JP3907230B2 - PARTICLE, PARTICLE-CONTAINING DISPERSION AND PROCESS FOR PRODUCING THEM - Google Patents

PARTICLE, PARTICLE-CONTAINING DISPERSION AND PROCESS FOR PRODUCING THEM Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア/シェル構造を有し、コア中に相互に共有結合していない有機高分子とシリカ及び又はコロイダルシリカを配し、シェル中に有機高分子を配し、コア有機高分子/シェル有機高分子間に三次元架橋網目構造及び又はIPN(inter−penetrating network)構造を形成せしめることにより、コア中のシリカ及び又はコロイダルシリカを共有結合によることなく物理化学的に粒子内に保持し、粒子のTg(ガラス転移点)又は粒子を含有する組成物のMFT(最低被膜形成温度)以上で被膜形成した際にシリカ又はコロイダルシリカを共有結合によることなく物理化学的に皮膜内に保持し、優れた耐水性、耐溶剤性、密着性、耐ブロッキング性、耐久性、物理特性、外観特性等を発揮し得る機能を有する粒子に関する。
【0002】
さらに、本発明は、エポキシ基を有するポリマーとコロイダルシリカが存在するコア、及び、エポキシ基と反応性のある官能基を有するポリマーが存在するシェルを有する、コア/シェル粒子に関する。
さらに、本発明は、エポキシ基と反応性のある官能基を有するポリマーとコロイダルシリカが存在するコア、及び、エポキシ基を有するポリマーが存在するシェルを有する、コア/シェル粒子に関する。
さらに、本発明は、前記粒子を分散相として、水を連続相として含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散性組成物に関する。
さらに、本発明は、前記水系分散性組成物を主成分として含む水系分散性被覆組成物に関する。
さらに、本発明は、前記粒子の製造方法に関する。
【0003】
「コア」、「シェル」及び「コア/シェル」なる語の概念
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「コア」、「シェル」及び「コア/シェル」なる語は、これらの語が高分子化学において一般的に有する概念を完全に包含するが、必ずしも等価なものではない。例えば、本発明に係る「コア/シェル」粒子に関しては、「コア」が少なくとも部分的に「シェル」に包まれている態様、コア中又は粒子中に微小空隙(マイクロボイド、ボイド、キャビティーを包含する。以下の記述において同様。)を1つ以上有するような態様、コア中又は粒子中に微小空隙を1つ以上有し該空隙が粒子の外側の空間と連結する通路を1つ以上有するような態様、等をも包含する。このように、本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「コア」、「シェル」及び「コア/シェル」なる語は、これらの語が高分子化学において一般的に有する概念と、必ずしも等価なものではないのではあるが、本発明に係るヘテロポリマー系の本質的「態様」について屡々言及するに当たり便宜的に用いるものとする。
【0004】
なお、高分子化学においては、一般的に、「コア」なる語は、「核(core,center,nucleus)」、「芯(core,center)」及び「種(seed)」なる語と等価に用いられ、「シェル(shell)」なる語は、「殻(shell,skin,husk)」、「鞘(sheath)」及び「おおい(robe)」なる語と等価に用いられる。
したがって、本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「コア」なる語については、「核(core,center,nucleus)」、「芯(core,center)」及び「種(seed)」なる語と同等に用いることもできる。
同様に、「シェル」なる語については、「殻(shell,skin,husk)」、「鞘(sheath)」及び「おおい(robe)」なる語と同等に用いることもできる。
【0005】
「粒子」なる語の概念
