JP2022162175A - Copolymer, and method for producing the same, and aqueous dispersoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共重合体、及びその製造方法、並びに水性分散体に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、水性分散体の安定性および低温での良好な反応性を有する水性架橋剤に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a copolymer, a method for producing the same, and an aqueous dispersion. More particularly, the present invention relates to aqueous crosslinkers having, for example, aqueous dispersion stability and good reactivity at low temperatures.
従来、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位を有する重合体は、カルボキシル基、水酸基、チオール基等を有する重合体と反応し、架橋構造を形成することにより、その皮膜が優れた機械的・化学的特性を有することが知られている。そのためオキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位を有する重合体は、自動車、建築物(無機、金属等)建材、金属、ガラス、プラスチック、木工、各種(金属、無機、ガラス、合成高分子等)繊維等の塗料、表面処理剤、コーティング剤、収束剤や処理剤を含むバインダー、粘着剤、接着剤、シーリング剤、フィルム、成形品、注型品等の様々な用途に広く用いられている。 Conventionally, a polymer having a structural unit derived from an oxazoline group or an epoxy group-containing monomer reacts with a polymer having a carboxyl group, a hydroxyl group, a thiol group, etc. to form a crosslinked structure, resulting in an excellent film. It is known to have mechanical and chemical properties. Therefore, polymers having structural units derived from oxazoline group- or epoxy group-containing monomers can be used in automobiles, building materials (inorganic, metal, etc.), construction materials, metals, glass, plastics, woodworking, various (metals, inorganics, glass, synthetic high Molecules, etc.) Widely used for various applications such as paints for fibers, surface treatment agents, coating agents, binders including sizing agents and treatment agents, pressure-sensitive adhesives, adhesives, sealants, films, molded products, cast products, etc. ing.
例えば、特許文献1では、アクリル系エマルションの微粒子をコア部とし、該コア部の周囲にオキサゾリン基含有重合体層をシェル部として形成してなる反応性エマルションが記載されている。 For example, Patent Literature 1 describes a reactive emulsion in which fine particles of an acrylic emulsion are used as a core portion, and an oxazoline group-containing polymer layer is formed as a shell portion around the core portion.
また、特許文献2では、オキサゾリン基含有単量体(a)と反応性基含有単量体(b)とを必須とする単量体成分を重合して得られる重合体(A0)を含む水性樹脂組成物であって、該重合体(A0)は、Tgの異なる2種類以上の重合体から構成されることを特徴とする水性樹脂組成物が記載されている。 Further, in Patent Document 2, an aqueous An aqueous resin composition is disclosed, wherein the polymer (A0) is composed of two or more polymers having different Tg.
オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を用いて、他のオキサゾリン基またはエポキシ基と反応する置換基を有する重合体と架橋反応を形成した塗膜や粘着剤、接着剤などは、耐水性、耐ブロッキング性などの物性向上に寄与するものの、低温での反応性に乏しいという課題があった。 Coatings, pressure-sensitive adhesives, and adhesives in which a polymer having a structural unit derived from a monomer containing an oxazoline group or an epoxy group is used to form a cross-linking reaction with another polymer having a substituent group that reacts with an oxazoline group or an epoxy group. Agents contribute to improving physical properties such as water resistance and blocking resistance, but have the problem of poor reactivity at low temperatures.
また、環境保護、作業上の安全衛生の観点から水性化が求められており、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位を有する重合体を含む水性分散体の安定性向上が求められるようになっている中、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位の含有量を増やそうとすると水性分散体の安定性が低下することが判明した。 In addition, from the viewpoint of environmental protection and work safety and health, there is a demand for water-based dispersion, and improvement in the stability of aqueous dispersions containing a polymer having a structural unit derived from an oxazoline group- or epoxy group-containing monomer is required. Under the circumstances, it has been found that the stability of the aqueous dispersion is lowered when the content of the structural unit derived from the oxazoline group- or epoxy group-containing monomer is increased.
本発明の目的は、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性に優れ、水性分散体とした際の安定性に優れる共重合体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a copolymer which is excellent in low-temperature reactivity and physical properties of coating films when used as a cross-linking agent, and which is excellent in stability when made into an aqueous dispersion.
発明者らは、上記のような問題点に鑑み検討を行い、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位、アニオン性界面活性剤由来の構造単位、およびノニオン性界面活性剤由来の構造単位を有し、ガラス転移温度が10℃未満である共重合体が、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性に優れ、水性分散体とした際の安定性に優れることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors have studied in view of the above problems, structural units derived from oxazoline group- or epoxy group-containing monomers, structural units derived from anionic surfactants, and structures derived from nonionic surfactants A copolymer having a unit and a glass transition temperature of less than 10 ° C. is excellent in low-temperature reactivity and physical properties of a coating film when used as a crosslinking agent, and is excellent in stability when made into an aqueous dispersion. He found this and completed the present invention.
本発明によれば、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性に優れ、水性分散体とした際の安定性に優れる共重合体を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a copolymer which is excellent in low-temperature reactivity and physical properties of a coating film when used as a cross-linking agent, and which is excellent in stability when made into an aqueous dispersion.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
なお、これ以降の説明において特に記載がない限り、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を、それぞれ意味し、範囲を示す「A~B」は、A以上B以下であることを示す。また、本発明において、「(メタ)アクリレ-ト」は、「アクリレ-ト」または「メタクリレ-ト」を意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を意味する。 In the following description, unless otherwise specified, “%” means “% by mass” and “part” means “part by mass”, and “A to B” indicating the range means A or more B Indicates that: Further, in the present invention, "(meth)acrylate" means "acrylate" or "methacrylate", and "(meth)acryl" means "acryl" or "methacryl".
本明細書において、「樹脂」の語は、重合体よりも広い概念を示す。樹脂は、1種又は2種以上の重合体を含んでいてもよく、必要に応じて、重合体以外の材料をさらに含んでいてもよい。 As used herein, the term "resin" indicates a broader concept than polymers. The resin may contain one or more types of polymers, and may further contain materials other than polymers as necessary.
[本開示の共重合体]
本開示の共重合体は、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位、アニオン性界面活性剤由来の構造単位、およびノニオン性界面活性剤由来の構造単位を有する共重合体であることが好ましい。
[Copolymer of the present disclosure]
The copolymer of the present disclosure is a copolymer having a structural unit derived from an oxazoline group- or epoxy group-containing monomer, a structural unit derived from an anionic surfactant, and a structural unit derived from a nonionic surfactant. is preferred.
なお、本開示において、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位とは、通常は、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体に含まれる不飽和結合の少なくとも1つが、炭素炭素単結合などの飽和結合に置き換わった構造を有する構造単位(以下、構造単位Aとも言う)をいう。なお、構造単位Aは、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体が重合することにより形成された構造単位に限定されず、構造単位Aと構造が同一であれば、合成的手法などの別の方法により形成された構造単位であっても良い。後述するその他の単量体も同様に、それぞれの単量体に含まれる不飽和結合の少なくとも1つが、炭素炭素単結合などの飽和結合に置き換わった構造を有する構造単位をいう。 In the present disclosure, the structural unit derived from an oxazoline group- and/or epoxy group-containing monomer usually means that at least one of the unsaturated bonds contained in the oxazoline group- and/or epoxy group-containing monomer is a carbon A structural unit having a structure replaced with a saturated bond such as a carbon single bond (hereinafter also referred to as structural unit A). Structural unit A is not limited to a structural unit formed by polymerization of a monomer containing an oxazoline group and/or an epoxy group. It may be a structural unit formed by the method of. Other monomers to be described later also refer to structural units having a structure in which at least one unsaturated bond contained in each monomer is replaced with a saturated bond such as a carbon-carbon single bond.
本開示において、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体としては、オキサゾリン基含有単量体とエポキシ基含有単量体とが挙げられる。 In the present disclosure, oxazoline group- and/or epoxy group-containing monomers include oxazoline group-containing monomers and epoxy group-containing monomers.
本開示において、オキサゾリン基含有単量体は、少なくとも1つのオキサゾリン基と、少なくとも1つの重合性の不飽和結合とを有する化合物である。本開示のオキサゾリン基含有単量体としては、例えば、ビニルオキサゾリン類{例えば、ビニルオキサゾリン(2-ビニル-2-オキサゾリンなど)、置換基を有するビニルオキサゾリン[例えば、アルキル-ビニルオキサゾリン(例えば、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-エチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-プロピル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-ブチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-プロピル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-ブチル-2-オキサゾリンなどのC1-20アルキル-ビニルオキサゾリン、好ましくはC1-10アルキル-ビニルオキサゾリン、さらに好ましくはモノ又はジC1-4アルキル-ビニルオキサゾリン)など]など}、イソプロペニルオキサゾリン類{例えば、イソプロペニルオキサゾリン(2-イソプロペニル-2-オキサゾリンなど)、置換基を有するイソプロペニルオキサゾリン[例えば、アルキル-イソプロペニルオキサゾリン(例えば、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-エチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-プロピル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-ブチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-プロピル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-ブチル-2-オキサゾリンなどのC1-20アルキル-イソプロペニルオキサゾリン、好ましくはC1-10アルキル-イソプロペニルオキサゾリン、さらに好ましくはモノ又はジC1-4アルキル-イソプロペニルオキサゾリン)など]など}、これらに対応するアリルオキサゾリン類などが挙げられる。 In the present disclosure, an oxazoline group-containing monomer is a compound having at least one oxazoline group and at least one polymerizable unsaturated bond. The oxazoline group-containing monomers of the present disclosure include, for example, vinyloxazolines {e.g., vinyloxazoline (2-vinyl-2-oxazoline, etc.), vinyloxazoline having substituents [e.g., alkyl-vinyloxazoline (e.g., 2 -vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-ethyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-propyl-2-oxazoline, 2 -vinyl-4-butyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-ethyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-propyl-2-oxazoline, 2-vinyl -C 1-20 alkyl-vinyloxazoline such as 5-butyl-2-oxazoline, preferably C 1-10 alkyl-vinyloxazoline, more preferably mono- or di-C 1-4 alkyl-vinyloxazoline)], etc.}, isopropenyl oxazolines {e.g. isopropenyl oxazoline (2-isopropenyl-2-oxazoline etc.), substituted isopropenyl oxazoline [e.g. alkyl-isopropenyl oxazoline (e.g. 2-isopropenyl-4-methyl-2 -oxazoline, 2-isopropenyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-propyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4 -butyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-propyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl -C 1-20 alkyl-isopropenyl oxazoline such as 5-butyl-2-oxazoline, preferably C 1-10 alkyl-isopropenyl oxazoline, more preferably mono or di C 1-4 alkyl-isopropenyl oxazoline), etc.] etc.}, and allyloxazolines corresponding thereto.
これらの中でも、イソプロペニルオキサゾリン類が好ましく、特に、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンが好ましい。 Among these, isopropenyloxazolines are preferred, and 2-isopropenyl-2-oxazoline is particularly preferred.
オキサゾリン基含有単量体は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。 The oxazoline group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
本開示のエポキシ基含有単量体としては、エポキシ基および共重合性の不飽和結合を有する単量体である。ただし、本開示において、エポキシ基とオキサゾリン基の両方を含む単量体については、オキサゾリン基含有単量体に含まれるものとする。エポキシ基含有単量体は、接着性および耐熱性を具備しつつ、折り曲げ性に優れた接着剤層を形成する観点から、一分子中にエポキシ基を1個有する単官能のエポキシ基含有単量体であることが好ましい。エポキシ基含有単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸グリシジルエステル、ビニル基含有グリシジルエーテルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The epoxy group-containing monomer of the present disclosure is a monomer having an epoxy group and a copolymerizable unsaturated bond. However, in the present disclosure, a monomer containing both an epoxy group and an oxazoline group is included in the oxazoline group-containing monomer. The epoxy group-containing monomer is a monofunctional epoxy group-containing monomer having one epoxy group in one molecule from the viewpoint of forming an adhesive layer having excellent bending properties while having adhesiveness and heat resistance. A body is preferred. Examples of epoxy group-containing monomers include unsaturated carboxylic acid glycidyl esters and vinyl group-containing glycidyl ethers, but the present invention is not limited to these examples. These epoxy group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
不飽和カルボン酸グリシジルエステルとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート〔(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル〕、モノグリシジルイタコネート〔イタコン酸モノグリシジルエステル〕、モノグリシジルブテントリカルボネート〔ブテントリカルボン酸モノグリシジルエステル〕などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの不飽和カルボン酸グリシジルエステルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。ビニル基含有グリシジルエーテルとしては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルオキシエチルビニルエーテルなど挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのビニル基含有グリシジルエーテルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。エポキシ基含有単量体のなかでは、接着性、耐熱性および折り曲げ性を向上させる観点から、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。 Examples of unsaturated carboxylic acid glycidyl esters include glycidyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate [3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate], monoglycidyl itaconate [itaconic acid, monoglycidyl ester], monoglycidyl butene tricarbonate [butene tricarboxylic acid monoglycidyl ester], etc., but the present invention is not limited to these examples. These unsaturated carboxylic acid glycidyl esters may be used alone or in combination of two or more. Vinyl group-containing glycidyl ethers include, for example, vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, glycidyloxyethyl vinyl ether, etc., but the present invention is not limited to these examples. These vinyl group-containing glycidyl ethers may be used alone or in combination of two or more. Among the epoxy group-containing monomers, glycidyl (meth)acrylate is preferred from the viewpoint of improving adhesiveness, heat resistance and bendability.
