JP2021113256A - Emulsion, and production method thereof - Google Patents

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Toyoaki Yamauchi
豊昭 山内
肇 四辻
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肇 四辻
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Abstract

To provide an emulsion with less viscosity change that has enlargement of an emulsion particle size suppressed and degradation of water absorption whitening ability prevented in passage of time.SOLUTION: An emulsion contains a silicone component obtained by hydrolysis condensation of a component (A), an organic silane compound represented by following formula (1). ( R1 is a phenyl group or a cyclohexyl group, R2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and R3 is an alkoxy group of 1-3 carbons, an acetoxy group, or a hydroxy group). The amount of a silanol group-containing segment in the silicone component obtained by hydrolysis condensation of the component (A) is less than 1 mol% to the total amount of a segment derived from a silicone structure of the component (A).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エマルジョン及びその製造方法に関する。 The present invention relates to emulsions and methods for producing them.

従来から、乳化重合により得られる水性エマルジョンは、当該水性エマルジョンを常温又は加熱下で乾燥形成して得られる皮膜が比較的良好な耐久性を示すことから、水性塗料用の樹脂として汎用されている。
近年、より長期での耐候性能を有する塗料が要求されており、アクリルポリマーに代表される有機ポリマーとシラン化合物とを複合させた有機−無機ポリマーが提案されている。また、さらに30年から100年もの超高耐久性を実現した住宅も提案されており、その外壁塗装用途の塗料として、シラン化合物の比率を高めた有機−無機複合ポリマーが用いられている。
このような事情のもと、特許文献1には、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンが開示されている。
Conventionally, an aqueous emulsion obtained by emulsion polymerization has been widely used as a resin for an aqueous paint because a film obtained by drying and forming the aqueous emulsion at room temperature or under heating exhibits relatively good durability. ..
In recent years, there has been a demand for a coating material having weather resistance for a longer period of time, and an organic-inorganic polymer in which an organic polymer typified by an acrylic polymer and a silane compound are combined has been proposed. In addition, a house that has achieved ultra-high durability for 30 to 100 years has also been proposed, and an organic-inorganic composite polymer having a high ratio of silane compounds is used as a paint for its outer wall coating.
Under such circumstances, Patent Document 1 discloses an emulsion in which polysiloxane is compounded.

また、特許文献2及び3には、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンであって、特定の有機シラン化合物から得られるポリシロキサンを用いたエマルジョンが開示されている。さらに、特許文献4〜7には、フェニル基又はシクロアルキル基を有するシラン化合物を用いた高耐久エマルジョンが提案されている。 Further, Patent Documents 2 and 3 disclose an emulsion in which polysiloxane is compounded and which uses polysiloxane obtained from a specific organic silane compound. Further, Patent Documents 4 to 7 propose highly durable emulsions using silane compounds having a phenyl group or a cycloalkyl group.

特許文献8には、ポリシロキサンを含むエマルジョンの製造方法が開示されており、当該製造方法は、エマルジョンを調製する際の重合工程において、pHを1.5以上2.4以下とし、重合工程の後、副生アルコールを除去する工程と、pH10以上にて加熱処理する工程を有する。 Patent Document 8 discloses a method for producing an emulsion containing a polysiloxane, in which the pH is set to 1.5 or more and 2.4 or less in the polymerization step when preparing the emulsion, and the polymerization step is performed. After that, it has a step of removing the by-product alcohol and a step of heat-treating at pH 10 or higher.

特開平05−093071号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-093071 特開平08−003409号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-003409 特開2000−319579号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-319579 特開2006−273919号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-273919 特開2008−38113号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-38113 特開2009−7513号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-7513 特開2010−59379号公報JP-A-2010-59379 特許第6542070号Patent No. 654207

水性エマルジョン塗料を外壁塗装用途に用いる場合、壁面でのタレ防止の観点や、塗装対象の凹凸部の被覆状態に適した粘度特性を得る観点から、塗料配合が行われる。塗装工程中に塗料の粘度が変化すると、壁面でのタレや凹凸部の被覆不良が発生するおそれがあるため、配合時の粘度特性を維持できる、経時安定性に優れたエマルジョンが求められている。しかしながら、従来、有機シラン化合物を使用して得られたエマルジョンは経時安定性に劣るものが多く、特に、エマルジョン粒子が経時的に肥大し、粘度変化を引き起こすという問題を有している。肥大化したエマルジョン粒子を含有する塗料から得られる塗膜は、造膜時に細密充填構造を形成できないため、吸水白化性能等の性能低下を招来するという問題を有している。 When the water-based emulsion paint is used for painting the outer wall, the paint is blended from the viewpoint of preventing sagging on the wall surface and obtaining viscosity characteristics suitable for the coating state of the uneven portion to be painted. If the viscosity of the paint changes during the painting process, there is a risk of sagging on the wall surface and poor coating of uneven parts. Therefore, an emulsion that can maintain the viscosity characteristics during compounding and has excellent stability over time is required. .. However, conventionally, many emulsions obtained by using an organic silane compound are inferior in stability with time, and in particular, there is a problem that the emulsion particles are enlarged with time and cause a change in viscosity. A coating film obtained from a paint containing bloated emulsion particles has a problem that a fine-packed structure cannot be formed at the time of film formation, which causes a decrease in performance such as water absorption and whitening performance.

特許文献1〜7に開示されている従来の塗装皮膜はいずれも耐候性能が向上するとされている。しかしながら、特許文献1〜7のエマルジョンは、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンにおける経時安定性、特に粒子径の変化がもたらす、粘度変化及び塗膜性能の低下について改良の余地を有している。 All of the conventional coating films disclosed in Patent Documents 1 to 7 are said to have improved weather resistance. However, the emulsions of Patent Documents 1 to 7 have room for improvement in stability over time, particularly in viscosity change and deterioration of coating film performance caused by change in particle size in the emulsion in which polysiloxane is compounded.

特許文献8のエマルジョンは、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンにおける経時安定性、特に粒子径の変化がもたらす、粘度変化及び塗膜性能の低下を防止できるとされているが、これらの性能をさらに改良することが求められている。 The emulsion of Patent Document 8 is said to be able to prevent a change in viscosity and a decrease in coating film performance caused by a change in particle size, particularly stability over time in an emulsion in which polysiloxane is compounded, and these performances are further improved. Is required to do.

そこで本発明においては、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制され、経時での粘度変化が少なく経時安定性に優れ、かつ経時後においても吸水白化性能の低下が防止されたエマルジョンを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, an emulsion in which the enlargement of the particle size of the emulsion particles over time is suppressed, the viscosity change with time is small, the stability with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance is prevented even after aging. The purpose is to provide.

本発明者らは、上述した従来技術の問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、所定の有機シラン化合物の加水分解縮合後のシリコーン成分を特定のシラノール基含有セグメント量で含むエマルジョンは、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制され、経時での粘度変化が少なく経時安定性に優れ、かつ経時後においても吸水白化性能の低下が防止されたエマルジョンであることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have found that an emulsion containing a silicone component after hydrolysis and condensation of a predetermined organic silane compound in a specific silanol group-containing segment amount has been obtained. We found that it is an emulsion in which the enlargement of the particle size of the emulsion particles with time is suppressed, the viscosity change with time is small, the stability with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance is prevented even after aging. The invention was completed.

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]
(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分を含む、エマルジョンであって、
下記式(2)にて定義される、(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分におけるシラノール基含有セグメント量が、(A)成分のシリコーン構造由来のセグメント総量に対して1モル%未満である、エマルジョン。
(A)成分:下記式(1)で表される有機シラン化合物

Figure 2021113256
(式(1)中、
1は、フェニル基又はシクロヘキシル基であり、
2は、水素原子又は炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基であり、
3は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は水酸基であり、
(n,m)は、(0,1)、(0,2)、(1,0)及び(2,0)からなる組み合わせの群より選ばれる少なくとも一種である。);
Figure 2021113256
(式(2)中、
Dは、式(1)において、R3が4−(n+m)が2の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
Tは、式(1)において、R3が4−(n+m)が3の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
D及びTの添え字の数字は、それぞれのSi−O結合手数を表す。)
[2]
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を単量体成分として含む共重合体と、水と、を含む、
[1]に記載のエマルジョン。
(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物
(B)成分:下記(b1)、(b2)のエチレン性不飽和単量体(ただし、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を除く。)、
(b1)不飽和カルボン酸エステル単量体、
(b2)不飽和カルボン酸単量体、
(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物
[3]
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の合計に対する(A)成分の含有比率が、30質量%以下である、
[2]に記載のエマルジョン。
[4]
(C)成分が、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選ばれる1種以上である、
[1]〜[3]のいずれかに記載のエマルジョン。
[5]
(E)成分:触媒をさらに含む、
[1]〜[4]のいずれかに記載のエマルジョン。
[6]
[1]〜[5]のいずれかに記載のエマルジョンの製造方法であって、
(A)成分の加水分解縮合反応と、(B)成分の付加重合反応と、(C)成分の加水分解縮合反応及び付加重合反応とを、(E)成分の存在下で行う工程を含む、製造方法。
(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物
(B)成分:下記(b1)、(b2)のエチレン性不飽和単量体(ただし、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を除く。)、
(b1)不飽和カルボン酸エステル単量体、
(b2)不飽和カルボン酸単量体、
(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物
(E)成分:触媒 That is, the present invention is as follows.
[1]
An emulsion containing a silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A).
The amount of silanol group-containing segments in the silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A) defined by the following formula (2) is less than 1 mol% with respect to the total amount of segments derived from the silicone structure of the component (A). There is an emulsion.
Component (A): Organic silane compound represented by the following formula (1)
Figure 2021113256
(In equation (1),
R 1 is a phenyl group or a cyclohexyl group and
R 2 is a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
R 3 is independently an alkoxy group, an acetoxy group, or a hydroxyl group having 1 to 3 carbon atoms.
(N, m) is at least one selected from the group of combinations consisting of (0,1), (0,2), (1,0) and (2,0). );
Figure 2021113256
(In equation (2),
In equation (1), D is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) is 2, and Σ is the integral value thereof.
T is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) in equation (1), and Σ is the integral value thereof.
The numbers in the subscripts of D and T represent the respective Si—O coupling steps. )
[2]
A copolymer containing the component (A), the component (B), and the component (C) as a monomer component, and water.
The emulsion according to [1].
Component (A): Organic silane compound represented by the formula (1) Component (B): Ethylene unsaturated monomer of the following (b1) and (b2) (however, an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group) except for.),
(B1) Unsaturated carboxylic acid ester monomer,
(B2) Unsaturated carboxylic acid monomer,
Component (C): Organic silane compound having an ethylenically unsaturated group [3]
The content ratio of the component (A) to the total of the component (A), the component (B), and the component (C) is 30% by mass or less.
The emulsion according to [2].
[4]
The component (C) is γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane. One or more species selected from the group consisting of
The emulsion according to any one of [1] to [3].
[5]
Component (E): Further containing a catalyst,
The emulsion according to any one of [1] to [4].
[6]
The method for producing an emulsion according to any one of [1] to [5].
A step of performing a hydrolysis condensation reaction of a component (A), an addition polymerization reaction of a component (B), and a hydrolysis condensation reaction and an addition polymerization reaction of a component (C) in the presence of the component (E) is included. Production method.
Component (A): Organic silane compound represented by the formula (1) Component (B): Ethylene unsaturated monomer of the following (b1) and (b2) (however, an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group) except for.),
(B1) Unsaturated carboxylic acid ester monomer,
(B2) Unsaturated carboxylic acid monomer,
Component (C): Organic silane compound having an ethylenically unsaturated group (E) Component: Catalyst

本発明によれば、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制され、経時での粘度変化が少なく経時安定性に優れ、かつ経時後においても吸水白化性能の低下が防止されたエマルジョンを得ることができる。 According to the present invention, an emulsion in which the enlargement of the particle size of the emulsion particles over time is suppressed, the viscosity change with time is small, the stability with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance is prevented even after aging. Obtainable.

比較例3のエマルジョンの29Si固体NMRスペクトルを示す。 The 29 Si solid-state NMR spectrum of the emulsion of Comparative Example 3 is shown.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で適宜変形して実施できる。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and is appropriately within the scope of the gist thereof. It can be transformed and implemented.

〔エマルジョン〕
本実施形態のエマルジョンは、下記式(1)で表される有機シラン化合物(以下、(A)成分ともいう)の加水分解縮合後のシリコーン成分を含む。
[Emulsion]
The emulsion of the present embodiment contains a silicone component after hydrolysis and condensation of an organic silane compound represented by the following formula (1) (hereinafter, also referred to as component (A)).

Figure 2021113256
Figure 2021113256

式(1)中、
1は、フェニル基又はシクロヘキシル基であり、
2は、水素原子又は炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基であり、
3は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は水酸基であり、
(n,m)は、(0,1)、(0,2)、(1,0)及び(2,0)からなる組み合わせの群より選ばれる少なくとも一種である。
In equation (1),
R 1 is a phenyl group or a cyclohexyl group and
R 2 is a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
R 3 is independently an alkoxy group, an acetoxy group, or a hydroxyl group having 1 to 3 carbon atoms.
(N, m) is at least one selected from the group of combinations consisting of (0,1), (0,2), (1,0) and (2,0).

本実施形態のエマルジョンにおける、下記式(2)にて定義される、(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分におけるシラノール基含有セグメント量は、(A)成分のシリコーン構造由来のセグメント総量に対して1モル%未満である。 In the emulsion of the present embodiment, the silanol group-containing segment amount in the silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A) defined by the following formula (2) is the total amount of segments derived from the silicone structure of the component (A). On the other hand, it is less than 1 mol%.

Figure 2021113256
Figure 2021113256

式(2)中、
Dは、式(1)において、R3が4−(n+m)が2の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
Tは、式(1)において、R3が4−(n+m)が3の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
D及びTの添え字の数字は、それぞれのSi−O結合手数を表す。
In equation (2),
In equation (1), D is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) is 2, and Σ is the integral value thereof.
T is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) in equation (1), and Σ is the integral value thereof.
The numbers in the subscripts of D and T represent the respective Si—O coupling steps.

