JP2550614B2 - フッ素系グラフト重合体硬化性組成物 - Google Patents

フッ素系グラフト重合体硬化性組成物

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JP2550614B2 JP62271032A JP27103287A JP2550614B2 JP 2550614 B2 JP2550614 B2 JP 2550614B2 JP 62271032 A JP62271032 A JP 62271032A JP 27103287 A JP27103287 A JP 27103287A JP 2550614 B2 JP2550614 B2 JP 2550614B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、建築、自動車、鉄道車輌、航空機、船舶、
電機製品等に対する防汚性、耐候性コーティング剤とし
て、磁気記録媒体のバインダ用組成物として、極めて優
れたフッ素系グラフト重合体硬化性組成物に関する。
[従来の技術] 従来、含フッ素共重合体やマクロマを含むフッ素モノ
マのグラフト共重合体が特開昭57−3407号公報、特開昭
60−202451号公報などで開示されており、被塗布物への
塗布は含フッ素グラフトポリマと相溶性のある樹脂と混
合し塗布することが例示されている。しかし、これらの
技術は、添加されたフッ素系グラフトポリマ自身が架橋
しておらず、熱や光また雨水などの影響により加水分解
や表面からの脱落などが起こる。この結果、単なる添加
だけの系では、長期にわたって耐候性、耐汚染性、耐摩
耗性などの性能を安定して持続することができないとい
う問題点を有していた。
特開昭60−187921号公報では、フッ素系グラフトポリ
マに、カルボキシル基、ヒドロキシル基を含有させた例
がある。
しかしながら、特開昭60−187921号公報の技術は、硬
化性を付与させたものではなく、耐候性が劣るという問
題点を有していた。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、かかる従来技術の欠点を解消しようとする
ものであり、耐候性、耐汚染性、耐摩耗性など表面特性
に優れたフッ素系グラフト重合体硬化性組成物を提供す
ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を有
する。
「[I](A)(メタ)アクリル酸フロロアルキルエス
テル単量体3〜90重量%、 (B)水酸基、カルボキシル基、グリシジル基、メチロ
ール基およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つ
の官能基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
単量体5〜30重量%、 (C)ラジカル重合性の二重結合を持ち、かつ分子量が
800〜10,000のマクロモノマー5〜90重量%を重合して
なるグラフト重合体と、 [II]イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、ヒド
ロキシル基、メチロール基およびブチロール基から選ば
れる少なくとも一種の官能基を有する硬化剤 とからなるフッ素系グラフト重合体硬化性組成物。」 本発明において、(メタ)アクリル酸フロロアルキル
エステル単量体としては、どのようなものでもよいが、
フロロアルキル基の炭素数が、3〜20、さらには5〜20
であるものが好ましく、組成物中、3〜90重量%含まれ
ていることが耐候性、表面特性の改良のために必要であ
る。フロロアルキル基の炭素数が20を越えると撥水、撥
油、防汚性、防錆性などの点で不充分である。
(メタ)アクリル酸フロロアルキルエステル単量体と
して具体的には、次のものを挙げることができる。
ここにRは、水素原子またはメチル基、lは2〜10、
mは2〜14、nは1〜6の整数を表す。
本発明において、(B)は、水酸基、カルボキシル
基、グリシジル基、メチロール基およびアルコキシ基か
ら選ばれる少なくとも1つの官能基を有する(メタ)ア
クリル酸アルキルエステルモノマであり、本発明の組成
物中5〜30重量%含まれることが必要である。官能基を
持つこれらの単量体が5重量%以下では硬化性が不充分
であり、また30重量%を越えると通常の有機溶媒に溶け
にくくなるばかりでなく特性上の問題を生じる。これら
の官能基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
の具体例としては、β−ヒドロキシ(メタ)アクリレー
ト、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸およ
びフマール酸、クロトン酸などの重合性カルボン酸、重
合性カルボン酸のアルキレンオキサイド、付加物、メチ
ロール化物、グリシジルエーテル、グリシジルエステル
などが挙げられる。
C成分のラジカル重合性の二重結合を持ち、分子量が
800〜10,000のマクロモノマーとしては、メチルメタク
リレート、スチレン、アクリロニトリルの少なくとも1
種であり末端にラジカル重合性の二重結合を有するマク
ロモノマーを主成分とすることが好ましく、全組成物中
5〜90重量%含有されていることが必要である。この重
合割合は、該グラフト重合体の表面移行性、長期性能の
安定性など本発明の効果を発現させる点で重要である。
本発明に用いられるマクロモノマーの合成例として
は、特開昭60−202451号公報などに開示されている方法
によって合成することができる。
本発明のグラフト共重合の重合方法は、従来公知のラ
ジカル重合法、例えば溶液重合、乳化重合、塊状重合、
懸濁重合などが使用できる。その他放射線や光などによ
る重合も可能であるが、ラジカル重合開始剤を用いる方
法が重合操作の容易さ、分子量調節の容易さの点で好ま
しく、具体的には溶媒を用いる溶液重合法が好ましく用
いられる。ラジカル重合開始剤、溶媒などは従来公知の
ものを用いることができる。
本発明において、[II]の硬化剤は、イソシアネート
基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メチロー
ル基およびブチロール基から選ばれる少なくとも一種の
官能基を有するものであり、例えば、尿素、チオ尿素、
エチレン尿素、メラミンベンゾグアナミンなどとホルム
アルデヒドとの共縮合物やそれらの低級アルコール処理
物などの通常アミノ樹脂と称されるもの、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートのビューレットタイプやアダクト
体、トリマー体などのポリイソシアネート類、(ポリ)
アミン類、酸無水物類、エポキシ樹脂類、熱反応性フェ
ノール樹脂などが挙げられる。塗膜の硬化反応には、市
販の一般的な触媒、たとえばジブチルチンジラウレート
などの反応促進剤も併用できる。
本発明組成物中、前記[II]の硬化剤は、[I]の含
フッ素グラフト共重合体に対して、5〜50の範囲(重量
比)で含有されていることが好ましい。
かくしてなるグラフト重合体系被覆組成物は、一般の
有機溶媒に溶かした状態で単独または他の相溶性の良い
樹脂と組合せて用いられるが、本発明のポリマは表面移
行能力に極めて優れているため、相溶性のよい他の樹脂
に添加し通常の環境、すなわち、空気中あるいは窒素の
ような不活性ガス中で室温および/または加熱下で製膜
すれば、塗膜表面に本発明ポリマが移行濃縮し、塗膜表
面を容易に改質することができる。本発明のポリマが、
表面に移行濃縮され、かつ硬化されることにより表面の
フッ素濃度の高い塗膜が得られる。この硬化塗膜のフッ
素濃度をESCA−750(島津製作所)で分析したところ、
表面から約150Åまでに分布しており、塗膜の内部およ
び基板側からは検出されなかった。この塗膜の対水接触
角(25℃で測定、前進接触角)は、約110度と高く、こ
のために、塗膜の撥水、撥油性、防汚性、防錆性、耐摩
耗性、スリック性、耐候性などの特性を充分に発揮でき
ることにつながっている。この移行したポリマは、その
相溶性成分(マクロモノマーの主要成分)のアンカー効
果と、官能基による三次元化により塗膜表面からは脱落
ぜす、表面改質の効果の持続性に優れている。
本発明のグラフト重合体系被覆組成物の使用量は、コ
ーティング用樹脂と混合して用いた場合、樹脂に対して
0.1重量%以上が好ましく用いられる。添加量が、これ
以下では、表面改質などの目的の効果を充分に発現する
ことができない。
本発明の被覆様組成物の被塗布物へのコーティング法
は、従来公知の方法であるグラビアコート、クゼラビオ
フセット、スリットリバースコート、スプレーコート、
スピンナーコート、ディッピングコート、ブラッシュコ
ートおよびカーテンフローコート等を用いることができ
る。
[実施例] 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが本
発明はこれによって何ら限定されるものではない。
合成例1 マクロモノマーの合成 重合管にメチルメタクリレート100部、重合開始剤と
してアゾビスブチロニトリル0.5部、連鎖移動剤として
チオグリコール酸3.2部、溶媒としてテトラヒドロフラ
ン66部を仕込み、液体窒素で凍結・脱気・溶解を5回繰
り返して充分脱気し、凍結、減圧状態で封管する。60℃
の恒温槽中で5時間反応させた後、開封し、テトラヒド