本開示の共重合体におけるオキサゾリン基含有単量体由来の構造単位の含有割合は、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、共重合体中に1質量%以上(例えば、3質量%以上)が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましく、重合安定性の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。 The content of the structural unit derived from the oxazoline group-containing monomer in the copolymer of the present disclosure is 1 mass in the copolymer from the viewpoint of improving the low-temperature reactivity and the physical properties of the coating film when used as a cross-linking agent. % or more (e.g., 3% by mass or more) is preferable, 5% by mass or more is more preferable, 10% by mass or more is even more preferable, 15% by mass or more is particularly preferable, and from the viewpoint of polymerization stability, 50% by mass or less is preferable. , is more preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
本開示の共重合体におけるエポキシ基含有単量体由来の構造単位の含有割合は、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、共重合体中に1質量%以上(例えば、3質量%以上)が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましく、重合安定性の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。 The content ratio of the structural unit derived from the epoxy group-containing monomer in the copolymer of the present disclosure is 1 mass in the copolymer from the viewpoint of improving the low-temperature reactivity and the physical properties of the coating film when used as a crosslinking agent. % or more (e.g., 3% by mass or more) is preferable, 5% by mass or more is more preferable, 10% by mass or more is even more preferable, 15% by mass or more is particularly preferable, and from the viewpoint of polymerization stability, 50% by mass or less is preferable. , is more preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
なお、本開示において、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位としては、オキサゾリン基含有単量体由来の構造単位を必須として含むことが好ましい。オキサゾリン基含有単量体由来の構造単位を必須として含むことにより、低温反応性及び架橋反応を形成した塗膜の物性が良好となることが期待できると共に、水性分散体及び塗料組成物として用いた際の貯蔵安定性が良好となることが期待できる。 In addition, in the present disclosure, it is preferable that the structural unit derived from the oxazoline group- and/or epoxy group-containing monomer essentially includes a structural unit derived from the oxazoline group-containing monomer. By essentially including a structural unit derived from an oxazoline group-containing monomer, it can be expected that the physical properties of the coating film formed by the low-temperature reactivity and crosslinking reaction will be good, and it can be used as an aqueous dispersion and a coating composition. Good storage stability can be expected.
本開示の共重合体は、低温反応性、乳化重合時の安定性及び水性分散体とした際の安定性を向上させる観点からアニオン性界面活性剤由来の構造単位、およびノニオン性界面活性剤由来の構造単位を有していることが好ましい。 In the copolymer of the present disclosure, from the viewpoint of improving low-temperature reactivity, stability during emulsion polymerization, and stability when made into an aqueous dispersion, an anionic surfactant-derived structural unit and a nonionic surfactant-derived It is preferable to have a structural unit of
本開示のアニオン性界面活性剤由来の構造単位、およびノニオン性界面活性剤由来の構造単位とは、反応性基を有するアニオン性界面活性剤および応性基を有するノニオン性界面活性剤に含まれる不飽和結合の少なくとも1つが、炭素炭素単結合などの飽和結合に置き換わった構造を有する構造単位をいう。反応性基を有するとは、単量体中に不飽和二重結合を有する、その他の単量体と重合可能な界面活性剤を意味し、具体的には、分子中にビニル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基等のラジカル重合性の二重結合を有する。以下、反応性基を有する界面活性剤由来の構造単位を構造単位Bとも言い、アニオン性界面活性剤由来の構造単位を構造単位b1、ノニオン性界面活性剤由来の構造単位を構造単位b2とも言う。 Structural units derived from anionic surfactants and structural units derived from nonionic surfactants of the present disclosure refer to nonionic surfactants contained in anionic surfactants having reactive groups and nonionic surfactants having reactive groups. A structural unit having a structure in which at least one saturated bond is replaced by a saturated bond such as a carbon-carbon single bond. Having a reactive group means a surfactant that has an unsaturated double bond in the monomer and is polymerizable with other monomers. ) having a radically polymerizable double bond such as an acryloyl group, an allyl group, or a propenyl group; Hereinafter, a structural unit derived from a surfactant having a reactive group is also referred to as a structural unit B, a structural unit derived from an anionic surfactant is referred to as structural unit b1, and a structural unit derived from a nonionic surfactant is referred to as structural unit b2. .
本開示の反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、下記式(1)で表されるアニオン性界面活性剤及び下記式(2)で表されるアニオン性界面活性剤が、好ましい例として挙げられる。 Preferred examples of the anionic surfactant having a reactive group of the present disclosure include an anionic surfactant represented by the following formula (1) and an anionic surfactant represented by the following formula (2). mentioned.
これらの中でも、反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、工業的生産性、より詳しくは、(メタ)アクリル樹脂エマルションを低粘度に保持でき、ハンドリング性に優れるとの観点から、下記式(1)で表されるアニオン性界面活性剤がより好ましい。 Among these, as an anionic surfactant having a reactive group, for example, from the viewpoint of industrial productivity, more specifically, the (meth)acrylic resin emulsion can be maintained at a low viscosity and is excellent in handleability, An anionic surfactant represented by the following formula (1) is more preferred.
式(1)において、R1aは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、X1aは、-SO3NH4又は-SO3Naを表す。 In formula (1), R 1a represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and X 1a represents —SO 3 NH 4 or —SO 3 Na.
また、式(1)において、n1は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n1は、5~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (1), n1 represents the average number of added moles of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n1 is an integer of 5-50, preferably an integer of 10-30.
式(1)で表されるアニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アクアロン(登録商標)KH-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)KH-05[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:5〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アデカリアソープ(登録商標)SR-20[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]等が挙げられる。 Examples of commercially available anionic surfactants represented by formula (1) include Aqualon (registered trademark) KH-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [oxyethylene Average number of moles of added groups: 10], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) KH-05 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) Ammonium alkyl ether sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 5], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Adekaria Soap (registered trademark) SR-20 [active ingredient: polyoxyethylene -1-(Allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 20], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation] and the like.
式(2)において、R2aは、下記式(A)で表される置換基、又は炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、R3aは、メチル基を表す。 In formula (2), R 2a represents a substituent represented by formula (A) below or an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and R 3a represents a methyl group.
また、式(2)において、X2aは、-SO3M、-COOM、又はPO3Mを表す。 In formula (2), X 2a represents -SO 3 M, -COOM, or PO 3 M.
Mは、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、又はアンモニウム基を表す。 M represents an alkali metal atom, an alkaline earth metal atom, or an ammonium group.
アルカリ金属原子の具体例としては、ナトリウム原子、カリウム原子等が挙げられる。 Specific examples of alkali metal atoms include a sodium atom and a potassium atom.
アルカリ土類金属原子の具体例としては、カルシウム原子、バリウム原子等が挙げられる。 Specific examples of alkaline earth metal atoms include calcium atoms and barium atoms.
X2aとしては、例えば、-SO3NH4が好ましい。 X 2a is preferably —SO 3 NH 4 , for example.
式(2)において、n2は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n2は、5~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (2), n2 represents the average added mole number of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n2 is an integer of 5-50, preferably an integer of 10-30.
式(A)において、mは、1~3の整数を表し、例えば、界面活性能の観点から、2が好ましい。 In formula (A), m represents an integer of 1 to 3, preferably 2, for example, from the viewpoint of surface activity.
式(2)で表されるアニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アクアロン(登録商標)HS-10[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)BC-10[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)BC-20[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)AR-10[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)AR-20[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:97質量%、第一工業製薬(株)]等が挙げられる。 Examples of commercially available anionic surfactants represented by formula (2) include Aqualon (registered trademark) HS-10 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 10], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) BC-10 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 10], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) BC-20 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 20], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) AR-10 [active ingredient: polyoxyethylene styrenated propenylphenyl ether sulfate ester ammonium [average of oxyethylene group Number of added moles: 10], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) AR-20 [active ingredient: polyoxyethylene styrenated propenylphenyl ether sulfate ester ammonium [oxyethylene Average number of moles of added group: 20], amount of active ingredient: 97% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] and the like.
反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、塗膜の耐水性及び重合安定性の観点から、アデカリアソープSRシリーズ(アデカリアソープSR-10、SR-20等)が好ましく、アデカリアソープ(登録商標)SR-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]がより好ましい。 As the anionic surfactant having a reactive group, from the viewpoint of the water resistance and polymerization stability of the coating film, the Adekari Soap SR series (Adekari Soap SR-10, SR-20, etc.) is preferable. (registered trademark) SR-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 10], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation ] is more preferable.
本開示の共重合体は、アニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合は、重合安定性を向上させる観点から、共重合体100質量%に対して0.1質量%以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、耐水性向上の観点から、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。 In the copolymer of the present disclosure, the content of structural units derived from an anionic surfactant is preferably 0.1% by mass or more with respect to 100% by mass of the copolymer, from the viewpoint of improving polymerization stability. 0.5 or more is more preferable, and from the viewpoint of improving water resistance, 5% by mass or less is preferable, and 2% by mass or less is more preferable.
本開示の反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、下記式(3)で表されるノニオン性界面活性剤及び下記式(4)で表されるノニオン性界面活性剤が、好ましい例として挙げられる。 As the nonionic surfactant having a reactive group of the present disclosure, a nonionic surfactant represented by the following formula (3) and a nonionic surfactant represented by the following formula (4) are preferred examples. mentioned.
これらの中でも、反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、例えば、単量体との共重合性に優れるとの観点から、下記式(3)で表されるノニオン性界面活性剤がより好ましい。 Among these, as a nonionic surfactant having a reactive group, for example, from the viewpoint of excellent copolymerizability with a monomer, nonionic surfactants represented by the following formula (3) are more preferred. preferable.
式(3)において、R1bは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、X1bは、水素原子を表す。 In formula (3), R 1b represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and X 1b represents a hydrogen atom.
また、式(3)において、n3は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n3は、5~40の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (3), n3 represents the average number of added moles of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n3 is an integer of 5-40, preferably an integer of 10-30.
式(4)において、R2bは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、R3bは、メチル基を表し、X2bは、水素原子を表す。 In formula (4), R 2b represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, R 3b represents a methyl group, and X 2b represents a hydrogen atom.
また、式(4)において、n4は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n4は、10~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (4), n4 represents the average added mole number of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n4 is an integer of 10-50, preferably an integer of 10-30.
式(3)で表されるノニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アデカリアソープ(登録商標)ER-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]、アデカリアソープ(登録商標)ER-30[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:30〕、有効成分量:65質量%、(株)ADEKA]、アデカリアソープ(登録商標)ER-40[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:40〕、有効成分量:60質量%、(株)ADEKA]等が挙げられる。 Commercially available examples of nonionic surfactants represented by formula (3) include Adekari Soap (registered trademark) ER-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) alkyl ether [oxy Average number of added moles of ethylene group: 10], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation], Adekari Soap (registered trademark) ER-30 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) Alkyl ether [average number of added moles of oxyethylene group: 30], amount of active ingredient: 65% by mass, ADEKA Corporation], Adekari Soap (registered trademark) ER-40 [active ingredient: polyoxyethylene-1-( allyloxymethyl)alkyl ether [average number of added moles of oxyethylene group: 40], amount of active ingredient: 60% by mass, ADEKA Corporation] and the like.
反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、塗膜の耐水性及び重合安定性の観点から、アデカリアソープER系シリーズが好ましく、反応性基を有するノニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アデカリアソープ(登録商標)ER-20[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]がより好ましい。 As the nonionic surfactant having a reactive group, from the viewpoint of the water resistance and polymerization stability of the coating film, the Adekariasoap ER series is preferable, and examples of commercially available nonionic surfactants having a reactive group Adekari Soap (registered trademark) ER-20 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) alkyl ether [average number of added moles of oxyethylene group: 20], amount of active ingredient: 100 mass% , ADEKA Co., Ltd.] is more preferable.