本発明者らは、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンにおける経時安定性に、有機シラン化合物の加水分解縮合反応後の未縮合のシラノール基が影響を与えることを見出した。本発明者らは、より詳細には、有機シラン化合物の加水分解縮合反応後の未縮合のシラノール基と粒子径の変化との間に相関があることを見出した。
例えば、後述するエマルジョンの製造方法により、29Si固体NMRスペクトルで同定され、定量される加水分解縮合後のシラノール基含有セグメント量を所定の数値以下に制御することができ、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制され、経時での粘度変化が少なく経時安定性に優れ、かつ経時後においても吸水白化性能の低下が防止されたエマルジョンが得られる。
The present inventors have found that the uncondensed silanol groups after the hydrolysis-condensation reaction of an organic silane compound affect the stability over time in an emulsion in which a polysiloxane is compounded. More specifically, the present inventors have found that there is a correlation between the uncondensed silanol groups and the change in particle size after the hydrolysis condensation reaction of the organic silane compound.
For example, the amount of silanol group-containing segments after hydrolysis condensation identified and quantified by the 29 Si solid-state NMR spectrum can be controlled to a predetermined value or less by the emulsion production method described later, and the emulsion particles over time can be controlled. An emulsion can be obtained in which the enlargement of the particle size is suppressed, the viscosity change with time is small, the stability with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance is prevented even after the time has passed.

シラノール基含有セグメント量は、経時粒子径安定性及びエマルジョンの経時安定性の向上、並びに吸水白化性能の低下を防止する観点から、(A)成分のシリコーン構造由来のセグメント総量に対して1モル%未満であり、0.9モル%以下であってもよく、0.8モル%以下であってもよい。
シラノール基含有セグメント量の下限は、特に制限されないが、通常0モル%以上であり、0モル%超過であってもよく、0.1モル%以上であってもよく、0.2モル%以上であってもよい。
シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御する方法としては、例えば、エマルジョンの製造の際に(A)成分の使用量を調整すること、使用する触媒の種類を適宜選択すること等が挙げられる。
The amount of silanol group-containing segments is 1 mol% with respect to the total amount of segments derived from the silicone structure of the component (A) from the viewpoint of improving the stability of the particle size over time and the stability of the emulsion over time and preventing the deterioration of the water absorption bleaching performance. It may be less than 0.9 mol% or less, and may be 0.8 mol% or less.
The lower limit of the silanol group-containing segment amount is not particularly limited, but is usually 0 mol% or more, may exceed 0 mol%, may be 0.1 mol% or more, and may be 0.2 mol% or more. May be.
Examples of the method for controlling the amount of silanol group-containing segments to less than 1 mol% include adjusting the amount of component (A) used in the production of an emulsion, appropriately selecting the type of catalyst to be used, and the like. Be done.

前記シラノール基含有セグメント量の評価方法としては、29Si固体NMR測定法(DD/MAS法)が適用できる。
当該29Si固体NMR測定法(DD/MAS法)においては、29Si固体NMRスペクトルにより、式(1)において、R3が4−(n+m)=2の場合、およびR3が4−(n+m)=3の場合でのそれぞれのSi−O結合手数の違いにより、すなわち未縮合のシラノール基数の異なる各セグメントのシグナルを検出できる。
そして、他の各セグメントのシグナル積分値を用いて、未縮合のシラノール基含有セグメント量(モル%)を算出することができる。
As a method for evaluating the amount of silanol group-containing segments, 29 Si solid-state NMR measurement method (DD / MAS method) can be applied.
In the 29 Si solid-state NMR measurement method (DD / MAS method), according to the 29 Si solid-state NMR spectrum, in the formula (1), when R 3 is 4- (n + m) = 2, and R 3 is 4- (n + m). The signal of each segment having a different number of uncondensed silanol groups can be detected by the difference in the number of Si—O bonds in the case of) = 3.
Then, the amount of uncondensed silanol group-containing segment (mol%) can be calculated by using the signal integral value of each of the other segments.

本実施形態のエマルジョンは、(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分に加えて、
式(1)で表される有機シラン化合物(すなわち、(A)成分)、不飽和カルボン酸エステル単量体(以下、(b1)成分ともいう)、不飽和カルボン酸単量体(以下、(b2)成分ともいう)のエチレン性不飽和単量体(以下、(B)成分ともいう)、及び、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物(以下、(C)成分ともいう)、を単量体成分として含む共重合体と、水とを含むことが好ましい。
ここで、(B)成分は、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物ではない。
(A)成分、(B)成分、(C)成分は、エマルジョン中において、重合した共重合物の粒子として存在してもよく、未反応物としてエマルジョン粒子へ吸着してあるいはエマルジョン水相中に存在してもよい。
また、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を単量体成分として含む共重合体の重合の形式は特に制限されない。上記共重合体は、例えば、(A)成分の重合ユニットと(B)成分の重合ユニットとが(C)成分を介してグラフトしたものを含んでいればよい。また、上記のエマルジョン中には、(A)成分のポリマーや、(A)成分と(C)成分とのポリマーや、(B)成分のポリマーや、(B)成分と(C)成分とのポリマー等といった共重合反応による生成物を含んでいてもよい。
In the emulsion of the present embodiment, in addition to the silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A),
The organic silane compound represented by the formula (1) (that is, the component (A)), the unsaturated carboxylic acid ester monomer (hereinafter, also referred to as the component (b1)), the unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter, (hereinafter,). The ethylenically unsaturated monomer (hereinafter, also referred to as (B) component) of b2) component) and the organic silane compound having an ethylenically unsaturated group (hereinafter, also referred to as (C) component) are simply referred to. It is preferable to contain a copolymer contained as a metric component and water.
Here, the component (B) is not an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group.
The component (A), the component (B), and the component (C) may exist as particles of a polymerized copolymer in the emulsion, and may be adsorbed on the emulsion particles as an unreacted product or in the aqueous emulsion phase. It may exist.
Further, the type of polymerization of the copolymer containing the component (A), the component (B), and the component (C) as a monomer component is not particularly limited. The copolymer may include, for example, a polymerization unit of the component (A) and a polymerization unit of the component (B) grafted via the component (C). Further, in the above emulsion, the polymer of the component (A), the polymer of the component (A) and the component (C), the polymer of the component (B), and the polymer of the component (B) and the component (C) are included. It may contain a product of a copolymerization reaction such as a polymer.

上記共重合体における(A)成分の含有比率は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の合計に対して、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、さらに好ましくは21質量%以下である。
(A)成分の含有比率の下限値は、特に制限されないが、通常0質量%超過であり、好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上であり、さらに好ましくは1.0質量%以上である。
(A)成分の含有比率が30質量%以下であることにより、上記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にあり、その結果、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制し、エマルジョンの経時安定性に優れ、かつ吸水白化性能の低下を防止でき、長期耐候性に優れた塗膜を得られる傾向にある。
また、(A)成分の含有比率が0.1質量%以上であることにより、エマルジョンに導入されるシロキサン結合が存在することにより、長期耐候性により優れた塗膜が得られる傾向にある。
The content ratio of the component (A) in the copolymer is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass, based on the total of the components (A), (B), and (C). It is less than or equal to, more preferably 21% by mass or less.
The lower limit of the content ratio of the component (A) is not particularly limited, but is usually in excess of 0% by mass, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably. Is 1.0% by mass or more.
When the content ratio of the component (A) is 30% by mass or less, the amount of the silanol group-containing segment tends to be controlled to less than 1 mol%, and as a result, the particle size of the emulsion particles increases with time. There is a tendency to obtain a coating film that suppresses the emulsion, has excellent stability over time, can prevent deterioration of water absorption and whitening performance, and has excellent long-term weather resistance.
Further, when the content ratio of the component (A) is 0.1% by mass or more, the presence of the siloxane bond introduced into the emulsion tends to obtain a coating film having better long-term weather resistance.

以下、本実施形態のエマルジョンに含まれる共重合体を構成する単量体である(A)成分(B)成分、及び(C)成分について説明する。 Hereinafter, the components (A) and (B) and the components (C), which are monomers constituting the copolymer contained in the emulsion of the present embodiment, will be described.

((A)成分:有機シラン化合物)
(A)有機シラン化合物の好ましい具体例について以下に示す。
式(1)中、(n,m)が(0,1)の組み合わせにおいては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらを用いることにより、ポリシロキサンの架橋密度を付与し、塗膜硬度を向上できる傾向にある。
(Component (A): Organic silane compound)
Preferred specific examples of the (A) organic silane compound are shown below.
In the combination in which (n, m) is (0,1) in the formula (1), for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane and the like can be mentioned. By using these, there is a tendency that the crosslink density of polysiloxane can be imparted and the hardness of the coating film can be improved.

式(1)中、(n,m)が(0,2)の組み合わせにおいては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらを用いることにより、ポリシロキサンの架橋密度を低下させ、塗膜に可撓性を付与することができる傾向にある。 In the combination of formula (1) where (n, m) is (0,2), for example, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane and the like can be mentioned. By using these, there is a tendency that the crosslink density of the polysiloxane can be lowered and the coating film can be imparted with flexibility.

式(1)中、(n,m)が(1,0)の組み合わせにおいては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらを用いることにより、ポリシロキサンの架橋密度を付与し、また、(B)成分との相溶性を付与することができる傾向にある。 In the combination of formula (1) where (n, m) is (1,0), for example, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane and the like can be mentioned. By using these, there is a tendency that the crosslink density of the polysiloxane can be imparted and the compatibility with the component (B) can be imparted.

式(1)中、(n,m)が(2,0)の組み合わせにおいては、例えば、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン等が挙げられる。これらを用いることにより、ポリシロキサンの架橋密度を低下させ、塗膜に可撓性を付与することができ、さらに、(B)成分との相溶性を付与することができる傾向にある。 Examples of the combination in which (n, m) is (2,0) in the formula (1) include diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dicyclohexyldimethoxysilane, and dicyclohexyldiethoxysilane. By using these, the crosslink density of the polysiloxane can be lowered, flexibility can be imparted to the coating film, and compatibility with the component (B) can be imparted.

したがって、上述した(n,m)の組み合わせの有機シラン化合物を、二種以上適宜組み合せることにより、目的とする塗膜物性を設計することが可能となる。 Therefore, it is possible to design the desired coating film physical properties by appropriately combining two or more kinds of the above-mentioned (n, m) combination of organic silane compounds.

また、上述した(n,m)の組み合わせ以外の有機シラン化合物としては、例えば、(n,m)が(0,3)、(0,0)の組み合わせが挙げられる。(0,3)の組み合わせにおいては、トリメチルモノメトキシシラン等が挙げられ、(0,0)の組み合わせにおいては、テトラエトキシシラン等が挙げられる。これらの有機シラン化合物は、前記(0,1)、(0,2)、(1,0)、及び(2,0)の組み合わせの有機シラン化合物と併せて必要に応じて使用することができる。 Examples of the organic silane compound other than the combination of (n, m) described above include combinations of (0,3) and (0,0) where (n, m) is (0,0). In the combination of (0,3), trimethylmonomethoxysilane and the like can be mentioned, and in the combination of (0,0), tetraethoxysilane and the like can be mentioned. These organic silane compounds can be used as necessary in combination with the organic silane compound of the combination of (0,1), (0,2), (1,0), and (2,0). ..

((B)成分:エチレン性不飽和単量体)
本実施形態のエマルジョンに含まれる共重合体には、(B)成分:エチレン性不飽和単量体として、(b1)不飽和カルボン酸エステル単量体及び(b2)不飽和カルボン酸単量体を含むことが好ましい。(b1)成分及び(b2)成分は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Component (B): Ethylene unsaturated monomer)
The copolymer contained in the emulsion of the present embodiment contains (B1) unsaturated carboxylic acid ester monomer and (b2) unsaturated carboxylic acid monomer as the component (B): ethylenically unsaturated monomer. Is preferably included. As the component (b1) and the component (b2), only one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<(b1)成分:不飽和カルボン酸エステル単量体>
本実施形態における(b1)成分:不飽和カルボン酸エステル単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル(本明細書中、アクリル酸及びメタクリル酸を合わせて(メタ)アクリル酸と標記する)が挙げられる。
(b1)不飽和カルボン酸エステルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、アルキル部の炭素数が1〜18の(メタ)アクリル酸アルキルエステル、エチレンオキサイド基の数が1〜100個の(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、アルキル部の炭素数が1〜18の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、エチレンオキサイド基の数が1〜100個の(ポリ)オキシエチレンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
<Component (b1): unsaturated carboxylic acid ester monomer>
As the component (b1) component: unsaturated carboxylic acid ester monomer in the present embodiment, for example, (meth) acrylic acid ester (in the present specification, acrylic acid and methacrylic acid are collectively referred to as (meth) acrylic acid. ).
The unsaturated carboxylic acid ester (b1) is not limited to the following, but for example, the (meth) acrylic acid alkyl ester having 1 to 18 carbon atoms in the alkyl portion and the number of ethylene oxide groups from 1 to 100. (Poly) oxyethylene mono (meth) acrylate, (poly) oxypropylene mono (meth) acrylate, (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester having 1 to 18 carbon atoms in the alkyl part, and 1 ethylene oxide group. Examples thereof include up to 100 (poly) oxyethylene di (meth) acrylates.

(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル等が挙げられる。 The (meth) acrylic acid alkyl ester is not limited to the following, and includes, for example, methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, n-butyl (meth) acrylic acid, and (meth) acrylic acid. Examples thereof include isobutyl, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, and cycloalkyl ester of (meth) acrylate.

(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。 The (poly) oxyethylene mono (meth) acrylate is not limited to the following, and includes, for example, (meth) ethylene glycol (meth) acrylate, methoxy (meth) ethylene glycol acrylate, (meth) diethylene glycol (meth) acrylate, and methoxy. Examples thereof include diethylene glycol (meth) acrylate, tetraethylene glycol (meth) acrylate, and tetraethylene glycol methoxy (meth) acrylate.

(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール等が挙げられる。 The (poly) oxypropylene mono (meth) acrylate is not limited to the following, and is, for example, propylene glycol (meth) acrylate, propylene glycol methoxy (meth) acrylate, and dipropylene glycol (meth) acrylate. , Dipropylene glycol methoxy (meth) acrylate, tetrapropylene glycol (meth) acrylate, tetrapropylene glycol methoxy (meth) acrylate and the like.

