JP2551894B2 - 酸化変性塩素化ポリオレフィンの架橋物の製法 - Google Patents

酸化変性塩素化ポリオレフィンの架橋物の製法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化変性塩素化ポリオ
レフィンの架橋物の製法、さらにその製法を用いて得ら
れる組成物に関し、より詳しくは、ポリオレフィンをは
じめとする各種プラスチック類や各種金属、紙、木材、
コンクリート等の基材に対して適用できる塗料、プライ
マー及び印刷インキ又は接着剤用の各種の組成物を提供
するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】塩素化
ポリプロピレンや塩素化ポリエチレン及び塩化ゴム等の
塩素化ポリオレフィン類は、安価な溶剤に容易に溶解す
ること、その溶液は塗布、噴霧、浸せき等の作業が容易
で速乾性であること、溶液から得られる塗膜は耐酸性、
耐アルカリ性、耐候性、難燃性が優れること、塩素含有
率が5〜50wt%の範囲のものは難付着性のポリオレフ
ィン系樹脂に対し良好な付着性を示すこと等優れた性質
を有するため、極めて有用な変性樹脂として多方面で実
用されている。例えば、塗料、プライマー、印刷イン
キ、フィルムやシートのコート剤、接着剤等である。
【0003】しかし、これらの塩素化ポリオレフィン類
はほぼ共通して以下のような欠点があり、その用途面で
種々の困難や制限を生じている。即ち、これ等はその塗
膜の耐溶剤性が乏しいこと、膜の強度が不十分なこと、
塩素含有率の高いものは脆くて可塑剤を多量に併用せね
ばならぬこと、塩素含有率の低いものは軟化温度が低い
ため熱水程度の条件下でも塗膜が剥離脱落してしまった
り、極性物質表面への親和性が乏しく、金属、木材等へ
の付着性に難点がある等の欠点を有している。
【0004】これらの欠点を改良するため、特公昭51
−24316号公報には塩素化ポリオレフィンに官能基
を有するモノマーをグラフトする方法が、特開昭59−
27968号公報や特開昭62−95372号公報には
塩素化ポリオレフィンに水酸基含有アクリルモノマーを
グラフトした後イソシアネート化合物で架橋する方法
が、特公昭64−2150号公報には塩素化ポリオレフ
ィンに塩基性窒素含有アクリルモノマーをグラフトした
後エポキシ化合物で架橋する方法等が提案されている。
しかしこれ等の方法は、塩素化ポリオレフィンに対する
上記モノマーのグラフト重合率が極めて低くホモポリマ
ーを生ずるため、十分な塩素化ポリオレフィンの架橋塗
膜が得られないという欠点を有する。
【0005】又、特公昭63−50381号公報や特公
平1−16414号公報には、ポリオレフィンに不飽和
の酸無水物をグラフトした後塩素化したカルボキシル基
含有塩素化ポリオレフィンをエポキシ化合物で架橋する
方法が提案されているが、この方法も本質的に架橋反応
の速度が遅いという欠点を有するものである。
【0006】本発明は上記の問題が解決できる酸化変性
塩素化ポリオレフィンの架橋物の製法を提供することを
目的とする。また本発明はポリオレフィンをはじめとす
る各種プラスチック類や各種金属、紙、木材、コンクリ
ート等の基材に対して適用できる架橋可能な、塗料、プ
ライマー及び印刷インキ又は接着剤用の各種組成物を提
供することも目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポリオレ
フィンの塩素化反応中に、空気、酸素、オゾンより選ば
れた少なくとも1種又は2種以上を用いて酸化処理した
酸化変性塩素化ポリオレフィン(I)を、1分子当り2
個以上のイソシアネート基及び/又はエポキシ基及び/
又は水酸基を有する化合物(II)で架橋する方法が、上
記問題を解決することを見出し、本発明を成すに至っ
た。
【0008】
【作用】本発明に用いられる酸化変性塩素化ポリオレフ
ィンは、結晶性ポリプロピレン、非晶性ポリプロピレ
ン、ポリブテン−1、ポリペンテン−1、4−メチルペ
ンテン−1、低密度又は高密度ポリエチレン、エチレン
−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン
共重合物、天然ゴム、ポリイソプレン等のポリオレフィ
ン類を、水又は四塩化炭素或いはクロロホルムの如き媒
体に分散又は溶解し、ラジカル発生触媒或いは紫外線の
照射下において、加圧又は常圧下で50〜120℃の温
度範囲で塩素化を行い、最初からか、途中からか、或い
は塩素化の末期に、空気、酸素又はオゾンをガス状塩素
と同時、又は別々、或いは交互に吹き込むことによって
得られる。
【0009】酸化変性塩素化ポリオレフィンの酸化の進
行は、赤外分光光度計で測定した1730cm−1付近
の吸収が増大することで判断できる。又、酸化の程度
は、下式の尺度によって測定した官能基指数により確認
でき、本発明を実施するには該官能基指数は1以上であ
ることが好ましい。
【0010】本発明の架橋剤として用いられる、1分子
当り2個以上のイソシアネート基を有する化合物として
は、芳香族や脂肪族及び脂環族の有機ジイソシアネート