本開示の共重合体における、ノニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合は、重合安定性を向上させる観点から、共重合体100質量部に対し、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、耐水性向上の観点から、6質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。 In the copolymer of the present disclosure, the content of structural units derived from nonionic surfactants is preferably 1% by mass or more, and 2% by mass, with respect to 100 parts by mass of the copolymer, from the viewpoint of improving polymerization stability. The above is more preferable, and from the viewpoint of improving water resistance, it is preferably 6% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
本開示の共重合体において、アニオン性界面活性剤由来の構造単位に比べてノニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合が多いことが好ましく、アニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合とノニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合の質量比は、共重合体を含有する水性分散体の安定性を向上させる観点から、5/95~40/60が好ましく、10/90~30/70がより好ましく、15/85~25/75がさらに好ましく、17/83~23/77が特に好ましい。 In the copolymer of the present disclosure, it is preferable that the content of the structural unit derived from the nonionic surfactant is larger than the structural unit derived from the anionic surfactant, and the content of the structural unit derived from the anionic surfactant and the content ratio of the structural unit derived from the nonionic surfactant is preferably 5/95 to 40/60 from the viewpoint of improving the stability of the aqueous dispersion containing the copolymer, and 10/90 to 30/70 is more preferred, 15/85 to 25/75 is more preferred, and 17/83 to 23/77 is particularly preferred.
本開示の共重合体は、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体由来の構造単位、アニオン性界面活性剤由来の構造単位、およびノニオン性界面活性剤由来の構造単位以外のその他単量体由来の構造単位(構造単位Cとも言う)を有していても良い。その他単量体由来の構造単位とは下記に記載のその他単量体を重合して成る構造単位である。 The copolymer of the present disclosure includes structural units derived from oxazoline group- or epoxy group-containing monomers, structural units derived from anionic surfactants, and structural units derived from other monomers other than structural units derived from nonionic surfactants. It may have a structural unit (also referred to as structural unit C). Structural units derived from other monomers are structural units obtained by polymerizing other monomers described below.
その他単量体としては、例えば、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、カルボキシル基含有単量体、芳香族ビニル単量体、マレイミド基含有単量体、アミド基含有単量体、N-置換(メタ)アクリルアミド単量体、オレフィン系単量体、ハロゲン含有単量体などが挙げられ、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、芳香族ビニル単量体、マレイミド基含有単量体、シアン化ビニル系単量体が好ましく、耐熱性の観点から、芳香族ビニル単量体がより好ましく、架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましい。 Other monomers include, for example, alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers, hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers, carboxyl group-containing monomers, aromatic vinyl monomers, maleimide group containing monomers, amide group-containing monomers, N-substituted (meth)acrylamide monomers, olefinic monomers, halogen-containing monomers, alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers Aromatic vinyl monomers, maleimide group-containing monomers, and vinyl cyanide monomers are preferable, and aromatic vinyl monomers are more preferable from the viewpoint of heat resistance. An alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer is preferred from the viewpoint of improving the physical properties of the film.
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン、ジメチルスチレン、tert-メチルスチレン、α-クロロスチレン、β-クロロスチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの芳香族ビニル単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。芳香族ビニル単量体は、ベンゼン環にメチル基、tert-ブチル基などのアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基などの官能基が存在していてもよい。芳香族ビニル単量体のなかでは、耐熱性、低誘電性の観点から、スチレンが好ましい。なお、芳香族ビニル単量体には、本発明の目的が阻害されない範囲内で芳香族ビニル単量体のオリゴマーが含まれていてもよい。 Examples of aromatic vinyl monomers include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, dimethylstyrene and tert-methylstyrene. , α-chlorostyrene, β-chlorostyrene, divinylbenzene, etc., but the present invention is not limited to these examples. These aromatic vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more. Aromatic vinyl monomers may have functional groups such as alkyl groups such as methyl groups and tert-butyl groups, nitro groups, nitrile groups, alkoxyl groups, acyl groups, sulfone groups and hydroxyl groups on the benzene ring. good. Among the aromatic vinyl monomers, styrene is preferred from the viewpoint of heat resistance and low dielectric properties. The aromatic vinyl monomer may contain an oligomer of the aromatic vinyl monomer as long as the object of the present invention is not hindered.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、炭素数が1~20の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体などが挙げられる。 Examples of the alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers include linear or branched alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers having 1 to 20 carbon atoms.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、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)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(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s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどが挙げられる。前記アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体は、単独で、又は2種以上組み合せて用いてもよい。 Examples of alkyl group-containing (meth)acrylate monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid n-butyl, isobutyl (meth)acrylate, s-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate , isodecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, Examples include heptadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, nonadecyl (meth)acrylate, eicosyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate. The alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers may be used alone or in combination of two or more.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、炭素数が1~14のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、炭素数が2~10のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましく、炭素数が4~8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがさらに好ましい。 The alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer is preferably a (meth)acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, and a (meth)acrylic acid ester having an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms. Alkyl acrylates are more preferred, and alkyl (meth)acrylates having an alkyl group of 4 to 8 carbon atoms are even more preferred.
また、本開示のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、炭素数が1~14のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルが好ましく、炭素数が2~10のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルがより好ましく、炭素数が4~8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルがさらに好ましい。 In addition, as the alkyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer of the present disclosure, an acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferable, and an acrylic acid ester having an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms Acid alkyl esters are more preferred, and acrylic acid alkyl esters having an alkyl group of 4 to 8 carbon atoms are even more preferred.
マレイミド基含有単量体としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-sec-ブチルマレイミド、N-tert-ブチルマレイミド、N-アミルマレイミド、N-ヘキシルマレイミド、N-ヘプチルマレイミド、N-オクチルマレイミド、N-ノニルマレイミド、N-デシルマレイミド、N-デシルマレイミド、N-ウンデシルマレイミド、N-ドデシルマレイミド(N-ラウリルマレイミド)、N-トリデシルマレイミド、N-テトラデシルマレイミド、N-ペンタデシルマレイミド、N-ヘキサデシルマレイミド、N-ヘプタデシルマレイミド、N-オクタデシルマレイミド(N-ステアリルマレイミド)、N-ノナデシルマレイミド、N-アリルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ヒドロキシフェニルマレイミド、N-メチルフェニルマレイミド、N-ジメチルフェニルマレイミド、N-エチルフェニルマレイミド、N-ジエチルフェニルマレイミド、N-フェニルメチルマレイミド、N-メトキシフェニルマレイミド、N-クロロフェニルマレイミド、N-ジクロロフェニルマレイミド、N-トリクロロフェニルマレイミド、N-トリブロモフェニルマレイミドなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのマレイミド基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Maleimide group-containing monomers include, for example, maleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-propylmaleimide, N-isopropylmaleimide, N-butylmaleimide, N-sec-butylmaleimide, N-tert-butyl Maleimide, N-amylmaleimide, N-hexylmaleimide, N-heptylmaleimide, N-octylmaleimide, N-nonylmaleimide, N-decylmaleimide, N-decylmaleimide, N-undecylmaleimide, N-dodecylmaleimide (N- Laurylmaleimide), N-tridecylmaleimide, N-tetradecylmaleimide, N-pentadecylmaleimide, N-hexadecylmaleimide, N-heptadecylmaleimide, N-octadecylmaleimide (N-stearylmaleimide), N-nonadecylmaleimide , N-allylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-hydroxyphenylmaleimide, N-methylphenylmaleimide, N-dimethylphenylmaleimide, N-ethylphenylmaleimide, N-diethylphenylmaleimide, N-phenylmethyl Maleimide, N-methoxyphenylmaleimide, N-chlorophenylmaleimide, N-dichlorophenylmaleimide, N-trichlorophenylmaleimide, N-tribromophenylmaleimide, etc., but the present invention is not limited to these examples. . These maleimide group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル(例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチルなどが挙げられる。 The hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer includes hydroxyalkyl (meth)acrylate (eg, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate).
カルボキシル基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、ビニル安息香酸などのカルボキシル基含有単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Carboxyl group-containing monomers include (meth)acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic anhydride, maleic acid monomethyl ester, maleic acid monobutyl ester, itaconic acid monomethyl ester, Carboxyl group-containing monomers such as itaconic acid monobutyl ester and vinyl benzoic acid are included, but the present invention is not limited to such examples.
窒素原子含有単量体としてN-ビニルピロリドン、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミドなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Nitrogen atom-containing monomers include N-vinylpyrrolidone, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, acrylonitrile, diacetoneacrylamide and the like, but the present invention is not limited to these examples.
本開示の芳香族ビニル単量体由来の構造単位の含有割合は、耐熱性向上させる観点から、共重合体100質量部に対し、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、低温反応性の観点から、40質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がより好ましい。 From the viewpoint of improving heat resistance, the content of the structural unit derived from the aromatic vinyl monomer of the present disclosure is preferably 0.1% by mass or more, and 0.3% by mass or more with respect to 100 parts by mass of the copolymer. More preferably, from the viewpoint of low-temperature reactivity, it is preferably 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
本開示の芳香族ビニル単量体由来の構造単位の含有割合は、耐熱性向上させる観点から、その他単量体由来の構造単位100質量部に対し、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、低温反応性の観点から、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。 From the viewpoint of improving heat resistance, the content of the structural unit derived from the aromatic vinyl monomer of the present disclosure is preferably 0.1% by mass or more with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the other monomer. 3% by mass or more is more preferable, 0.5% by mass or more is still more preferable, and from the viewpoint of low-temperature reactivity, 40% by mass or less is preferable, 35% by mass or less is more preferable, and 30% by mass or less is even more preferable.
本開示のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の構造単位の含有割合は、低温反応性の観点から、共重合体100質量部に対して、40質量%以上が好ましく、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、75質量%以上の順でがより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下、85質量%の順でより好ましい。 The content ratio of structural units derived from the alkyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer of the present disclosure is preferably 40% by mass or more, and 50% by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer, from the viewpoint of low-temperature reactivity. % or more, 60 mass % or more, 70 mass % or more, and 75 mass % or more, in this order, preferably 95 mass % or less, and more preferably 90 mass % or less, and 85 mass % or less.
本開示のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の構造単位の含有割合は、低温反応性の観点から、その他単量体由来の構造単位100質量部に対し、50質量%以上が好ましく、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上の順でより好ましく、100質量%未満が好ましく、99.5質量%以下がより好ましい。 The content of the structural unit derived from the alkyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer of the present disclosure is 50% by mass or more with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from other monomers, from the viewpoint of low-temperature reactivity. It is preferably 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, and 95% by mass or more, in that order, preferably less than 100% by mass, and more preferably 99.5% by mass or less.
本開示の共重合体(不揮発分)のガラス転移温度(Tg)としては、特に制限されないが、低温反応性の観点から、10℃未満が好ましく、0℃以下がより好ましく、-10℃以下がさらに好ましく、-20℃以下、-30℃以下の順で特に好ましく、塗膜の耐ブロッキング性の観点から-100℃以上が好ましく、-80℃以上がより好ましく、-70℃以上、60℃以上、-50℃以上の順でさらに好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the copolymer (nonvolatile content) of the present disclosure is not particularly limited, but from the viewpoint of low temperature reactivity, it is preferably less than 10 ° C., more preferably 0 ° C. or less, and -10 ° C. or less. More preferably -20 ° C. or lower, particularly preferably -30 ° C. or lower in that order, from the viewpoint of blocking resistance of the coating film, -100 ° C. or higher is preferable, -80 ° C. or higher is more preferable, -70 ° C. or higher, 60 ° C. or higher , −50° C. or higher, in this order is more preferable.
ガラス転移温度は、示差熱量測定法により測定することができるが、以下のFox式から見積もったものであってもよい。 The glass transition temperature can be measured by differential calorimetry, but may be estimated from the following Fox equation.
計算式(1)中、Tg’は、重合体のTg(絶対温度)である。W1’、W2’、・・・Wn’は、全単量体成分に対する各単量体の質量分率である。T1、T2、・・・Tnは、それぞれ各単量体成分からなるホモポリマー(単独重合体)のガラス転移温度(絶対温度)である。 In the calculation formula (1), Tg' is the Tg (absolute temperature) of the polymer. W 1 ', W 2 ', . . . W n ' are mass fractions of each monomer relative to the total monomer components. T 1 , T 2 , . . . Tn are the glass transition temperatures (absolute temperatures) of homopolymers (single polymers) composed of respective monomer components.
上記計算式(1)により重合性単量体成分のガラス転移温度(Tg)を算出するのに使用する、代表的なホモポリマーのTg値を下記に示す。
2-イソプロペニルー2-オキサゾリン(IPO):100℃
スチレン(St):100℃
アクリル酸ブチル(BA):-54℃
本開示の共重合体は、溶液に溶解していても良く、水に分散した水性分散体であっても良いが、環境保護、作業上の安全衛生の観点から水性分散体であることが好ましい。
The Tg values of representative homopolymers used for calculating the glass transition temperature (Tg) of the polymerizable monomer component by the above formula (1) are shown below.