(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等が挙げられる。 Examples of the (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester include, but are not limited to, 2-hydroxyethyl (meth) acrylic acid and 2-hydroxypropyl (meth) acrylic acid.

また、(ポリ)オキシエチレンジ(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。 The (poly) oxyethylene di (meth) acrylate is not limited to the following, but is, for example, di (meth) ethylene glycol di (meth) acrylate, di (meth) acrylate diethylene glycol, and di (meth) acrylic acid. Examples thereof include triethylene glycol and tetraethylene glycol di (meth) acrylate.

また、上記以外の(b1)成分の具体例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Specific examples of the component (b1) other than the above include, but are not limited to, glycidyl (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and the like.

<(b2)成分:不飽和カルボン酸単量体>
本実施形態における(b2)成分:不飽和カルボン酸単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、及びそのモノエステル、フマル酸及びそのモノエステル、並びにマレイン酸及びそのモノエステル等が挙げられ、これらの群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
これらの不飽和カルボン酸は、本実施形態のエマルジョンを、その最終形態として、pH7.5〜9程度のアルカリ性とすることで、カルボシキル基による電気二重層を形成するため、本実施形態のエマルジョンの粒子の機械的安定性に寄与する。さらに、これらの不飽和カルボン酸単量体は、上述した(A)成分の加水分解反応及び縮合反応を促進させる触媒としても作用する。
<Component (b2): unsaturated carboxylic acid monomer>
The component (b2) component: unsaturated carboxylic acid monomer in the present embodiment is not limited to the following, but is, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and monoesters thereof, fumaric acid and monos thereof. Examples include esters, maleic acid and monoesters thereof, and it is preferable to include at least one selected from these groups.
These unsaturated carboxylic acids form an electric double layer of carbosilyl groups by making the emulsion of the present embodiment alkaline at a pH of about 7.5 to 9, as the final form of the emulsion of the present embodiment. Contributes to the mechanical stability of the particles. Furthermore, these unsaturated carboxylic acid monomers also act as catalysts for promoting the hydrolysis reaction and condensation reaction of the above-mentioned component (A).

<(b3)成分:(b1)成分及び(b2)成分以外のエチレン性不飽和単量体>
本実施形態のエマルジョンに含まれる共重合体は、エチレン性不飽和単量体として、(b1)成分及び(b2)成分以外のエチレン性不飽和単量体((b3)成分ともいう)を含有することができる。(b3)成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アクリルアミド単量体、メタクリルアミド単量体、ビニル単量体から選ばれる、(b1)成分及び(b2)成分と共重合可能な少なくとも1種のコモノマーを用いることができる。
<Component (b3): Ethylene unsaturated monomer other than component (b1) and component (b2)>
The copolymer contained in the emulsion of the present embodiment contains an ethylenically unsaturated monomer (also referred to as a (b3) component) other than the component (b1) and the component (b2) as an ethylenically unsaturated monomer. can do. The component (b3) is not limited to the following, but is copolymerized with the components (b1) and (b2) selected from, for example, an acrylamide monomer, a methacrylamide monomer, and a vinyl monomer. At least one possible comonomer can be used.

アクリルアミド単量体又はメタクリルアミド単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(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)アクリルアミド等があり、ビニル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ビニルピロリドン、メチルビニルケトン等が挙げられる。
また、シアン化ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
さらに、ビニルトルエン、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル、ブタジエン、エチレン等も挙げられる。
The acrylamide monomer or methacrylamide monomer is not limited to the following, and includes, for example, (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, and N-butoxymethyl ( Meta) There is acrylamide and the like, and examples of the vinyl-based monomer include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl versaticate, vinylpyrrolidone, methylvinyl ketone and the like.
The vinyl cyanide monomer is not limited to the following, and examples thereof include acrylonitrile and methacrylonitrile.
Further, aromatic monomers such as vinyltoluene, styrene and α-methylstyrene, vinyl halides such as vinyl chloride and vinylidene chloride, butadiene, ethylene and the like can also be mentioned.

上記共重合体における(B)成分の含有比率は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の合計に対して、好ましくは65質量%以上99.5質量%以下であり、より好ましくは70質量%以上99質量%以下であり、さらに好ましくは75質量%以上98質量%以下である。
(B)成分の含有比率が65質量%以上99.5質量%以下であることにより、上記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にあり、その結果、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制し、エマルジョンの経時安定性に優れ、かつ吸水白化性能の低下を防止できる傾向にある。
The content ratio of the component (B) in the copolymer is preferably 65% by mass or more and 99.5% by mass or less with respect to the total of the component (A), the component (B), and the component (C). It is more preferably 70% by mass or more and 99% by mass or less, and further preferably 75% by mass or more and 98% by mass or less.
When the content ratio of the component (B) is 65% by mass or more and 99.5% by mass or less, the amount of the silanol group-containing segment tends to be controlled to less than 1 mol%, and as a result, the emulsion particles over time There is a tendency that the enlargement of the particle size is suppressed, the stability of the emulsion with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance can be prevented.

((C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物)
本実施形態のエマルジョンに含まれる共重合体は、単量体成分として、(C)成分エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を含有することが好ましい。
(Component (C): Organic silane compound having an ethylenically unsaturated group)
The copolymer contained in the emulsion of the present embodiment preferably contains an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group as a component (C) as a monomer component.

(C)成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。これらは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(C)成分は、(B)エチレン性不飽和単量体のポリマー中でグラフト点として付加され、(A)成分:有機シラン化合物を側鎖として取り込むために用いられる。
The component (C) is not limited to the following, but is, for example, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxy. Examples thereof include propyltriethoxysilane and γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane. Only one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
The component (C) is added as a graft point in the polymer of the (B) ethylenically unsaturated monomer and is used to incorporate the component (A): an organic silane compound as a side chain.

上記共重合体における(C)成分の含有比率は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の合計に対して、好ましくは0.05質量%以上5質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上2.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.2質量%以上1.5質量%以下である。
(C)成分の含有比率が0.05質量%以上5質量%以下であることにより、上記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にあり、その結果、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制し、エマルジョンの経時安定性に優れ、かつ吸水白化性能の低下を防止できる傾向にある。
The content ratio of the component (C) in the copolymer is preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the total of the components (A), (B), and (C). It is more preferably 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less, and further preferably 0.2% by mass or more and 1.5% by mass or less.
When the content ratio of the component (C) is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, the amount of the silanol group-containing segment tends to be controlled to less than 1 mol%, and as a result, the emulsion particles over time There is a tendency that the enlargement of the particle size is suppressed, the stability of the emulsion with time is excellent, and the deterioration of the water absorption bleaching performance can be prevented.

((D)成分:界面活性剤)
本実施形態のエマルジョンには、乳化重合に用いる界面活性剤((D)成分ともいう)を含むことが好ましい。
(D)成分としては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸基又はスルホネート基を有するエチレン性不飽和単量体、硫酸エステル基を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられる。(D)成分は、エマルジョンから得られる膜の高度な耐水性を達成する観点から、スルホン酸基又はスルホネート基を有するエチレン性不飽和単量体、硫酸エステル基を有するエチレン性不飽和単量体の少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
(Component (D): Surfactant)
The emulsion of the present embodiment preferably contains a surfactant (also referred to as component (D)) used for emulsion polymerization.
The component (D) is not particularly limited, and examples thereof include an ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group and an ethylenically unsaturated monomer having a sulfate ester group. The component (D) is an ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group and an ethylenically unsaturated monomer having a sulfate ester group from the viewpoint of achieving a high degree of water resistance of the film obtained from the emulsion. It is preferable to contain at least one of.

スルホン酸基又はスルホネート基を有するエチレン性不飽和単量体としては、ラジカル重合性の二重結合を有し、かつフリーのスルホン酸基、又はそのアンモニウム塩かアルカリ金属塩である基(アンモニウムスルホネート基、又はアルカリ金属スルホネート基)を有する化合物が好ましい。
スルホン酸基又はスルホネート基を有するエチレン性不飽和単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩である基により一部が置換された、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜4のアルキルエーテル基、炭素2〜4のポリアルキルエーテル基、炭素数6又は10のアリール基及びコハク酸基からなる群より選ばれる置換基を有する化合物であるか、スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩である基に結合しているビニル基を有するビニルスルホネート化合物が好ましい。
前記スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩である基により一部が置換されたコハク酸化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、エレミノールJS−2、JS−5(製品名、三洋化成(株)製)、ラテムルS−120、S−180A、S−180(製品名、花王(株)製)が挙げられる。
また、スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩である炭素数2〜4のアルキルエーテル基又は炭素数2〜4のポリアルキルエーテル基を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アクアロンHS−10(製品名、第一工業製薬(株)製)、アデカリアソープSE−1025A、SR−10N、SR−20N(製品名、(株)ADEKA製)、アクアロンKH−10(製品名、 第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。
The ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group is a radically polymerizable double bond and a free sulfonic acid group, or a group thereof (ammonium sulfonate) which is an ammonium salt or an alkali metal salt thereof. A compound having a group or an alkali metal sulfonate group) is preferable.
The ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group is not limited to the following, but is partially substituted with, for example, a group which is an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of the sulfonic acid group. It is selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, a polyalkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, an aryl group having 6 or 10 carbon atoms and a succinic acid group. A compound having a substituent or a vinyl sulfonate compound having a vinyl group bonded to a group which is an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of a sulfonic acid group is preferable.
The succinic acid compound partially substituted with a group which is an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of the sulfonic acid group is not limited to the following, but is, for example, Eleminor JS-2 and JS-5 ( Product names include Sanyo Kasei Co., Ltd., Latemul S-120, S-180A, and S-180 (product name, manufactured by Kao Co., Ltd.).
Further, the compound having an alkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms or a polyalkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, which is an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of a sulfonic acid group, is not limited to the following. However, for example, Aqualon HS-10 (product name, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Adecaria Soap SE-1025A, SR-10N, SR-20N (product name, manufactured by ADEKA Corporation), Aqualon KH- 10 (product name, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and the like can be mentioned.

(D)成分は、エマルジョン中に、エマルジョン粒子にラジカル重合した共重合物として存在してもよく、未反応物としてエマルジョン粒子へ吸着してあるいはエマルジョン水相中に存在してもよく、又は、水溶性単量体との共重合物あるいは界面活性剤として用いられるエチレン性不飽和単量体同士の共重合物としてエマルジョン粒子へ吸着あるいは当該共重合物としてエマルジョン水相中に存在してもよい。
特に、(D)界面活性剤として用いられるエチレン性不飽和単量体をエマルジョン粒子にラジカル重合した共重合物の状態で存在する比率を高めることによって、エマルジョンより得られるフィルムの耐水性を高度なものとすることができる傾向にある。
The component (D) may be present in the emulsion as a copolymer radically polymerized on the emulsion particles, may be adsorbed on the emulsion particles as an unreacted product, or may be present in the aqueous emulsion phase, or It may be adsorbed on emulsion particles as a copolymer with a water-soluble monomer or a copolymer between ethylenically unsaturated monomers used as a surfactant, or may be present in the emulsion aqueous phase as the copolymer. ..
In particular, by increasing the proportion of the ethylenically unsaturated monomer used as (D) surfactant in the state of a copolymer radically polymerized into emulsion particles, the water resistance of the film obtained from the emulsion can be improved. Tends to be able to.

(D)成分として用いられるエチレン性不飽和単量体は、本実施形態のエマルジョンより得られるフィルムの熱分解ガスクロマトグラム質量分析(Py−GC−MS)を行うことにより、各物質を同定することができる。他の方法として、本実施形態のエマルジョンの水相成分を分離した後、高速原子衝撃質量分析(FABマススペクトル)を行うことによっても同定することができる。
本実施形態のエマルジョンにおいて、(D)成分として用いられるエチレン性不飽和単量体の使用量は、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計質量に対して、好ましくは0.05質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上5質量%以下である。
For the ethylenically unsaturated monomer used as the component (D), each substance should be identified by performing pyrolysis gas chromatogram mass spectrometry (Py-GC-MS) of the film obtained from the emulsion of the present embodiment. Can be done. As another method, it can be identified by separating the aqueous phase component of the emulsion of the present embodiment and then performing fast atom bombardment mass spectrometry (FAB mass spectrometry).
In the emulsion of the present embodiment, the amount of the ethylenically unsaturated monomer used as the component (D) is preferably 0.05 with respect to the total mass of the component (B): the ethylenically unsaturated monomer. It is by mass% or more and 10% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.

本実施形態では、界面活性剤として、スルホン酸基又はスルホネート基、あるいは硫酸エステル基を有するエチレン性不飽和単量体以外の、その他の通常の界面活性剤を併用することもできる。
当該界面活性剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩等のアニオン型界面活性剤;エマルゲン120、エマルゲン150(製品名、花王(株)製)、ニューコール2399S(製品名、日本界面活性剤(株)製)等の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ソルビタン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等の非反応性ノニオン型界面活性剤、アデカリアソープNE−20、NE−30、NE−40(製品名、旭電化工業(株)製)等のα−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン;及びアクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50(製品名、第一工業製薬(株)製)等の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等の反応性ノニオン型界面活性剤といわれる、エチレン性不飽和単量体と共重合可能なノニオン型界面活性剤等が挙げられる。
In the present embodiment, as the surfactant, other ordinary surfactants other than the ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group, a sulfonate group, or a sulfate ester group can also be used in combination.
The surfactant is not limited to the following, but is, for example, an anion type such as fatty acid soap, alkyl sulfonate, alkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate, and polyoxyethylene alkyl aryl sulfate. Surfactants; polyoxyethylene alkyl ethers such as Emargen 120, Emargen 150 (product name, manufactured by Kao Co., Ltd.), Newcol 2399S (product name, manufactured by Nippon Surfactant Co., Ltd.); polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester , Oxyethylene oxypropylene block copolymer and other non-reactive nonionic surfactants, Adecaria soap NE-20, NE-30, NE-40 (product name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), etc. α- [1 -[(Allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene; and Aqualon RN-10, RN-20, RN-30, RN-50 (product name, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Examples thereof include reactive nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylpropenylphenyl ether manufactured by Co., Ltd.), which are copolymerizable with ethylenically unsaturated monomers.

