JP2649512B2 - ケイ素含有共重合体からなる防汚塗料用樹脂 - Google Patents

ケイ素含有共重合体からなる防汚塗料用樹脂

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【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は新規なケイ素含有共重合体に関し、さらに詳
しくは、適度の加水分解性をもつアルキルジメチルシリ
ル(メタ)アクリレートとケイ素原子を含まないエチレ
ン性不飽和化合物との共重合体からなる防汚塗料用樹脂
に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] トリメチルシリル(メタ)アクリレートと各種のビニ
ル化合物、すなわちメチルメタクリレート、ブチルメタ
クリレート、スチレン、9−ビニルフェナンスロン、ビ
ニルピリジン、p−ジメチルアミノスチレンなどとの共
重合体が知られている。(D.N.Andreevほか;Izvestya A
kademiya Nauk SSSR、Ser、Khim、1972年6号1411〜141
3ページ;M.Kuriharaほか;Journal of Polymer Scienc
e、Polymer Chemistry、11巻3号587〜610ページ(1973
年)など)。
しかし、これらの共重合体には、トリメチルシリル
(メタ)アクリレートの重合速度がきわめて速く、制御
よく共重合体を得ることが困難であることと、重合体の
トリメチルシリル基が加水分解によって主鎖から脱離し
やすく、耐水性に劣るために取扱いに必要な安定性が得
られないという問題点がある。
また、海水中で徐々に溶解して新鮮な面を呈するとと
もに生物活性をもつスズ化合物を放出して付着生物の増
殖を防止する防汚塗料に、(メタ)アクリル酸エステル
とトリブチルスズ(メタ)アクリレートとの共重合体が
あり、そのモノマーの一部としてトリブチルシリルアク
リレートやトリフェニルシリルアクリレートを併用する
ことが開示されている(特開昭60−231771号)。しか
し、トリブチルスズ基が存在すると、これが加水分解に
よって海水中に放出されるために、その毒性によって海
洋を汚染することになる。また、トリブチルシリル基や
トリフェニルシリル基をもつ(メタ)アクリレートは、
グリニヤール反応によって多数のブチル基またはフェニ
ル基をケイ素原子に結合させることが必要で、副生する
多量のハロゲン化マグネシウムを除去する煩雑さがあ
り、収率も高くない。
[発明の目的] 本発明は、適度の加水分解性をもつトリオルガノシリ
ル(メタ)アクリレートとエチレン性不飽和化合物との
共重合体からなる防汚塗料用樹脂を提供することを目的
とする。
[発明の構成] 本発明者らは、上記の目的のためには、トリオルガノ
シリル(メタ)アクリレートとして、ケイ素原子に結合
した2個のメチル基と、炭素数6以上のアルキル基また
はシクロアルキル基をもつものを用いることにより、上
記の目的を達成し得る新規の共重合体が得られることを
見出して、本発明をなすに至った。すなわち本発明は、
一般式 (式中、R1は炭素数6個以上のアルキル基またはシクロ
アルキル基、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子または
メチル基、R4はフェニル基または−CO2R5基、R5は水素
原子、アルキル基またはヒドロキシエチル基を示し、n
およびmはn+mが10,000以下でありかつそのうちnが
10〜95%になる数を示す)で表されるケイ素含有共重合
体からなる防汚塗料用樹脂に関するものである。
本発明において、R1は炭素数6個以上のアルキル基ま
たはシクロアルキル基、ヘキシル基、オクチル基、デシ
ル基、ドデシル基などのアルキル基;シクロヘキシル基
などのシクロアルキル基が例示されるが、海底塗料など
に適した加水分解性をもち、適切な造膜性をもつことか
ら、炭素数6〜12のアルキル基が適している。炭素数が
6個未満のものは、加水分解性が大きく、とくにR1がメ
チル基の場合は、モノマーであるトリメチルシリル(メ
タ)アクリレートの重合速度が著しく大きくて、共重合
の制御が困難である。トリオルガノシリル(メタ)アク
リレートのケイ素原子に結合したR1以外の炭化水素基と
しては、トリオルガノシリル(メタ)アクリレートの合
成の容易なことから、メチル基が選択される。このよう
なアルキルジメチルシリル(メタ)アクリレートは、た
とえば塩化メチルと金属ケイ素より工業的に合成されて
いるジメチルジクロロシランの1個の塩素原子をグリニ
ャール反応によって炭化水素基に置き変えるか、ジメチ
ルクロロシランのSi−H結合と不飽和炭化水素基のヒド
ロシリル化反応によって得られたオルガノジメチルクロ
ロシランをアクリル酸またはメタクリル酸などと反応さ
せて容易に得ることができる。
これに対して、R1以外の炭化水素基がメチル基以外の
場合には、グリニャール反応で多数の有機基を導入する
必要があり、副生する多量のハロゲン化マグネシウムを
除去する必要があるなど工程的に煩雑であり、また炭化
水素基によっては、立体障害を生じて収率が極めて低く
なるなど、工業化の際の不利は免かれない。
R2およびR3はそれぞれ独立して水素原子またはメチル
基、R4はフェニル基または−CO2R5基である。
R5としては水素原子、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基およびヒドロキ
シエチル基が挙げられる。n+mは共重合体の重合度で
あり、10,000以下の範囲である。この範囲を外れたもの
は合成が困難である。またn/n+mはそのうちアルキル
ジメチルシリル基を側鎖として含む単位の割合である
が、10〜95%、好ましくは20〜70%である。10%未満で
