JP2020117668A - 新規エマルション - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、特定の反応性界面活性剤と多官能性化合物を含む界面活性剤組成物を乳化重合用乳化剤として使用して得られるエマルションを、塗料などに使用することが開示されている。
[1]
芳香族基を複数有する反応性乳化剤(A)及びヒンダードアミン系モノマーを少なくとも重合成分とする(メタ)アクリル系ポリマーのエマルション。
[2]
反応性乳化剤(A)が下記式(1)で表される反応性乳化剤を含む[1]に記載のエマルション。
[3]
ヒンダードアミン系モノマーが下記式(2)で表される化合物を含む[1]又は[2]に記載のエマルション。
[4]
重合成分が、さらに、脂環族基を有する単量体及び反応性乳化剤(A)以外の芳香族基を有する単量体から選択される1種以上の単量体を含む[1]〜[3]のいずれかに記載のエマルション。
[5]
重合成分が、シクロヘキシルメタクリレート及びスチレンから選択される1種以上の単量体を含む[1]〜[4]のいずれかに記載のエマルション。
[6]
反応性乳化剤(A)の割合が、重合成分全体に対して0.1〜10質量%である[1]〜[5]のいずれかに記載のエマルション。
[7]
ヒンダードアミン系モノマーの割合が、重合成分全体に対して0.1〜10質量%である[1]〜[6]のいずれかに記載のエマルション。
[8]
反応性乳化剤(A)以外の乳化剤の割合が、重合成分全体に対して5質量%以下である[1]〜[7]のいずれかに記載のエマルション。
[9]
(メタ)アクリル系ポリマーのガラス転移温度が−40〜80℃である[1]〜[8]のいずれかに記載のエマルション。
なお、上記エマルションは、シランカップリング剤を含んでいてもよい。また、シランカップリング剤は、上記エマルションの重合成分に含まれていてもよい。このようなシランカップリング剤としては、重合性不飽和結合基を有するシランカップリング剤であってもよい。
[10]
[1]〜[9]のいずれかに記載のエマルションを含む塗料。
[11]
[10]に記載の塗料で形成された塗膜。
[12]
[11]に記載の塗膜を有する建築物。
[13]
[11]に記載の塗膜を有する建材。
本発明のエマルションは、芳香族基を複数有する反応性乳化剤(A)及びヒンダードアミン系モノマーを少なくとも重合成分(又は単量体成分)とする(メタ)アクリル系ポリマー(以下、(メタ)アクリル系ポリマー(a)ということがある)のエマルションである。なお、(メタ)アクリル系ポリマー(重合体)を構成する単量体(モノマー)由来の構造単位を重合成分といってもよい。
また、本発明では、(メタ)アクリル系ポリマー(a)の重合成分が反応性乳化剤(A)を含む(特に、ヒンダードアミン系モノマーと組み合わせて含む)ことにより、効率よく塗膜の耐候性を向上又は改善しうる。
反応性乳化剤(又は反応性界面活性剤)(A)は、通常、反応性基(又は重合性基)を有する。
反応性基としては、重合性不飽和結合基(特に、炭素―炭素二重結合)が好ましい。
また、芳香族基の数は、2以上であればよく、例えば、2〜10個、2〜8個、2〜6個、2〜4個などであってもよい。
また、アルカリ土類金属原子としては、例えば、マグネシウム、カルシウムなどが好ましい。
重合成分において、反応性乳化剤(A)の割合は、例えば、重合成分全体の20質量%以下、好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下であってもよい。
重合成分において、反応性乳化剤(A)の割合は、例えば、重合成分全体の20モル%以下、好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下であってもよい。
ヒンダードアミン系モノマーとしては、例えば、ピペラジン骨格(特に、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格)を有する重合性化合物(ピペラジン骨格及び重合性基を有する化合物)が挙げられる。
4−(メタ)アクリルロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、置換基を有する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{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−1−アルキルピペリジン[例えば、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などの4−(メタ)アクリロイルオキシ−1−C1−4アルキル−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−2,2,6,6−テトラメチル−1−アルコキシピペリジン[例えば、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などの4−(メタ)アクリロイルオキシ−1−C1−4アルコキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン]などのN−置換(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−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などの4−置換−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など}などの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類;