2-isopropenyl-2-oxazoline (IPO): 100°C
Styrene (St): 100°C
Butyl acrylate (BA): -54°C
The copolymer of the present disclosure may be dissolved in a solution or may be an aqueous dispersion dispersed in water, but from the viewpoint of environmental protection and occupational safety and health, it is preferably an aqueous dispersion. .
本開示の水系溶媒としては、例えば、水をはじめ、水と水溶性有機溶媒の混合溶媒が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコールなどの低級アルコール;エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールなどの多価アルコール;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの水性媒体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The aqueous solvent of the present disclosure includes, for example, water and a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. Examples of water-soluble organic solvents include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol and tert-butyl alcohol; ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, Examples include polyhydric alcohols such as diethylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; however, the present invention is not limited to these examples. These aqueous media may be used alone or in combination of two or more.
本開示の水系溶媒における水の含有率は、エマルション粒子含有水性分散体の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに一層好ましくは80質量%以上であり、当該含有率の上限値は100質量%である。水系溶媒のなかでは水が好ましい
なお、本発明のエマルション粒子含有水性分散体には、本発明の目的を阻害しない範囲で、例えば、添加剤などが含まれていてもよい。前記添加剤としては、例えば、顔料などの着色剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、抗酸化剤、重合禁止剤、充填剤、カップリング剤、防錆剤、抗菌剤、金属不活性化剤、湿潤剤、消泡剤、界面活性剤、補強剤、可塑剤、潤滑剤、防曇剤、防食剤、顔料分散剤、流動調整剤、過酸化物分解剤、鋳型脱色剤、蛍光性増白剤、有機防炎剤、無機防炎剤、滴下防止剤、溶融流改質剤、静電防止剤、防藻剤、防カビ剤、難燃剤、スリップ剤、金属キレート剤、アンチブロッキング剤、耐熱安定剤、加工安定剤、分散剤、増粘剤、レオロジーコントロール剤、発泡剤、老化防止剤、防腐剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、成膜助剤などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの添加剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの添加剤の量は、当該添加剤の種類によって異なるので一概には決定することができないことから、当該添加剤の種類に応じて適宜決定することが好ましい。
The content of water in the aqueous solvent of the present disclosure is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the emulsion particle-containing aqueous dispersion. Furthermore, it is more preferably 80% by mass or more, and the upper limit of the content is 100% by mass. Among water-based solvents, water is preferred. The emulsion particle-containing aqueous dispersion of the present invention may contain, for example, additives as long as the object of the present invention is not hindered. Examples of the additives include coloring agents such as pigments, leveling agents, UV absorbers, UV stabilizers, antioxidants, polymerization inhibitors, fillers, coupling agents, rust inhibitors, antibacterial agents, and metal deactivators. agent, wetting agent, antifoaming agent, surfactant, reinforcing agent, plasticizer, lubricant, antifogging agent, anticorrosion agent, pigment dispersant, flow control agent, peroxide decomposer, mold bleaching agent, fluorescence Brightening agent, organic flame retardant, inorganic flame retardant, anti-dripping agent, melt flow modifier, anti-static agent, anti-algae agent, anti-mold agent, flame retardant agent, slip agent, metal chelating agent, anti-blocking agent , heat stabilizers, processing stabilizers, dispersants, thickeners, rheology control agents, foaming agents, anti-aging agents, preservatives, antistatic agents, silane coupling agents, antioxidants, film formation aids, etc. However, the invention is not limited to only such exemplifications. These additives may be used alone or in combination of two or more. Since the amount of these additives varies depending on the type of the additive and cannot be generally determined, it is preferable to appropriately determine the amount according to the type of the additive.
[本開示の共重合体の製造方法]
本開示の共重合体の製造方法は、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体、反応性基を有するアニオン性界面活性剤、および反応性基を有するノニオン性界面活性剤を重合する工程を有する。反応性基を有するとは、単量体中に不飽和二重結合を有する、その他の単量体と重合可能な界面活性剤を意味し、具体的には、分子中にビニル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基等のラジカル重合性の二重結合を有する。
[Method for producing the copolymer of the present disclosure]
A method for producing a copolymer of the present disclosure includes a step of polymerizing an oxazoline group- or epoxy group-containing monomer, an anionic surfactant having a reactive group, and a nonionic surfactant having a reactive group. Having a reactive group means a surfactant that has an unsaturated double bond in the monomer and is polymerizable with other monomers. ) having a radically polymerizable double bond such as an acryloyl group, an allyl group, or a propenyl group;
本開示の共重合体の製造方法は、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量体を単量体Aとも言う。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the oxazoline group- or epoxy group-containing monomer is also referred to as monomer A.
本開示の共重合体の製造方法に用いる本開示のオキサゾリン基含有単量体としては、例えば、ビニルオキサゾリン類{例えば、ビニルオキサゾリン(2-ビニル-2-オキサゾリンなど)、置換基を有するビニルオキサゾリン[例えば、アルキル-ビニルオキサゾリン(例えば、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-エチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-プロピル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-ブチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-プロピル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-ブチル-2-オキサゾリンなどのC1-20アルキル-ビニルオキサゾリン、好ましくはC1-10アルキル-ビニルオキサゾリン、さらに好ましくはモノ又はジC1-4アルキル-ビニルオキサゾリン)など]など}、イソプロペニルオキサゾリン類{例えば、イソプロペニルオキサゾリン(2-イソプロペニル-2-オキサゾリンなど)、置換基を有するイソプロペニルオキサゾリン[例えば、アルキル-イソプロペニルオキサゾリン(例えば、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-エチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-プロピル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-ブチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-プロピル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-ブチル-2-オキサゾリンなどのC1-20アルキル-イソプロペニルオキサゾリン、好ましくはC1-10アルキル-イソプロペニルオキサゾリン、さらに好ましくはモノ又はジC1-4アルキル-イソプロペニルオキサゾリン)など]など}、これらに対応するアリルオキサゾリン類などが挙げられる。 The oxazoline group-containing monomer of the present disclosure used in the method for producing the copolymer of the present disclosure includes, for example, vinyloxazolines {eg, vinyloxazoline (2-vinyl-2-oxazoline, etc.), vinyloxazoline having a substituent [For example, alkyl-vinyloxazolines (e.g., 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-ethyl-2-oxazoline, 2- Vinyl-4-propyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-butyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-ethyl-2-oxazoline, 2-vinyl- C 1-20 alkyl-vinyloxazoline such as 5-propyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-butyl-2-oxazoline, preferably C 1-10 alkyl-vinyloxazoline, more preferably mono- or di-C 1- 4 alkyl-vinyl oxazoline), etc.}, isopropenyl oxazolines {e.g., isopropenyl oxazoline (2-isopropenyl-2-oxazoline, etc.), isopropenyl oxazoline having substituents [e.g., alkyl-isopropenyl oxazoline (e.g., , 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-propyl -2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-butyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5 -C 1-20 alkyl-isopropenyloxazoline, preferably C 1-10 alkyl-isopropenyloxazoline such as propyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-butyl-2-oxazoline, more preferably mono or di-C 1-4 alkyl-isopropenyl oxazoline)] and the like}, corresponding allyl oxazolines, and the like.
これらの中でも、イソプロペニルオキサゾリン類が好ましく、特に、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンが好ましい。 Among these, isopropenyloxazolines are preferred, and 2-isopropenyl-2-oxazoline is particularly preferred.
オキサゾリン基含有単量体は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。 The oxazoline group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
本開示の単量体成分を重合させる方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合法のなかでは、側鎖にオキサゾリン基を有する重合体を容易に調製することができることから、溶液重合法および乳化重合法が好ましく、乳化重合法がより好ましい。 Examples of methods for polymerizing the monomer components of the present disclosure include bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc., but the present invention is limited only to such examples. is not. Among these polymerization methods, the solution polymerization method and the emulsion polymerization method are preferable, and the emulsion polymerization method is more preferable, since a polymer having an oxazoline group in a side chain can be easily prepared.
本開示の共重合体の製造方法に用いるエポキシ基含有単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸グリシジルエステル、ビニル基含有グリシジルエーテルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのエポキシ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the epoxy group-containing monomer used in the method for producing the copolymer of the present disclosure include unsaturated carboxylic acid glycidyl esters and vinyl group-containing glycidyl ethers, but the present invention is limited only to such examples. not something. These epoxy group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
不飽和カルボン酸グリシジルエステルとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート〔(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル〕、モノグリシジルイタコネート〔イタコン酸モノグリシジルエステル〕、モノグリシジルブテントリカルボネート〔ブテントリカルボン酸モノグリシジルエステル〕などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの不飽和カルボン酸グリシジルエステルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。ビニル基含有グリシジルエーテルとしては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルオキシエチルビニルエーテルなど挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのビニル基含有グリシジルエーテルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。エポキシ基含有単量体のなかでは、接着性、耐熱性および折り曲げ性を向上させる観点から、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。 Examples of unsaturated carboxylic acid glycidyl esters include glycidyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate [3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate], monoglycidyl itaconate [itaconic acid, monoglycidyl ester], monoglycidyl butene tricarbonate [butene tricarboxylic acid monoglycidyl ester], etc., but the present invention is not limited to these examples. These unsaturated carboxylic acid glycidyl esters may be used alone or in combination of two or more. Vinyl group-containing glycidyl ethers include, for example, vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, glycidyloxyethyl vinyl ether, etc., but the present invention is not limited to these examples. These vinyl group-containing glycidyl ethers may be used alone or in combination of two or more. Among the epoxy group-containing monomers, glycidyl (meth)acrylate is preferred from the viewpoint of improving adhesiveness, heat resistance and bendability.
本開示の共重合体の製造方法において、オキサゾリン基含有単量体の使用量は、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、共重合体に用いる単量体100質量部に対し、1質量%以上(例えば、3質量%以上)が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましく、重合性の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the amount of the oxazoline group-containing monomer used is the amount of the monomer used in the copolymer from the viewpoint of improving the low-temperature reactivity and the physical properties of the coating film when used as a crosslinking agent. With respect to 100 parts by mass of the body, 1% by mass or more (e.g., 3% by mass or more) is preferable, 5% by mass or more is more preferable, 10% by mass or more is still more preferable, and 15% by mass or more is particularly preferable. Therefore, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 35% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
本開示の共重合体の製造方法において、エポキシ基含有単量体の使用量は、低温反応性及び架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、共重合体に用いる単量体100質量部に対し、1質量%以上(例えば、3質量%以上)が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましく、重合性の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the amount of the epoxy group-containing monomer used is determined from the viewpoint of improving the low-temperature reactivity and physical properties of the coating film when used as a cross-linking agent. With respect to 100 parts by mass of the body, 1% by mass or more (e.g., 3% by mass or more) is preferable, 5% by mass or more is more preferable, 10% by mass or more is still more preferable, and 15% by mass or more is particularly preferable. Therefore, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 35% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
なお、本開示において、オキサゾリン基および/またはエポキシ基含有単量体としては、オキサゾリン基含有単量体を用いることが好ましい。オキサゾリン基含有単量体を必須として含むことにより、低温反応性及び架橋反応を形成した塗膜の物性が良好となることが期待できると共に、水性分散体として用いた際の貯蔵安定性が良好となることが期待できる。 In addition, in the present disclosure, it is preferable to use an oxazoline group-containing monomer as the oxazoline group- and/or epoxy group-containing monomer. By essentially containing the oxazoline group-containing monomer, it can be expected that the physical properties of the coating film formed by the low-temperature reactivity and cross-linking reaction will be good, and the storage stability when used as an aqueous dispersion will be good. can be expected to become
本開示の共重合体の製造方法において、低温反応性、乳化重合時の安定性及び水性分散体とした際の安定性を向上させる観点から反応性基を有するアニオン性界面活性剤、および反応性基を有するノニオン性界面活性剤を用いることが好ましい。反応性基を有するとは、単量体中に不飽和二重結合を有する、その他の単量体と重合可能な界面活性剤を意味し、具体的には、分子中にビニル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基等のラジカル重合性の二重結合を有する。以下、反応性基を有する界面活性剤を単量体Bとも言い、反応性基を有するアニオン性界面活性剤を単量体b1、反応性基を有するノニオン性界面活性剤を単量体b2とも言う。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, an anionic surfactant having a reactive group from the viewpoint of improving low-temperature reactivity, stability during emulsion polymerization, and stability when made into an aqueous dispersion, and reactivity It is preferred to use a nonionic surfactant having a group. Having a reactive group means a surfactant that has an unsaturated double bond in the monomer and is polymerizable with other monomers. ) having a radically polymerizable double bond such as an acryloyl group, an allyl group, or a propenyl group; Hereinafter, a surfactant having a reactive group is also referred to as a monomer B, an anionic surfactant having a reactive group as a monomer b1, and a nonionic surfactant having a reactive group as a monomer b2. To tell.