は制御された加水分解速度と徐溶性が得られず、95%を
越えると加水分解前の塗膜の基材への密着性が低下す
る。
このような共重合体は、以下に示されるアルキルジメ
チルシリル(メタ)アクリレートと分子中にケイ素原子
を含まぬエチレン性不飽和化合物との共重合によって得
ることができる。すなわち、アルキルジメチルシリル
(メタ)アクリレートとしては、ジメチルブチルシリル
メタクリレート、ジメチルヘキシルシリルメタクリレー
ト、ジメチルヘプチルシリルメタクリレート、ジメチル
オクチルシリルメタクリレート、ジメチルデシルシリル
メタクリレート、ジメチルドデシルシリルメタクリレー
ト、ジメチルシクロヘキシルシリルメタクリレートな
ど;およびこれらに対応するアクリレートが挙げられ
る。分子中にケイ素原子を含まぬエチレン性不飽和化合
物としては、スチレン、α−メチルスチレン、(メタ)
アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メ
タ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブ
チル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレ
ート、オクチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリレート、などが挙げられる。これらの
アルキルジメチルシリル(メタ)アクリレートおよび分
子中にケイ素原子を含まぬエチレン性不飽和化合物は、
それぞれ1種を用いても2種以上を併用してもさしつか
えない。
共重合は、例えば適当な有機溶媒中で、重合開始剤の
存在下に、前述のアルキルジメチルシリル(メタ)アク
リレートと分子中にケイ素原子を含まぬエチレン性不飽
和化合物とを加熱攪拌して行われる。有機溶媒は、重合
反応の制御、反応中のゲル形成の防止のために用いら
れ、ベンゼン、トルエン、キシレンのような炭化水素系
溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル系溶
媒、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール
系溶媒およびジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シドのような非プロトン極性溶媒が例示される。これら
は、モノマー100重量部に対して20〜1,000重量部、好ま
しくは50〜500重量部用いられる。
重合開始剤としてはベンゾイルパーオキサイド、2,4
−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパー
オクトエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ク
メンハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物やアゾ
ビスイソブチロニトリルなどが例示される。これらの重
合開始剤はモノマー100重量部に対して0.01〜10重量
部、好ましくは0.1〜5重量部用いられる。
[発明の効果] 本発明のケイ素含有共重合体からなる防汚塗料用樹脂
は、既知の重合体であるトリメチルシリル(メタ)アク
リレートの重合体ならびに該モノマーとビニル化合物と
の共重合体に比べて、制御された加水分解速度をもち、
徐溶性コーティング剤のベースポリマーとして有効であ
る。
[実施例] 以下、本発明を実施例によって説明する。
参考例および実施例中、部は重量部を示す。
参考例1 (ジメチルヘキシルシリルメタクリレートの合成) 撹拌機、コンデンサー、温度計および加熱、冷却用ジ
ャケットを備えた反応容器に400部のベンゼン、86.1部
のメタクリル酸および0.7部のヒドロキノンを仕込み、
均一になるまで撹拌した。さらに101部のトリエチルア
ミンを加え、撹拌しつつ50℃に昇温し、温度を一定に保
ちながら179部のジメチルヘキシルクロロシランを60分
間かけて滴下した。滴下後さらに80分間撹拌を続けて反
応を完結させた。反応終了後、副生したトリメチルアミ
ン塩酸塩を濾別し、次いで溶剤と未反応物を常圧で留去
したのち、減圧で精留して、沸点67℃/4Torrの留分171
部を得た。ガスマススペクトル、元素分析、IRスペクト
ルおよびNMRスペクトルから、この留分はジメチルヘキ
シルシリルメタクリレートであることが確認された。ま
たその収率は理論量に対して75%であった。
このものの物性および分析値は第1表に示すとおりで
あった。
参考例2(ジメチルデシルシリルメタクリレートの合
成) ジメチルヘキシルクロロシランの代わりに235部のジ
メチルデシルクロロシランを用いるほかは参考例1と同
様にしてシリルメタクリレートの合成を行い、沸点118
℃/4Torrの留分142部を得た。参考例1と同様の分析に
よって、この留分はジメチルデシルシリルメタクリレー
トであることが確認された。またその収率は理論量に対
して50%であった。
このものの物性および分析量は第2表に示すとおりで
あった。
参考例3 (ジメチルヘキシルシリルアクリレートの合成) メタクリル酸の代わりに72.1部のアクリル酸を用いる
ほかは参考例1と同様にしてシリルアクリレートの合成
を行い、沸点83℃/4Torrの留分18部を得た。実施例1と
同様の分析によって、この留分はジメチルヘキシルシリ
ルアクリレートであることが確認された。またその収率
は理論量に対して42%であった。
このものの物性および分析量は第3表に示すとおりで
あった。
実施例1 撹拌機、コンデンサー、温度計および加熱、冷却ジャ
ケットを備えた反応容器に、参考例1で合成したジメチ
ルヘキシルシリルメタクリレートを32部、メチルメタク
リレートを16部とトルエンを50部仕込み、撹拌しつつ0.
