JP2519438B2 - アニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法 - Google Patents

アニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法

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JP2519438B2 JP62001332A JP133287A JP2519438B2 JP 2519438 B2 JP2519438 B2 JP 2519438B2 JP 62001332 A JP62001332 A JP 62001332A JP 133287 A JP133287 A JP 133287A JP 2519438 B2 JP2519438 B2 JP 2519438B2
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【発明の詳細な説明】 本発明の背景および課題 従来、電着塗料に内部架橋したエチレン性不飽和単量
体の重合体よりなる微小樹脂粒子(ミクロゲル)を添加
し、艶消し塗膜を得ることは公知である。特開昭58−93
762および特開昭56−49766参照。ミクロゲルを電着塗料
へ添加することは、艶消しの目的ばかりでなく、塗膜性
能およびつきまわり性などにも有効である。
しかしながらこれらミクロゲルは、電着に必要な電荷
を持たず、かつ水性媒体に不溶であり、塗膜の焼付温度
において熱融合しないため、単独では電着塗装すること
ができず、水溶性または水分散性の電着に必要な電荷を
持った水性樹脂と併用しなければならない。しかしなが
らその場合ミクロゲルは前記性質のため塗料の貯蔵安定
性や、電着作業性を害し、多量に添加することはできな
い。
そこで本発明は、コアは熱硬化型の架橋樹脂よりな
り、シエルは電着に必要な負の電荷と親水基を持ってい
る水性樹脂よりなる、コア/シエル構造の新しいタイプ
のアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法を提供す
る。
解決方法 本発明は、 (A)水中において負の電荷を有するマレイン化油およ
び/またはマレイン化ポリブタジエン樹脂を固形分とし
て100重量部、および (B)縮合や付加反応により自己架橋および/または前
記樹脂(A)と架橋する水不溶性の熱硬化性架橋剤を固
形分として10〜250重量部含む樹脂組成物を水性媒体中
において乳化し、得られるエマルジョンを前記架橋剤
(B)の架橋温度以上の温度において加熱することを特
徴とするアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法を
提供する。
本発明のアニオン性ゲル微粒子の水分散液は、粒子自
体が電着可能な負の電荷を持っており、かつ親水性の樹
脂がシエルとなって不溶性の熱硬化型の架橋樹脂のコア
を覆っているため、これをアニオン電着塗料へ添加した
場合、電着作業性や塗膜性能を害することがなく、また
塗料の貯蔵安定性に悪影響することもない。
好ましい実施態様 水中において負の電荷を有するマレイン化油および/
またはマレイン化ポリブタジエン樹脂(A)は、アニオ
ン型電着塗料の製造において皮膜形成性樹脂として使用
されている。それらは樹脂中にカルボキシル基を導入す
ることによって得られる樹脂である。これらの樹脂はそ
の酸基を塩基で中和し、水で希釈することによって水溶
液または分散液をつくる。
典型的なそのような樹脂は、マレイン化天然もしくは
合成乾性油、マレイン化ポリブタジエン樹脂、それらの
ハーフエステル、ハーフアミドなどである。
マレイン化油は、ヨウ素価100以上の天然もしくは合
成乾性油もしくは半乾性油100g当たり、無水マレイン酸
30〜300ミリモルを反応させることによって得られる。
マレイン化ポリブタジエンは、分子量500〜5000の液
状ポリブタジエン100g当たり、無水マレイン酸30〜300
ミリモルを反応させることによって得られる。
マレイン化油またはマレイン化ポリブタジエン樹脂
は、水、アルコール、1級または2級アミンと反応させ
てその酸無水物環の少なくとも一部を開裂し、ジカルボ
キシル酸型、ハーフエステル型またはハーフアミド型と
