしては、例えば、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記混合物は、エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散するまで行なうことが好ましい。なお、本発明において、前記サブミクロンサイズは0.1〜1μmを意味するが、好ましくは0.2〜1μmである。エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散しているかどうかは、例えば、マイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)などを用いて確認することができる。
以上のようにして得られたエポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合する。その際、エマルション粒子は、通常、当該エマルション粒子を含有するエマルション(乳化液)の状態で用いることが、当該エマルション粒子の分散性を向上させる観点から好ましい。
エポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子との割合〔エポキシ樹脂の乳化分散体/エマルション粒子(不揮発分):質量比〕は、複合粒子に要求される性質、複合粒子の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、好ましくは30/70〜75/25であり、より好ましくは40/60〜67/33である。
エポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合する際の温度は、特に限定されず、通常、5〜90℃の温度範囲内であるが、当該温度の下限値は、エポキシ樹脂とエマルション粒子との複合化を促進する観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上である。なお、エポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合する際には、両者が均一に分散するようにするために撹拌することが好ましい。
エポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合した後、得られた混合溶液は、例えば、室温中にて放置することにより、複合粒子が得られる。前記混合溶液を放置する時間は、複合粒子が得られるのに要する時間であり、エポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子との比率などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、1〜100時間程度である。
以上の操作によって本発明の複合粒子が得られるが、本発明の複合粒子は、エポキシ樹脂がエマルション粒子に複合化されているので、示差走査熱量測定(DSC)において、エマルション粒子およびエポキシ樹脂に基づくガラス転移温度を示すピークが存在せず、複合粒子に基づく単一のガラス転移温度を示すピークを有するものである。
本発明の複合粒子は、前記混合溶液から溶媒を除去し、複合粒子を乾燥させた後に用いることができるが、前記混合溶液の状態で用いることもできる。例えば、前記混合溶液を用いて塗膜を形成させる場合には、当該混合溶液に架橋剤を添加し、得られた塗料を基材に塗布し、形成された塗膜を硬化させることにより、硬化塗膜を形成させることができる。
本発明の複合粒子は、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量が50質量部以上であるので、当該エマルション粒子およびエポキシ樹脂が有する性質を十分に発現させることができることから、例えば、塗料などのコーティング剤などの用途に好適に使用することができる。
なお、本発明の複合粒子において、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は、エポキシ樹脂が有する性質を十分に発現させる観点から、50質量部以上、好ましくは60質量部以上、より好ましくは80質量部以上であるが、エマルション粒子が有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは500質量部以下、より好ましくは400質量部以下である。
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特に断りがない限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味する。
製造例1
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および滴下ロートを取り付けた重合器内に脱イオン水330部を仕込んだ。その後、窒素ガス気流下で撹拌しながら重合器の内温を75℃まで昇温させた。
一方、前記滴下ロート内に単量体成分として2−エチルヘキシルメタクリレート452.3部、メチルメタクリレート280.2部、シクロヘキシルメタクリレート150部、スチレン95部およびアクリル酸22.5部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF−17〕の20%水溶液125部および脱イオン水180部からなる単量体乳化物を仕込んだ。
次に、重合器の内温を75℃に維持しながら、前記単量体乳化物のうち13.5部および3.9%過硫酸カリウム水溶液9.6部を重合器内に添加し、初期重合を開始した。初期重合の開始から10分間経過した後、重合器内の内容物の温度を75℃に維持した状態で、残りの単量体乳化物を180分間にわたって均一に重合器内に滴下した。当該滴下と同時に、3.9%過硫酸カリウム水溶液86.5部および4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液37.5部を180分間かけて均一に重合器内に滴下した。
滴下終了後、重合器内の内容物の温度を75℃に60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、得られた反応液を室温まで冷却することにより、重合を終了した。得られたエマルションの不揮発分含量は54.2%であり、エマルション粒子の平均粒子径は174nmであり、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータ(Sp値)は8.98であった。
製造例2
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および滴下ロートを取り付けた重合器内に脱イオン水330部を仕込んだ。その後、窒素ガス気流下で撹拌しながら内温を75℃まで昇温した。