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の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類;
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、置換基を有する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{例えば、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチル−1−アルキルピペリジン[例えば、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などの4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチル−1−C1−4アルキルピペリジン]などのN−置換(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−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などの4−置換−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など}などの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類;
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などの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類;
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、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などの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類;
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の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類;
などが挙げられる。
重合成分において、ヒンダードアミン系モノマーの割合は、例えば、重合成分全体の30質量%以下、好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下(例えば、8質量%以下、5質量%以下など)であってもよい。
重合成分において、ヒンダードアミン系モノマーの割合は、例えば、重合成分全体の30モル%以下、好ましくは25モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下(例えば、8モル%以下、5モル%以下など)であってもよい。
(メタ)アクリル系ポリマー(a)の重合成分は、反応性乳化剤(A)及びヒンダードアミン系モノマー以外の他の単量体を含んでいてもよい。
脂環族系単量体としては、脂環構造(例えば、C4−20シクロアルキル基、好ましくはC4−10シクロアルキル基)を有する単量体が挙げられる。
具体的な脂環族系単量体としては、例えば、脂環式(メタ)アクリレート[例えば、シクロアルキル(メタ)アクリレート(例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのC4−20シクロアルキル(メタ)アクリレート、好ましくはC4−10シクロアルキル(メタ)アクリレート)、シクロアルキルアルキル(メタ)アクリレート(例えば、シクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、4−メチルシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのC4−10シクロアルキルC1−4アルキル(メタ)アクリレート)、架橋環式(メタ)アクリレート(例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなど)]などが挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート[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ヒドロキシC2−10アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはヒドロキシC2−6アルキル(メタ)アクリレート、さらに好ましくはヒドロキシC2−4アルキル(メタ)アクリレートなど]、3以上のヒドロキシ基を有するポリオールの(メタ)アクリレート[例えば、グリセリンモノ(メタ)アクリレートなどのトリ乃至ヘキサヒドロキシC3−10ポリオールの(メタ)アクリレート]などが挙げられる。