上記のエチレン性不飽和単量体を含む界面活性剤以外の界面活性剤の使用量は、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計の質量(100質量%)に対して、(D)界面活性剤がアニオン型界面活性剤である場合には、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.25質量%以下、非反応性ノニオン型界面活性剤及び反応性ノニオン型界面活性剤である場合には、好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下である。この範囲で使用することにより、より耐水性が良好なフィルムが形成される傾向にある。 The amount of the surfactant other than the surfactant containing the ethylenically unsaturated monomer described above is (B) with respect to the total mass (100% by mass) of the ethylenically unsaturated monomer. D) When the surfactant is an anionic surfactant, it is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.25% by mass or less, a non-reactive nonionic surfactant and a reactive nonionic surfactant. In the case of an activator, it is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less. By using it in this range, a film having better water resistance tends to be formed.

((E)成分:触媒)
本実施形態のエマルジョンには、触媒((E)成分ともいう)を含むことが好ましい。
触媒は、難水溶性の酸触媒を含むことが好ましい。難水溶性の酸触媒としては、例えば、アントラセンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、フェナントレンスルホン酸、ピレンスルホン酸、コロネンスルホン酸、ペリレンスルホン酸ジノニルナフタレン(モノ)スルホン酸、ピレンジスルホン酸、フェナントレンジスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸等の芳香族炭化水素スルホン酸、ドデシル硫酸スカンジウム等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも好ましくはジノニルナフタレン(モノ)スルホン酸である。難水溶性の酸触媒を用いることにより、前記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にあり、その結果、経時でのエマルジョン粒子の粒子径の肥大化が抑制し、エマルジョンの経時安定性に優れ、かつ吸水白化性能の低下を防止できる傾向にある。
((E) component: catalyst)
The emulsion of the present embodiment preferably contains a catalyst (also referred to as component (E)).
The catalyst preferably contains a poorly water-soluble acid catalyst. Examples of the poorly water-soluble acid catalyst include anthracene sulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid, phenanthrene sulfonic acid, pyrene sulfonic acid, coronen sulfonic acid, dinonylnaphthalene (mono) sulfonic acid perylene sulfonic acid, pyrenedi sulfonic acid, and phenanthrange sulfonic acid. , Aromatic hydrocarbon sulfonic acid such as dinonylnaphthalenedisulfonic acid, scandium dodecyl sulfate and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Of these, dinonylnaphthalene (mono) sulfonic acid is preferable. By using a poorly water-soluble acid catalyst, the amount of the silanol group-containing segment tends to be controlled to less than 1 mol%, and as a result, the enlargement of the particle size of the emulsion particles over time is suppressed, and the emulsion over time is suppressed. It has excellent stability and tends to prevent deterioration of water absorption and whitening performance.

難水溶性の酸触媒の含有量は、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計の質量(100質量%)に対して、好ましくは0.01質量%以上2.0質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下である。難水溶性の酸触媒の含有量を0.01質量%以上2.0質量%以下とすることにより、前記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にある。 The content of the poorly water-soluble acid catalyst is preferably 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less with respect to the total mass (100% by mass) of the component (B): ethylenically unsaturated monomer. , More preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less. By setting the content of the poorly water-soluble acid catalyst to 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less, the amount of the silanol group-containing segment tends to be controlled to less than 1 mol%.

従来、pHを2.4以下に調整するための通常の酸触媒として、メタクリル酸、アクリル酸、硫酸、塩酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸、ドデシルナフタレンスルホン酸、カンファ―スルホン酸等の可水溶性の強酸を用いる。これらの通常の酸触媒に加えて、難水溶性の酸触媒である触媒を併用することが好ましい。 Conventionally, as a usual acid catalyst for adjusting the pH to 2.4 or less, methacrylic acid, acrylic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, dodecylbenzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid, A water-soluble strong acid such as acid, 2,7-naphthalenedisulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, butylnaphthalenesulfonic acid, dodecylnaphthalenesulfonic acid, and camphorsulfonic acid is used. In addition to these ordinary acid catalysts, it is preferable to use a catalyst which is a poorly water-soluble acid catalyst in combination.

難水溶性の酸触媒に加え、通常の酸触媒等を合わせた(E)成分の含有量は、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計の質量(100質量%)に対して、好ましくは0.01質量%以上2.5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上1.5質量%以下である。(E)成分の含有量を0.01質量%以上2.5質量%以下とすることにより、前記シラノール基含有セグメント量を1モル%未満に制御できる傾向にある。 The content of component (E), which is a combination of a poorly water-soluble acid catalyst and a normal acid catalyst, is based on the total mass (100% by mass) of component (B): ethylenically unsaturated monomer. It is preferably 0.01% by mass or more and 2.5% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less. By setting the content of the component (E) to 0.01% by mass or more and 2.5% by mass or less, the silanol group-containing segment content tends to be controlled to less than 1 mol%.

(紫外線吸収剤、光安定剤)
本実施形態のエマルジョンは、紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を含有してもよい。
紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を含有することにより、高耐候性を付与することができる。
本実施形態のエマルジョンに紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を含有させる方法としては、紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を乳化重合時に存在させるようにすることが好ましい。
紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を乳化重合時に存在させるようにした場合、優れた分散性が得られ、本実施形態のエマルジョンを用いた塗膜中に分散して存在するようになるため、降雨等により溶出することが防止され、長期にわたり耐久性の向上が認められ好ましい。
なお、紫外線吸収剤及び/又は光安定剤を配合するタイミングは任意であり、乳化重合時に存在させるようにすればよい。
(UV absorber, light stabilizer)
The emulsion of this embodiment may contain a UV absorber and / or a light stabilizer.
High weather resistance can be imparted by containing an ultraviolet absorber and / or a light stabilizer.
As a method of incorporating the ultraviolet absorber and / or the light stabilizer in the emulsion of the present embodiment, it is preferable that the ultraviolet absorber and / or the light stabilizer is present at the time of emulsion polymerization.
When the ultraviolet absorber and / or the light stabilizer is allowed to be present at the time of emulsion polymerization, excellent dispersibility is obtained, and the ultraviolet absorber and / or the light stabilizer are dispersed and present in the coating film using the emulsion of the present embodiment. It is preferable that elution is prevented due to rainfall or the like and durability is improved over a long period of time.
The timing of blending the ultraviolet absorber and / or the light stabilizer is arbitrary, and it may be present at the time of emulsion polymerization.

紫外線吸収剤及び/又は光安定剤は、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計質量に対して0.1質量%〜5質量%用いることが好ましい。紫外線吸収剤及び/又は光安定剤の使用量を0.1質量%以上とすることにより、耐久性向上の効果を十分発揮することができ、5質量%以下とすることにより、重合安定性を良好に保ち、かつ塗膜の耐水性を良好とすることができる。 The ultraviolet absorber and / or light stabilizer is preferably used in an amount of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the total mass of the component (B): ethylenically unsaturated monomer. By setting the amount of the ultraviolet absorber and / or light stabilizer to 0.1% by mass or more, the effect of improving durability can be sufficiently exhibited, and by setting it to 5% by mass or less, the polymerization stability can be improved. It can be kept good and the water resistance of the coating film can be made good.

また、紫外線吸収剤として、分子内にラジカル重合性の二重結合を有するラジカル重合性のもの、光安定剤として、分子内にラジカル重合性の二重結合を有するラジカル重合性のものを用いることもできる。 Further, as the ultraviolet absorber, a radical-polymerizable one having a radical-polymerizable double bond in the molecule, and as a light stabilizer, a radical-polymerizable one having a radical-polymerizable double bond in the molecule shall be used. You can also do it.

さらに、紫外線吸収剤と光安定剤を併用すると、そのエマルジョンを用いて塗膜を形成する際に、塗膜が特に耐候性に優れたものとなるため好ましい。 Further, it is preferable to use an ultraviolet absorber and a light stabilizer in combination because the coating film has particularly excellent weather resistance when forming a coating film using the emulsion.

紫外線吸収剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
耐久性に優れたポリシロキサン含有高耐候性エマルジョンと紫外線吸収能が高い、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系の光安定剤と組み合わせることで、これらの相乗効果により優れた耐久性を示す。
ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベン ゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2,2'−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4,4'ジメトキシベンゾフェノン、2,2',4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、4−ドデシルオキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2'−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ステアリルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2'−ヒドロキシ−3',5'−ビス(α,α'−ジメチルベンジル)フェニル〕ベンゾトリアゾール)、メチル−3−〔3−tert−ブチル−5−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニル〕プロピオネートとポリエチレングリコール(分子量300)との縮合物(BASF(株)製、製品名:TINUVIN1130)、イソオクチル−3−〔3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル〕プロピオネート(BASF(株)製、製品名:TINUVIN384)、2−(3−ドデシル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール(BASF(株)製、製品名:TINUVIN571)、2−(2'−ヒドロキシ−3'−tert−ブチル−5'−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−4'−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2'−ヒドロキシ−3'−(3'',4'',5'',6''− テトラヒドロフタルイミドメチル)−5'−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス〔4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール〕、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール(BASF(株)製、製品名:TINUVIN 900)等が挙げられる。
The ultraviolet absorber is not limited to the following, and examples thereof include at least one selected from benzophenone type, benzotriazole type, and triazine type.
Examples of the light stabilizer include at least one selected from the hindered amine type.
By combining a highly durable polysiloxane-containing highly weather-resistant emulsion with a benzophenone-based, benzotriazole-based, triazine-based UV absorber, and hindered amine-based light stabilizer, which have high UV absorption capacity, these synergistic effects are superior. Shows durability.
The benzophenone-based ultraviolet absorber is not limited to the following, and is, for example, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfonic acid. , 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-dodecyloxybenzophenone, 2-hydroxy-4-benzyloxybenzophenone, bis (5-benzoyl-4-hydroxy-2-methoxyphenyl) ) Methan, 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenone, 2,2', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 4-dodecyloxy-2- Examples thereof include hydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-2'-carboxybenzophenone, 2-hydroxy-4-stearyloxybenzophenone and the like.
Benzotriazole-based ultraviolet absorbers are not limited to the following, but are, for example, 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) benzotriazole and 2- (2'-hydroxy-5'-. tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3', 5'-di-tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2 -(2-Hydroxy-3,5-di-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2- [2'-hydroxy-3', 5'-bis (α, α'-dimethylbenzyl) phenyl] benzotriazole), Methyl-3- [3-tert-butyl-5- (2H-benzotriazole-2-yl) -4-hydroxyphenyl] A condensate of propionate and polyethylene glycol (molecular weight 300) (manufactured by BASF Co., Ltd., product name) : TINUVIN1130), Isooctyl-3- [3- (2H-benzotriazole-2-yl) -5-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionate (manufactured by BASF Co., Ltd., product name: TINUVIN384), 2- ( 3-Dodecyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) Benzotriazole (manufactured by BASF Co., Ltd., product name: TINUVIN571), 2- (2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl)- 5-Chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3', 5'-di-tert-amylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-4'-octoxyphenyl) benzotriazole, 2- [2'-Hydroxy-3'-(3'', 4'', 5'', 6''-tetrahydrophthalimidemethyl) -5'-methylphenyl] Benzotriazole, 2,2-methylenebis [4- (1) , 1,3,3-Tetramethylbutyl) -6- (2H-benzotriazole-2-yl) phenol], 2- (2H-benzotriazole-2-yl) -4,6-bis (1-methyl-) 1-Phenylethyl) phenol (manufactured by BASF Co., Ltd., product name: TINUVIN 900) and the like can be mentioned.

ラジカル重合性ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール(大塚化学(株)製、製品名:RUVA−93)、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メタクリロキシエチル−3−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メタクリリルオキシプロピル−3−tert−ブチルフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、3−メタクリロイル−2−ヒドロキシプロピル−3−〔3'−(2''−ベンゾトリアゾリル)−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチル〕フェニルプロピオネート(BASF(株)製、製品名:CGL−104)等が挙げられる。 The radically polymerizable benzotriazole-based ultraviolet absorber is not limited to the following, but is, for example, 2- (2'-hydroxy-5'-methacryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole (Otsuka Kagaku (Otsuka Chemicals). Made by Co., Ltd., Product name: RUVA-93), 2- (2'-hydroxy-5'-methacryloxyethyl-3-tert-butylphenyl) -2H-benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5' − Methacryloxypropyl-3-tert-butylphenyl) -5-chloro-2H-benzotriazole, 3-methacryloyl-2-hydroxypropyl-3- [3'-(2''-benzotriazolyl) -4 -Hydroxy-5-tert-butyl] phenylpropionate (manufactured by BASF Co., Ltd., product name: CGL-104) and the like can be mentioned.

トリアジン系紫外線吸収剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、TINUVIN400(製品名、BASF(株)製)等が挙げられる。 The triazine-based ultraviolet absorber is not limited to the following, and examples thereof include TINUVIN400 (product name, manufactured by BASF Limited).

ヒンダードアミン系の光安定剤としては、塩基性が低いものが好ましく、具体的には塩基定数(pKb)が8以上のものが好ましい。
ヒンダードアミン系光安定剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ −tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、1−〔2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕エチル〕−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートとメチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−セバケートの混合物(BASF(株)製、製品名:TINUVIN292)、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、TINUVIN123(製品名、BASF(株)製)等が挙げられる。
As the hindered amine-based light stabilizer, those having low basicity are preferable, and specifically, those having a base constant (pKb) of 8 or more are preferable.
The hindered amine-based photostabilizer is not limited to the following, and includes, for example, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) succinate and bis (2,2,6,6-tetra). Methylpiperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) 2- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-butylmalonate, 1- [2- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propynyloxy] ethyl] -4- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propynyl Oxy] -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate and methyl-1,2,2,6,6-pentamethyl-4 -Piperidyl-sevacate mixture (manufactured by BASF Co., Ltd., product name: TINUVIN292), bis (1-octoxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, TINUVIN123 (product name, BASF Co., Ltd.) ), Etc.