一方、前記滴下ロート内に単量体成分としてメチルメタクリレート965部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート20部およびアクリル酸15部、シクロヘキシルメタクリレート150部、スチレン95部およびアクリル酸22.5部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF−17〕の20%水溶液125部および脱イオン水180部からなる単量体乳化物を仕込んだ。
次に、重合器の内温を75℃に維持しながら、前記単量体乳化物のうち13.5部および3.9%過硫酸カリウム水溶液9.6部を重合器内に添加し、初期重合を開始した。初期重合の開始から10分間経過した後、重合器内の内容物の温度を75℃に維持した状態で、残りの単量体乳化物を180分間にわたって均一に重合器内に滴下した。当該滴下と同時に、3.9%過硫酸カリウム水溶液86.5部および4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液37.5部を180分間かけて均一に重合器内に滴下した。
滴下終了後、重合器内の内容物の温度を75℃に60分間維持することにより、重合を終了し、反応液を得た。
前記で得られた反応液を室温まで冷却した後、ジエタノールアミン13.9部を当該反応液に添加することにより、エマルションを得た。得られたエマルションの不揮発分含量54.2%であり、pHは7.4であり、エマルション粒子の平均粒子径は235nmであり、エマルション粒子を構成している(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度は104℃であり、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータ(Sp値)は10.06であった。
製造例3
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および滴下ロートを取り付けた重合器内に脱イオン水450部を仕込んだ。その後、窒素ガス気流下で撹拌しながら内温を75℃まで昇温した。
一方、前記滴下ロート内に単量体成分としてブチルアクリレート605部、スチレン385部およびアクリル酸10部、乳化剤〔花王(株)製、商品名:ラテムルWX−A〕の20%水溶液125部および脱イオン水140部からなる単量体乳化物を仕込んだ。
次に、重合器の内温を75℃に維持しながら、前記単量体乳化物のうち13.5部および10%亜硫酸アンモニウム水溶液2.5部を重合器内に添加し、初期重合を開始した。初期重合の開始から10分間経過した後、重合器内の内容物の温度を75℃に維持した状態で、残りの単量体乳化物を180分間にわたって均一に重合器内に滴下した。当該滴下と同時に、10%亜硫酸アンモニウム水溶液45部および4.7%亜硫酸水素ナトリウム水溶液44.7部を180分間かけて均一に重合器内に滴下した。
滴下終了後、重合器内の内容物の温度を75℃に60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、得られた反応液を室温まで冷却することにより、重合を終了し、エマルションを得た。得られたエマルションの不揮発分含量55%であり、エマルション粒子の平均粒子径は108nmであり、エマルション粒子を構成している(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度は3℃であり、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータ(Sp値)は8.54であった。
実施例1
樹脂容器〔テラオカ(株)製、商品名:パックエース、以下同じ〕に、液状エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:jER828〕40部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF‐08〕の20%水溶液10部および脱イオン水38部を添加し、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕を用いて乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
前記で得られた乳化分散液をマイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)で観察したところ、エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散されていることが確認された。
次に、製造例1で得られたエマルション10部と前記で得られた乳化分散液11.9部とを混合し、室温で1日間放置することにより、エマルション粒子にエポキシ樹脂を複合化させ、複合粒子を含有する混合溶液を得た。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。
次に、示差走査熱量分析装置〔セイコーインスツル(株)製、品番:SII6200〕を用い、前記で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、前記で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
次に、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液に架橋剤として脂肪族アミン〔三菱化学(株)製、品番:TO184〕0.82部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を60℃の温度で20分間、次いで室温で2日間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
実施例2
実施例1において、架橋剤としてイミダゾール架橋剤〔四国化成工業(株)製、商品名:キュアゾール2E4MZ−CN〕0.27部を用いたこと、および形成された塗膜を150℃の温度で1時間硬化させたこと以外は、実施例1と同様にして硬化塗膜を形成させた。
なお、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。また、実施例2で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、実施例2で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
比較例1
製造例1で得られたエマルションをバーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を60℃の温度で20分間、次いで室温で2日間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