類があり、例えばトリレンジイソシアネート、キシレン
ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネー
ト、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6
−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、1,4−シクロヘキシルジイソシアネー
ト等がある。又、これらの有機ジイソシアネート類を、
ビューレット体、イソシアヌレート体、トリメチロール
プロパンアダクト体等のイソシアネート誘導体に変性し
て用いても良い。更に、ポリエーテルポリオールやポリ
エステルポリオール等の高分子ポリオールと上記の有機
ジイソシアネート類を反応させて得られる遊離のイソシ
アネート基を有するウレタン樹脂等、1分子当り2個以
上のイソシアネート基を有する化合物であれば使用でき
る。
【0011】エポキシ基を有する化合物としては、ビス
フェノールA型やビスフェノールF型のエポキシ樹脂や
多価アルコールのグリシジルエーテル型、例えばエチレ
ングリコールグリシジルエーテル、プロピレングリコー
ルグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエ
ーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等があ
り、その他オレフィン類を過酸で酸化させて得られる環
状脂肪族エポキシ樹脂等がある。又、グリシジル(メ
タ)アクリレートとその他の(メタ)アクリレート類を
共重合したアクリル系エポキシ化合物等、1分子当り2
個以上のエポキシ基を有する化合物であれば使用でき
る。
【0012】水酸基を有する化合物としては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジ
オール、1,4−ペンタンジオール、1,6−ヘキサン
ジオール、2,5−ヘキサンジオール等のジオール類や
グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプ
ロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールがあ
る。又、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオ
ールのような高分子ポリオール等、1分子当り2個以上
の水酸基を有する化合物であれば使用できる。
【0013】本発明の架橋反応を促進するために、第3
級アミン類、例えばピリジン、キノリン、トリエチルア
ミン、1,8−ジアゾ−ビシクロ−ウンデセン−7等の
塩基性触媒やオクチル酸亜鉛、ジ−n−ブチル錫ジラウ
レート等の有機金属触媒を添加しても良い。
【0014】本発明の組成物は、前出の酸化変性塩素化
ポリオレフィン(I)及び化合物(II)の架橋物を主
たるバインダー樹脂とする組成物を含み、そのままでコ
ーティング剤或いは接着剤として用いることができる
が、顔料、溶剤、その他の添加剤を加え混練、分散し、
塗料やインキとして用いることができる。又、該組成物
はそれだけでバランスの取れた性能を示すが、必要であ
れば、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹
脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等を更に添加して
用いても良い。
【0015】本発明の特徴とするところは、ポリオレフ
ィンを塩素化反応中に、空気、酸素、オゾン等で酸化処
理することにより、塩素化ポリオレフィンに官能基を導
入し、この官能基を1分子当り2個以上のイソシアネー
ト基、エポキシ基、水酸基等を有する化合物で架橋する
ことにより、塩素化ポリオレフィンの欠点であった塗膜
の耐溶剤性、強靭性、耐熱性、耐湿性等を改良すること
にある。
【0016】塩素化ポリオレフィンに導入される官能基
は明かではないが、酸化処理の過程でカルボニル基、カ
ルボキシル基、酸クロール基、パーオキサイド基、パー
オキサイドクロール基等の生成が考えられる。又、ポリ
オレフィンの切断反応時に官能基が生成されるものと考
えられるため、これらの官能基は塩素化ポリオレフィン
分子の末端に導入されるものと思われる。
【0017】
【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】(試作例−1)メルトインデックスが14
g/10min (測定法:ASTM D1238−62
T)のアイソタクチックポリプロピレン4kgを四塩化炭
素80リットルに加圧下で均一に溶解し、100〜11
0℃の温度で紫外線を照射しつつ塩素ガスを吹き込み塩
素化を行った。塩素含有率が約20wt%に達した時、塩
素ガスを塩素/空気の容積比が約10/90となる混合
ガスに切り替え、酸化処理を行いつつゆるやかに塩素化
を行った。酸化処理の途中で上記の官能基指数を赤外分
光光度計で追跡しながら、官能基指数が9.5と18.