反応性乳化剤(A)以外の芳香族系単量体としては、例えば、スチレン系モノマー[例えば、スチレン、α−アルキルスチレン(例えば、α−メチルスチレンなどのα−C1−4アルキルスチレン)、アルキルスチレン(例えば、ビニルトルエンなどのC1−4アルキルスチレン)、ハロスチレン(例えば、クロロスチレンなど)など]、芳香族(メタ)アクリレート[例えば、アリール(メタ)アクリレート(例えば、フェニル(メタ)アクリレートなどのC6−10アリール(メタ)アクリレート)、アラルキル(メタ)アクリレート(例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェネチル(メタ)アクリレートなどのC6−10アリールC1−4アルキル(メタ)アクリレート)、アリールオキシアルキルメタクリレート(例えば、フェノキシエチルメタクリレートなどのC6−10アリールオキシC1−4アルキルメタクリレート)など]などが挙げられる。
酸基含有単量体(アニオン性基含有単量体)としては、例えば、カルボン酸基含有単量体[例えば、不飽和モノカルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの脂肪族不飽和モノカルボン酸)、不飽和ジカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸などの脂肪族不飽和モノカルボン酸)など]、スルホン酸基含有単量体[例えば、スチレン系単量体(例えば、スチレンスルホン酸など)など]などが挙げられる。
なお、酸基含有単量体は、アニオン化されていても(又は塩を形成していても)よい。
フッ素原子含有単量体としては、例えば、フッ素原子含有アクリル系単量体[例えば、フルオロアルキル(メタ)アクリレート(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フルオロC1−10アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはフルオロC2−6アルキル(メタ)アクリレートなど)など]などが挙げられる。
窒素原子含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド系化合物{例えば、(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド[例えば、N−アルキル(メタ)アクリルアミド(例えば、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミドなどのN,N−ジC1−4アルキル(メタ)アクリルアミド;N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなど)など]など}、窒素原子含有(メタ)アクリレート化合物{例えば、N−置換アミノアルキル(メタ)アクリレート[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N,N−ジC1−4アルキルアミノC2−4アルキル(メタ)アクリレート]など}などが挙げられる。
紫外線吸収性単量体(紫外線吸収性基を有する単量体)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。
架橋性モノマーにおいて、架橋は、例えば、重合による架橋であってもよいし、化学反応(例えば、イソシアネートとの反応、エポキシとの反応、加水分解シリル化反応、ヒドラジンとの反応、アジリジンとの反応など)による架橋であってもよい。
これらのエポキシ基含有単量体は、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。
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。
これらのアジリジ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。
イソシアナト基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名:昭和電工株式会社製「カレンズAOI(登録商標)」など)、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名:昭和電工株式会社製「カレンズMOI(登録商標)」など)、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート(商品名:昭和電工株式会社製「カレンズBEI(登録商標)」など)、5−メタクロイルオキシ−3−オキシペンチルイソシアネート(商品名:昭和電工株式会社製「カレンズMOI−EG(登録商標)」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。
これらのイソシアナト基含有単量体は、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。
シランカップリング剤としては、例えば、加水分解(縮合)性基(例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子など)が結合したシリル基を有するものが挙げられる。