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「粒子」なる語の概念には、これらの語が高分子化学において一般的に有する概念を完全に包含するが、必ずしも等価なものではない。本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「粒子」の走査電子顕微鏡的形態の態様に関しては、例えば、ラズベリー状又は金米糖(こんぺいとう、ポルトガル語のconfeito)状の多くの突起を有するような態様、赤血球状の偏平な態様、ラグビーボール状の回転楕円体様の態様、大腸菌状の紡錘形様の態様、内部に1つ以上の空隙(ボイド)を有する様な中空粒子の態様、鈴のように中空粒子の中にさらに非中空粒子を有するような態様、ロシアの民芸品のマトリョーシカのように中空粒子の内部にさらに中空粒子を1つ以上有するような態様、等をも包含する。本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「粒子」なる語の概念には、例えば、ポリマーエマルジョン、ラテックス、ポリマーサスペンジョンを構成するマイクロスフィアをも包含する。このように、本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「粒子」なる語は、これらの語が高分子化学において一般的に有する概念と、必ずしも等価なものではないのではあるが、本発明に係るヘテロポリマー系の本質的「態様」について屡々言及するに当たり便宜的に用いるものとする。
【0006】
「連続的な乳化重合又は懸濁重合」、「多段階継続的重合」又は「継続的重合」の概念
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「連続的な乳化重合又は懸濁重合」、「多段階継続的重合」又は「継続的重合」なる記載の概念は、水系連続相(水系媒体)において予備生成した粒子、すなわち、種(seed)ポリマー粒子を、1又は2以上の引き続く工程に、単量体と共に適用して重合することにより、種ポリマーの上に、1又は2以上のポリマーを堆積させる(depositさせる)ことにより、1又は2以上のポリマー層を積層させ、かつ、粒子直径を増加させていく、乳化重合又は懸濁重合の技術を包含する。ここで、「単量体」なる語の概念には、1又は2以上の種類の単量体を包含し、「ポリマー」なる語の概念には、ホモポリマー及びコポリマーを包含する。
コポリマー(共重合体)の配列の様式は、ランダム共重合体、交替共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等のいずれでもよい。
【0007】
本発明に係る水系分散性被覆組成物の特徴
本発明に係る水系分散性被覆組成物は、少なくとも、次の(1) 〜(4) の特徴を有する。
(1) シリカを有機高分子との共有結合によるのではなく、有機高分子の網目構造により物理化学的及び又は二次的結合(水素結合、疎水結合、ファンデルワールス結合等)により粒子中に保持しているので、有機高分子中にゲル化の原因となるシリカとの反応性を有する官能基が存在せず、そのため、粒子又は粒子含有組成物の貯蔵安定性に優れる。
(2) 前記組成物は、貯蔵安定性に優れた一液型(使用直前に混合操作が不要な一成分系)であるので、二液型(例えば、使用直前に樹脂成分と硬化剤成分を混合する二成分系)と比較して、ポットライフが長く、操作性がよい。
(3) 前記組成物に含まれるコア/シェル粒子は、塗膜形成時又はフィルム形成時に、三次元架橋構造を構築するので、MFT(最低被膜形成温度)以上で被膜形成した際に、得られる被膜に、優れた耐久性(耐溶剤性、耐熱性、下地との接着性、耐水性)、優れた物理特性(弾性、伸び特性、強靱性)、優れた外観特性(平滑性、鮮映性等)を発揮する。
(4) 前記組成物に含まれるコア/シェル粒子は、コア内にシリカが存在し、シリカを共有結合によることなく有機高分子の網目構造により物理化学的及び又は二次的結合(水素結合、疎水結合、ファンデルワールス結合等)により粒子中に保持しているので、優れた耐ブロッキング性を有する。
【0008】
本発明に係る水系分散性被覆組成物の用途の具体例
前記水系分散性被覆組成物は、塗料、被覆剤、オーペイク剤、接着剤、印刷インキ、紙加工、感熱紙・感圧紙加工、繊維加工、織物用増粘剤、顔料分散剤、化粧用配合物、セメント混和剤などの広い分野にわたって好適に使用することができる。