〔エマルジョンの製造方法〕
本実施形態のエマルジョンは、(A)成分の加水分解縮合反応と、(B)成分の付加重合反応と、(C)成分の加水分解縮合反応及び付加重合反応とを、(E)成分の存在下で行う工程(以下、重合工程ともいう)を含む、製造方法により製造することができる。
上記製造方法は、さらに副生アルコールを除去する工程と、pH10以上にて加熱し、(A)成分の縮合反応を行う加熱処理工程と、を有することが好ましい。
[Emulsion manufacturing method]
In the emulsion of the present embodiment, the hydrolysis-condensation reaction of the component (A), the addition polymerization reaction of the component (B), the hydrolysis-condensation reaction and the addition polymerization reaction of the component (C), and the presence of the component (E) It can be produced by a production method including a step performed below (hereinafter, also referred to as a polymerization step).
The above-mentioned production method preferably further includes a step of removing the by-product alcohol and a heat treatment step of heating at pH 10 or higher to carry out a condensation reaction of the component (A).

(重合工程)
本実施形態のエマルジョンの製造方法における重合工程で用いる重合方法としては、例えば、乳化重合、懸濁重合、塊状重合、ミニエマルション重合が挙げられる。これらの重合方法の中でも、平均粒子径が10nm〜1μm程度の分散安定性の良好なエマルジョンを安定的に製造する観点から、乳化重合が好ましい。
(Polymerization process)
Examples of the polymerization method used in the polymerization step in the method for producing an emulsion of the present embodiment include emulsion polymerization, suspension polymerization, massive polymerization, and mini-emulsion polymerization. Among these polymerization methods, emulsion polymerization is preferable from the viewpoint of stably producing an emulsion having an average particle size of about 10 nm to 1 μm and having good dispersion stability.

乳化重合を適用する本実施形態のエマルジョンの製造方法としては、例えば、
(B)成分:エチレン性不飽和単量体及び(D)成分:界面活性剤からなるプレ乳化液を水性媒体中において重合した後、(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物及び(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物とを混合し、加水分解及び縮合反応を行う方法;
先に(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物及び(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物とを混合し加水分解及び縮合反応を行った後、(B)成分:エチレン性不飽和単量体及び(D)成分:界面活性剤を含むプレ乳化液を添加し重合する方法;
等が挙げられる。
特に、(B)エチレン性不飽和単量体及び(D)界面活性剤からなるプレ乳化液と、(A)有機シラン化合物及び(C)エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物とを混合した後、水性媒体中において重合反応と加水分解及び縮合反応を並行に進める方法が、有機成分とポリシロキサン成分の均一化の観点から好ましい。
重合工程で用いる水性媒体としては、反応系へ導入されるものであって、主に水が用いられ、炭素数1〜3の低級アルコール又はアセトン等の水に可溶な溶媒を水に添加した水性媒体であってもよい。このとき添加する水以外の溶媒の量は、エマルジョン中において20質量%以下であることが好ましい。ここで乳化液へ使用する水性媒体における水に可溶な溶媒の量は、好ましくは水性媒体の5質量%以下であり、より好ましくは2質量%以下であり、水に可溶な溶媒を含まないことがさらに好ましい。水に可溶な溶媒の量が20質量%以下であることにより、プレ乳化液の乳化状態が良好に維持され、良好な重合安定性を示す傾向にある。
As a method for producing an emulsion of the present embodiment to which emulsion polymerization is applied, for example,
After polymerizing a pre-emulsifying solution consisting of a component (B): an ethylenically unsaturated monomer and a component (D): a surfactant in an aqueous medium, the component (A): an organic silane represented by the formula (1) Compound and component (C): A method of mixing an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group and carrying out a hydrolysis and condensation reaction;
First, a component (A): an organic silane compound represented by the formula (1) and a component (C): an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group are mixed and subjected to a hydrolysis and condensation reaction, and then (B). ) Component: Ethylene unsaturated monomer and component (D): Method of adding and polymerizing a pre-emulsifying solution containing a surfactant;
And so on.
In particular, a pre-emulsified solution composed of (B) an ethylenically unsaturated monomer and (D) a surfactant was mixed with (A) an organic silane compound and (C) an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group. Later, a method in which the polymerization reaction, the hydrolysis and the condensation reaction are carried out in parallel in an aqueous medium is preferable from the viewpoint of homogenizing the organic component and the polysiloxane component.
As the aqueous medium used in the polymerization step, water is mainly used, which is introduced into the reaction system, and a water-soluble solvent such as a lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms or acetone is added to the water. It may be an aqueous medium. The amount of the solvent other than water added at this time is preferably 20% by mass or less in the emulsion. Here, the amount of the water-soluble solvent in the aqueous medium used for the emulsion is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less of the aqueous medium, and contains a water-soluble solvent. It is even more preferable that there is no such thing. When the amount of the solvent soluble in water is 20% by mass or less, the emulsified state of the pre-emulsified liquid is well maintained, and it tends to show good polymerization stability.

乳化重合では、ラジカル重合触媒として、熱又は還元性物質等によってラジカル分解してエチレン性不飽和単量体の付加重合を起こさせることができる、水溶性又は油溶性の過硫酸塩、過酸化物、アゾビス化合物等を有利に使用することができる。
ラジカル重合触媒としては、特に限定されるものではないが、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、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ハイドロクロライド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらの中でも、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムが好ましい。
In emulsion polymerization, a water-soluble or oil-soluble persulfate or peroxide that can be radically decomposed by a heat or a reducing substance to cause addition polymerization of an ethylenically unsaturated monomer as a radical polymerization catalyst. , Azobis compound and the like can be advantageously used.
The radical polymerization catalyst is not particularly limited, but for example, potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, t-butyl peroxybenzoate, 2,2-. Examples thereof include azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (2-diaminopropane) hydrogen peroxide, and 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). Among these, potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate are preferable.

ラジカル重合触媒の使用量としては、(B)成分:エチレン性不飽和単量体の合計質量に対して0.05質量%以上1.0質量%以下が好ましい。 The amount of the radical polymerization catalyst used is preferably 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the total mass of the component (B): ethylenically unsaturated monomer.

重合工程における重合時の(E)成分:触媒、及びpHは、(A)成分の加水分解及び縮合反応が速やかに進行させ、前記シラノール基含有セグメント量を抑えるよう調整するために、重要である。
本実施形態のエマルジョンの製造方法は、難水溶性の酸触媒と通常の酸触媒とを併用し、重合反応系のpHを1.5以上2.4以下の範囲として行うことが好ましい。
pHが1.5以上であることにより、(A)成分の加水分解が緩やかに進行し、副生アルコール濃度の上昇を防止でき、重合安定性を良好に維持することができる傾向にある。pHを1.5以上に調整するための酸触媒として、前記通常の酸触媒である強酸を用いることが好ましい。
難水溶性の酸触媒を用いること且つpHを2.4以下とすることにより、(A)成分の縮合反応速度を好適な範囲に調整でき、エマルジョン内における未縮合のシラノール基を減少させ、製造されたエマルジョンのシラノール基含有セグメント量を1モル%未満に調整することができ、経時での粒子径の肥大化現象や粘度上昇を防止できる傾向にある。
The component (E): catalyst and pH at the time of polymerization in the polymerization step are important for adjusting so that the hydrolysis and condensation reaction of the component (A) proceeds rapidly and the amount of the silanol group-containing segment is suppressed. ..
In the method for producing an emulsion of the present embodiment, it is preferable to use a poorly water-soluble acid catalyst and a normal acid catalyst in combination, and to set the pH of the polymerization reaction system in the range of 1.5 or more and 2.4 or less.
When the pH is 1.5 or more, the hydrolysis of the component (A) proceeds slowly, an increase in the by-product alcohol concentration can be prevented, and the polymerization stability tends to be maintained well. As the acid catalyst for adjusting the pH to 1.5 or more, it is preferable to use the strong acid which is the usual acid catalyst.
By using a poorly water-soluble acid catalyst and setting the pH to 2.4 or less, the condensation reaction rate of the component (A) can be adjusted within a suitable range, and the uncondensed silanol groups in the emulsion can be reduced for production. The silanol group-containing segment content of the obtained emulsion can be adjusted to less than 1 mol%, and there is a tendency that the phenomenon of particle size enlargement and the increase in viscosity with time can be prevented.

重合反応は、常圧下、65〜90℃の重合温度で行うことが好ましいが、モノマーの重合温度における蒸気圧等の特性に合わせ、高圧下でも実施することができる。
重合時間としては、導入時間と、導入後の熟成(cooking)時間がある。導入時間は、各種原料を反応系へ同時に導入する場合は通常数分であり、各種原料を反応系へ逐次導入する場合は重合による発熱が除熱可能な範囲で反応系へ逐次導入するため、最終的に得られるエマルジョン中の重合体濃度によっても異なるが、通常10分以上である。
導入後の熟成(cooking)時間としては、10分以上であることが好ましい。
この重合時間以下では、各原料がそのまま残留したり、有機シラン化合物が縮合せずに加水分解物のまま残留したりしてしまうおそれがある。
なお、重合速度の促進、及び70℃以下での低温での重合が望まれるときには、例えば重亜硫酸ナトリウム、塩化第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガリット等の還元剤をラジカル重合触媒と組み合わせて用いると有利である。
さらに、エマルジョンの分子量を調整するために、ドデシルメルカプタン等の連鎖移動剤を任意に添加することも可能である。
The polymerization reaction is preferably carried out under normal pressure at a polymerization temperature of 65 to 90 ° C., but can also be carried out under high pressure according to the characteristics such as vapor pressure at the polymerization temperature of the monomer.
The polymerization time includes an introduction time and a cooking time after introduction. The introduction time is usually several minutes when various raw materials are introduced into the reaction system at the same time, and when various raw materials are sequentially introduced into the reaction system, they are sequentially introduced into the reaction system within a range in which heat generation due to polymerization can be removed. It usually takes 10 minutes or more, although it depends on the concentration of the polymer in the finally obtained emulsion.
The aging (cooking) time after introduction is preferably 10 minutes or more.
Below this polymerization time, each raw material may remain as it is, or the organic silane compound may remain as a hydrolyzate without condensation.
When it is desired to accelerate the polymerization rate and polymerize at a low temperature of 70 ° C. or lower, for example, a reducing agent such as sodium bisulfite, ferrous chloride, ascorbic acid salt, or longalite may be used in combination with a radical polymerization catalyst. It is advantageous.
Furthermore, it is also possible to optionally add a chain transfer agent such as dodecyl mercaptan to adjust the molecular weight of the emulsion.

また、乳化重合終了後、成膜時の硬化触媒として、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、ラウリン酸錫、オクチル酸鉄、オクチル酸鉛、テトラブチルチタネート等の有機酸の金属塩;n−ヘキシルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン等のアミン化合物を、本実施形態のエマルジョンへ添加することが好ましい。
なお、これらの硬化触媒が水溶性でない場合には、その使用に際して、界面活性剤と水を用いてエマルジョン化しておくことが好ましい。
Further, as a curing catalyst at the time of film formation after the completion of emulsification polymerization, for example, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, tin octylate, tin laurate, iron octylate, lead octylate, tetrabutyl titanate and the like Metallic salts of organic acids; n-hexylamine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene and other amine compounds are preferably added to the emulsion of this embodiment.
When these curing catalysts are not water-soluble, it is preferable to emulsify them with a surfactant and water when using them.

本実施形態のエマルジョンを製造するための態様としては、(B)成分:エチレン性不飽和単量体のラジカル重合による乳化重合と、(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物の加水分解及び縮合反応による乳化重合を同時に水性媒体中で行い、さらに(A)成分の加水分解縮合物と(B)成分の重合体とが均一状態にあり、組成の偏在の少ない状態を形成することが好ましい。
適用する乳化重合方法は、特に限定されるものではなく、ユニフォーム構造を形成する一段重合方法、及びコアシェル構造を形成しうる多段重合方法等のいずれでもよく、目的に応じた重合方法を選択可能である。
As an embodiment for producing the emulsion of the present embodiment, component (B): emulsion polymerization by radical polymerization of an ethylenically unsaturated monomer and component (A): an organic silane compound represented by the formula (1). The emulsion polymerization by the hydrolysis and the condensation reaction of the above is simultaneously carried out in an aqueous medium, and the hydrolysis condensate of the component (A) and the polymer of the component (B) are in a uniform state, forming a state in which the composition is less unevenly distributed. It is preferable to do so.
The emulsion polymerization method to be applied is not particularly limited, and may be any one of a one-step polymerization method for forming a uniform structure, a multi-step polymerization method capable of forming a core-shell structure, and the like, and a polymerization method according to the purpose can be selected. be.

以下に、例えば、2段階に分けて乳化重合を実施する場合を説明する。
(B)成分:エチレン性不飽和単量体が互いに同じか、異なった成分組成(B1)及び(B2)を含み、(D)成分:界面活性剤が、スルホン酸基又はスルホネート基を有するエチレン性不飽和単量体、硫酸エステル基を有するエチレン性不飽和単量体及びそれらの混合物よりなる群から選ばれ、かつ互いに同じか異なった界面活性剤(D1)及び(D2)を含むとき、乳化重合をステップ〔1〕、ステップ〔2〕の順で行うことが好ましい。
ステップ〔1〕においては、エチレン性不飽和単量体組成(B1)と界面活性剤(D1)と、必要に応じて水性媒体を含むプレ乳化液を、水性媒体中において乳化重合に付すことにより、ステップ〔1〕におけるエマルジョンを得る。
ステップ〔2〕においては、エチレン性不飽和単量体組成(B2)及び界面活性剤(D2)と、必要に応じて水性媒体を含むプレ乳化液を、水性媒体中においてステップ〔1〕におけるエマルジョンに添加することによって乳化重合を行い、必要に応じてプレ乳化液と、(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物及び(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を混合しながら乳化重合に付すことにより、ポリシロキサンを複合化したエマルジョンを製造することができる。
Hereinafter, for example, a case where emulsion polymerization is carried out in two stages will be described.
Component (B): Ethylene in which the ethylenically unsaturated monomers contains the same or different component compositions (B1) and (B2), and component (D): the surfactant has a sulfonic acid group or a sulfonate group. When selected from the group consisting of sex-unsaturated monomers, ethylenically unsaturated monomers having a sulfate ester group, and mixtures thereof, and containing the same or different surfactants (D1) and (D2) from each other. It is preferable that the emulsion polymerization is carried out in the order of step [1] and step [2].
In step [1], a pre-emulsifying solution containing an ethylenically unsaturated monomer composition (B1), a surfactant (D1) and, if necessary, an aqueous medium is subjected to emulsion polymerization in the aqueous medium. , Obtain the emulsion in step [1].
In step [2], a pre-emulsified solution containing an ethylenically unsaturated monomer composition (B2) and a surfactant (D2) and, if necessary, an aqueous medium is added to the emulsion in step [1] in the aqueous medium. Emulsion polymerization is carried out by adding to, and if necessary, a pre-emulsifying solution, component (A): an organic silane compound represented by the formula (1), and component (C): an organic silane having an ethylenically unsaturated group. By subjecting the compound to emulsion polymerization while mixing it, an emulsion in which polysiloxane is compounded can be produced.