5部のアゾビスジイソプロピルニトリルを加え、窒素気
流中で60℃に加熱し、8時間、同一温度で加熱撹拌を続
けて、無色透明で粘稠な重合体溶液を得た。
この溶液をGPCにかけて、得られた曲線より重合率と
平均分子量を測定したところ、重合率は47%、重量平均
分子量は28,100であった。この溶液よりトルエンおよび
未反応のモノマーを留去して、無色透明ガラス状の重合
体を得た。
得られた重合体の屈折率、元素分析結果およびIR特性
吸収を第4表、GPCチャートを第1図、IRスペクトルを
第2図に示す。
実施例2 ジメチルヘキシルシリルメタクリレートの代わりに参
考例2で合成したジメチルデシルシリルメタクリレート
46部を用いたほかは実施例1と同様にして重合を行い、
重合率35%で、重量平均分子量45,600の共重合体の無色
透明の粘調なトルエン溶液を得た。この溶液より、実施
例1と同様にして無色透明ガラス状の重合体を得た。
得られた重合体の屈折率、元素分析結果およびIR特性
吸収を第4表に、IRスペクトルを第3図に示す。
実施例3 ジメチルヘキシルシリルメタクリレートの代わりに参
考例3で合成したジメチルヘキシルシリルアクリレート
34部を用いたほかは実施例1と同様にして重合を行い、
重合率43%で、重量平均分子量22,300の共重合体の無色
透明の粘調なトルエン溶液を得た。この溶液より、実施
例1と同様にして無色透明ガラス状の重合体を得た。
得られた重合体の屈折率、元素分析結果およびIR特性
吸収を第4表、IRスペクトルを第4図に示す。
実施例4 メチルメタクリレートの代わりに、第5表に示す量の
ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、またはス
チレンをそれぞれ用いる以外は実施例1と同様にして実
験41〜43の共重合を行い、共重合体を得た。得られた共
重合体溶液のGPC曲線から得られた重合率と共重合体の
重量平均分子量は、第5表に示すとおりである。また、
屈折率、元素分析結果、およびIR特性吸収も第5表に示
す。
実験No.41のGPCチャートを第5図に、また実験No.41
〜43で得られた共重合体のIRスペクトルを第6図〜第8
図に示す。
実施例5 メチルメタクリレートの代りに18部の2−ヒドロキシ
エチルメタクリレート、トルエンの代りに50部のジメチ
ルホルムアミドを用いるほかは実施例1と同様にして共
重合を行い、共重合体を得た。得られた共重合体のGPC
曲線から重合率と平均分子量を測定したところ、重合率
は89%、重量平均分子量は38,900であった。共重合体の
屈折率、元素分析結果およびIR特性吸収を第6表に示
す。またGPCチャートを第9図、IRスペクトルを第10図
に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1より得られた重合体のGPCチ
ャート、第2図は実施例1の重合体のIRスペクトル、第
3図は実施例2の重合体のIRスペクトル、第4図は実施
例3の重合体のIRスペクトル、第5図は実施例4の実験
41の重合体のGPCチャート、第6図、第7図、第8図は
それぞれ実験No.41、42、43の重合体のIRスペクトル、
第9図は実施例5の重合体のGPCチャート、第10図は実
施例5の重合体のIRスペクトルを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 誠 広島市中区吉島東1丁目15番2号 中国 塗料株式会社内 (72)発明者 斉藤 信宏 太田市西新町133番地 東芝シリコーン 株式会社内 (72)発明者 栗田 明嗣 太田市西新町133番地 東芝シリコーン 株式会社内 (72)発明者 畑中 正行 太田市西新町133番地 東芝シリコーン 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−38451(JP,A) 特開 昭62−40450(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (式中、R1は炭素数6個以上のアルキル基またはシクロ
    アルキル基、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子または
    メチル基、R4はフェニル基または−CO2R5基、R5は水素
    原子、アルキル基またはヒドロキシエチル基を示し、n
    およびmはn+mが10,000以下でありかつそのうちnが
    10〜95%になる数を示す)で表されるケイ素含有共重合
    体からなる防汚塗料用樹脂。
  2. 【請求項2】R1が炭素数6〜12のアルキル基である特許
    請求の範囲第1項記載のケイ素含有共重合体からなる防
    汚塗料用樹脂。
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