シランカップリング剤において、ケイ素(原子)の数は、1以上であればよく、2以上(例えば、オリゴマーないしポリマー型のシランカップリング剤など)であってもよい。
重合性不飽和結合基の数は、特に限定されず、1以上であってよい。
(R2)n1−Si−(R3)4−n1 (3)
(式中、R2は、同一若しくは異なって、重合性不飽和結合基を有する基を示す。R3は、同一若しくは異なって、水素原子、加水分解縮合性基、炭化水素基、エポキシ基(エポキシ基含有基)を示す。n1は、1〜3の整数を示す。)
R3において、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などのC1−4アルコキシ基などが挙げられる。
加水分解縮合性基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(塩素原子など)、アルコキシ基、アシロキシ基、アリールオキシ基(フェノキシ基など)、メルカプト基などが好ましく、アルコキシ基、アシロキシ基がより好ましい。
シランカップリング剤の割合は、例えば、重合成分全体の15質量%以下、好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下であってもよい。
シランカップリング剤の割合は、例えば、重合成分全体の15モル%以下、好ましくは10モル%以下、さらに好ましくは5モル%以下、特に好ましくは3モル%以下であってもよい。
架橋の態様は、例えば、シランカップリング剤がポリマー(a)の重合成分に含まれるなどの場合、ポリマー(a)に有するシリル基同士の結合(分子内の架橋)であってもよいし、ポリマー(a)に有するシリル基とポリマー(a)に有するシリル基以外の官能基(例えば、後述する2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)アクリレート由来の構成単位に有する水酸基)との架橋(分子間架橋)であってもよい。
乳化剤は、反応性乳化剤(A)であってもよいし、反応性乳化剤(A)に加えて、反応性乳化剤(A)の範疇に属さない他の乳化剤(界面活性剤)を含んでいてもよい。
エマルションが他の反応性乳化剤を含有する場合、他の反応性乳化剤は、反応性乳化剤(A)とともに(メタ)アクリル系ポリマー(a)の重合成分であってもよい。
(メタ)アクリル系ポリマー(a)(のエマルション)は、外層と内層のいずれを構成していてもよいが、少なくとも外層を構成していることが好ましい。
なお、(メタ)アクリル系ポリマー(a)(のエマルション)で構成された層において、各成分の配合割合は、上記例示の範囲と同じであってよい。
また、外層と内層のいずれか1層が、(メタ)アクリル系ポリマー(a)以外のポリマー(のエマルション)で構成されている場合、そのようなポリマーの重合成分としては、上記例示の単量体(例えば、上記例示の他の単量体など)から選択することができる。
また、エマルションが多層構造である場合、ヒンダードアミン系モノマーは、外層及び内層のうちの少なくとも1層に含まれていればよいが、塗膜の耐汚染性や耐候性向上などの観点から、少なくとも外層(特に、最外層)に含まれていることが好ましい。
このような場合、外層及び内層のいずれをハード層としてもよく、すなわち、外層がハード層及び内層がソフト層の層構成であってもよく、外層がソフト層及び内層がハード層の層構成であってもよい。また、内層が複数の層で構成されている場合、複数の内層間で、ハード層及びソフト層を構成してもよい。
上記の範囲でポリマーのガラス転移温度が高いほど、耐汚染性や耐候性が優れる傾向がある。ポリマーのガラス転移温度が高いほど、エマルションの造膜性が低下する(最低造膜温度が高くなる)ため、ポリマーのガラス転移温度が高いエマルションは、主に加熱乾燥等の高温環境での塗料塗膜の形成に用いられる。
また、本発明は、ポリマーのガラス転移温度が低くても、エマルションの重合成分に、芳香族基を複数有する反応性乳化剤(A)及びヒンダードアミン系モノマーを少なくとも含むことにより、塗膜の耐汚染性や耐候性が優れる。すなわち、本発明は、低温から室温の環境下でも塗膜形成を可能にする、ガラス転移温度が低いポリマーの樹脂エマルションを一形態として含んでおり、このようなエマルションは、ガラス転移温度が低いポリマーのエマルションでありながら耐汚染性や耐候性が優れることから、建築外装塗料用途などに好適である。
式(I): 1/Tg=Σ(Wm/Tgm)/100 (I)
〔式中、Wmは重合体を構成する単量体成分における単量体mの含有率(質量%)、Tgmは単量体mの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度:K)を示す〕
で表されるフォックス(Fox)の式に基づいて求められた温度であってもよい。
エマルション粒子の平均粒子径は、代表的には、50〜300nm(例えば、60〜250nm)、好ましくは100〜250nm程度であってもよい。
式:〔エマルションにおける不揮発分量(質量%)〕=(〔残渣の質量〕÷〔エマルション1g〕)×100
に基づいて求めることができる。
エマルションの最低造膜温度は、例えば、エマルション粒子全体のガラス転移温度や最外層のガラス転移温度を調節することによって調整することができる。
エマルションは、溶媒中で、重合体を形成する単量体成分を乳化重合することにより得ることができる。