本開示の反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、下記式(1)で表されるアニオン性界面活性剤及び下記式(2)で表されるアニオン性界面活性剤が、好ましい例として挙げられる。 Preferred examples of the anionic surfactant having a reactive group of the present disclosure include an anionic surfactant represented by the following formula (1) and an anionic surfactant represented by the following formula (2). mentioned.
これらの中でも、反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、工業的生産性、より詳しくは、(メタ)アクリル樹脂エマルションを低粘度に保持でき、ハンドリング性に優れるとの観点から、下記式(1)で表されるアニオン性界面活性剤がより好ましい。 Among these, as an anionic surfactant having a reactive group, for example, from the viewpoint of industrial productivity, more specifically, the (meth)acrylic resin emulsion can be maintained at a low viscosity and is excellent in handleability, An anionic surfactant represented by the following formula (1) is more preferred.
式(1)において、R1aは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、X1aは、-SO3NH4又は-SO3Naを表す。 In formula (1), R 1a represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and X 1a represents —SO 3 NH 4 or —SO 3 Na.
また、式(1)において、n1は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n1は、5~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (1), n1 represents the average number of added moles of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n1 is an integer of 5-50, preferably an integer of 10-30.
式(1)で表されるアニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アクアロン(登録商標)KH-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)KH-05[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:5〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アデカリアソープ(登録商標)SR-20[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]等が挙げられる。 Examples of commercially available anionic surfactants represented by formula (1) include Aqualon (registered trademark) KH-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [oxyethylene Average number of moles of added groups: 10], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) KH-05 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) Ammonium alkyl ether sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 5], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Adekaria Soap (registered trademark) SR-20 [active ingredient: polyoxyethylene -1-(Allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 20], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation] and the like.
式(2)において、R2aは、下記式(A)で表される置換基、又は炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、R3aは、メチル基を表す。 In formula (2), R 2a represents a substituent represented by formula (A) below or an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and R 3a represents a methyl group.
また、式(2)において、X2aは、-SO3M、-COOM、又はPO3Mを表す。 In formula (2), X 2a represents -SO 3 M, -COOM, or PO 3 M.
Mは、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、又はアンモニウム基を表す。 M represents an alkali metal atom, an alkaline earth metal atom, or an ammonium group.
アルカリ金属原子の具体例としては、ナトリウム原子、カリウム原子等が挙げられる。 Specific examples of alkali metal atoms include a sodium atom and a potassium atom.
アルカリ土類金属原子の具体例としては、カルシウム原子、バリウム原子等が挙げられる。 Specific examples of alkaline earth metal atoms include calcium atoms and barium atoms.
X2aとしては、例えば、-SO3NH4が好ましい。 X 2a is preferably —SO 3 NH 4 , for example.
式(2)において、n2は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n2は、5~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (2), n2 represents the average added mole number of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n2 is an integer of 5-50, preferably an integer of 10-30.
式(A)において、mは、1~3の整数を表し、例えば、界面活性能の観点から、2が好ましい。 In formula (A), m represents an integer of 1 to 3, preferably 2, for example, from the viewpoint of surface activity.
式(2)で表されるアニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アクアロン(登録商標)HS-10[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)BC-10[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)BC-20[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)AR-10[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:99質量%、第一工業製薬(株)]、アクアロン(登録商標)AR-20[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:97質量%、第一工業製薬(株)]等が挙げられる。 Examples of commercially available anionic surfactants represented by formula (2) include Aqualon (registered trademark) HS-10 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 10], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) BC-10 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 10], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) BC-20 [active ingredient: polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether ammonium sulfate [average number of moles of oxyethylene groups added : 20], active ingredient amount: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) AR-10 [active ingredient: polyoxyethylene styrenated propenylphenyl ether sulfate ester ammonium [average of oxyethylene group Number of added moles: 10], amount of active ingredient: 99% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], Aqualon (registered trademark) AR-20 [active ingredient: polyoxyethylene styrenated propenylphenyl ether sulfate ester ammonium [oxyethylene Average number of moles of added group: 20], amount of active ingredient: 97% by mass, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] and the like.
反応性基を有するアニオン性界面活性剤としては、塗膜の耐水性及び重合安定性の観点から、アデカリアソープSRシリーズ(アデカリアソープSR-10、SR-20等)が好ましく、アデカリアソープ(登録商標)SR-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]がより好ましい。 As the anionic surfactant having a reactive group, from the viewpoint of the water resistance and polymerization stability of the coating film, the Adekari Soap SR series (Adekari Soap SR-10, SR-20, etc.) is preferable. (registered trademark) SR-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl)alkyl ether ammonium sulfate [average number of added moles of oxyethylene group: 10], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation ] is more preferable.
本開示の共重合体の製造方法において、反応性基を有するアニオン性界面活性剤の使用量は、重合安定性を向上させる観点から、共重合体100質量%に対して0.1質量%以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、耐水性向上の観点から、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the amount of the anionic surfactant having a reactive group used is 0.1% by mass or more with respect to 100% by mass of the copolymer from the viewpoint of improving polymerization stability. is preferred, 0.5 or more is more preferred, and from the viewpoint of improving water resistance, 5% by mass or less is preferred, and 2% by mass or less is more preferred.
本開示の反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、下記式(3)で表されるノニオン性界面活性剤及び下記式(4)で表されるノニオン性界面活性剤が、好ましい例として挙げられる。 As the nonionic surfactant having a reactive group of the present disclosure, a nonionic surfactant represented by the following formula (3) and a nonionic surfactant represented by the following formula (4) are preferred examples. mentioned.
これらの中でも、反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、例えば、単量体との共重合性に優れるとの観点から、下記式(3)で表されるノニオン性界面活性剤がより好ましい。 Among these, as a nonionic surfactant having a reactive group, for example, from the viewpoint of excellent copolymerizability with a monomer, nonionic surfactants represented by the following formula (3) are more preferred. preferable.
式(3)において、R1bは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、X1bは、水素原子を表す。 In formula (3), R 1b represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, and X 1b represents a hydrogen atom.
また、式(3)において、n3は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n3は、5~40の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (3), n3 represents the average number of added moles of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n3 is an integer of 5-40, preferably an integer of 10-30.
式(4)において、R2bは、炭素数6~24の脂肪族アルキル基を表し、R3bは、メチル基を表し、X2bは、水素原子を表す。 In formula (4), R 2b represents an aliphatic alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, R 3b represents a methyl group, and X 2b represents a hydrogen atom.
また、式(4)において、n4は、オキシエチレン基の平均付加モル数(「オキシエチレン単位の平均繰り返し数」ともいう。)を表す。n4は、10~50の整数であり、好ましくは10~30の整数である。 In formula (4), n4 represents the average added mole number of oxyethylene groups (also referred to as "average number of repeating oxyethylene units"). n4 is an integer of 10-50, preferably an integer of 10-30.
式(3)で表されるノニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アデカリアソープ(登録商標)ER-10[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:10〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]、アデカリアソープ(登録商標)ER-30[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:30〕、有効成分量:65質量%、(株)ADEKA]、アデカリアソープ(登録商標)ER-40[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:40〕、有効成分量:60質量%、(株)ADEKA]等が挙げられる。 Commercially available examples of nonionic surfactants represented by formula (3) include Adekari Soap (registered trademark) ER-10 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) alkyl ether [oxy Average number of added moles of ethylene group: 10], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation], Adekari Soap (registered trademark) ER-30 [active ingredient: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) Alkyl ether [average number of added moles of oxyethylene group: 30], amount of active ingredient: 65% by mass, ADEKA Corporation], Adekari Soap (registered trademark) ER-40 [active ingredient: polyoxyethylene-1-( allyloxymethyl)alkyl ether [average number of added moles of oxyethylene group: 40], amount of active ingredient: 60% by mass, ADEKA Corporation] and the like.
反応性基を有するノニオン性界面活性剤としては、塗膜の耐水性及び重合安定性の観点から、アデカリアソープERシリーズ(アデカリアソープER-10、ER-20等)が好ましく、反応性基を有するノニオン性界面活性剤の市販品の例としては、アデカリアソープ(登録商標)ER-20[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシエチレン基の平均付加モル数:20〕、有効成分量:100質量%、(株)ADEKA]がより好ましい。 As the nonionic surfactant having a reactive group, Adekari Soap ER series (Adekari Soap ER-10, ER-20, etc.) is preferable from the viewpoint of the water resistance and polymerization stability of the coating film. Examples of commercially available nonionic surfactants having number: 20], amount of active ingredient: 100% by mass, ADEKA Corporation] is more preferred.
本開示の共重合体の製造方法において、アニオン性界面活性剤の量に比べてノニオン性界面活性剤の含有割合が多いことが好ましく、反応性基を有するノニオン性界面活性剤の使用量は、重合安定性を向上させる観点から、共重合体100質量部に対し、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、耐水性向上の観点から、6質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, it is preferable that the content of the nonionic surfactant is higher than the amount of the anionic surfactant, and the amount of the nonionic surfactant having a reactive group used is From the viewpoint of improving polymerization stability, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the copolymer, and from the viewpoint of improving water resistance, preferably 6% by mass or less, and 5% by mass. The following are more preferred.
本開示の共重合体の製造方法において、アニオン性界面活性剤由来の構造単位に比べてノニオン性界面活性剤由来の構造単位の含有割合が多いことが好ましく、反応性基を有するアニオン性界面活性剤の含有割合と反応性基を有するノニオン性界面活性剤の使用量の質量比は、共重合体を含有する水性分散体の安定性を向上させる観点から、5/95~40/60が好ましく、10/90~30/70がより好ましく、15/85~25/75がさらに好ましく、17/83~23/77が特に好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, it is preferable that the content ratio of the structural unit derived from the nonionic surfactant is larger than the structural unit derived from the anionic surfactant, and the anionic surfactant having a reactive group The mass ratio of the content of the agent and the amount of the nonionic surfactant having a reactive group is preferably 5/95 to 40/60 from the viewpoint of improving the stability of the aqueous dispersion containing the copolymer. , more preferably 10/90 to 30/70, more preferably 15/85 to 25/75, and particularly preferably 17/83 to 23/77.
本開示の共重合体の製造方法において、オキサゾリン基またはエポキシ基含有単量、反応性を有するアニオン性界面活性剤、および反応性を有するノニオン性界面活性剤以外のその他単量体(単量体Cとも言う)を用いてもよい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, oxazoline group- or epoxy group-containing monomers, reactive anionic surfactants, and other monomers other than reactive nonionic surfactants (monomers C) may also be used.
その他単量体としては、例えば、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、カルボキシル基含有単量体、芳香族ビニル単量体、マレイミド基含有単量体、アミド基含有単量体、N-置換(メタ)アクリルアミド単量体、オレフィン系単量体、ハロゲン含有単量体などが挙げられ、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体、芳香族ビニル単量体、マレイミド基含有単量体、シアン化ビニル系単量体が好ましく、耐熱性の観点から、芳香族ビニル単量体がより好ましく、架橋剤として使用した際の塗膜の物性を向上させる観点から、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましい。 Other monomers include, for example, alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers, hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers, carboxyl group-containing monomers, aromatic vinyl monomers, maleimide group containing monomers, amide group-containing monomers, N-substituted (meth)acrylamide monomers, olefinic monomers, halogen-containing monomers, alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers Aromatic vinyl monomers, maleimide group-containing monomers, and vinyl cyanide monomers are preferable, and aromatic vinyl monomers are more preferable from the viewpoint of heat resistance. An alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer is preferred from the viewpoint of improving the physical properties of the film.
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン、ジメチルスチレン、tert-メチルスチレン、α-クロロスチレン、β-クロロスチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの芳香族ビニル単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。芳香族ビニル単量体は、ベンゼン環にメチル基、tert-ブチル基などのアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基などの官能基が存在していてもよい。芳香族ビニル単量体のなかでは、耐熱性、低誘電性の観点から、スチレンが好ましい。なお、芳香族ビニル単量体には、本発明の目的が阻害されない範囲内で芳香族ビニル単量体のオリゴマーが含まれていてもよい。 Examples of aromatic vinyl monomers include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, dimethylstyrene and tert-methylstyrene. , α-chlorostyrene, β-chlorostyrene, divinylbenzene, etc., but the present invention is not limited to these examples. These aromatic vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more. Aromatic vinyl monomers may have functional groups such as alkyl groups such as methyl groups and tert-butyl groups, nitro groups, nitrile groups, alkoxyl groups, acyl groups, sulfone groups and hydroxyl groups on the benzene ring. good. Among the aromatic vinyl monomers, styrene is preferred from the viewpoint of heat resistance and low dielectric properties. The aromatic vinyl monomer may contain an oligomer of the aromatic vinyl monomer as long as the object of the present invention is not hindered.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、炭素数が1~20の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体などが挙げられる。 Examples of the alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers include linear or branched alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers having 1 to 20 carbon atoms.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、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)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(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s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどが挙げられる。前記アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体は、単独で、又は2種以上組み合せて用いてもよい。 Examples of alkyl group-containing (meth)acrylate monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid n-butyl, isobutyl (meth)acrylate, s-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate , isodecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, Examples include heptadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, nonadecyl (meth)acrylate, eicosyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate. The alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomers may be used alone or in combination of two or more.
アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、炭素数が1~14のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、炭素数が2~10のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましく、炭素数が4~8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがさらに好ましい。 The alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer is preferably a (meth)acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, and a (meth)acrylic acid ester having an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms. Alkyl acrylates are more preferred, and alkyl (meth)acrylates having an alkyl group of 4 to 8 carbon atoms are even more preferred.
また、本開示のアルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、炭素数が1~14のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルが好ましく、炭素数が2~10のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルがより好ましく、炭素数が4~8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルがさらに好ましい。 In addition, as the alkyl group-containing (meth) acrylic acid ester monomer of the present disclosure, an acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferable, and an acrylic acid ester having an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms Acid alkyl esters are more preferred, and acrylic acid alkyl esters having an alkyl group of 4 to 8 carbon atoms are even more preferred.
マレイミド基含有単量体としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-sec-ブチルマレイミド、N-tert-ブチルマレイミド、N-アミルマレイミド、N-ヘキシルマレイミド、N-ヘプチルマレイミド、N-オクチルマレイミド、N-ノニルマレイミド、N-デシルマレイミド、N-デシルマレイミド、N-ウンデシルマレイミド、N-ドデシルマレイミド(N-ラウリルマレイミド)、N-トリデシルマレイミド、N-テトラデシルマレイミド、N-ペンタデシルマレイミド、N-ヘキサデシルマレイミド、N-ヘプタデシルマレイミド、N-オクタデシルマレイミド(N-ステアリルマレイミド)、N-ノナデシルマレイミド、N-アリルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ヒドロキシフェニルマレイミド、N-メチルフェニルマレイミド、N-ジメチルフェニルマレイミド、N-エチルフェニルマレイミド、N-ジエチルフェニルマレイミド、N-フェニルメチルマレイミド、N-メトキシフェニルマレイミド、N-クロロフェニルマレイミド、N-ジクロロフェニルマレイミド、N-トリクロロフェニルマレイミド、N-トリブロモフェニルマレイミドなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのマレイミド基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Maleimide group-containing monomers include, for example, maleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-propylmaleimide, N-isopropylmaleimide, N-butylmaleimide, N-sec-butylmaleimide, N-tert-butyl Maleimide, N-amylmaleimide, N-hexylmaleimide, N-heptylmaleimide, N-octylmaleimide, N-nonylmaleimide, N-decylmaleimide, N-decylmaleimide, N-undecylmaleimide, N-dodecylmaleimide (N- Laurylmaleimide), N-tridecylmaleimide, N-tetradecylmaleimide, N-pentadecylmaleimide, N-hexadecylmaleimide, N-heptadecylmaleimide, N-octadecylmaleimide (N-stearylmaleimide), N-nonadecylmaleimide , N-allylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-hydroxyphenylmaleimide, N-methylphenylmaleimide, N-dimethylphenylmaleimide, N-ethylphenylmaleimide, N-diethylphenylmaleimide, N-phenylmethyl Maleimide, N-methoxyphenylmaleimide, N-chlorophenylmaleimide, N-dichlorophenylmaleimide, N-trichlorophenylmaleimide, N-tribromophenylmaleimide, etc., but the present invention is not limited to these examples. . These maleimide group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル(例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチルなどが挙げられる。 The hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer includes hydroxyalkyl (meth)acrylate (eg, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate).
カルボキシル基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、ビニル安息香酸などのカルボキシル基含有単量体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Carboxyl group-containing monomers include (meth)acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic anhydride, maleic acid monomethyl ester, maleic acid monobutyl ester, itaconic acid monomethyl ester, Carboxyl group-containing monomers such as itaconic acid monobutyl ester and vinyl benzoic acid are included, but the present invention is not limited to such examples.
窒素原子含有単量体としてN-ビニルピロリドン、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミドなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Nitrogen atom-containing monomers include N-vinylpyrrolidone, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, acrylonitrile, diacetoneacrylamide and the like, but the present invention is not limited to these examples.
本開示の共重合体の製造方法において、芳香族ビニル単量体の使用量は、耐熱性向上させる観点から、共重合体に用いる単量体100質量部に対し、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、低温反応性の観点から、40質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がより好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the amount of the aromatic vinyl monomer used is 0.1% by mass or more with respect to 100 parts by mass of the monomer used in the copolymer from the viewpoint of improving heat resistance. It is preferably 0.3% by mass or more, more preferably 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less from the viewpoint of low-temperature reactivity.
本開示の共重合体の製造方法において、芳香族ビニル単量体の使用量は、耐熱性向上させる観点から、その他単量体100質量部に対して0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、低温反応性の観点から、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the amount of the aromatic vinyl monomer used is preferably 0.1% by mass or more relative to 100 parts by mass of other monomers, from the viewpoint of improving heat resistance. 3% by mass or more is more preferable, 0.5% by mass or more is still more preferable, and from the viewpoint of low-temperature reactivity, 40% by mass or less is preferable, 35% by mass or less is more preferable, and 30% by mass or less is even more preferable.
本開示の共重合体の製造方法において、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体の使用量は、低温反応性の観点から、共重合体100質量部に対して、40質量%以上が好ましく、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、75質量%以上の順でがより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下、85質量%の順でより好ましい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the amount of the alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer used is 40% by mass or more with respect to 100 parts by mass of the copolymer from the viewpoint of low-temperature reactivity. Preferably, the order of 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, and 75% by mass or more is more preferable, 95% by mass or less is preferable, and 90% by mass or less, and 85% by mass or less is more preferable.
本開示の共重合体の製造方法において、アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体の使用量は、低温反応性の観点から、その他単量体由来の構造単位100質量部に対し、50質量%以上が好ましく、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上の順でより好ましく、100質量%未満が好ましく、99.5質量%以下がより好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the amount of the alkyl group-containing (meth)acrylic acid ester monomer used is 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of structural units derived from other monomers, from the viewpoint of low-temperature reactivity. It is preferably 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, and 95% by mass or more in this order, preferably less than 100% by mass, and 99.5% by mass or less. more preferred.
重合方法は特に限定されず、懸濁重合、乳化重合、分散重合等の公知の重合方法を採用することができる。これらの中でも乳化重合が好ましい。 The polymerization method is not particularly limited, and known polymerization methods such as suspension polymerization, emulsion polymerization and dispersion polymerization can be employed. Among these, emulsion polymerization is preferred.
本開示の共重合体の製造方法において、溶剤系溶媒を用いても良いし水系溶媒を用いても良いが、環境保護、作業上の安全衛生の観点から水系溶媒を用いることが好ましい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, a solvent-based solvent or an aqueous solvent may be used, but it is preferable to use an aqueous solvent from the viewpoint of environmental protection and occupational safety and health.
本開示の水系溶媒としては、例えば、水をはじめ、水と水溶性有機溶媒の混合溶媒が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコールなどの低級アルコール;エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールなどの多価アルコール;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの水性媒体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The aqueous solvent of the present disclosure includes, for example, water and a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. Examples of water-soluble organic solvents include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol and tert-butyl alcohol; ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, Examples include polyhydric alcohols such as diethylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; however, the present invention is not limited to these examples. These aqueous media may be used alone or in combination of two or more.
本開示の水系溶媒における水の含有率は、エマルション粒子含有水性分散体の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに一層好ましくは80質量%以上であり、当該含有率の上限値は100質量部である。水系溶媒のなかでは水が好ましい
本開示の共重合体の製造方法において、重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、2,2-アゾビス(2―ジアミノプロパン)ハイドロクロライド等のアゾ化合物;過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素等の過酸化物;等が挙げられる。具体的には、例えば、アゾ系の油性化合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等)、水性化合物(例えば、アニオン系の4,4-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、カチオン系の2,2-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン));レドックス系の油性過酸化物(例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t-ブチルパーベンゾエート等)、水性過酸化物(例えば、過硫酸カリ及び過酸化アンモニウム等);等を挙げることができる。なお、重合開始剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
The content of water in the aqueous solvent of the present disclosure is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the emulsion particle-containing aqueous dispersion. , Still more preferably, it is 80% by mass or more, and the upper limit of the content is 100 parts by mass. Among the aqueous solvents, water is preferable. In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the polymerization initiator is not particularly limited. For example, azo compounds such as 2,2-azobis(2-diaminopropane) hydrochloride; persulfates such as potassium persulfate; peroxides such as hydrogen peroxide; and the like. Specifically, for example, azo oily compounds (e.g., azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) etc.), aqueous compounds (e.g. anionic 4,4-azobis (4-cyanovaleric acid), cationic 2,2-azobis (2-methylpropionamidine)); redox oily peroxides (e.g. , benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl perbenzoate, etc.), aqueous peroxides (eg, potassium persulfate and ammonium peroxide, etc.); In addition, only 1 type may be used for a polymerization initiator and it may use 2 or more types together.
上記重合開始剤の使用量は、特に限定されないが、好ましくは、全単量体成分100質量部に対し、0.05~1質量%とするのがよく、より好ましくは0.1~0.5質量%とするのがよい。 The amount of the polymerization initiator to be used is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 1% by mass, more preferably 0.1 to 0.1% by mass, based on 100 parts by mass of all the monomer components. 5% by mass is preferable.
上記添加方法は、特に制限はなく、例えば、一括仕込み、分割仕込み、連続滴下等のいずれの方法であってもよい。さらに、重合の完了を速めるためには、最終段の重合性単量体成分の滴下終了前後に、重合開始剤の一部を添加してもよい。 The addition method is not particularly limited, and may be, for example, any method such as batch charging, divided charging, or continuous dropwise addition. Furthermore, in order to hasten the completion of the polymerization, part of the polymerization initiator may be added before or after the completion of dropping the polymerizable monomer component in the final stage.
本開示の共重合体の製造方法において、重合開始剤の分解を促進する目的で、例えば、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤や硫酸第一鉄等の遷移金属塩を添加してもよい。乳化重合工程においては、さらに必要に応じて、pH緩衝剤、キレート剤、連鎖移動剤、成膜助剤等の公知の添加剤を添加してもよい。連鎖移動剤としては、t-ドデシルメルカプタン等のチオール基を有する化合物等が挙げられる。成膜助剤としては、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールイソブチレート等が挙げられる。上記添加剤の使用量は、特に制限されないが、例えば、樹脂エマルション100質量%に対し、0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%とするのがよい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, for example, a reducing agent such as sodium bisulfite or a transition metal salt such as ferrous sulfate may be added for the purpose of promoting decomposition of the polymerization initiator. In the emulsion polymerization step, if necessary, known additives such as pH buffers, chelating agents, chain transfer agents, and film-forming aids may be added. Chain transfer agents include compounds having a thiol group such as t-dodecylmercaptan. Examples of film-forming aids include 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol isobutyrate. The amount of the additive used is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on 100% by mass of the resin emulsion.
本開示の共重合体の製造方法において、反応性基を有するアニオン性界面活性剤、および反応性基を有するノニオン性界面活性剤以外の界面活性剤を用いても良い。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, surfactants other than the anionic surfactant having a reactive group and the nonionic surfactant having a reactive group may be used.
反応性基を有するアニオン性界面活性剤、および反応性基を有するノニオン性界面活性剤以外の界面活性剤とは、反応性基を有するカチオン性界面活性剤、反応性基を有さない界面活性剤が挙げられる。 Surfactants other than anionic surfactants with reactive groups and nonionic surfactants with reactive groups are cationic surfactants with reactive groups, surfactants with no reactive groups agents.
本開示の共重合体の製造方法において、反応性基を有するアニオン性界面活性剤、および反応性基を有するノニオン性界面活性剤以外の界面活性剤の含有割合は、全界面活性剤100質量部に対し、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましく、実質的に用いないことが特に好ましい。実質的に用いないこととは、全く用いないことには限定はされず、若干使用する場合も含むとする。特に、界面活性剤を多く使用することにより物性の問題が生じ得る場合においては、該問題が生じ得ない少量の範囲で界面活性剤を使用し、重合を行ってもよい。界面活性剤としては、乳化重合方法に用い得る公知の界面活性剤が使用できる。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the content of surfactants other than the anionic surfactant having a reactive group and the nonionic surfactant having a reactive group is 100 parts by mass of the total surfactant. is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably not substantially used. The term "substantially not used" is not limited to not used at all, but also includes the case of slightly used. In particular, when the use of a large amount of surfactant may cause physical property problems, the surfactant may be used in a small amount that does not cause the problem, and the polymerization may be carried out. As the surfactant, a known surfactant that can be used in the emulsion polymerization method can be used.