ロフランで希釈した後、10〜20倍量のヘキサン中に撹拌
しながら注ぎ再沈する。ヘキサンて充分にモノマを除去
した後、60〜80℃で24時間乾燥し、ポリマを得た。次
に、このポリマ100部を環流冷却器、撹拌機、滴下ロー
ト、温度計、窒素ガス導入口をそなえたフラスコに入
れ、トルエン100部に溶解させる。この時フラスコ内を
窒素で充分に置換し、反応中は少量ずつ窒素を流してお
いた。このポリマを溶解した液に触媒としてトリエチル
アミン0.5%、重合禁止剤としてハイドロキノンモノメ
チルエーテル200ppm、ポリマの酸価に対し、1.2倍モル
のグリシジルエーテルを添加し、100〜120℃で10時間反
応させた。反応液を10〜20倍量のヘキサン中で再沈し、
洗浄後60〜80℃で24時間減圧乾燥し、下記組成を有する
マクロモノマーを得た。
合成例2 グラフトポリマ(1)の合成 合成例1と同じ装置を用いて下記の組成の重合を行な
った。
溶媒としてメチルイソブチルケトン(以下MIBKと略記
する)40部を仕込み、N2導入後90±2℃に昇温する。重
合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(以下AIBN
と略記する)1.0部、連鎖移動剤として、n−ドデシル
メルカプタン(以下n−DMと略記する)0.3部、合成例
1に示した分子量が約3,000のアンカーポリマーがポリ
メチルメタクノリートのマクロモノマー40部、1H,1H,5
H,オクタフロロペンチルメタクリレート50部、2−ヒド
ロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと略記する)を
トルエン60部と混合、溶解させ、これをフラスコ中に3
時間かけて連続的に滴下した。滴下が終った1時間後、
AIBN0.3部を1時間毎、5回追加し、後重合を行なっ
た。その後さらに1時間撹拌を続けて重合を終了した。
反応液は、MIBKをさらに追加して粘度を低下させた後、
これを10倍量のn−ヘキサンで再沈し、本発明のポリマ
を得た。分析の結果、ポリマ中のフッ素濃度は、26wt%
であつた。
合成例3 グラフトポリマ(2)の合成 合成例2と同様の方法で、下記の組成の重合を行なっ
た。
分子量約3,000のマクロモノマー 40 部 1H,1H,2H,2Hヘプタデカフルオロデシルメタクリレート5
0 部 HEMA 9.5部 アクリル酸 0.5部 AIBN 2.5部 n−DM 0.3部 再沈ポリマの分析の結果、ポリマ中のフッ素濃度は30
wt%であった。
合成例4 アクリルポリオールの合成 合成例1と同じ装置を用い、溶媒としてキシレン/酢
酸n−ブチル(50/50wt)の混合物を90部仕込み、N2
入後90±2℃に昇温する。重合開始剤としてAIBN1.5
部、連鎖移動剤としてn−DM0.3部、HEMA23.1部、メチ
ルメタクリレート53.4部、n−ブチルアクリレート23.5
部を混合溶解させ、これをフラスコ中に3時間かけて連
続的に滴下した。滴下が、終了した後1時間撹拌を続け
た。その後AIBN0.3部を1時間毎に5回、キシレン/酢
酸n−ブチルの混合溶媒10部を5回に分けて添加した。
その後さらに2時間撹拌を続け反応を終了した。25℃で
のガードナーホルト粘度X、水酸基価100、数平均分子
量7.5×103のアクリルポリオールを得た。
実施例1 合成例2に示したグラフト重合体10.3部、酸化チタン
(R−550 石原産業社品)20部、シンナーとしてMIBK1
5部、2mmφのガラスビーズ100部をガラス製のサンプル
ビンに入れ、ペイントシェーカーで60分間混合粉砕し
た。その後同じワニスを40.5部、硬化剤としてヘキサメ
チレンジイソシアネートのビューレットタイプ(“スミ
ジュール"N−75 住友バイエルアレタン社品)6.1部、M
IBK5.5部を入れペイントシェーカーでさらに15分混合し
て白色塗料を得た。硬化触媒としてジブチルチンジラウ
レートをポリマに対し、0.001部添加し、バーコーター
を用いて日本テストパネル社のボンデライト144処理亜
鉛鋼板0.8×75×150mmおよびアロジン1000番処理アルミ
板0.8×75×150mm上に乾燥膜厚約30μmの厚みのフイル
ムを製膜させた。乾燥は、80℃で30分間オーブンで乾燥
後室温で1週間とした。この塗膜を評価に供した。次に
塗膜の評価項目および評価方法を示した。
膜厚 マイクロメータで計測 光沢値 60度鏡面反射率を計測グロスメータGM−3M型(村上色
彩技術研究所社) 対水接触角 水に対する前進接触角を測定(協和界面科学社CA−D
型)25℃ 鉛筆硬度ゴバン目テスト 三菱ユニによる45度押出し1mm角のます目100個をカッ
ターで作成。ニチバンセロテープによる剥離テスト エリクセン値 エリクセン測定機(東洋精機製作所品)により1イン