【0009】
ブロッキング
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「ブロッキング(blocking)」なる語は、例えば新版高分子辞典(高分子学会編、朝倉書店刊、東京、1988年)・403頁右欄の「ブロッキング」の項に記載されているように、「圧着(blocking)」を意味し、具体的には、例えば、塗装した製品を積み重ねたり、塗装面上に重い物を放置した場合に、接触面が接着し、簡単に剥離できなくなる固着現象を意味する。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0010】
塗膜のブロッキングの一般的な原因としては、例えば、次の(1) 〜(5) が挙げられる。
(1) 塗膜形成要素のガラス転移点(Tg)が低いために、塗膜が高温環境下で軟化して接着性を発現する。
(2) 塗膜の硬化が不十分であるために、接着性を発現する。
(3) 塗膜中の可塑剤が移行して、接着性を発現する。
(4) 塗膜中に溶剤が残留していて、接着性を発現する。
(5) 多湿環境下で、塗膜が水分による膨潤をして、接着性を発現する。
【0011】
耐ブロッキング性
「耐ブロッキング性」なる語は、一般に、何らかの手段により下地(基質、基材)に塗布された粒子が形成する被膜(塗膜、フィルム等)に、圧着性が発現しない性質を意味する。
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「耐ブロッキング性」なる語の概念には、前記の一般的に用いられる狭義の「耐ブロッキング性」の概念に加えて、前記の一般的に用いられる「耐汚染性」の概念をも包含する。
【0012】
耐汚染性
「耐汚染性」なる語は、一般に、何らかの手段により下地(基質、基材)に塗布された粒子が形成する被膜(塗膜、フィルム等)に、異物付着性が発現しない性質を意味する。
【0013】
単一態様性(unimodal)継続的重合ヘテロポリマー
多段階継続的重合においては、ある段階から引き続く、すぐ次の段階で、界面活性剤を全く追加添加しなければ、反応系において実質的にミセルが生成しないので、その段階の反応系に存在するモノマーは全て、すぐ前の段階の反応系から得られた粒子上に取り込まれ、かつ物理的及び又は化学的に緊密に結合する。
このような反応様式を、粒子製造のプロセスにおいて、一貫して採用すると、実際の結果はともかく、原理的には、1種類のみのコア/シェル構造又はポリマー堆積構造を有する粒子を得ることができるはずである。
このような粒子を、「単一態様性(unimodal)」継続的重合ヘテロポリマーと称する。前記単一態様性継続的重合へテロポリマーについては、例えば、特公平3−9124号(Kowalskiら)・10欄31行〜11欄8行において、さらに詳細に説明されている。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0014】
多態様性(polymodal)継続的重合ヘテロポリマー
一方、ある段階から引き続く、すぐ次の段階で、ミセルを形成し得る量の、すなわち、CMC(臨界ミセル形成濃度)以上の量の、界面活性剤を追加添加すると、その段階の反応系に存在するモノマーについては、一部分のモノマーは、すぐ前の段階の反応系から得られた粒子上に取り込まれ、かつ物理的及び又は化学的に緊密に結合し、残りの部分のモノマーは、すぐ前の段階の反応系から得られた粒子上に取り込まれず、付加的ミセルに取り込まれて、付加的粒子を生成する。
【0015】
このような反応様式を、粒子製造のプロセスにおいて採用する場合、実際の結果はともかく、原理的には、多種多様なコア/シェル構造又はポリマー堆積構造を有する粒子を得ることができるはずである。
このような粒子を、「多態様性(polymodal)」−例えば、「二元態様性」、「三元態様性」または「多元態様性(multimodal)」−継続的重合ヘテロポリマーと称する。前記多態様性継続的重合へテロポリマーについては、例えば、特公平3−9124号(Kowalskiら)・10欄31行〜11欄8行において、さらに詳細に説明されている。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