本開示の共重合体の製造方法において、重合させる際の雰囲気は、特に限定されないが、重合反応効率を高める観点から、窒素ガスなどの不活性ガスであることが好ましい。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the atmosphere during polymerization is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the efficiency of the polymerization reaction, an inert gas such as nitrogen gas is preferable.
本開示の共重合体の製造方法において、重合させる際の重合温度は、特に限定がないが、通常、好ましくは50~100℃、より好ましくは60~95℃である。重合温度は、一定であってもよく、重合反応の途中で変化させてもよい。 In the method for producing the copolymer of the present disclosure, the polymerization temperature is not particularly limited, but is usually preferably 50 to 100°C, more preferably 60 to 95°C. The polymerization temperature may be constant or may be changed during the polymerization reaction.
本開示の共重合体の製造方法において、重合時間についても、特に限定はなく、反応の進行状況に応じて適宜設定すればよいが、例えば、重合開始から終了まで2~24時間の範囲とするのが好ましく、より好ましくは4~8時間の範囲である。 In the method for producing a copolymer of the present disclosure, the polymerization time is not particularly limited, and may be appropriately set according to the progress of the reaction. For example, the polymerization time is in the range of 2 to 24 hours. is preferred, more preferably in the range of 4 to 8 hours.
[本開示の共重合体の用途]
本開示の共重合体、または水性分散体の一般的な用途としては、フレキソ印刷用インク、インクジェットプリンター用インク等の各種インク、路面表示用塗料、導電性塗料、プラスチック用塗料、無機建材用塗料、金属用塗料、皮革用塗料および補修用塗料等の各種塗料;有機基材、無機基材および難接着性基材等へのプライマー;撥水加工や仕上げ加工用バインダー、織布のコーティングや含浸処理加工用バインダー、タイヤコード処理剤等の各種繊維処理剤;ドライラミネートや押出しラミネート等の各種ラミネート接着剤;木材用接着剤、構造用接着剤等の各種接着剤;帯電防止剤;印刷機器に用いる導電性ローラー;トップコート;粘着剤;マニキュアやヘアセット剤等の各種化粧品;吸水性樹脂原料;などを挙げることができる。
[Applications of the copolymer of the present disclosure]
Common uses of the copolymer or aqueous dispersion of the present disclosure include various inks such as flexographic printing inks and inkjet printer inks, road marking paints, conductive paints, plastic paints, and inorganic building material paints. , metal paints, leather paints, and repair paints; primers for organic substrates, inorganic substrates, and difficult-to-adhere substrates; binders for water-repellent finishing and finishing; Various fiber processing agents such as processing binders and tire cord processing agents; various lamination adhesives such as dry laminates and extrusion laminates; various adhesives such as wood adhesives and structural adhesives; antistatic agents; Conductive rollers to be used; top coats; adhesives; various cosmetics such as manicures and hair setting agents;
<製造例1(2-オキサゾリン基を有する重合体の製造)>
攪拌機、還流冷却器、窒素導入管、温度計及び滴下ロートを備えたフラスコに、脱イオン水692部を仕込んだ。滴下ロートにアニオン性界面活性剤(「アデカリアソープSR-10/株式会社ADEKA」)の25%水溶液31.5部、ノニオン性界面活性剤(「アデカリアソープER-20」/株式会社ADEKA)94.4部、脱イオン水167.6部、アクリル酸ブチル624.8部、スチレン3.9部、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン157.4部及びジビニルベンゼン6部からなるプレエマルションを調整し、そのうち全重合性単量体成分の総量の6%に当たる65部をフラスコに添加し、適量の25質量%アンモニア水でpH9.0に調整し、ゆるやかに窒素ガスを流しこみ70℃まで昇温した。そこへ過硫酸カリウムの2.5質量%水溶液152部を注入し重合を開始した。その後、プレエマルションの残部を180分にわたり均一に滴下した。反応中は窒素ガスを吹き込み続け、滴下終了後、脱イオン水125部で滴下ロートを洗浄しフラスコに流し入れ、内温を80℃に昇温させて3時間攪拌を続けて反応を完結させた。その後冷却し、300のメッシュの金網で濾過し、凝集物を分離し、pH8.0の2-オキサゾリン基を有する重合体の水性分散体(重合体(A))を得た。不揮発分量を測定したところ、40.0質量%であった。重合体のガラス転移温度をFox式で見積もったところ、-34℃であった。また、動的光散乱法による粒度分布測定器(Particle Sizing Systems社製「NICOMPModel 380」)を用い、水性分散体に含まれるエマルション粒子の平均粒子径(体積平均粒子径)を測定した。
なお、表1に使用した各単量体及び界面活性剤の量を、全体量体成分合計量100重量部に対する比率(質量部)で示した。得られた水分散体の各種物性の評価結果を表1に示す。
<Production Example 1 (Production of a polymer having a 2-oxazoline group)>
A flask equipped with a stirrer, reflux condenser, nitrogen inlet tube, thermometer and dropping funnel was charged with 692 parts of deionized water. 31.5 parts of a 25% aqueous solution of an anionic surfactant (“ADEKARI SOAP SR-10/ADEKA Co., Ltd.”) and a nonionic surfactant (“ADEKARI SOAP ER-20”/ADEKA Co., Ltd.) were added to a dropping funnel. A pre-emulsion consisting of 94.4 parts, 167.6 parts deionized water, 624.8 parts butyl acrylate, 3.9 parts styrene, 157.4 parts 2-isopropenyl-2-oxazoline and 6 parts divinylbenzene is prepared. Then, 65 parts corresponding to 6% of the total amount of all the polymerizable monomer components was added to the flask, adjusted to pH 9.0 with an appropriate amount of 25% by mass aqueous ammonia, and slowly heated to 70°C by introducing nitrogen gas. I warmed up. Then, 152 parts of a 2.5% by mass aqueous solution of potassium persulfate was injected to initiate polymerization. The rest of the pre-emulsion was then added dropwise evenly over 180 minutes. Nitrogen gas was continuously blown during the reaction, and after the dropping was completed, the dropping funnel was washed with 125 parts of deionized water, poured into the flask, the internal temperature was raised to 80°C, and stirring was continued for 3 hours to complete the reaction. After that, the mixture was cooled and filtered through a 300-mesh wire mesh to separate aggregates to obtain an aqueous dispersion of a polymer having a 2-oxazoline group (polymer (A)) with a pH of 8.0. When the non-volatile content was measured, it was 40.0% by mass. The glass transition temperature of the polymer was -34°C as estimated by the Fox formula. In addition, the average particle size (volume average particle size) of the emulsion particles contained in the aqueous dispersion was measured using a particle size distribution analyzer (“NICOMP Model 380” manufactured by Particle Sizing Systems) using a dynamic light scattering method.
The amount of each monomer and surfactant used in Table 1 is shown as a ratio (parts by mass) to 100 parts by weight of the total amount of all polymer components. Table 1 shows the evaluation results of various physical properties of the obtained aqueous dispersion.
<製造例2~12>
表1に記載された界面活性剤及び単量体成分を用いて重合した他は製造例1と同様にして水分散体を得た。これらについて各種物性を評価した結果を表1に示す。なお、各種物性等は以下のように評価した。
<Tg>
重合に用いた単量体組成から、下記Fox式を用いて算出した。
<Production Examples 2 to 12>
A water dispersion was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the surfactant and monomer components listed in Table 1 were used for polymerization. Table 1 shows the results of evaluating various physical properties of these materials. Various physical properties were evaluated as follows.
<Tg>
It was calculated using the following Fox formula from the monomer composition used for polymerization.
各ホモポリマーのTg値を下記に示す。
2-イソプロペニルー2-オキサゾリン(IPO):100℃
スチレン(St):100℃
アクリル酸ブチル(BA):-54℃
The Tg value of each homopolymer is shown below.
2-isopropenyl-2-oxazoline (IPO): 100°C
Styrene (St): 100°C
Butyl acrylate (BA): -54°C
<不揮発分(NV)>
得られた水性樹脂組成物約1gを秤量し、熱風乾燥機にて150℃30分乾燥させ、乾燥残量を、不揮発分として、乾燥前質量に対する比率を質量%で算出し表示した。
式:
〔水性樹脂組成物における不揮発分含量(質量%)〕
=(〔乾燥残量〕÷〔水性樹脂組成物1g〕)×100
<Non-volatile content (NV)>
About 1 g of the obtained water-based resin composition was weighed and dried at 150° C. for 30 minutes in a hot air dryer, and the remaining amount after drying was calculated as a non-volatile content, and the ratio to the weight before drying was calculated and displayed as % by mass.
formula:
[Non-volatile content (mass%) in aqueous resin composition]
= ([Dry residue] ÷ [1 g of aqueous resin composition]) × 100
<pH>
pHメーター(堀場製作所社製「F-23」)により25℃での値を測定した。
<粘度>
BM型粘度計(東京計器社製)により30min-1、25℃にて測定した。粘度測定時
には、粘度に応じてローターを選定した。
<平均粒子径>
動的光散乱法による粒度分布測定器(Particle Sizing Systems社製「NICOMP Model 380」)を用い、体積平均粒子径を測定した。
<pH>
The value at 25° C. was measured with a pH meter (“F-23” manufactured by Horiba, Ltd.).
<Viscosity>
It was measured at 30 min-1 and 25°C with a BM type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.). When measuring the viscosity, the rotor was selected according to the viscosity.
<Average particle size>
The volume average particle size was measured using a particle size distribution analyzer (“NICOMP Model 380” manufactured by Particle Sizing Systems) using a dynamic light scattering method.
<乳化容易性>
フラスコに、脱イオン水782.4質量部及び実施例1~8、及び比較例1~4で使用した各界面活性剤を一定量(脱イオン水及び単量体混合物の総量に対して3質量%)添加した水溶液を用意した。当該水溶液に、上記単量体混合物と同じ組成の単量体混合物を添加した際の乳化しやすさを以下の基準で評価した。
A:単量体混合物を一括して添加し、回転数300rpmで15分攪拌して乳化できた。
B:単量体混合物を一括して添加すると乳化できないが、単量体混合物を10回に分けて添加し、添加するごとに回転数300rpmで15分攪拌した場合であれば、乳化可能であった。
C:乳化できなかった。
<Emulsibility>
In a flask, 782.4 parts by mass of deionized water and a certain amount of each surfactant used in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 (3 masses with respect to the total amount of deionized water and the monomer mixture %) was added to prepare an aqueous solution. Ease of emulsification when a monomer mixture having the same composition as the above monomer mixture was added to the aqueous solution was evaluated according to the following criteria.
A: The monomer mixture was added all at once and emulsified by stirring at 300 rpm for 15 minutes.
B: Emulsification is not possible when the monomer mixture is added all at once, but emulsification is possible when the monomer mixture is added in 10 portions and stirred at 300 rpm for 15 minutes after each addition. rice field.
C: Could not be emulsified.
<重合安定性>
乳化重合の直後に分離した凝集物の質量を測定し、水性分散体の総量に対する割合(%)を算出し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
A:凝集物量が0.1%未満
B:凝集物量が0.1~1.0%
C:凝集物量が1.0%より大きい
<Polymerization stability>
The mass of the separated aggregates was measured immediately after the emulsion polymerization, and the ratio (%) to the total amount of the aqueous dispersion was calculated and evaluated according to the following criteria. Table 1 shows the results.
A: Less than 0.1% aggregate amount B: 0.1 to 1.0% aggregate amount
C: the aggregate amount is greater than 1.0%
<機械的安定性>
得られた各水性分散体に対して、以下の条件でマロン機械的安定性試験を行った。試験機としては、株式会社安田精機製作所製、商品名:「No.156マロン機械的安定度試験機」を使用した。試験後、100メッシュの金網により試料を濾過し、回収された凝集物の質量を測定した。試験に使用した試料の量に対して発生した凝集物の質量の割合を算出し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。凝集率が小さいほど機械的安定性に優れている。
A:凝集物量が0.03%未満
B:凝集物量が0.03~0.1%
C:凝集物量が0.1%より大きい
(試験条件)
サンプル量:70g
負荷:10kg
回転数:1000rpm
試験時間:10分
<Mechanical stability>
Each aqueous dispersion obtained was subjected to a Maron mechanical stability test under the following conditions. As a tester, a trade name: "No. 156 Maron Mechanical Stability Tester" manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd. was used. After the test, the sample was filtered through a 100-mesh wire mesh and the mass of aggregate collected was measured. The ratio of the mass of the generated aggregates to the amount of the sample used in the test was calculated and evaluated according to the following criteria. Table 1 shows the results. The smaller the aggregation rate, the better the mechanical stability.