(加熱処理工程)
本実施形態のエマルジョンの製造方法では、(A)成分の加水分解縮合反応と、(B)成分の付加重合反応と、(C)成分の加水分解縮合及び付加重合反応とを、(E)成分の存在下で行う重合工程の後、エマルジョン内の未縮合のシラノール基の縮合を促進するため、pH10以上にて加熱し(アルカリ加熱処理ともいう)、(A)成分の縮合反応を実施することが好ましい。
加熱温度は、80〜90℃であることが好ましい。
本実施形態におけるアルカリ加熱処理時のpHは、好ましくは10.0以上であり、より好ましくはpH10.2以上、さらに好ましくは10.3以上である。
pH10.0以上であることにより、エマルジョン内の未縮合のシラノール基の縮合反応速度が充分なものとなり、シラノール基含有セグメント量とするための処理時間を短くでき、生産性を向上できる傾向にある。
また、使用するアルカリ成分の量を指数的に増加させず、生産コストを低減する観点から、アルカリ加熱処理時のpHは11.0以下であることが好ましく、10.8以下であることがより好ましく、10.6以下であることがさらに好ましい。
(Heat treatment process)
In the method for producing an emulsion of the present embodiment, the hydrolysis-condensation reaction of the component (A), the addition polymerization reaction of the component (B), and the hydrolysis-condensation and addition polymerization reaction of the component (C) are combined with the component (E). After the polymerization step performed in the presence of the above, in order to promote the condensation of uncondensed silanol groups in the emulsion, the mixture is heated at pH 10 or higher (also referred to as alkaline heat treatment) to carry out the condensation reaction of the component (A). Is preferable.
The heating temperature is preferably 80 to 90 ° C.
The pH at the time of the alkaline heat treatment in the present embodiment is preferably 10.0 or more, more preferably 10.2 or more, still more preferably 10.3 or more.
When the pH is 10.0 or higher, the condensation reaction rate of the uncondensed silanol groups in the emulsion becomes sufficient, the treatment time for obtaining the silanol group-containing segment amount can be shortened, and the productivity tends to be improved. ..
Further, from the viewpoint of reducing the production cost without increasing the amount of the alkaline component used exponentially, the pH at the time of the alkaline heat treatment is preferably 11.0 or less, and more preferably 10.8 or less. It is preferably 10.6 or less, and more preferably 10.6 or less.

シラノール基の縮合反応は、酸性又はアルカリ性領域で進行する。乳化重合時にpH2.5以下の強酸性領域にてシラノール基の縮合を促進し、乳化重合終了後に、pH10以上の強アルカリ領域にて未縮合シラノール基の縮合を促進する。すなわち、酸性状態とアルカリ性状態との2段階の調整によりシラノール基の縮合を促進することが可能となる。
上記のように、シラノール基の縮合を促進させることによって、29Si固体NMRスペクトルで同定及び定量される(A)成分のシラノール基含有セグメント量を、(A)成分のシリコーン構造由来のセグメント総量の1モル%未満に抑制できる傾向にあり、従来のポリシロキサン含有高分子エマルジョンに比して、経時での粒子径肥大が無く、かつ粘度上昇の無い安定した特性を有するエマルジョンを提供することが可能となる。
The silanol group condensation reaction proceeds in the acidic or alkaline region. During emulsion polymerization, condensation of silanol groups is promoted in a strongly acidic region of pH 2.5 or less, and after completion of emulsion polymerization, condensation of uncondensed silanol groups is promoted in a strongly alkaline region of pH 10 or more. That is, it is possible to promote the condensation of silanol groups by adjusting the acidic state and the alkaline state in two steps.
As described above, by promoting the condensation of silanol groups, the amount of silanol group-containing segments of component (A) identified and quantified by the 29 Si solid-state NMR spectrum is the total amount of segments derived from the silicone structure of component (A). It tends to be suppressed to less than 1 mol%, and it is possible to provide an emulsion having stable characteristics with no particle size enlargement over time and no increase in viscosity as compared with the conventional polysiloxane-containing polymer emulsion. It becomes.

本実施形態のエマルジョンの製造方法においては、(A)成分の加水分解時に副生するアルコールを除去することが好ましい。副生したアルコールの除去は、上述した重合工程の後、又はpH10以上のアルカリ性状態での加熱処理工程の後のいずれでもよい。
副生したアルコールの除去方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、汎用的な蒸留処理や、蒸気をエマルジョン中に通気させるストリッピング処理等が挙げられる。
副生したアルコールを除去した後の残留アルコール濃度は、好ましくは0.1質量%〜2質量%以下である。残留アルコール濃度を0.1質量%以上とすることにより、溜出量の過度に増加させる必要が無く、生産負荷や製造コストの増加を防止できる傾向にある。残留アルコール濃度を2質量%以下とすることにより、エマルジョンの引火を防止することができる傾向にある。
In the method for producing an emulsion of the present embodiment, it is preferable to remove the alcohol produced as a by-product during the hydrolysis of the component (A). The by-produced alcohol may be removed either after the above-mentioned polymerization step or after the heat treatment step in an alkaline state having a pH of 10 or higher.
The method for removing the by-produced alcohol is not limited to the following, and examples thereof include a general-purpose distillation treatment and a stripping treatment in which vapor is aerated in the emulsion.
The residual alcohol concentration after removing the by-produced alcohol is preferably 0.1% by mass to 2% by mass or less. By setting the residual alcohol concentration to 0.1% by mass or more, it is not necessary to excessively increase the amount of distilled water, and there is a tendency that an increase in production load and production cost can be prevented. By setting the residual alcohol concentration to 2% by mass or less, ignition of the emulsion tends to be prevented.

〔エマルジョンの用途〕
本実施形態のエマルジョンは、塗料、建材の仕上げ材、又は織布、不織布の仕上げ材として有用である。
特に、塗料用、建材の仕上げ材としては、具体的には、コンクリート、セメントモルタル、スレート板、ケイカル板、石膏ボード、押し出し成形板、発砲性コンクリート等の無機建材、織布又は不織布を基材とした建材、金属建材等の各種下地に対する塗料又は建築仕上げ材として、複層仕上げ塗材用の主材及びトップコート材、薄付け仕上げ塗材、厚付け仕上げ塗材、石材調仕上げ材、グロスペイント等の合成樹脂エマルジョンペイント、金属用塗料、木部塗料、瓦用塗料として有用である。
また、本実施形態のエマルジョンは、シロキサン結合エネルギーの高さから、光触媒塗料のバインダーや保護層としても有用である。
[Use of emulsion]
The emulsion of the present embodiment is useful as a finishing material for paints and building materials, or as a finishing material for woven fabrics and non-woven fabrics.
In particular, as finishing materials for paints and building materials, specifically, inorganic building materials such as concrete, cement mortar, slate board, caucal board, plaster board, extruded board, foamable concrete, woven cloth or non-woven fabric are used as base materials. Main material and top coat material for multi-layer finish coating material, thin finish coating material, thick finish coating material, stone-like finishing material, gloss as paint or building finishing material for various base materials such as building materials and metal building materials. It is useful as synthetic resin emulsion paint such as paint, metal paint, wood paint, and tile paint.
Further, the emulsion of the present embodiment is also useful as a binder or a protective layer for a photocatalytic paint because of its high siloxane binding energy.

以下、本実施形態について、具体的な実施例及び比較例を挙げて説明するが、本実施形態は、後述する実施例に限定されるものでない。
重合安定性の評価、及び得られたポリシロキサン含有水性アクリレート重合体エマルジョンの物性の試験については、下記に示す評価方法及び試験方法にしたがって実施した。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to specific examples and comparative examples, but the present embodiment is not limited to the examples described later.
The evaluation of the polymerization stability and the test of the physical properties of the obtained polysiloxane-containing aqueous acrylate polymer emulsion were carried out according to the evaluation method and the test method shown below.

<(1)重合安定性の評価>
乳化重合後に得られたエマルジョンを、100メッシュの濾布で凝固物を濾過し、その残渣質量とエマルジョンの固形分質量との比から、残渣率を求め、下記基準により重合安定性を評価した。
(判断基準) ◎ :残渣率が100ppm未満
○ :残渣率が100ppm以上200ppm未満
× :残渣率が200ppm以上
<(1) Evaluation of polymerization stability>
The coagulated product of the emulsion obtained after emulsion polymerization was filtered through a 100-mesh filter cloth, the residue ratio was determined from the ratio of the residue mass to the solid content mass of the emulsion, and the polymerization stability was evaluated according to the following criteria.
(Judgment criteria) ◎: Residue ratio is less than 100 ppm
◯: Residue ratio is 100 ppm or more and less than 200 ppm
X: Residue rate is 200 ppm or more

<(2)濾過性の評価>
乳化重合後に得られたエマルジョンを、100メッシュの濾布で凝固物を濾過し、終了するまでに要する時間を測定し、下記基準により濾過性を評価した。
(判断基準) ◎ :濾過時間が30秒未満
○ :濾過時間が30秒以上60秒未満
× :濾過時間が60秒以上
<(2) Evaluation of filterability>
The emulsion obtained after emulsion polymerization was filtered through a 100-mesh filter cloth to measure the time required for completion, and the filterability was evaluated according to the following criteria.
(Judgment criteria) ◎: Filtration time is less than 30 seconds
◯: Filtration time is 30 seconds or more and less than 60 seconds
×: Filtration time is 60 seconds or more

<(3)体積平均粒子径の測定>
得られたエマルジョンの体積平均粒子径を、リーズ&ノースラップ社製のマイクロトラック粒度分布計にて測定した。
<(3) Measurement of volume average particle size>
The volume average particle size of the obtained emulsion was measured with a Microtrack particle size distribution meter manufactured by Leeds & North Wrap.

<(4)シラノール基含有セグメントの定量分析>
得られたエマルジョンのシラノール基含有セグメント量は、エマルジョンを凍結乾燥し、29Si固体NMR測定(DD/MAS法)により、下記条件にて得られる、下記表1に示す各セグメントのシグナル量の積分値を用い、式(2)、具体的には、下記の式(2−1)を用いて算出した。
装置 :Bruker Biospin DSX400
観測核 :29Si
周波数 :79.48MHz
測定方法 :DD/MAS法
待ち時間 :30sec
NMR試料管 :7mmφ
積算回数 :7600回
MAS :4900Hz
化学シフト基準:TMS(CHCl3溶液)
<(4) Quantitative analysis of silanol group-containing segments>
The amount of silanol group-containing segments in the obtained emulsion is obtained by freeze-drying the emulsion and measuring by 29 Si solid-state NMR measurement (DD / MAS method) under the following conditions. Using the values, it was calculated using the formula (2), specifically, the following formula (2-1).
Equipment: Bruker Biospin DSX400
Observation nucleus: 29 Si
Frequency: 79.48MHz
Measurement method: DD / MAS method Waiting time: 30 sec
NMR sample tube: 7 mmφ
Number of integrations: 7600 times MAS: 4900Hz
Chemical shift criteria: TMS (CHCl 3 solution)

Figure 2021113256
Figure 2021113256

Figure 2021113256
Figure 2021113256

<(5)粘度>
得られたエマルジョンの粘度を、B型粘度計(東機産業社製:ビスコメーター TVB−10)にて測定した。
<(5) Viscosity>
The viscosity of the obtained emulsion was measured with a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd .: Viscometer TVB-10).

<(6)固形分率の測定>
固形分率の測定は、アルミ皿に、得られたエマルジョン:1gを精秤し、恒温乾燥機で105℃にて3時間乾燥させ、シリカゲルを入れたデシケーター中で30分間放冷した後に精秤した。乾燥後質量を乾燥前質量で除した割合を固形分率(質量%)とした。
また、固形分率の測定は、乳化重合終了後、及び蒸留および濃縮処理による副生アルコール除去後でそれぞれ実施し、重合後固形分率及び最終固形分率とした。
<(6) Measurement of solid content>
To measure the solid content, 1 g of the obtained emulsion was precisely weighed in an aluminum dish, dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 3 hours, allowed to cool in a desiccator containing silica gel for 30 minutes, and then finely weighed. did. The ratio obtained by dividing the mass after drying by the mass before drying was defined as the solid content ratio (mass%).
The solid content was measured after the completion of emulsion polymerization and after the by-product alcohol was removed by distillation and concentration treatment, respectively, and used as the post-polymerization solid content and the final solid content.

