JP3128005B2 - 水性共重合体ラテックス - Google Patents
水性共重合体ラテックスInfo
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Description
および耐久性に優れた水性共重合体ラテックスに関す
る。
クリート、セメントモルタル、ALC板、PC板等のセ
メント製品は、環境の変化例えば、炭酸ガス亜硫酸ガス
濃度の上昇や酸性雨等その影響による、中性化が原因で
劣化が著しく促進され、このことが社会的に大きな問題
となっている。
ラテックス、天然ラテックスをセメントに混和して硬化
成型させることが検討され、実施されているが、土木構
造物全体のセメント製品にラテックスを含有させること
は、経済的に困難であり、またセメント製品の中性化を
防止することに関して、あまり効果的でなかった。
コーンのような撥水性を有する物質を塗布してセメント
コンクリートの劣化を防止する方法も試みられている
が、この方法では多孔質であるセメントコンクリートの
極く表層しか浸透させることができないため、中性化防
止等の性能が持続しない欠点がある。
と表面の美装をかねた表面に塗料を塗布することが知ら
れているが、この塗料ではセメントコンクリートの中性
化が防止できない。
的問題を背景になされたもので、中性化防止、浸透性、
密着性、耐候性、耐水性、撥水性および耐透水性に優
れ、セメント系成型体をはじめプラスチック、セラミッ
ク、木材などをコートする水性被覆組成物に適した水性
共重合体ラテックスを提供することを目的とする。
タ)アクリレート20〜80(重量%)と(A−2)炭
素数が2〜4の直鎖アルキル(メタ)アクリレート80
〜20(重量%)からなる(メタ)アクリレート単量体 10〜70重量部、 (B) エチレン性不飽和カルボン酸 5〜30重量部、 および、 (C) 上記(A)および(B)成分と共重合可能な単
量体 0〜85重量部、 からなる単量体成分〔(A)+(B)+(C)=100
重量部〕を乳化重合して得られる、水性共重合体ラテッ
クスを提供するものである。
記(A−1)成分であるアルキル基の炭素数が3〜5の
分岐アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば
(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸
i−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)
アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸t−アミル
などが挙げられ、好ましくは(メタ)アクタル酸i−ブ
チル、(メタ)アクリル酸t−ブチルであり、これらは
単独であるいは2種以上組み合せて使用することができ
る。
炭素数が2〜4の直鎖アルキル(メタ)アクリレートと
しては、例えば(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)ア
クリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル
などが挙げられ、好ましくは、(メタ)アクリル酸エチ
ル、(メタ)アクリル酸n−ブチルであり、これらは単
独であるいは2種以上組み合せて使用することができ
る。
なる(メタ)アクリレート単量体((A)成分)は、得
られるエマルジョンに耐久性を与えるために必須の成分
であり、その割合は、全単量体成分の10〜70重量
部、好ましくは15〜65重量部、さらに好ましくは2
0〜60重量部である。10重量部未満では耐久性に劣
り好ましくない。また、70重量部を超えると耐久性が
劣る。
(A−2)成分の比率(重量%による)は、(A)成分
中20〜80/80〜20、好ましくは30〜70/7
0〜30、さらに好ましくは40〜60/60〜40で
あり、この範囲をはずれると耐久性が劣る。
ン酸単量体としては、例えばイタコン酸、(メタ)アク
リル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、2−メタ
クリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸などが挙
げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸である。これら
の(B)成分は、単独であるいは2種以上組み合せて使
用することができる。
ラテックスにアルカリ除去性および耐久性を付与するた
めの必須成分である。
量部、好ましくは8〜30重量部、さらに好ましくは1
0〜25重量部である。5重量部未満では耐久性が低下
し、30重量部を超えるとレベリング性が劣る。
よび(B)成分と共重合可能な単量体であり、その例と
しては、アクリル酸メチル、アクリル酸2−エチルヘキ
シル、メタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレートなどのアクリル酸、あるいはメタクリル酸の
アルキルエステル類;ブタジエン、イソプレン、2−ク
ロル−1,3−ブタジエン、1−クロル−1,3−ブタ
ジエンなどの脂肪族共役ジエン化合物;アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリルなどのビニルシアン化合物;
塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルメチルエチルケト
ン、ビニルメチルエーテル、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、
アリルアセテート、メタアリルアセテート、アクリルア
ミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミ
ド、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルな
どが挙げられる。これらの(C)成分は、単独であるい
は2種以上組み合せて使用することができる。
ジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)
アクリレート、アルキルフェノキシエチル(メタ)アク
リレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)ア
クリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メ
タ)アクリレート、アルキルフェノールエチレンオキシ
ド(メタ)アクリレート、アルキルフェノールプロピレ
ンオキシド(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3
−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレン
グリコール(メタ)アクリレートモノフタレート、エチ
レングリコール(メタ)アクリレートヒドロキシエチル
フタレートなどのポリエステル(メタ)アクリレート類
が挙げられるが、好ましくはフェノキシエチル(メタ)
アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどであ
る。
ジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)
アクリレートなどのエポキシ化合物;ジビニルベンゼ
ン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレン
グリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコ
ールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アク
リレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペ
ンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどの
多官能性単量体;(メタ)アクリルアミド、N−メチロ
ール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メ
タ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アク
リルアミド、N,N′−メチレンビスアクリルアミド、
タイアセトンアクリルアミド、マレイン酸アミド、マレ
イミドなどの酸アミド化合物;塩化ビニル、塩化ビニリ
デン、酢酸ビニル、脂肪酸ビニルエステルなどのビニル
化合物;トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ペ
ンタデカフルオロオクチル(メタ)アクリレートなどの
フッ素原子含有単量体;γ−メタクリロイルプロパント
リメトキシシラン、チッソ(株)製のサイラプレーンF
M0711などの反応性シリコーンなどのシリコーン化
合物なども挙げられ、これらは単独であるいは2種組み
合せて使用することができる。
の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、4−メ
チルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレ
ン、4−メトキシスチレン、2−ヒドロキシメチルスチ
レン、4−エチルスチレン、4−エトキシスチレン、
3,4−ジメチルスチレン、2−クロロスチレン、3−
クロロスチレン、4−クロロ−3−メチルスチレン、4
−t−ブチルスチレン、2,4−ジクロロスチレン、
2,6−ジクロロスチレン、1−ビニルナフタレン、ジ
ビニルベンゼンなどが挙げられ、これらの中では特にス
チレンが好適に使用される。
ノアミン類;アミノエチルアクリレート、ジメチルアミ
ノエチルアクリレート、ブチルアミノエチルアクリレー
トなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキル
エステル;アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミ
ノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタ
クリルアミドなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミ
ノアルキルアミド;(メタ)アクリロニトリル、α−ク
ロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体な
どを挙げることもできる。
分の0〜85重量部であり、85重量部を超えると耐久
性が劣る。
単量体成分((A)〜(C)成分)を通常の乳化重合法
により重合することにより得ることができる。例えば水
性媒体中に上記(A)、(B)および(C)成分100
重量部、乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤、キレート化
剤、pH調整剤などを添加し、温度30〜100℃で1
〜30時間程度重合反応を行うことにより得ることがで
きる。
性、非イオン性または陰イオン−非イオン性の乳化剤で
あり、場合によっては両性乳化剤、陽イオン性乳化剤を
用いることもできる。
ルコール硫酸エステルナトリウム塩、アルキルベンゼン
スルホン酸ナトリウム塩、コハク酸ジアルキルエステル
スルホン酸ナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテル
ジスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらの中
で、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル
サルフェートナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキ
ル(またはアルキルフェニル)エーテルの硫酸塩などが
好ましく使用される。
キシエチレンアルキルアリルエーテルなどを挙げること
ができる。一般的には、非イオン性乳化剤としては、ポ
リオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルエーテルなどが使用される。
適当である。
ニルクロライド、アルキルアンモニウムクロライドなど
が使用できる。
成分)を構成する単量体と共重合可能な、いわゆる反応
性乳化剤、例えばスチレンスルホン酸ナトリウム、アリ