溶媒は、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2− メチルブチロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2, 2−アゾビス(2―ジアミノプロパン)ハイドロクロライド、4,4−アゾビス(4−シ アノ吉草酸)、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)などのアゾ化合物;過硫酸カリウムなどの過硫酸塩;過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、過酸化アンモニウムなどの過酸化物などが挙げられる。
重合開始剤は、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、重合反応の終了時期を早める等の観点から、重合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反応容器内に添加してもよい。
本発明は、本発明のエマルションを含む組成物も包含する。このような組成物は、本発明のエマルションと他の成分を含んでいてよい。
本発明の組成物は、特に、塗料用に使用することができる。
これらの成分は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
また、ウレタン系樹脂は、疎水性部位(疎水性基)と親水性部位(親水性基)を有していることが好ましい。
なお、疎水性基は、会合部位として作用しうる。
例えば、溶媒中(水、水を含む水性溶媒)で、疎水性基部位(特に、末端の疎水性基)が(メタ)アクリル系ポリマーのエマルション粒子表面と会合(物理的結合)することによって、及び/又は、疎水性基同士が会合していてもよい。
これらの中でも、アデカノールUH−420などが好ましい。
ウレタン会合型増粘剤は、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。
前記アクリル系樹脂としては、例えば、アクリセットWR−507、アクリセットWR−650〔以上、(株)日本触媒製、商品名〕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。
顔料は着色剤であってもよく、体質顔料(増量剤)であってもよい。
代表的な顔料としては、例えば、無機系顔料(例えば、酸化チタン、酸化鉄、アルミニウム、パール顔料等の無機系着色顔料)、有機系顔料(例えば、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、ジケトピロロピロール、ベンズイミダゾロン、イソインドリノン、アンスラピリミジン、フタロシアニン、スレン、ジオキサジン、カーボンブラック等の有機系着色顔料)、体質顔料(例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、タルク等)を挙げることができる。
顔料は単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
特に、組成物は、エマルション及び他の成分が水性溶媒中に分散(又は溶解)した組成物(水性組成物)であってもよい。
本発明のエマルション(又は組成物)は、特に、塗料用(塗装用)として好適である。このようなエマルション(又は組成物)は、例えば、各種素材(例えば、金属、ガラス、磁器、コンクリート、サイディングボード、樹脂など)で形成された基材の表面仕上げ等に使用してもよい。
本発明のエマルションで形成された塗料は、得られる塗膜の耐汚染性や耐候性が優れるため、このような外装用塗料に使用した場合にも、良好な塗膜を得ることができる。
滴下ロート、撹拌機、窒素導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水475部を仕込んだ。
滴下ロートに脱イオン水465部、乳化剤((株)第一工業製薬社製、商品名:アクアロンAR−10)の25%水溶液120部(乳化剤が30部含有)、2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)328、メチルメタクリレート(MMA)460部、スチレン(St)100部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)100部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)5部、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート(アデカスタブLA−87)5部、シリル基含有モノマー(信越化学工業株式会社製、商品名:KBM−503)2部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうちの100部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、過硫酸カリウムの5%水溶液60部をフラスコ内に添加することにより、重合を開始した。
モノマーの種類及び配合割合、乳化剤の配合割合を表1に記載のようにした以外は実施例1と同様にして、樹脂エマルションを得た。