チ硬球の押出し深度 マジック汚染 赤、黒、青のマジックを各々3回ずつ重ね塗りし、23
℃×24時間放置後、一部をセロテープで覆い、n−ブタ
ノールでふき取る。汚染度は、1〜5(1不良、5良)
の5点法で評価した。
QUVテスト 紫外線/結露サイクル促進耐候性試験機(米国Q−パ
ネル社品)でUV:70℃×8時間、結露:50℃×4時間でテ
ストした。
評価した塗膜の膜厚は、32μm、光沢値88、鉛筆硬度
H、対水接触角110度、ゴバン目テスト100/100、エリク
セン値6mm以上、マジック汚染は各色とも4以上を示
し、優れた性能を示した。この塗膜の耐候性を評価する
ために、QUV試験機で1,000時間促進テストを行なった塗
膜の評価を行なった。光沢保持率95%、対水接触角102
度、マジック汚染3.5点以上と非常に優れた表面特性の
持続性を示した。
実施例2 実施例1において、合成例2のグラフトポリマの代わ
りに合成例3のグラフトポリマを用いた以外は、実施例
1と同様に行ない、硬化塗膜を得た。評価結果を第1表
に示したが、優れた表面特性を示した。
実施例3 実施例1において、合成例2のグラフトポリマの代わ
りに、合成例4に示したアクリルポリオール、合成例3
のグラフトポリマを用いて、アクリルポリオール、合成
例3のグラフトポリマ、“スミジュール"N−75を、100
重量部、1重量部、16重量部の割合で配合した以外は、
実施例1と同様に行なって、硬化塗膜を得た。評価結果
を第1表に示したが、優れた表面特性を示した。
実施例4 実施例3において、合成例3のグラフトポリマの代わ
りに、合成例2のグラフトポリマを用いた以外は、実施
例3と同様に行なって、硬化塗膜を得た。評価結果を第
1表に示したが、優れた表面特性を示した。
比較例1 合成例2のフッ素系グラフトポリマを用い、硬化剤を
用いないで塗膜を作成した。架橋していないため、初期
硬度やエリクセン値も低く、長期テストに耐える塗膜で
はなかった。
比較例2 合成例2に準じて、下記組成のグラフトポリマを重合
した。
分子量約3,000のマクロモノマー 50部 1H,1H,5H,オクタフロロペンチルメタクリレート 50部 再沈ポリマの分析の結果、ポリマ中のフッ素濃度は26
wt%であった。
このフッ素系グラフトポリマを1部、合成例4のアク
リルポリオール100部、“スミジュール"N−75 16部を
混合し、実施例1に準じて塗料化、塗装、乾燥し、第1
表に示すとおりの本発明とは異なる硬化塗膜を得た。こ
れらの塗膜は、QUV耐候テスト後の塗膜の光沢値、対水
接触角、マジック汚染性など著じるしく低下しており、
実用に耐えうるものではなかった。
[発明の効果] 本発明によって、表面のフッ素濃度が高い硬化塗膜が
安定して得られ、対水接触角も高く、架橋しているため
表層のフッ素が脱落することなく、長期にわたって、撥
水撥油性、防汚性、防錆性、耐摩耗性、スリック性、光
沢性、耐候性などを安定して持続することができる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】[I](A)(メタ)アクリル酸フロロア
    ルキルエステル単量体3〜90重量%、 (B)水酸基、カルボキシル基、グリシジル基、メチロ
    ール基およびアルコキシ基から選ばれる少なくとも1つ
    の官能基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
    単量体5〜30重量%、 (C)ラジカル重合性の二重結合を持ち、かつ分子量が
    800〜10,000のマクロモノマー5〜90重量%を重合して
    なるグラフト重合体と、 [II]イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、ヒド
    ロキシル基、メチロール基およびブチロール基から選ば
    れる少なくとも一種の官能基を有する硬化剤とからなる
    フッ素系グラフト重合体硬化性組成物。
  2. 【請求項2】(メタ)アクリル酸フロロアルキルエステ
    ルのフロロアルキル基が、炭素数3〜20であることを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のフッ素系グラ
    フト重合体硬化性組成物。
  3. 【請求項3】マクロモノマーが、メチルメタクリレー
    ト、スチレン、アクリロニトリルから選ばれる1種また
    は2種からなる低い分子量重合体を主成分とすることを
    特徴とする特許請求の範囲(1)項記載のフッ素系グラ
    フト重合体硬化性組成物。
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