比較例2
樹脂容器内に、液状エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:jER828〕40部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF‐08〕の20%水溶液10部および脱イオン水38部を添加し、超音波ホモジナイザーではなく、携帯型ホモジナイザーを用いて20秒間乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
前記で得られた乳化分散液をマイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)で観察したところ、エポキシ樹脂がミクロンサイズに乳化分散されていることが確認された。
次に、製造例1で得られたエマルション10部と前記で得られた乳化分散液4.8部とを混合し〔アクリル樹脂/エポキシ樹脂(質量比):1/0.4〕、室温で1日間放置することにより、エマルション粒子にエポキシ樹脂を複合化させ、複合粒子を含有する混合溶液を得た。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液の底部に沈殿物が観察された。また、比較例2で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度がそれぞれ観察された。このことから、比較例2で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが混在していることが確認された。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を用い、脂肪族アミン〔三菱化学(株)製、品番:TO184〕の量を0.33部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして硬化被膜を形成させた。
比較例3
実施例1において、製造例3で得られたエマルション10部と実施例1で得られた乳化分散液2.4部とを用いたこと以外は、実施例1と同様にして複合粒子を含有する混合溶液を得た。
次に、前記で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、前記で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は20部であった。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液に架橋剤として脂肪族アミン〔三菱化学(株)製、品番:TO184〕0.17部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を60℃の温度で20分間、次いで室温で2日間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
次に、各実施例または各比較例で得られた硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板を用いて以下の方法に準じて防錆性を調べた。
その結果、実施例1および2で得られた硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板の防錆性の評価は、いずれも○であるのに対し、比較例1で得られた硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板の防錆性の評価は××であり、比較例2で得られた硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板の防錆性の評価は×であり、比較例3で得られた冷間圧延鋼板の防錆性の評価は△であった。
〔防錆性の評価方法〕
防錆性の評価は、JIS Z2371に準じて行なった。硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板の硬化塗膜面以外をOPPテープで被覆し、硬化塗膜をカッターナイフでクロスカットし、塩水噴霧器(35℃の5%塩化ナトリウム水溶液を噴霧)中に設置し、塩水噴霧試験を420時間行なった後、クロスカット部の硬化塗膜を目視で観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
○:錆幅が2mm以下でかつ塗膜に異常なし
△:錆幅が5mm以下であり、若干の点錆あり
×:錆幅が5mm以下であり、点錆が多数あり
××:全面的に錆が発生
実施例3
樹脂容器内に、エポキシ樹脂として固体エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:YL6810〕40部および酢酸イソブチル20重量部を入れ、エポキシ樹脂を酢酸イソブチルに溶解させた。その後、樹脂容器内に乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF‐08〕の20%水溶液15部および脱イオン水30部を添加し、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕を用いて乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
前記で得られた乳化分散液をマイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)で観察したところ、エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散されていることが確認された。
次に、製造例1で得られたエマルション10部と前記で得られた乳化分散液14.2部とを混合し、室温で1日間放置することにより、エマルション粒子にエポキシ樹脂を複合化させ、複合粒子を含有する混合溶液を得た。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。
前記で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、前記で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
次に、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液に架橋剤としてイミダゾール系架橋剤〔四国化成(株)製、品番:2E4MZ−CN〕0.27部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を150℃の温度で1時間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
実施例4