<(7)経時安定性の評価>
経時安定性評価は、得られたエマルジョンを60℃の恒温槽に4週間貯蔵し、貯蔵試験前後の体積平均粒子径の増大率と、粘度の増減率で比較評価した。
具体的に経時粒子径安定性は、各エマルジョンの貯蔵試験前の体積平均粒子径を、リーズ&ノースラップ社製のマイクロトラック粒度分布計にて測定し、各エマルジョンを60℃の恒温槽に4週間貯蔵し、貯蔵試験前後の体積平均粒子径を測定し、その増大率を下記基準で評価した。
また経時粘度安定性は、各エマルジョンの貯蔵試験前の60rpm粘度をB型粘度計(東機産業社製:ビスコメーター TVB−10)にて測定し、各エマルジョンを60℃の恒温槽に4週間貯蔵し、貯蔵試験前後の粘度の増減率を下記基準で評価した。
((7−1)経時粒子径安定性の判断基準)
◎ :粒子径の増大が5%未満
○ :粒子径の増大が5%以上10%未満
△ :粒子径の増大が10%以上30%未満
× :粒子径の増大が30%以上
((7−2)経時粘度安定性の判断基準)
◎ :粘度上昇または低下が5%未満
○ :粘度の増大または低下が5%以上10%未満
△ :粘度の増大または低下が10%以上50%未満
× :粘度の増大または低下が50%以上
<(7) Evaluation of stability over time>
The stability over time was evaluated by storing the obtained emulsion in a constant temperature bath at 60 ° C. for 4 weeks, and comparing the increase rate of the volume average particle size before and after the storage test with the increase / decrease rate of the viscosity.
Specifically, for the particle size stability over time, the volume average particle size of each emulsion before the storage test was measured with a Microtrack particle size distribution meter manufactured by Leeds & North Wrap, and each emulsion was placed in a constant temperature bath at 60 ° C. 4 It was stored for a week, the volume average particle size before and after the storage test was measured, and the rate of increase was evaluated according to the following criteria.
For the viscosity stability over time, the 60 rpm viscosity of each emulsion before the storage test was measured with a B-type viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd .: Viscometer TVB-10), and each emulsion was placed in a constant temperature bath at 60 ° C for 4 weeks. After storage, the rate of increase / decrease in viscosity before and after the storage test was evaluated according to the following criteria.
((7-1) Criteria for determining particle size stability over time)
◎: Increase in particle size is less than 5%
◯: Increase in particle size is 5% or more and less than 10%
Δ: Increase in particle size is 10% or more and less than 30%
X: Increase in particle size by 30% or more ((7-2) Criteria for determining viscosity stability over time)
◎: Viscosity increase or decrease is less than 5%
◯: Increase or decrease in viscosity is 5% or more and less than 10%
Δ: Increase or decrease in viscosity is 10% or more and less than 50%
X: Increase or decrease in viscosity is 50% or more

<(8)吸水白化性能評価>
吸水白化性能評価は、ガラス板に得られたエマルジョンの塗料を、0.1mmのアプリケータにて塗工し、23℃にて1晩乾燥を行うことで塗膜を得た。その後、ガラス板に塗膜を付着させたまま23℃の水中に24時間浸漬した。
浸漬前の透過率及びヘイズ値と、浸漬後の透過率及びヘイズ値との変化率(ヘイズ値変化率)を、日本電色工業社製:ヘイズメーターNDH5000にて測定した。
判定は、上記(7)の<経時安定性の評価>に記載した貯蔵試験前と貯蔵試験後の各エマルジョンから、それぞれ塗膜を作製し、吸水白化によるヘイズ値変化率を比較した。
◎:貯蔵試験前と貯蔵試験後のヘイズ値変化率の差が±2.5%未満
○:貯蔵試験前に対し、貯蔵試験後のヘイズ値変化率が2.5%以上5%未満増加
△:貯蔵試験前に対し、貯蔵試験後のヘイズ値変化率が5%以上10%未満増加し、耐吸水白化性が悪化
×:貯蔵試験前に対し、貯蔵試験後のヘイズ値が10%以上増加し、耐吸水白化性が悪化
<(8) Water absorption whitening performance evaluation>
For the evaluation of water absorption and whitening performance, a coating film was obtained by applying the emulsion paint obtained on a glass plate with a 0.1 mm applicator and drying at 23 ° C. overnight. Then, the glass plate was immersed in water at 23 ° C. for 24 hours with the coating film adhered.
The rate of change (rate of change in haze value) between the transmittance and haze value before immersion and the transmittance and haze value after immersion was measured with a haze meter NDH5000 manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd.
For the judgment, a coating film was prepared from each of the emulsions before and after the storage test described in <Evaluation of stability over time> described in (7) above, and the rate of change in haze value due to water absorption and whitening was compared.
⊚: Difference in haze value change rate before and after storage test is less than ± 2.5% ○: Haze value change rate after storage test increased by 2.5% or more and less than 5% compared to before storage test △ : The rate of change in haze value after the storage test increased by 5% or more and less than 10% compared to before the storage test, and the water absorption and whitening resistance deteriorated. ×: The haze value after the storage test increased by 10% or more compared to before the storage test. However, the water absorption and whitening resistance deteriorates.

〔実施例1〕
撹拌機、還流冷却器、滴下槽及び温度計を取りつけた内容量2.0リットルのSUS製セパラブルフラスコに、水730質量部、界面活性剤としてアクアロンKH−10(製品名、第一工業製薬(株)製)の25質量%水溶液16質量部を仕込み、温度を80℃に上げてから5分後に、ペルオキソ硫酸アンモニウムの2質量%水溶液7.5質量部を添加した。
[Example 1]
730 parts by mass of water and Aqualon KH-10 (product name, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as a surfactant in a 2.0-liter SUS separable flask equipped with a stirrer, reflux condenser, dropping tank and thermometer. 16 parts by mass of a 25% by mass aqueous solution (manufactured by Co., Ltd.) was charged, and 5 minutes after raising the temperature to 80 ° C., 7.5 parts by mass of a 2% by mass aqueous solution of ammonium peroxosulfate was added.

次に、ステップ(1)として、(B)成分:エチレン性不飽和単量体のメタクリル酸シクロヘキシル(CHMA)25質量部、メタクリル酸ブチル(BMA)66質量部、メタクリル酸メチル(MMA)69質量部、アクリル酸ブチル(BA)87.5質量部、メタクリル酸(MAA)2.5質量部、(E)成分:ジノニルナフタレン(モノ)スルホン酸0.5質量部と、開始剤である過硫酸アンモニウム(APS)の2%水溶液12.5質量部、界面活性剤:アクアロンKH10の25質量%水溶液を20質量部及びエマルゲン(Em150)(製品名、花王(株)製)の20%水溶液を12.5質量部、酸触媒:ドデシルベンゼンスルホン酸(DBS)の10%水溶液15質量部、水218質量部の混合液を作製し、当該混合液をホモミキサーにより乳化し、プレ乳化液を得た。
次に、(A)成分として、メチルトリメトキシシランZ6366(製品名、東レダウコーニング(株)製)33質量部、ジメチルジメトキシシランZ6329(製品名、東レダウコーニング(株)製)20質量部、フェニルトリメトキシシランKBM103(製品名、信越シリコーン(株)製)13.5質量部、及び(C)エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランSZ6030(製品名、東レダウコーニング(株)製)2.5質量部の混合液と、上記のようにして得られたプレ乳化液を、Y字管〔Y字管の出口には100メッシュの金網を詰め2つ滴下槽の液が混じり合うところまで、モレキュラシーブス3A(製品名:和光純薬(株)製)を充填し、(A)有機シラン化合物成分とプレ乳化液との緩やかな混合ができるように調整した。〕を介して反応容器中へ滴下槽より2時間かけて流入させた。
流入中は反応容器中の温度を80℃に保った。
流入が終了してから反応容器中の温度を80℃で30分間保った。
Next, as step (1), component (B): 25 parts by mass of cyclohexyl methacrylate (CHMA), 66 parts by mass of butyl methacrylate (BMA), 69 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), which is an ethylenically unsaturated monomer. Parts, 87.5 parts by mass of butyl acrylate (BA), 2.5 parts by mass of methacrylate (MAA), component (E): 0.5 parts by mass of dinonylnaphthalene (mono) sulfonic acid, and an aqueous solution as an initiator. 12.5 parts by mass of a 2% aqueous solution of ammonium sulfate (APS), 20 parts by mass of a 25% by mass aqueous solution of surfactant: Aqualon KH10, and 12 parts of a 20% aqueous solution of Emalgen (Em150) (product name, manufactured by Kao Co., Ltd.) .5 parts by mass, acid catalyst: A mixed solution of 15 parts by mass of a 10% aqueous solution of dodecylbenzene sulfonic acid (DBS) and 218 parts by mass of water was prepared, and the mixed solution was emulsified with a homomixer to obtain a pre-emulsified solution. ..
Next, as the component (A), 33 parts by mass of methyltrimethoxysilane Z6366 (product name, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), 20 parts by mass of dimethyldimethoxysilane Z6329 (product name, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), Phenyltrimethoxysilane KBM103 (product name, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) 13.5 parts by mass, and (C) γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane SZ6030 (product name) as an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group. , Toray Dow Corning Co., Ltd.) 2.5 parts by mass of the mixed solution and the pre-emulsified solution obtained as described above in a Y-shaped tube [The outlet of the Y-shaped tube is filled with a 100 mesh wire mesh 2 Fill with Molecular Sives 3A (product name: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) until the liquids in the dropping tank are mixed so that (A) the organic silane compound component and the pre-emulsified liquid can be gently mixed. It was adjusted. ], It was allowed to flow into the reaction vessel from the dropping tank over 2 hours.
The temperature in the reaction vessel was kept at 80 ° C. during the inflow.
After the inflow was completed, the temperature in the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 30 minutes.

次に、ステップ(2)として、(B)成分:エチレン性不飽和単量体のメタクリル酸シクロヘキシル25質量部、メタクリル酸ブチル56.5質量部、メタクリル酸メチル136質量部、アクリル酸ブチル22.5質量部、メタクリル酸ヒドロキシエチル2.5質量部、メタクリル酸5質量部、アクリル酸2.5質量部、(E)成分:ジノニルナフタレン(モノ)スルホン酸0.5質量部と、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液15質量部、アクアロンKH10の25質量%水溶液を8質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸の10質量%水溶液15質量部、水222質量部の混合液を作製し、当該混合液をホモミキサーにより乳化し、プレ乳化液を得た。
次に、(A)有機シラン化合物成分として、メチルトリメトキシシラン33質量部、ジメチルジメトキシシラン20質量部、フェニルトリメトキシシラン13.5質量部、及びγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン2.5質量部の混合液と、上記のようにして得られたプレ乳化液を反応容器中へ滴下槽より1時間かけて流入させた。
流入中は反応容器中温度を80℃に保ち、流入が終了してからも反応容器中の温度を80℃で60分間保った後に、室温まで冷却し乳化重合を終了させた。
得られたエマルジョンの水素イオン濃度を測定したところpH2.3、固形分は32.9質量%であった。
100メッシュの金網で濾過し、濾過された凝集物の乾燥質量は得られた固形分質量に対して20ppm以下と非常にわずかで、また反応容器内壁および攪拌羽根への付着物もわずかであった。
続いて、得られたエマルジョン内の未縮合のシラノール基の縮合を促進するため、2Lのナスフラスコに上述のエマルジョン1kgを仕込み、次に25質量%アンモニア水溶液35gを添加したところ、pHは10.2であった。
その後、エバポレータ装置のウォーターバスに浸してエマルジョンの温度を80℃にした後、ナスフラスコを回転させながら5時間保った。
次に、適量の消泡剤を添加し、徐々に減圧しながら終了時には40kPaまで減圧して、メタノール濃度が0.8質量%になるまで蒸留および濃縮処理を行った。
室温まで冷却後、100メッシュの金網でエマルジョンを濾過し、水素イオン濃度を測定したところpH7.8であった。これに25質量%アンモニア水溶液を添加し、pH8.7に調整した。
得られたエマルジョンの固形分は、40.2質量%、体積平均粒子径は105nm、粘度は650mPa・sであった。
Next, as step (2), the component (B): cyclohexyl methacrylate 25 parts by mass, butyl methacrylate 56.5 parts by mass, methyl methacrylate 136 parts by mass, butyl acrylate 22. 5 parts by mass, hydroxyethyl methacrylate 2.5 parts by mass, 5 parts by mass methacrylic acid, 2.5 parts by mass acrylate, component (E): dinonylnaphthalene (mono) sulfonic acid 0.5 parts by mass, ammonium persulfate A mixed solution of 15 parts by mass of a 2% by mass aqueous solution of AQUARON KH10, 8 parts by mass of a 25% by mass aqueous solution of Aqualon KH10, 15 parts by mass of a 10% by mass aqueous solution of dodecylbenzenesulfonic acid, and 222 parts by mass of water was prepared, and the mixed solution was homogenized. It was emulsified with a mixer to obtain a pre-emulsified solution.
Next, as the (A) organic silane compound component, 33 parts by mass of methyltrimethoxysilane, 20 parts by mass of dimethyldimethoxysilane, 13.5 parts by mass of phenyltrimethoxysilane, and 2.5 parts by mass of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane. The mixed solution of the part and the pre-emulsifying solution obtained as described above were allowed to flow into the reaction vessel from the dropping tank over 1 hour.
During the inflow, the temperature in the reaction vessel was kept at 80 ° C., and even after the inflow was completed, the temperature in the reaction vessel was kept at 80 ° C. for 60 minutes, and then cooled to room temperature to complete the emulsion polymerization.
The hydrogen ion concentration of the obtained emulsion was measured and found to have a pH of 2.3 and a solid content of 32.9% by mass.
The dry mass of the agglomerates filtered through a 100-mesh wire mesh was very small, 20 ppm or less with respect to the obtained solid content mass, and the deposits on the inner wall of the reaction vessel and the stirring blade were also small. ..
Subsequently, in order to promote the condensation of uncondensed silanol groups in the obtained emulsion, 1 kg of the above emulsion was charged into a 2 L eggplant flask, and then 35 g of a 25 mass% aqueous ammonia solution was added. The pH was 10. It was 2.
Then, the emulsion was immersed in a water bath of an evaporator device to bring the temperature of the emulsion to 80 ° C., and then the eggplant flask was kept rotating for 5 hours.
Next, an appropriate amount of defoaming agent was added, and the pressure was gradually reduced to 40 kPa at the end of the pressure reduction, and distillation and concentration treatment were carried out until the methanol concentration reached 0.8% by mass.
After cooling to room temperature, the emulsion was filtered through a 100-mesh wire mesh, and the hydrogen ion concentration was measured and found to be pH 7.8. A 25 mass% aqueous ammonia solution was added thereto to adjust the pH to 8.7.
The solid content of the obtained emulsion was 40.2% by mass, the volume average particle size was 105 nm, and the viscosity was 650 mPa · s.