滴下ロート、撹拌機、窒素導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水461部を仕込んだ。
滴下ロートに脱イオン水59部、乳化剤((株)第一工業製薬社製、商品名:アクアロンAR−10)の25%水溶液80部(乳化剤が20部含有)、スチレン200部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうちの40部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、過硫酸カリウムの5%水溶液60部をフラスコ内に添加することにより、重合を開始した。
次に、滴下用プレエマルションの残部を60分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持した。
滴下ロート、撹拌機、窒素導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水435部を仕込んだ。
滴下ロートに脱イオン水59部、乳化剤((株)第一工業製薬社製、商品名:アクアロンAR−10)の25%水溶液80部(乳化剤量が20部含有)、スチレン200部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうちの40部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、過硫酸カリウムの5%水溶液60部をフラスコ内に添加することにより、重合を開始した。
次に、滴下用プレエマルションの残部を60分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持した。
モノマーの種類及び配合割合を表1に記載のようにした以外は実施例7と同様にして、樹脂エマルションを得た。
モノマーの種類及び配合割合を表2に記載のようにし、乳化剤を、AR−10が10部となるようにし、さらに、アデカリアソープSR−10[(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR−10(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硫酸エステル塩)]が20部となるようにした以外は実施例1と同様にして、樹脂エマルションを得た。
モノマーの種類及び配合割合を表2に記載のようにした以外は実施例1と同様にして、樹脂エマルションを得た。
モノマーの種類及び配合割合を表3に記載のようにした以外は実施例1と同様にして、樹脂エマルションを得た。
乳化剤として、アクアロンAR−10の代りにアデカリアソープSR−10[(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR−10(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硫酸エステル塩)]を用い、また、モノマーの種類及び配合割合を表3に記載のようにした以外は実施例1と同様にして、樹脂エマルションを得た。
ガラス転移温度は、ポリマーを構成する単量体成分に使用されている単量体の単独重合体のガラス転移温度を用いて、
式(I): 1/Tg=Σ(Wm/Tgm)/100 (I)
〔式中、Wmは重合体を構成する単量体成分における単量体mの含有率(質量%)、Tgmは単量体mの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度:K)を示す〕
で表されるフォックス(Fox)の式に基づいて求められた温度として算出した。
エマルションにおける不揮発分量(固形分量)は、エマルション1gを秤量し、熱風乾燥機で110℃の温度で1時間乾燥させ、得られた残渣を不揮発分とし、
式:〔エマルションにおける不揮発分量(質量%)〕=(〔残渣の質量〕÷〔エマルション1g〕)×100
に基づいて求めた。
BH型粘度計〔東京計器株式会社製〕で回転速度20rpmにおける25℃での粘度を求めた。
BH型粘度計で回転速度2rpmにおける粘度を20rpmの粘度で除したものをTI(チクソ係数)とした。
TI=粘度(2rpm)/粘度(20rpm)
エマルション粒子の平均粒子径(体積平均粒子径)は、動的光散乱法による粒度分布測定器〔パーティクル・サイジング・システムズ(Particle Sizing Systems)社製、商品名:NICOMP Model 380〕を用いて測定した。
熱勾配試験機(テスター産業社製)の上に置いたガラス板上に樹脂エマルションを厚さが0.2mmとなるようにアプリケーターで塗工し、クラックが生じたときの温度を最低造膜温度とした。
(1)顔料ペーストの調製
脱イオン水210質量部、分散剤〔花王株式会社製、商品名:デモールEP、分散剤(固形分)濃度25質量%水溶液〕60質量部、分散剤〔第一工業製薬株式会社製、商品名:ディスコートN−14、分散剤(固形分)濃度30質量%水溶液〕50質量部、湿潤剤〔花王株式会社製、商品名:エマルゲンLS−106、湿潤剤(固形分)濃度100質量%〕10質量部、プロピレングリコール60質量部、酸化チタン〔石原産業株式会社製、品番:CR−95〕1000質量部及びガラスビーズ(直径:1mm)200質量部をホモディスパーで回転速度3000rpmにて60分間撹拌した。その後、ガラスビーズを除くために60メッシュ金網で濾過して顔料ペーストとした。