実施例3において、エマルションとして製造例2で得られたエマルション10部を用いたこと以外は、実施例3と同様にして複合粒子を調製し、硬化塗膜を形成させた。
なお、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。また、実施例4で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、実施例4で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
実施例5
実施例3において、エマルションとして製造例2で得られたエマルション5部を用いたこと以外は、実施例3と同様にして複合粒子を調製し、硬化塗膜を形成させた。
なお、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。また、実施例5で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、実施例5で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は200部であった。
実施例6
実施例3において、エマルションとして製造例2で得られたエマルション3.5部を用い、乳化分散液の量を14.9部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして複合粒子を調製し、硬化塗膜を形成させた。
なお、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。また、実施例6で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、実施例6で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は300部であった。
実施例7
樹脂容器内に、エポキシ樹脂として固体エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:1001〕30部および酢酸イソブチル20重量部を入れ、エポキシ樹脂を酢酸イソブチルに溶解させた。その後、樹脂容器内に乳化剤〔(株)ADEKA製、品番:SR−30〕の25%水溶液6部および脱イオン水22部を添加し、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕を用いて乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
前記で得られた乳化分散液をマイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)で観察したところ、エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散されていることが確認された。
次に、製造例2で得られたエマルション10部と前記で得られた乳化分散液14.2部とを混合し、室温で1日間放置することにより、エマルション粒子にエポキシ樹脂を複合化させ、複合粒子を含有する混合溶液を得た。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。
前記で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、前記で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
次に、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液に架橋剤としてイミダゾール系架橋剤〔四国化成(株)製、品番:2E4MZ−CN〕0.27部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を150℃の温度で1時間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
実施例8
実施例2において、エマルションとして製造例3で得られたエマルション10部を用いたこと以外は、実施例3と同様にして複合粒子を調製し、硬化塗膜を形成させた。
なお、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。また、実施例8で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、実施例8で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
実施例3〜8で得られた複合粒子の物性として防錆性を前記と同様の方法で調べ、塗膜硬度、濁度および密着性を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表1に示す。
〔塗膜硬度〕
JIS K5600−5−4に準拠し、ガラス板上に形成された硬化塗膜に対して鉛筆引っかき試験を行ない、硬化塗膜に傷が付いたときの鉛筆硬度を塗膜硬度とした。
〔濁度〕
硬化塗膜が形成されたガラス板の3カ所における濁度を濁度計〔日本電色工業(株)製、品番:NDH2000〕で測定し、それらの平均値を求めた。
〔密着性〕
1mm間隔のカッターガイドを用い、硬化塗膜が形成された冷間圧延鋼板の硬化塗膜面にカッターナイフで硬化塗膜を貫通し、1mm角の100個の碁盤目状の切り傷を形成させた。
次に、セロハン粘着テープ〔ニチバン(株)製、品番:CT405AP‐18、テープ幅:18mm〕を切り傷面に貼り付け、消しゴムでそのテープの上を擦ってテープを完全に密着させた後、垂直方向にセロハン粘着テープを引き剥がし、冷間圧延鋼板に残存している塗膜の碁盤目の数を数え、以下の評価基準に基づいて密着性を評価した。なお、冷間圧延鋼板に残存している塗膜の碁盤目の数が多いほど、密着性に優れている。
(評価基準)
○:冷間圧延鋼板に残存している塗膜の碁盤目の数が100個
×:冷間圧延鋼板に残存している塗膜の碁盤目の数が99個以下
Figure 2015189962
以上の結果から、各実施例で得られた複合粒子は、複合化されるエポキシ樹脂の含有量が多い場合であっても、容易に多量のエポキシ樹脂をエマルション粒子に複合化させることができ、防錆性に優れた硬化塗膜を形成させることができることがわかる。各実施例で得られた複合粒子がこれらの性質を有するのは、各実施例では、超音波ホモジナイザーを用いることにより、高いせん断力でエポキシ樹脂の乳化分散が行なわれたことから、微細で安定なエポキシ樹脂の乳化分散液が得られ、エマルション粒子との複合化が円滑に進行したことに起因するものと考えられる。
また、本発明の複合粒子は、各実施例にみられるようにエマルション粒子と架橋剤とを適宜組み合わせることにより、形成される硬化塗膜の硬度などを自由に設計することができるという利点を有する。