して用いることもできる。
縮合や付加反応により自己架橋および/または前記樹
脂(A)と架橋する水不溶性の熱硬化性架橋剤(B)の
典型例は、メラミン樹脂、メチロールフェノール類また
はエーテル化したメチロールフェノール類である。従っ
て炭素−炭素二重結合のラジカル重合によって架橋する
架橋剤は除かれる。
メラミン樹脂は、メラミン、ベンゾグアナミン、アセ
トグアナミンまたはそれらの混合物にホルムアルデヒド
を反応せしめて得られるメチロール化物や、該メチロー
ル基の一部または全部をC1-4低級アルカノールでエーテ
ル化したものであり、C1-4低級アルカノールは水不溶性
にさせるためC数は大きい方が好ましい。
メチロールフェノール類は、フェノール、p−クレゾ
ール、p−t−ブチルフェノール、アミルフェノール、
p−フェニルフェール、ビスフェノールAなどのフェノ
ール類と、ホルムアルデヒドとをアルカリ触媒の存在下
で反応させて得られる。エーテル化したメチロールフェ
ノール類は、メチロールフェノール類のフェノール性OH
基を適当なエーテル化剤、例えばRX(Rは−CH3,−CH2
−CH=CH2,−CH2C6H5, 等,Xはハロゲン)や、モノエポキシ化合物で一部または
全部エーテル化することによって得ることができる。エ
ーテル化剤がモノエポキシ化合物である場合、エーテル
化したメチロールフェノール類はβ−ヒドロキシフェノ
ールエーテル化合物であり高反応性なため好ましい。
架橋剤(B)は、水不溶性でなければ水性媒体中でエ
マルジョンを形成し難いのでゲル微粒子のコアを形成し
ない。このためフェノール性OH基をエーテル化しないメ
チロールフェノール類は水溶性に近く、あまり好ましく
ない。
架橋剤(B)は水中で架橋反応を行うので、常圧で反
応させる場合は100℃以下の温度で架橋するものでなけ
ればならない。しかしながら反応をオートクレーブ中加
圧下で行う場合には、100℃以上の温度で反応する架橋
剤も使用することができる。
樹脂(A)や架橋剤(B)は粘度を下げ、エマルジョ
ン形成を容易にするため、有機溶剤を含むことができ
る。そのような溶剤の例にはエチルセロソルブ、プロピ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、イソ
ブタノール、エチレングリコールジメチルエーテル、ジ
アセトンアルコール、4−メトキシ−4−メチルペンタ
ノン−2、アセトン、メチルエチルケトン、メトキシブ
タノール、ジオキサン、エチレングリコールモノエチル
エーテルアセテート等の水混和性の有機溶剤やキシレ
ン、トルエン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、四
塩化炭素、2−エチルヘキサノール、イソホロン、シク
ロヘキサン、ベンゼン等の水不混和性の有機溶剤があ
る。
樹脂(A)や架橋剤(B)は架橋剤の反応を促進する
ため触媒を含むことができる。架橋剤がメラミン樹脂の
場合、触媒としてジノニルナフタレンスルフォン酸、ジ
ノニルナフタレンジスルフォン酸などがある。
樹脂(A)や架橋剤(B)とを含む樹脂組成物を水性
媒体中において乳化し、エマルジョンを調製するには、
樹脂(A)中の酸基の少なくとも20モル%を塩基で中和
し、架橋剤(B)と、水性媒体とを加え乳化すればよ
い。樹脂(A)と架橋剤(B)の割合は、固形分換算で
前者100重量部あたり、後者10〜250重量部である。
樹脂(A)を中和する塩基としては、アンモニア、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルエタ
ノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−
ジエチルエタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチ
ルアミン、モルホリン、水酸化カリウムなどがある。
水性媒体は水であり、乳化を促進するため界面活性剤
を含むことができる。ノニオン系界面活性剤の例には、
ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル,ポ
リエチレングリコールアルキルエーテル,ポリオキシア
ルキレンアルキルエーテル,ポリエチレングリコールソ