A: Aggregate amount less than 0.03% B: Aggregate amount 0.03 to 0.1%
C: The amount of aggregates is greater than 0.1% (test conditions)
Sample amount: 70g
Load: 10kg
Rotation speed: 1000rpm
Test time: 10 minutes
<耐水白化性>
得られた各水性分散体を温度が23±2℃で、相対湿度が65±3%である雰囲気中でガラス板(縦:15cm、横:7cm)上に乾燥後の膜厚が150μmになるようにアプリケーターを用いて塗布した。このガラス板をこの雰囲気中で2分間放置し、次いで120℃の温度で30分間加熱した後、放冷することにより、塗膜が形成されたガラス板を作製した。
この塗膜が形成されたガラス板の塗膜上に直径30mm、長さ30mmのガラス管の開口部を載せて接着させた後、ガラス管の内部にある塗膜が水と接触するようにイオン交換水10mLをガラス管内に注いだ状態で、温度が23±2℃で、相対湿度が65±3%である雰囲気中に24時間放置した。その後、イオン交換水と接触している塗膜の状態を目視で観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、試験開始前の塗膜と比較して試験後の塗膜に変化が小さいほど耐水白化性が良好である。
(評価基準)
A:塗膜に変化が認められない。
B:塗膜の一部にやや白濁が認められる。
C:塗膜全体に白化が認められる。
<Water whitening resistance>
Each of the resulting aqueous dispersions was dried on a glass plate (length: 15 cm, width: 7 cm) in an atmosphere of 23±2° C. and 65±3% relative humidity to a film thickness of 150 μm. It was applied using an applicator as shown. The glass plate was allowed to stand in this atmosphere for 2 minutes, then heated at 120° C. for 30 minutes and allowed to cool, thereby producing a glass plate having a coating film formed thereon.
After the opening of a glass tube with a diameter of 30 mm and a length of 30 mm was placed on the coating film of the glass plate on which this coating film was formed and adhered, ionization was performed so that the coating film inside the glass tube was in contact with water. After 10 mL of exchanged water was poured into the glass tube, it was left for 24 hours in an atmosphere of 23±2° C. and 65±3% relative humidity. After that, the state of the coating film in contact with the ion-exchanged water was visually observed and evaluated based on the following evaluation criteria. The smaller the change in the coating film after the test compared to the coating film before the start of the test, the better the resistance to water whitening.
(Evaluation criteria)
A: No change is observed in the coating film.
B: Part of the coating film is slightly clouded.
C: Whitening is observed over the entire coating film.
<製造例2(酸基を有するアクリルエマルションの製造)>
攪拌機、還流冷却器、窒素導入管、温度計及び滴下ロートを備えたフラスコに、脱イオン水376.5部を仕込んだ。滴下ロートにハイテノールN-08(第一工業製薬株式会社製、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム塩の15質量%水溶液)70.8部、アクリル酸2-エチルヘキシル131部、スチレン205部及びアクリル酸17部からなるプレエマルションを調整し、そのうち全重合性単量体成分の総量の5質量%をフラスコに添加し、ゆるやかに窒素ガスを流しこみ80℃まで昇温した。そこへ過硫酸カリウムの5質量%水溶液21質量部を注入し重合を開始した。10分後に残りの単量体混合物を3時間にわたって滴下した。反応中は窒素ガスを吹き込み続け、フラスコ内の温度を80±1℃に保った。滴下終了後も1時間同じ温度に保った後、冷却し、25質量%アンモニア水9質量部でpH8.5に調整し、不揮発分44.1質量%、pH8.5のアクリルエマルションを(重合体(B))得た。
<Production Example 2 (Production of acrylic emulsion having an acid group)>
A flask equipped with a stirrer, reflux condenser, nitrogen inlet tube, thermometer and dropping funnel was charged with 376.5 parts of deionized water. Hytenol N-08 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., 15% by weight aqueous solution of polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate ammonium salt) was added to the dropping funnel, 70.8 parts, 2-ethylhexyl acrylate 131 parts, styrene 205 parts and acrylic acid. A pre-emulsion consisting of 17 parts was prepared, 5 mass % of the total amount of all polymerizable monomer components was added to the flask, nitrogen gas was slowly introduced, and the temperature was raised to 80°C. Then, 21 parts by mass of a 5% by mass aqueous solution of potassium persulfate was injected to initiate polymerization. After 10 minutes, the remaining monomer mixture was added dropwise over 3 hours. Nitrogen gas was continuously blown during the reaction to keep the temperature in the flask at 80±1°C. After the completion of dropping, the same temperature is maintained for 1 hour, then cooled, adjusted to pH 8.5 with 9 parts by mass of 25% by mass ammonia water, and an acrylic emulsion with a non-volatile content of 44.1% by mass and pH 8.5 (polymer (B)) obtained.
<塗膜物性の評価>
製造例2で製造した酸基を有するアクリルエマルション(重合体(B))100質量部に対して実施例1~8及び比較例1~4で製造した2-オキサゾリン基を有する重合体(重合体(A))が5質量部となるように配合し、塗料組成物(クリア塗料)を得た。得られた塗料組成物について以下の各種特性を試験した。結果を表1に示す。
<Evaluation of coating properties>
Polymer having a 2-oxazoline group produced in Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4 (polymer (A)) was blended to 5 parts by mass to obtain a coating composition (clear coating). The coating compositions obtained were tested for the following various properties. Table 1 shows the results.
<低温反応性>
各クリア塗料を、温度が23±2℃で、相対湿度が65±3%である雰囲気中でガラス板(縦:15cm、横:7cm)上に乾燥後の膜厚が150μmになるようにアプリケーターを用いて塗布した。このガラス板をこの雰囲気中で24時間乾燥させることで、
塗膜が形成されたガラス板を作製した。塗膜が形成されたガラス板から、カッターの刃で塗膜を剥ぎ取り、その剥ぎ取った塗膜(遊離フィルム)を25mm×25mmの大きさに裁断することにより、試験片を作製し、その試験片の質量(W1)を計測した後、この雰囲気下で酢酸エチル中に24時間浸漬し、不溶分を濾過によって取り出し、その不溶分を乾燥させた後、その不溶分の質量(W2)を測定した。低温反応性は2-オキサゾリン基を有する重合体を配合していないブランクの結果と比較して以下の評価基準に基づいて評価した。なお、ゲル分率上昇率が高いほど低温反応性が良好である。
A:ゲル分率上昇率30%以上。
B:ゲル分率上昇率0%~30%
C:ゲル分率が上昇しない。
ゲル分率は、式:
〔ゲル分率〕=[〔試験片の質量(W1)〕÷〔不溶分の質量(W2)〕]×100
に基づいて求めた。
<Low temperature reactivity>
Each clear paint is applied to a glass plate (length: 15 cm, width: 7 cm) in an atmosphere with a temperature of 23 ± 2 ° C and a relative humidity of 65 ± 3%. was applied using By drying the glass plate in this atmosphere for 24 hours,
A glass plate having a coating film formed thereon was produced. From the glass plate on which the coating film is formed, the coating film is peeled off with a cutter blade, and the stripped coating film (free film) is cut into a size of 25 mm × 25 mm to prepare a test piece. After measuring the mass (W 1 ) of the test piece, immerse it in ethyl acetate under this atmosphere for 24 hours, remove the insoluble matter by filtration, dry the insoluble matter, and then weigh the insoluble matter (W 2 ) was measured. Low-temperature reactivity was evaluated based on the following evaluation criteria in comparison with the results of a blank containing no polymer having a 2-oxazoline group. The higher the gel fraction increase rate, the better the low-temperature reactivity.
A: Gel fraction increase rate of 30% or more.
B: Gel fraction increase rate 0% to 30%
C: Gel fraction does not increase.
The gel fraction is given by the formula:
[Gel fraction] = [[mass of test piece (W 1 )] ÷ [mass of insoluble matter (W 2 )]] × 100
sought based on
<引張試験>
上記、低温反応性の試験で用いた塗膜が形成されたガラス板から、カッターの刃で塗膜を剥ぎ取り、その剥ぎ取った塗膜(遊離フィルム)を強度測定用フィルムとした。強度測定用フィルムを恒温恒湿室(温度25℃、湿度60%RH)で24時間保存した。その後、引っ張り試験機〔株式会社島津製作所製、商品名:オートグラフAGS-100D〕のチャックに掴持し、JIS P-8113に準拠して引っ張り試験を行った。
<Tensile test>
The coated glass plate used in the low-temperature reactivity test was stripped off with a cutter blade, and the stripped coating (free film) was used as a film for strength measurement. The film for strength measurement was stored for 24 hours in a constant temperature and humidity room (temperature 25° C., humidity 60% RH). Then, it was gripped by a chuck of a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: Autograph AGS-100D) and subjected to a tensile test according to JIS P-8113.
<フィルム強度>
上記の引張試験により製造例2で製造したアクリルエマルションのクリア塗料(重合体(A)を配合していない塗料)から形成したフィルムの引張強度をブランクとし、そのブランクと実施例1~8及び比較例1~4の水性分散体を配合した各クリア塗料から形成したフィルムとの引張強度を比較した。結果を以下の基準で評価した。
A:ブランクと比較して強度が1.5倍より大きくなった。
B:ブランクと比較して強度が1.0~1.5倍であった。
<Film strength>
The tensile strength of the film formed from the acrylic emulsion clear paint (paint not blended with the polymer (A)) produced in Production Example 2 by the above tensile test was taken as a blank, and the blank and Examples 1 to 8 and comparison The tensile strength was compared with the films formed from the clear paints containing the aqueous dispersions of Examples 1-4. The results were evaluated according to the following criteria.
A: The strength increased by more than 1.5 times compared to the blank.
B: The strength was 1.0 to 1.5 times that of the blank.
<フィルムの伸び>
上記の引張試験により製造例2で製造したアクリルエマルションのクリア塗料(重合体(A)を配合していない塗料)から形成したフィルムの伸びをブランクとし、そのブランクと実施例1~8及び比較例1~4の水性分散体を配合した各クリア塗料から形成したフィルムとの伸びを比較した。結果を以下の基準で評価した。
A:ブランクと比較して伸びが1.5倍より大きくなった。
B:ブランクと比較して伸びが1.0~1.5倍であった。
<Film elongation>
The elongation of the film formed from the acrylic emulsion clear paint (paint not blended with the polymer (A)) produced in Production Example 2 by the above tensile test was used as a blank, and the blank, Examples 1 to 8, and Comparative Example. The elongation was compared with the film formed from each clear paint containing 1 to 4 aqueous dispersions. The results were evaluated according to the following criteria.
A: The elongation became greater than 1.5 times compared to the blank.
B: The elongation was 1.0 to 1.5 times that of the blank.
なお、表1中の界面活性剤及び単量体は、それぞれ以下のものである。
<界面活性剤>
-アニオン性界面活性剤-
アデカリアソープSR-10:エーテルサルフェート型アンモニウム塩(株式会社ADEKA社製)
アデカリアソープSR-20:エーテルサルフェート型アンモニウム塩(株式会社ADEKA社製)
アクアロンHS-10:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム(第一工業製薬株式会社製)
アクアロンKH-10:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム(第一工業製薬株式会社製)
ハイテノールLA-10:ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩(第一工業製薬株式会社製)
ハイテノールN-08:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム塩(第一工業製薬株式会社製)
The surfactants and monomers in Table 1 are as follows.
<Surfactant>
-Anionic surfactant-
Adekaria Soap SR-10: Ether sulfate type ammonium salt (manufactured by ADEKA Co., Ltd.)
Adekaria Soap SR-20: Ether sulfate type ammonium salt (manufactured by ADEKA Co., Ltd.)
Aqualon HS-10: Polyoxyethylene nonylpropenyl phenyl ether ammonium sulfate (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
Aqualon KH-10: polyoxyethylene-1-(allyloxymethyl) alkyl ether ammonium sulfate (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
Hitenol LA-10: polyoxyethylene alkyl ether sulfate (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
Hitenol N-08: polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate ammonium salt (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
-ノニオン性界面活性剤-
アデカリアソープER-20:株式会社ADEKA社製
アクアロンRN-20:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(第一工業製薬株式会社製)
アクアロンKN-20:ポリオキシエチレン1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル(第一工業製薬株式会社製)
-Nonionic surfactant-
Adekari Soap ER-20: Aqualon RN-20 manufactured by ADEKA Co., Ltd.: Polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
Aqualon KN-20: Polyoxyethylene 1-(allyloxymethyl) alkyl ether (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
<単量体>
BA:アクリル酸ブチル
St:スチレン
DVB:ジビニルベンゼン
MMA:メチルメタクリレート
IPO:2-イソプロペニル-2-オキサゾリン
2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート
<monomer>
BA: butyl acrylate St: styrene DVB: divinylbenzene MMA: methyl methacrylate IPO: 2-isopropenyl-2-oxazoline 2EHA: 2-ethylhexyl acrylate
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