一方、比較例2では携帯型のホモジナイザーが用いられているが、このような分散機では、到底、各実施例のような微細なエポキシ樹脂を含有する乳化分散液を得ることができないことがわかる。したがって、比較例2によれば、エポキシ樹脂とエマルション粒子との複合化が不十分となり、エポキシ樹脂が沈殿し、結果的に複合化されるエポキシ樹脂量が少なくなるものと考えられる。
実施例9
樹脂容器内に、エポキシ樹脂として水添エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:YX8000〕40部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、品番:NF−08〕の20%水溶液10部および脱イオン水38.5部を添加し、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕を用いて乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
前記で得られた乳化分散液をマイクロスコープ(キーエンス社製、品番:VHX2000)で観察したところ、エポキシ樹脂がサブミクロンサイズに乳化分散されていることが確認された。
次に、製造例1で得られたエマルション10部と前記で得られた乳化分散液12部とを混合し、室温で1日間放置することにより、エマルション粒子にエポキシ樹脂を複合化させ、複合粒子を含有する混合溶液を得た。
前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液を室温中で2週間放置した後、当該混合溶液を観察したところ、当該混合溶液には沈殿物が観察されなかった。
前記で得られた複合粒子の示差走査熱量分析(DSC)を実施例1と同様にして行なったところ、エポキシ樹脂およびエマルション粒子に由来のガラス転移温度を示すピークが消失し、単一のガラス転移温度を示すピークが存在していた。このことから、前記で得られた複合粒子は、エポキシ樹脂とエマルション粒子とが複合化されていることが確認された。また、エマルション粒子100部あたりのエポキシ樹脂の含有量(不揮発分量)は100部であった。
次に、前記で得られた複合粒子を含有する混合溶液に架橋剤として脂肪族アミン〔三菱化学(株)製、品番:TO184〕0.82部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を60℃の温度で2日間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
比較例4
樹脂容器に、液状エポキシ樹脂〔三菱化学(株)製、品番:jER828〕40部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ハイテノールNF‐08〕の20%水溶液10部および脱イオン水38部を添加し、超音波ホモジナイザー〔(株)日本精機製作所製、品番:US−600T〕を用いて乳化分散を行なうことにより、乳化分散液を得た。
次に、前記で得られた乳化分散液10部に架橋剤として脂肪族アミン〔三菱化学(株)製、品番:TO184〕0.68部を添加し、ペイントシェーカーにて混合した後、バーコーターにてガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm〕および冷間圧延鋼板〔SPCC−SD、日本テストパネル(株)製、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.8mm〕に厚さが20μmとなるように塗布した後、形成された塗膜を60℃の温度で20分間、次いで室温で2日間硬化させることにより、硬化塗膜を形成させた。
実施例9、比較例1および比較例4で得られた複合粒子の物性として防錆性、塗膜硬度および濁度を前記と同様の方法で調べ、さらに耐候性を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表2に示す。
〔耐候性〕
耐候性の評価には、スガ試験機(株)製、商品名:スーパーキセノンウェザーメーター「SX2−75」を用い、JIS K5600−7−7に規定の条件で300時間光線をガラス試験片に照射した。その試験前後の試験片を色差計〔日本電色工業(株)製、品番:SE2000〕でb値を測定し、試験前後のΔb値を算出した。
Figure 2015189962
表2に示されるように、実施例9では、エマルション粒子とエポキシ樹脂とが併用されているので、両者の弱点が補完され、耐候性、防錆性および塗膜硬度のバランスが良好である硬化塗膜を形成させることができることがわかる。
したがって、本発明の複合粒子は、屋外で使用される塗料、コーティング材などにも適用することができるものである。

Claims (6)

  1. エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であって、エマルション粒子100質量部あたりのエポキシ樹脂の含有量が50質量部以上であることを特徴とする複合粒子。
  2. エマルション粒子が(メタ)アクリル系樹脂を含有するエマルション粒子である請求項1に記載の複合粒子。
  3. 示差走査熱量測定(DSC)において、エマルション粒子およびエポキシ樹脂に基づくガラス転移温度を示すピークが存在せず、複合粒子に基づく単一のガラス転移温度を示すピークを有する請求項1または2に記載の複合粒子。
  4. エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータが8.6以上である請求項1〜3のいずれかに記載の複合粒子。
  5. エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子であって、エマルション粒子を構成する樹脂の溶解性パラメータが8.6以上であることを特徴とする複合粒子。
  6. エマルション粒子にエポキシ樹脂が複合化されてなる複合粒子を製造する方法であって、エポキシ樹脂をサブミクロンサイズに乳化分散させ、得られたエポキシ樹脂の乳化分散体とエマルション粒子とを混合することを特徴とする複合粒子の製造方法。
JP2014070639A 2014-03-29 2014-03-29 複合粒子およびその製造方法 Active JP6430711B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014070639A JP6430711B2 (ja) 2014-03-29 2014-03-29 複合粒子およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014070639A JP6430711B2 (ja) 2014-03-29 2014-03-29 複合粒子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015189962A true JP2015189962A (ja) 2015-11-02