ルビタンモノステアレート,ポリプロピレングリコール
ポリエチレングリコールエーテル等がある。アニオン系
界面活性剤の例には、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテルサルフェートアンモニウム塩,ポリオキシ
エチレンアルキルエーテルサルフェートアンモニウム塩
等が挙げられる。
エマルジョン中の溶剤はエマルジョンを調製後加熱前
に共沸などによって除去することが望ましい。これによ
って架橋反応が促進される。
このようにして得られたエマルジョンは、架橋剤
(B)な架橋温度に応じ、常圧または加圧下、架橋温度
以上の温度において加熱すれば、目的とするコア/シエ
ル構造のアニオン性ゲル微粒子の水分散液が得られる。
本発明のコア/シエル型のエマルジョンは、同じ符号
の電荷の反撥力により水中に安定して分散しているため
熱安定性が良く、そのためエマルジョンの形において架
橋剤(B)の熱架橋反応が進行する。このようなエマル
ジョンの形における架橋反応は、加熱前後のエマルジョ
ンへテトラヒドロフランのような樹脂をとかす溶剤を多
量に加えることによって確かめることができる。架橋し
ていなければエマルジョンは溶媒中に透明に溶解し、架
橋していれば不溶性となり、溶剤が白濁する。またアニ
オン性ゲル微粒子の水分散液は風乾し減圧乾燥後電子顕
微鏡でその粒子を観察することができる。
本発明によって得られるアニオン性ゲル微粒子の水性
分散液は、艶消し、電着塗膜の性能向上などの目的で公
知のアニオン電着塗料へ添加することができる。その場
合比較的多量に加えても、電着作業性、塗膜性能、貯蔵
安定性等が低下しない。また上記分散液は、同様な目的
で一般の水性塗料組成物へ加えることもできる。
以下に本発明の製造例および実施例を示す。これらに
おいて部および%は重量基準による。
製造例1 マレイン化ポリブタジエン樹脂 日石ポリブタジエンB−1500 *1) 1000 g アンチゲン6C*2) 10 g 無水マレイン酸 250 g 脱イオン水 20 g ジエチルアミン 0.5 g プロピレングリコール 100 g エチルセロソルブ 340 g *1)日本石油化学(株)性:Mn1500、ビニル65%,ト
ランス14%,シス16% *2)住友化学(株)製:N−メチル−N′−(1,3−ジ
メチルブチル)−p−フェニレンジアミン 冷却管付2コルベンに、日石ポリブタジエンB−15
00 1000gを仕込み、アンチゲン6C 10gと無水マレイン
酸250gを添加する。撹拌しながら、内温を190〜200℃に
保ちながらマレイン酸のポリブタジエンへの付加反応を
行う。昇温後約5時間でジメチルアニリン呈色反応で反
応が終了したことを確認した。その後内温を100℃まで
冷却し、脱イオン水20gとジエチルアミン0.5gの混合物
を約30分間で滴下する。さらに滴下終了の後約1時間撹
拌を続け、酸価、が140であることを確認した。その後
プロピレングリコール100gを添加し110℃で3時間反応
させ全酸価が125であることを確認した。その後エチル
セロソルブ340gを加え、80℃で約1時間撹拌した後、合
成を終了した。不揮発分80%。
製造例2 β−ヒドロキシフェノールエーテル化合物 タマノール722 *3) 60 部 ブチルグリシジルエーテル*4) 23 部 n−ブタノール 10 部 メトキシブタノール 10 部 ジメチルベンジルアミン 0.4部 *3)荒川化学工業(株)製,レゾール型フェノール樹
脂 *4)東都化成(株)製,モノエポキシ化合物 反応容器にタマノール722を60部仕込み、n−ブタノ
ール10部とメトキシブタノール10部とを加え、さらにブ
チルグリシジルエーテル23部を加える。これを均一にか
きまぜながら100℃まで昇温したところで、ジメチルベ
ンジルアミン0.4gを添加する。発熱に注意しながら100
℃の保温し、十分な撹拌状態で3時間経過した後、反応
生成物のグリシジル基含有量を測定したところ、仕込み
量に対して5%以下となっていたので冷却した。得られ
た化合物の分析の結果、フェノール性OH基が消失しメチ
ロール基と2級アルコール基を有するβ−ヒドロキシフ
ェノールエーテル化合物を得た。
実施例1 樹脂エマルジョンA 重量部 固形分 マレイン化ポリブタジエン樹脂 62.5 50 ユーバン22R *5) 100 50 ナフテン酸コバルト 1.67 1.67 トリエチルアミン 6.1 脱イオン水 338 *5)三井東圧化学工業(株)製,n−ブチル化メラミン