ルアルキルスルホン酸ナトリウム、アルキルアリルスル
ホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリルグリ
セリンエーテルサルフェート、ポリオキシエチレンアル
キルフェノールアリルグリセリンエーテルサルフェート
なども、乳化剤として使用することができる。
することもできる。例えばポリビニルアルコール、ポリ
アクリル酸塩、水溶性(メタ)アクリル酸エステル共重
合体、スチレン−マレイン酸共重合体塩、スチレン−
(メタ)アクリル酸共重合体塩、ポリ(メタ)アクリル
アミド、ポリ(メタ)アクリルアミドの共重合体などが
挙げられ、これらのうち好ましいものは、部分ケン化ポ
リビニルアルコール、水溶性(メタ)アクリル酸エステ
ル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体塩、スチレ
ン−(メタ)アクリル酸共重合体塩などのカルボキシル
化芳香族ビニル共重合体の塩である。
過硫酸塩、過酸化水素などを使用することができ、場合
によっては還元剤と組み合わせて使用することができ
る。還元剤としては、例えばピロ重亜硫酸ナトリウム、
亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、L−アス
コルビン酸およびその塩、ナトリウムホルムアルデヒド
スルホキシレートなどを挙げることができる。
2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビ
ス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)、2,2′−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニ
トリル、1,1′−アゾビス−シクロヘキサン−1−カ
ルボニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化ジブチル、ク
メンヒドロ過酸化物などを単量体あるいは溶媒に溶解し
て使用することもできる。
メンハイドロパーオキサイド、イソプロピルベンゼンハ
イドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキ
サイド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパー
オキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、3,
5,5−トリメチルヘキサノールパーオキサイド、t−
ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)などを
挙げることができる。
分((A)〜(C)成分)100重量部あたり、0.1
〜3重量部程度である。
水素(例えば、四塩化炭素、クロロホルム、ブロモホル
ム)、メルカプタン類(例えば、n−ドデシルメルカプ
タン、t−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカ
プタン)、キサントゲン類(例えば、ジメチルキサント
ゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサ
ルファイド)、テルペン類(例えば、ジペンテン、ター
ピノーレン)、α−メチルスチレンダイマー〔2,4−
ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(a1 )、2−
4−ジフェニル−4−メチル−ペンテン(a2 )および
1−1−3−トリメチル−3−フェニルインダン
(a3 )の少なくとも1種からなり、好ましくは
(a1 )と(a2)および/または(a3 )との重量比
が40〜100/0〜60のもの〕、不飽和環状炭化水
素化合物(例えば、9,10−ジヒドロアントラセン、
1,4−ジヒドロナフタレン、インデン、1,4−シク
ロヘキサジエン)、不飽和ヘテロ環状化合物(例えば、
キサンテン、2,5−ジヒドロフラン)などを挙げるこ
とができる。
重量部あたり、0〜5重量部程度である。
ン、アラニン、エチレンジアミン四酢酸などを、また上
記pH調整剤としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニアなどを挙げる
ことができる。
は、それぞれ、単量体成分100重量部あたり、0〜
0.1重量部、および0〜3重量部程度である。
れる溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトン、ト
リクロロトリフルオロエタン、メチルイソブチルケト
ン、ジメチルスルホキサイド、トルエン、ジブチルフタ
レート、メチルピロリドン、酢酸エチル、アルコール
類、セロソルブ類、カルビノール類などを、作業性、防
災安全性、環境安全性および製造安全性を損なわない範
囲内で、少量用いることができる。
((A)〜(C))100重量部あたり、0〜10重量
部程度である。
例えば単量体成分全量を反応系に一括して仕込む方法、
単量体成分の一部を仕込んで反応させたのち、残りの単
量体成分を連続または分割して仕込む方法、単量体成分
を全量連続して仕込む方法などによって行うことができ
るが、反応途中の重合率を85%以上、好ましくは90
%以上に維持することが耐久性および光沢の点で好まし
い。
0〜100重量%、特に95〜100重量%であること
が好ましい。
らかじめ単量体を乳化重合して得られた共重合体をシー
ド粒子とし、これに(A)〜(C)成分からなる単量体
成分の混合物を加えて乳化重合すればよい。
分子量は、好ましくは100,000〜1,000,0
00、さらに好ましくは100,000〜500,00
0である。100,000未満では耐久性が劣り、1,
000,000を超えるとレベリングが劣る。
℃〜80℃、好ましくは30〜70℃、さらに好ましく
は35〜65℃である。20℃以下では耐久性が劣り、
80℃を超えると造膜性が劣る。
2000Å、好ましくは600〜1500Å、さらに好
ましくは700〜1200Åである。300Å未満では
レベリング性が劣り、2000Åを超えると耐久性およ
び中性化防止能が劣る。
は、必要に応じてアルコキシシラン化合物を後添加する
ことができる。
は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチ
ルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n
−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエト
キシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プ
ロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメ
トキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリメトキシシ
ラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メ
タクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、3,4−エポキシシクロヘキシル
エチルトリメトキシシラン、3,4−エポキシシクロヘ
キシルエチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキ
シシラン等を挙げることができる。
ラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランであ
る。
単独または2種以上を併用することができ、好ましい添
加量としては、0.1〜10重量部である。
応じてワックスエマルジョン、アルカリ可溶性樹脂、多
価金属塩、造膜助剤、滑潤剤、分散剤、レベリング剤、
防腐剤、消泡剤などを添加し、最適化することもでき
る。
発明はこれらに限定されるものではない。
にコンデンサー、温度計および滴下ロートを取り付け、
脱イオン水100重量部、ラウリル硫酸ソーダ1重量部
および過硫酸アンモニウム0.5重量部を仕込み、内部
の空気を窒素で置換したのち撹拌しつつ内部温度を65
℃まで上げて溶解させた。
50重量部、ラウリル硫酸ソーダ1重量部および表1〜
表2に示した単量体を混合撹拌して調製した乳化物を、
3時間かけて連続滴下した。滴下中は、窒素を導入しな
がら80℃で反応を行った。滴下終了後、さらに85℃
で2時間撹拌したのち、25℃まで冷却し、反応を終了
した。
率は、いずれも98重量%以上であった。また、凝固物
の発生はほとんど見られなかった。
それぞれ造膜助剤(トリブトキシエチルフォスフェート
とカルビトールを1対4(重量比)の割合で混合したも
の)を添加して、最低造膜温度5℃に調整し、さらに脱
イオン水を加えて固形分を20重量%に調整したもので
ある。 *2 アルカリ可溶性樹脂;ARCO Chemica
l Company SMA−2625A(酸価22
0、分子量1900のスチレン、マレイン酸樹脂)固形
分を15重量%に調整した。 *3 フッ素系界面活性剤;C8F17SO2N(C2H5)
CH2COOK固形分を1重量%に調整した。
法により評価した。 (1) 中性化テスト 水性被覆組成物をJIS A 1171に従って作製し
たセメントモルタル(寸法10×10×10cmの立法
体に成形し20±2℃、湿度80%以上で2日間養生し
たのち脱型する。その後20±2℃の水中で5日間と温
度20±2℃、湿度60±10%で21日間養生したも
の)の対角面(2面だけ)に300g/cm2 になるよ
うに刷毛で塗布し24時間後中性化試験槽(二酸化炭素
環境槽)に入れ温度30℃、湿度60%、二酸化炭素濃
度20%の条件で7日間放置した。その後、セメントモ
ルタルを割裂しその断面にフェノールフタレインの1%
アルコール溶液を噴霧して赤変しない部分を中性化域と
してその面積を測定した。面積が大きい方が中性化が大
きく悪い。
2 当り約10g塗布し、その後、乾燥させる。これを3
回繰り返し、サンプルを作製する。サンプルを7日間人
通りの多い場所に設置し、キズ、汚れの程度を観察し
た。 ○ キズ、汚れが非常に少ないもの、またはないもの △ キズ、汚れが軽微なもの × キズ、汚れが多いもの
m2 当り10gの割合で塗布し、直ちに×状に対角線を
引き、その後乾燥させる。この操作を3回繰り返してサ
ンプルを作製した。乾燥したのち、対角線が消えた度合
により判定した。 ○ 殆ど消えたもの △ やや残っているもの × 殆ど残っているもの
た各水性共重合体ラテックスA〜Iから得られた水性被
覆組成物の評価結果を、表1および表2に示す。
範囲に属する水性共重合体ラテックスであり、D〜Iは
本発明の範囲に属さない分散液である。
ラテックスを用いた、水性被覆組成物の例であり、中性
化防止能、耐久性およびレベリング性のすべてに優れ
る。
範囲未満の例であり、耐久性が劣っている。比較例2は
(A−2)成分の量が本発明の範囲未満の例であり、耐
久性が劣っている。比較例3は(A)成分の量が本発明
の範囲未満の例であり、耐久性が劣っている。比較例4
は(A)成分の量が本発明の範囲を超えた例であり、耐
久性および光沢が劣っている。
未満の例であり、耐久性が劣っている。比較例6は
(B)成分の量が本発明の範囲を超えた例であり、中性
化防止能およびレベリング性が劣っている。
性化防止能、耐久性、レベリング性、密着性、耐水性、
撥水性および耐透水性に優れ、各種の水性被覆組成物を
提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】(A)(A−1)炭素数が3〜5の分岐ア
ルキル(メタ)アクリレート20〜80(重量%)と
(A−2)炭素数が2〜4の直鎖アルキル(メタ)アク
リレート80〜20(重量%)からなる(メタ)アクリ
レート単量体10〜70重量部、 (B)エチレン性不飽和カルボン酸5〜30重量部、お
よび、 (C)上記(A)および(B)成分と共重合可能な単量
体0〜85重量部、 からなる単量体成分〔(A)+(B)+(C)=100
重量部〕を乳化重合して得られる共重合体であって、 ガラス転移温度が20℃〜80℃であり、かつ、平均粒
子径が300〜2000Åであることを特徴とする 水性
共重合体ラテックス。 - 【請求項2】 上記(B)エチレン性不飽和カルボン酸
が8〜30重量部、および、上記(C)共重合可能な単
量体が0〜82重量部、である請求項1記載の水性共重
合体ラテックス。
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