JP6430711B2 JP6430711B2 (ja) 2018-11-28

Family

ID=54424738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014070639A Active JP6430711B2 (ja) 2014-03-29 2014-03-29 複合粒子およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6430711B2 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5168662A (ja) * 1974-12-10 1976-06-14 Sumitomo Chemical Co Ehokishijushemarujonsoseibutsuno seizoho
JPH04154883A (ja) * 1990-10-19 1992-05-27 Cemedine Co Ltd 接着方法
JP2001019496A (ja) * 1999-07-09 2001-01-23 Sanyo Chem Ind Ltd ガラス繊維用集束剤
JP2001524150A (ja) * 1997-05-01 2001-11-27 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー 被覆剤組成物の製造方法
JP2002003657A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Chuo Rika Kogyo Corp 樹脂分散液
JP2003128876A (ja) * 2001-09-25 2003-05-08 Nippon Parkerizing Co Ltd 自己析出組成物、被覆金属基体、皮膜形成方法、及び該組成物の製法
JP2004115712A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Mitsubishi Chemicals Corp ポリプロピレン系複合水性エマルジョン組成物
JP2004217762A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Nisshinbo Ind Inc 硬化型粒子及びその製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5168662A (ja) * 1974-12-10 1976-06-14 Sumitomo Chemical Co Ehokishijushemarujonsoseibutsuno seizoho
JPH04154883A (ja) * 1990-10-19 1992-05-27 Cemedine Co Ltd 接着方法
JP2001524150A (ja) * 1997-05-01 2001-11-27 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー 被覆剤組成物の製造方法
JP2001019496A (ja) * 1999-07-09 2001-01-23 Sanyo Chem Ind Ltd ガラス繊維用集束剤
JP2002003657A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Chuo Rika Kogyo Corp 樹脂分散液
JP2003128876A (ja) * 2001-09-25 2003-05-08 Nippon Parkerizing Co Ltd 自己析出組成物、被覆金属基体、皮膜形成方法、及び該組成物の製法
JP2004115712A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Mitsubishi Chemicals Corp ポリプロピレン系複合水性エマルジョン組成物
JP2004217762A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Nisshinbo Ind Inc 硬化型粒子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6430711B2 (ja) 2018-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015068751A1 (ja) 成膜助剤
JP5695823B2 (ja) シーラー用塗料組成物
JP2010001334A (ja) ポリオレフィン水分散体の製造方法
JP5533406B2 (ja) 紫外線硬化型粘着剤組成物
JP5547459B2 (ja) シーラー用樹脂エマルション
JP6899641B2 (ja) 樹脂組成物
JP6430711B2 (ja) 複合粒子およびその製造方法
JP2007131761A (ja) 水性塗料組成物およびこれから得られる塗膜
JP5547460B2 (ja) シーラー用樹脂組成物
WO2017213192A1 (ja) 水性樹脂分散体
WO2017213250A1 (ja) 水性樹脂分散体の製造方法
JP2010084106A (ja) アクリルエマルジョンおよびその製造方法
JP2020076106A (ja) 窯業建材用樹脂エマルション
JP6688096B2 (ja) 下地補修用樹脂組成物
JP6626304B2 (ja) シーラー用水性樹脂組成物
JP6105354B2 (ja) 積層塗膜
JPH0339522B2 (ja)
JP2004099823A (ja) 水性被覆組成物
JP5741838B2 (ja) プラスチック基材用の水性被覆材、これを含有する塗料及びプラスチック成形物
JP7129481B2 (ja) 水性分散体、その製造方法、塗料組成物及び塗膜
JP2017179067A (ja) ひび割れ補修用シーラー用樹脂組成物
JP5524119B2 (ja) 接着剤組成物及びその製造方法
JP4856389B2 (ja) 水性被覆組成物
JP2005314688A (ja) 水分散型アクリル系樹脂組成物
JP6713796B2 (ja) 塗料用水性樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180313

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181016

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6430711

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150