樹脂 製造例1のマレイン化ポリブタジエン樹脂62.5部に、
ユーバン22R100部、ナフテン酸コバルト1.67部、さらに
トリエチルアミン6.1部を加えて十分に撹拌し、脱イオ
ン水を加えて乳化し、さらに脱イオン水を追加しながら
減圧下で溶剤を除去し、樹脂エマルジョンAを得た。
その一部をとり、100倍量のテトラヒドロフランへ加
えたところ透明に溶解した。
次に樹脂エマルジョンAを95℃で3時間かきまぜなが
ら加熱し、冷却し、アニオン性ゲル微粒子分散液を得
た。
このものはテトラヒドロフラン中に透明に溶解せず、
白濁した。
次に不揮発分10%のゲル微粒子分散液にブリキ板をデ
ィップし、風乾し、室温で減圧乾燥後電子顕微鏡で観察
したところ、100nm以下の粒径の微粒子が観察された。
実施例2 実施例1で得た樹脂エマルジョンAを不揮発分1%に
なるように脱イオン水で希釈しオートクレーブ中120℃
(内圧2.3kg/cm2)にかきまぜながら2時間加熱し、ゲ
ル微粒子分散液を得た。
このものはテトラヒドロフラン中に透明に溶解せず、
白濁した。また電子顕微鏡で観察したところ100nm以下
の粒径の微粒子が観察された。
実施例3 製造例1のマレイン化ポリブタジエン樹脂62.5部に、
製造例2のβ−ヒドロキシフェノールエーテル化合物7
3.5部、ナフテン酸コバルト1.67部、トリエチルアミン
6.1部を加えて十分撹拌し、脱イオン水を徐々に加えて
乳化し、さらに脱イオン水を追加しながら減圧下で溶剤
を除去し、樹脂エマルジョンBを得た。
その一部をとり、100倍量のテトラヒドロフランへ加
えたところ透明に溶解した。
次に樹脂エマルジョンBを55℃で1週間保温して冷却
し、アニオン性ゲル微粒子分散液を得た。
このものはテトラヒドロフラン中に透明に溶解せず、
白濁した。また電子顕微鏡で観察したところ100nm以下
の粒径の微粒子が観察された。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)水中において負の電荷を有するマレ
    イン化油および/またはマレイン化ポリブタジエン樹脂
    を固形分として100重量部、および (B)縮合や付加反応により自己架橋および/または前
    記樹脂(A)と架橋する水不溶性の熱硬化性架橋剤を固
    形分として10〜250重量部含む樹脂組成物を水性媒体中
    において乳化し、得られるエマルジョンを前記架橋剤
    (B)の架橋温度以上の温度において加熱することを特
    徴とするアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法。
  2. 【請求項2】前記エマルジョンの加熱が常圧において行
    われる第1項のアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造
    方法。
  3. 【請求項3】前記エマルジョンの加熱が加圧下で行われ
    る第1項のアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方
    法。
  4. 【請求項4】前記エマルジョンは有機溶剤を含み、加熱
    前に有機溶剤を除去する工程を含む第1項ないし第3項
    のいずれかのアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方
    法。
  5. 【請求項5】前記架橋剤(B)がメラミン樹脂である第
    1項ないし第4項のいずれかのアニオン性ゲル微粒子の
    水分散液の製造方法。
  6. 【請求項6】前記架橋剤(B)がメチロールフェノール
    類またはエーテル化したメチロールフェノール類である
    第1項ないし第4項のいずれかのアニオン性ゲル微粒子
    の水分散液の製造方法。
  7. 【請求項7】エーテル化したメチロールフェノール類が
    β−ヒドロキシフェノールエーテル化合物である第6項
    のアニオン性ゲル微粒子の水分散液の製造方法。
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