上記樹脂エマルション100質量部に、成膜助剤として2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールイソブチレート〔JNC株式会社製、品番:CS−12〕7質量部を添加し、ホモディスパーで回転速度1500rpmにて10分間撹拌した。撹拌を継続しながら、上記顔料ペーストを42質量部投入した。顔料ペーストの投入量は、不揮発分の全量に対し顔料の量が14体積%(40質量%)となるように調整した。更に、不揮発分量が50質量%となるように適量の希釈水を加え、塗料の全体量に対して0.3質量%のシリコーン系消泡剤〔サンノプコ株式会社製、商品名:SNデフォーマー777〕を当該混合物に添加した。BH型粘度計〔東京計器株式会社製〕で回転速度20rpmにおける25℃での粘度が4500mPa・sとなるように増粘剤〔株式会社ADEKA製、商品名:アデカノールUH−420〕の5質量%水溶液を当該混合物に添加した。その後、更に1500rpmで30分間攪拌することにより、エナメル塗料を調製した。
得られたエナメル塗料をガラス板(縦:150mm、横:70mm、厚さ:2mm)に10milアプリケーターを用いて塗布し、23℃の大気中にて1週間乾燥させてエナメル塗膜を得た。当該塗料が塗布された面の60°鏡面光沢を光沢計〔日本電色工業株式会社製、品番:VG2000〕で測定した。
スレート板〔日本テストパネル(株)製、縦:70mm、横:150mm、厚さ:6mm〕にシーラー〔エスケー化研(株)製、商品名:EXシーラー〕をエアスプレーで150g/m2の塗布量で均一に塗布し、23℃で1週間乾燥させた。
次に、試料(上記エナメル塗料)を10milアプリケーターでスレートの被膜上に塗布し、23℃にて1週間乾燥させた後、当該試料が塗布されたスレート板の側面および背面をアルミニウムテープでシールし、試料が塗布された面の60°鏡面光沢を光沢計〔日本電色工業(株)製、品番:VG-7000〕で測定し、さらに以下の試験条件を1サイクルとして連続で1000時間繰り返す耐候性試験を行い、前記光沢計で当該スレート板の塗装面の光沢を測定し、
式:[光沢保持率(%)]=〔[耐候性試験後の光沢]÷[耐候性試験前の光沢]〕×100
に基づいて光沢保持率を求め、以下の評価基準に基づいて耐候性を評価した。
・試験機:メタルウェザー〔ダイプラ・ウィンテス(株)製、品番:KU−R4〕
・照射:上記試験機を用いて、気温65℃で相対湿度50%の雰囲気中で4時間照射した(照射強度:80mW/cm2)。
・湿潤:上記照射後、気温35℃で相対湿度98%の雰囲気中で4時間暴露した。
なお、湿潤前後に各30秒間シャワーした。
(評価用被膜の作製及び試験)
アルミ板〔日本テストパネル(株)製、縦:400mm、横:100mm、厚さ:1mm〕に上記エナメル塗料を6milアプリケーターで2回塗布し、23℃で1週間乾燥させた。
試験板を縦方向に半分の箇所(200mm)で南面30度の傾斜がつくように折り曲げた。得られた試験用被膜を以下の条件にて屋外暴露試験を行った。3ヵ月後、6ヵ月後に試験板を引き上げ、試験板の斜面/立面部位に関して雨筋汚染性を目視により以下の評価基準で評価した。
(試験条件)
南面30度、直接暴露(暴露地:大阪府吹田市/(株)日本触媒敷地内)。
◎:斜面/立面共に全く雨筋が見られない。
○:斜面/立面共に殆ど雨筋が見られない。
△:斜面部分で雨筋が確認され、立面には殆ど雨筋が見られない。
×:斜面部分で雨筋が確認され、立面にも雨筋が見られる。
また、実施例のエマルションによれば、塗膜が優れた耐候性を示した。
Claims (13)
- 芳香族基を複数有する反応性乳化剤(A)及びヒンダードアミン系モノマーを少なくとも重合成分とする(メタ)アクリル系ポリマーのエマルション。
- 反応性乳化剤(A)が下記式(1)で表される反応性乳化剤を含む請求項1に記載のエマルション。
- ヒンダードアミン系モノマーが下記式(2)で表される化合物を含む請求項1又は2に記載のエマルション。
- 重合成分が、さらに、脂環族基を有する単量体及び反応性乳化剤(A)以外の芳香族基を有する単量体から選択される1種以上の単量体を含む請求項1〜3のいずれかに記載のエマルション。
- 重合成分が、シクロヘキシルメタクリレート及びスチレンから選択される1種以上の単量体を含む請求項1〜4のいずれかに記載のエマルション。
- 反応性乳化剤(A)の割合が、重合成分全体に対して0.1〜10質量%である請求項1〜5のいずれかに記載のエマルション。
- ヒンダードアミン系モノマーの割合が、重合成分全体に対して0.1〜10質量%である請求項1〜6のいずれかに記載のエマルション。
- 反応性乳化剤(A)以外の乳化剤の割合が、重合成分全体に対して5質量%以下である請求項1〜7のいずれかに記載のエマルション。
- (メタ)アクリル系ポリマーのガラス転移温度が−40〜80℃である請求項1〜8のいずれかに記載のエマルション。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のエマルションを含む塗料。
- 請求項10に記載の塗料で形成された塗膜。
- 請求項11に記載の塗膜を有する建築物。
- 請求項11に記載の塗膜を有する建材。
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