〔実施例2〕
エマルジョン作製の原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同様の方法にて、エマルジョンを製造した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Example 2]
The emulsion was produced by the same method as in Example 1 except that the raw materials for producing the emulsion were the formulations shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔実施例3〕
エマルジョン作製の原料を下記表2に記載した配合とし、実施例1と同様にステップ(2)まで行った。
次にステップ(3)として、下記表2記載の質量部の成分(B)、成分(D)、触媒及び水からプレ乳化液を作製し、成分(A)及び成分(C)の混合液と得られたプレ乳化液を反応容器中へ滴下槽より1時間かけて流入させた。
流入中は反応容器中温度を80℃に保ち、流入が終了してからも反応容器中温度を80℃で60分間保った後に、室温まで冷却し乳化重合を終了させた。
その後、実施例1と同様に、得られたエマルジョン内の未縮合のシラノール基の縮合を促進するため、2Lのナスフラスコに上述のエマルジョン1kgを仕込み、次に25質量%アンモニア水溶液35gを添加したところ、pHは10.4であった。
さらに、実施例1と同様に、エバポレータ装置のウォーターバスに浸してエマルジョンの温度を80℃にした後、ナスフラスコを回転させながら5時間保ち、続いて蒸留及び濃縮処理を行った。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Example 3]
The raw materials for producing the emulsion were the formulations shown in Table 2 below, and steps (2) were carried out in the same manner as in Example 1.
Next, as step (3), a pre-emulsified solution is prepared from the component (B), the component (D), the catalyst and water in parts of the mass shown in Table 2 below, and the pre-emulsified solution is combined with the mixed solution of the component (A) and the component (C). The obtained pre-emulsified solution was allowed to flow into the reaction vessel from the dropping tank over 1 hour.
During the inflow, the temperature in the reaction vessel was kept at 80 ° C., and even after the inflow was completed, the temperature in the reaction vessel was kept at 80 ° C. for 60 minutes, and then cooled to room temperature to complete the emulsion polymerization.
Then, in the same manner as in Example 1, in order to promote the condensation of uncondensed silanol groups in the obtained emulsion, 1 kg of the above emulsion was charged into a 2 L eggplant flask, and then 35 g of a 25 mass% ammonia aqueous solution was added. However, the pH was 10.4.
Further, in the same manner as in Example 1, the emulsion was immersed in a water bath of an evaporator device to bring the temperature of the emulsion to 80 ° C., and then the eggplant flask was kept rotating for 5 hours, followed by distillation and concentration treatment.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔実施例4〕
撹拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取りつけた内容量2.0リットルのSUS製セパラブルフラスコに、水680質量部、界面活性剤としてアクアロンKH10の25質量%水溶液16.8質量部を入れ、温度を80℃に上げてから5分後に、ペルオキソ硫酸アンモニウムの2質量%水溶液を10.5質量部添加した。
次に、原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同一の処理を行い、エマルジョンを作製した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Example 4]
In a separable flask made of SUS with an internal capacity of 2.0 liters equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping tank, and a thermometer, 680 parts by mass of water and 16.8 mass of a 25 mass% aqueous solution of Aqualon KH10 as a surfactant 5 minutes after the temperature was raised to 80 ° C., 10.5 parts by mass of a 2% by mass aqueous solution of ammonium peroxosulfate was added.
Next, an emulsion was prepared by performing the same treatment as in Example 1 except that the raw materials were formulated as shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔実施例5〕
撹拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取りつけた内容量2.0リットルのSUS製セパラブルフラスコに、水730質量部、界面活性剤としてアクアロンKH10の25質量%水溶液16.0質量部を入れ、温度を80℃に上げてから5分後に、ペルオキソ硫酸アンモニウムの2質量%水溶液を7.5質量部添加した。
次に、原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同一の処理を行い、エマルジョンを作製した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Example 5]
In a separable flask made of SUS with an internal capacity of 2.0 liters equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping tank, and a thermometer, 730 parts by mass of water and 16.0 mass by mass of a 25 mass% aqueous solution of Aqualon KH10 as a surfactant. 5 minutes after the temperature was raised to 80 ° C., 7.5 parts by mass of a 2% by mass aqueous solution of ammonium peroxosulfate was added.
Next, an emulsion was prepared by performing the same treatment as in Example 1 except that the raw materials were formulated as shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔比較例1〕
撹拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取りつけた内容量2.0リットルのSUS製セパラブルフラスコに、水440質量部、界面活性剤としてアクアロンKH−10の25質量%水溶液12.0質量部を入れ、温度を80℃に上げてから5分後に、ペルオキソ硫酸アンモニウムの2質量%水溶液を4.5質量部添加した。
次に、原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同一の処理を行い、エマルジョンを作製した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Comparative Example 1]
440 parts by mass of water and a 25% by mass aqueous solution of Aqualon KH-10 as a surfactant in a 2.0-liter SUS separable flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping tank, and a thermometer. After adding 0 parts by mass and raising the temperature to 80 ° C., 4.5 parts by mass of a 2% by mass aqueous solution of ammonium peroxosulfate was added.
Next, an emulsion was prepared by performing the same treatment as in Example 1 except that the raw materials were formulated as shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔比較例2〕
原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同一の処理を行い、エマルジョンを製造した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Comparative Example 2]
An emulsion was produced by performing the same treatment as in Example 1 except that the raw materials were formulated as shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

〔比較例3〕
原料を下記表2に記載した配合としたこと以外は、実施例1と同一の処理を行い、エマルジョンを製造した。
得られたエマルジョンの固形分、体積平均粒子径、及び粘度を下記表3に示す。
[Comparative Example 3]
An emulsion was produced by performing the same treatment as in Example 1 except that the raw materials were formulated as shown in Table 2 below.
The solid content, volume average particle size, and viscosity of the obtained emulsion are shown in Table 3 below.

[シラノール基含有セグメント量の算出]
<比較例3のシラノール基含有セグメント量>
図1に、比較例3で製造したエマルジョンを用いて測定した29Si固体NMRスペクトルを示す。図1のスペクトル図中に示す数字は、表1に示す各シラノール基を含有する構造に由来のシグナルの積分値(モル比)を示す。下記表4には、比較例3におけるエマルジョンを構成している各シラノール基を含有する構造と、各構造のシグナル積分値と、当該各構造のシグナル積分値から求められるシラノール基含有セグメント量を示した。シラノール基含有セグメント量(モル%)は、式(2−1)により算出した。
<実施例1〜5、並びに比較例1及び2のシラノール基含有セグメント量>
実施例1〜5、並びに比較例1及び2についても、比較例3と同様に29Si固体NMRスペクトルを測定し、シラノール基含有セグメント量を求めた。下記表4に、実施例1〜5及び比較例1及び2の各セグメント量とシラノール基含有セグメント量とを示した。
[Calculation of silanol group-containing segment amount]
<Amount of Silanol Group-Containing Segment in Comparative Example 3>
FIG. 1 shows a 29 Si solid-state NMR spectrum measured using the emulsion produced in Comparative Example 3. The numbers shown in the spectral diagram of FIG. 1 indicate the integrated value (molar ratio) of the signal derived from the structure containing each silanol group shown in Table 1. Table 4 below shows the structure containing each silanol group constituting the emulsion in Comparative Example 3, the signal integral value of each structure, and the silanol group-containing segment amount obtained from the signal integral value of each structure. rice field. The silanol group-containing segment amount (mol%) was calculated by the formula (2-1).
<Amount of silanol group-containing segments of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2>
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the 29 Si solid-state NMR spectrum was measured in the same manner as in Comparative Example 3, and the amount of silanol group-containing segments was determined. Table 4 below shows the amount of each segment of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 and the amount of silanol group-containing segment.

[実施例1〜5、及び比較例1〜3の経時安定性評価]
得られたエマルジョンを60℃の恒温槽に4週間貯蔵し、貯蔵試験前後の体積平均粒子径の増大率と、粘度の増減率を<(7)経時安定性の評価>にしたがい実施した。
実施例1〜5のエマルジョンは、比較例1〜3エマルジョンに対し、貯蔵試験前後において、粒子径の変化が少なく、粘度の増減も少ないエマルジョンが得られることが分かった。
[Evaluation of stability over time in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3]
The obtained emulsion was stored in a constant temperature bath at 60 ° C. for 4 weeks, and the rate of increase in volume average particle size and the rate of increase / decrease in viscosity before and after the storage test were carried out according to <(7) Evaluation of stability over time>.
It was found that the emulsions of Examples 1 to 5 gave less change in particle size and less increase / decrease in viscosity before and after the storage test than the emulsions of Comparative Examples 1 to 3.

[実施例1〜5、比較例1〜3の貯蔵試験前後の塗膜性能の評価結果]
実施例1〜5及び比較例1〜3の各エマルジョンの貯蔵試験前と、各エマルジョンを60℃の恒温槽に2週間貯蔵した後に作製した塗膜の吸水白化試験におけるヘイズ値を下記表4に示した。
比較例1〜3は実施例1〜5に比較して比べて、貯蔵試験後のヘイズ値が低下していることが分かった。これは、比較例1〜3においては、貯蔵試験後に一部の粒子の凝集等により粒子径分布が拡がるため、塗膜形成時の細密充填構造が損なわれたためであると考えられる。
[Evaluation results of coating film performance before and after the storage test of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3]
Table 4 below shows the haze values in the water absorption whitening test of the coating film prepared before the storage test of each emulsion of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 and after storing each emulsion in a constant temperature bath at 60 ° C. for 2 weeks. Indicated.
It was found that the haze values of Comparative Examples 1 to 3 after the storage test were lower than those of Examples 1 to 5. It is considered that this is because in Comparative Examples 1 to 3, the particle size distribution is widened due to the aggregation of some particles after the storage test, so that the close-packed structure at the time of forming the coating film is impaired.

Figure 2021113256
Figure 2021113256

Figure 2021113256
Figure 2021113256

Figure 2021113256
Figure 2021113256

Claims (6)

(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分を含む、エマルジョンであって、
下記式(2)にて定義される、(A)成分の加水分解縮合後のシリコーン成分におけるシラノール基含有セグメント量が、(A)成分のシリコーン構造由来のセグメント総量に対して1モル%未満である、エマルジョン。
(A)成分:下記式(1)で表される有機シラン化合物
Figure 2021113256
(式(1)中、
1は、フェニル基又はシクロヘキシル基であり、
2は、水素原子又は炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基であり、
3は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、又は水酸基であり、
(n,m)は、(0,1)、(0,2)、(1,0)及び(2,0)からなる組み合わせの群より選ばれる少なくとも一種である。);
Figure 2021113256
(式(2)中、
Dは、式(1)において、R3が4−(n+m)が2の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
Tは、式(1)において、R3が4−(n+m)が3の場合での29Si固体NMRスペクトルで同定されるシグナル量であり、Σは、その積分値であり、
D及びTの添え字の数字は、それぞれのSi−O結合手数を表す。)
An emulsion containing a silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A).
The amount of silanol group-containing segments in the silicone component after hydrolysis and condensation of the component (A) defined by the following formula (2) is less than 1 mol% with respect to the total amount of segments derived from the silicone structure of the component (A). There is an emulsion.
Component (A): Organic silane compound represented by the following formula (1)
Figure 2021113256
(In equation (1),
R 1 is a phenyl group or a cyclohexyl group and
R 2 is a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
R 3 is independently an alkoxy group, an acetoxy group, or a hydroxyl group having 1 to 3 carbon atoms.
(N, m) is at least one selected from the group of combinations consisting of (0,1), (0,2), (1,0) and (2,0). );
Figure 2021113256
(In equation (2),
In equation (1), D is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) is 2, and Σ is the integral value thereof.
T is the amount of signal identified in the 29 Si solid-state NMR spectrum when R 3 is 4- (n + m) in equation (1), and Σ is the integral value thereof.
The numbers in the subscripts of D and T represent the respective Si—O coupling steps. )
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を単量体成分として含む共重合体と、水と、を含む、
請求項1に記載のエマルジョン。
(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物
(B)成分:下記(b1)、(b2)のエチレン性不飽和単量体(ただし、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を除く。)、
(b1)不飽和カルボン酸エステル単量体、
(b2)不飽和カルボン酸単量体、
(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物
A copolymer containing the component (A), the component (B), and the component (C) as a monomer component, and water.
The emulsion according to claim 1.
Component (A): Organic silane compound represented by the formula (1) Component (B): Ethylene unsaturated monomer of the following (b1) and (b2) (however, an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group) except for.),
(B1) Unsaturated carboxylic acid ester monomer,
(B2) Unsaturated carboxylic acid monomer,
Component (C): Organic silane compound having an ethylenically unsaturated group
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の合計に対する(A)成分の含有比率が、30質量%以下である、
請求項2に記載のエマルジョン。
The content ratio of the component (A) to the total of the component (A), the component (B), and the component (C) is 30% by mass or less.
The emulsion according to claim 2.
(C)成分が、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選ばれる1種以上である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエマルジョン。
The component (C) is γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane. One or more species selected from the group consisting of
The emulsion according to any one of claims 1 to 3.
(E)成分:触媒をさらに含む、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエマルジョン。
Component (E): Further containing a catalyst,
The emulsion according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のエマルジョンの製造方法であって、
(A)成分の加水分解縮合反応と、(B)成分の付加重合反応と、(C)成分の加水分解縮合反応及び付加重合反応とを、(E)成分の存在下で行う工程を含む、製造方法。
(A)成分:式(1)で表される有機シラン化合物
(B)成分:下記(b1)、(b2)のエチレン性不飽和単量体(ただし、エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物を除く。)、
(b1)不飽和カルボン酸エステル単量体、
(b2)不飽和カルボン酸単量体、
(C)成分:エチレン性不飽和基を有する有機シラン化合物
(E)成分:触媒
The method for producing an emulsion according to any one of claims 1 to 5.
A step of performing a hydrolysis condensation reaction of a component (A), an addition polymerization reaction of a component (B), and a hydrolysis condensation reaction and an addition polymerization reaction of a component (C) in the presence of the component (E) is included. Production method.
Component (A): Organic silane compound represented by the formula (1) Component (B): Ethylene unsaturated monomer of the following (b1) and (b2) (however, an organic silane compound having an ethylenically unsaturated group) except for.),
(B1) Unsaturated carboxylic acid ester monomer,
(B2) Unsaturated carboxylic acid monomer,
Component (C): Organic silane compound having an ethylenically unsaturated group (E) Component: Catalyst
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