7で塩素含有率がそれぞれ27.3wt%と31.8wt%
の試料を抜き取り、四塩化炭素を留去してトルエン置換
し、不揮発分が40wt%の酸化変性塩素化ポリプロピレ
ンを得た。
【0019】(試作例−2)メルトインデックスが70
g/10min (測定法:JIS K6760)のポリエ
チレン4kgを試作例−1と同様な条件で塩素化を行い、
塩素含有率が約50wt%に達した時、塩素/酸素の容積
比が約45/55となる混合ガスを吹き込み酸化処理と
塩素化を行った。以下試作例−1の方法に準じ、官能基
指数が31.2と40.5で塩素含有率がそれぞれ6
9.5wt%と69.8wt%の試料を抜き取り、水蒸気蒸
留によって四塩化炭素を分離して乾燥し、酸化変性塩素
化ポリエチレンの粉末を得た。
【0020】(実施例−1,2及び比較例−1,2)試
作例−1で得た酸化変性塩素化ポリプロピレンで塗料を
調整し、ポリプロピレン板、TX−933A(三菱油化
(株)製)にスプレー塗装した。室温で15分間乾燥し
た後80℃で30分間強制乾燥し、1週間室内に静置し
た後塗膜の試験を行った。この結果を表1に示す。なお
塗料処方は表2に示す。
【0021】
【表1】
【0022】試験方法 ○付着性 塗面上に1mm間隔で素地に達する100個の碁盤目を造
り、その上にセロファン粘着テープを密着させて180
°方向に引き剥し、塗膜の残存する程度で判定した。
【0023】○耐温水性 40℃の温水に塗装板を120時間及び240時間浸せ
きし、塗膜の状態を調べた。
【0024】○耐ガソリン性 (ラビング100回) 脱脂綿にガソリンをしみ込ませ、塗面を100回ラビン
グし塗膜の状態を調べた。 (浸せき2時間) 塗面上に素地に達するスクラッチ(×印)を入れ、ガソ
リンに2時間浸せきし塗膜の状態を調べた。
【0025】○耐屈曲性 1/2φインチマンドレルで180°折り曲げ、塗膜の
状態を調べた。
【0026】○耐衝撃性 耐衝撃性デュポン式衝撃試験機で、撃芯1/2φイン
チ、荷重500gを使用し、塗面上に50cmの高さから
落下させ、塗膜の状態を調べた。
【0027】
【表2】
【0028】○塗料調整法 試作例−1で得た樹脂と二酸化チタンをサンドミルで1
時間混練した後、架橋剤及び促進剤を添加し、No.4フ
ォードカップで13〜15秒/20℃になるようにキシ
レンで粘度調整を行った。尚、比較例の場合は架橋剤及
び促進剤を添加せずに粘度調整を行った。
【0029】(実施例−3,4及び比較例−3,4) 試作例−で得た酸化変性塩素化ポリエチレンで白イン
キと赤インキを調整し、コーティングロッド#4でマニ
ラコート紙に塗工した。室温で1日乾燥した後耐熱性を
測定した。その結果を表3に示す。なおインキ処方は表
4に示す。
【0030】
【表3】
【0031】○インキの耐熱性試験方法 インキ面に上質紙を重ね各温度に設定したヒートシール
バーを、2kg/cm2−10秒間圧着させた後、30分間
以上静置してこれを剥したときの塗工面の状態で判断し
た。
【0032】
【表4】
【0033】○インキ調整法 表4のインキ処方に従い、試作例−2で得た樹脂をトル
エンに溶解した後顔料を混合し、サンドミルで2時間練
肉した。次に架橋剤及び促進剤を添加し、No.3ザーン
カップで20〜25秒/20℃になるようにトルエンで
粘度調整を行った。尚、比較例の場合は架橋剤及び促進
剤を添加せずに粘度調整を行った。
【0034】
【発明の効果】表1の結果より、比較例−1及び2の塗
膜は耐温水性や耐ガソリン性が非常に劣っているが、実
施例1及び2のように架橋することにより、これらの性
質が著しく改善されていることが分かる。又、表3の結
果も架橋することにより耐熱性が向上しており、本発明
が有用であることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C08L 23:26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィンの塩素化反応中に、空
    気、塩素、オゾンのいずれか1種或いはその2種又は3
    種混合物により酸化処理をして得られる酸化変性塩素化
    ポリオレフィン(I)を、1分子当り2個以上のイソシ
    アネート基及び/又はエポキシ基及び/又は水酸基を有
    する化合物(II)によって架橋することを特徴とする
    酸化変性塩素化ポリオレフィン(I)の架橋物の製法。
  2. 【請求項2】 酸化変性塩素化ポリオレフィン(I)の
    塩素含有率が5〜75wt%である請求項1記載の架橋
    物の製法。
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