意図する「単一態様性」又は「多態様性」を有する粒子の生成を実現するためには、界面活性剤の種類・濃度・添加様式・添加の時期と期間等、及び、界面活性剤とモノマーとの相対比率等、を適宜設定すればよい。
【0016】
本発明に係る粒子の多態様性
本発明に係る粒子は、単一態様性であっても、多態様性であってもよい。多態様性の場合は、一般的には、二元態様性が好ましい。多態様性の場合は、一般的には、主たる態様が約60%乃至約90%を構成していることが好ましく、約75%乃至約85%を構成していることがより好ましい。
【0017】
種ポリマー
本出願の明細書において用いる「種(seed)ポリマー」なる語の概念は、予備的に生成したポリマー粒子であり、重合における第1段階の生成ポリマー粒子、又は、継続的重合の最終段階を除く任意の段階の生成ポリマー粒子であってもよい。したがって、1又は2以上の継続的段階によって、その後シェルを備えることを意図したポリマー粒子は、それ自体、種ポリマー粒子上にシェル形成ポリマーを堆積させる次の段階において、その段階のための種ポリマーと称する。したがって、種ポリマー又はコアは、単一段階又は継続的重合の工程において製造することができる。
【0018】
ヘテロポリマーのガラス転移点(Tg)の評価
特定の単量体組成を有する重合体のガラス転移点(Tg)は、フォックス(Fox)の式により計算により求めることができる。ここで、フォックスの式とは、共重合体を形成する個々の単量体について、その単量体の単独重合体のTgに基づいて、共重合体のTgを算出するためのものであり、その詳細は、ブルテン・オブ・ザ・アメリカン・フィジカル・ソサエティー,シリーズ2(Bulletin of the American Physical Society,Series 2)1巻・3号・123頁(1956年)に記載されている。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0019】
フォックスの式による共重合体のTgを評価するための基礎となる各種エチレン性不飽和単量体についてのTgは、例えば、新高分子文庫・第7巻・塗料用合成樹脂入門(北岡協三著、高分子刊行会、京都、1974年)168〜169頁の表10−2(塗料用アクリル樹脂の主な原料単量体)に記載されている数値を採用することができる。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0020】
【従来の技術】
エコロジー等の観点からの塗料の技術分野における研究開発動向と、エマルジョン型塗料への期待
近年、塗料の技術分野において、ローカル又はグローバルな環境保全及び労働安全衛生環境改善の観点から、溶剤型塗料にかわって、エマルジョン型塗料への期待が大きくなってきた。そして、歴史的又は社会的要請により、エマルジョン型塗料の高機能化・多様化への期待が大きくなるに従い、エマルジョン型塗料にも、溶剤型塗料に匹敵する高度な塗膜性能(例えば、耐久性、耐ブロッキング性等)が要求されるようになってきた。
【0021】
エマルジョン型塗料の問題点
近年、エマルジョン型塗料は無機質下地等に使用されはじめたとはいうものの、エマルジョン粒子の造膜不良による塗膜欠陥や、添加剤(親水性乳化剤、増粘剤等)の多量使用に起因する「水まけ」現象等のため、溶剤型塗料に比べて、塗膜の耐久性ははるかに劣るという問題点が、解決しきれないまま現在に至っている。
すなわち、エマルジョン型塗料に要求される塗膜性能が厳しくなってきたにもかかわらず、必ずしも、このような要求を満足するエマルジョン型塗料が上市されてきたとはいえないのである。
特に、エマルジョン型塗料を塗布して塗膜を形成しようとすると、優れた耐久性と優れた耐ブロッキング性を同時に発現することが、極めて困難であった。塗膜に関して、優れた耐久性と優れた耐ブロッキング性を両立することは、エマルジョン型塗料の技術分野における、永年に亘る不可避の大きな問題点であり、この問題点を解決すべく、現在に至るまで、膨大な研究資源が投入されてきた。
【0022】
エマルジョン型塗料の塗膜形成メカニズム
エマルジョン型塗料の塗膜形成(フィルム形成、被膜形成、造膜)メカニズムについては、エマルジョン中に存在する粒子が下地上で相互に接触し、粒子間の熱的融着を発現して、初めて均一な塗膜が形成されると考えられている。
エマルジョン型塗料の塗膜形成メカニズムの理論においては、Tgの重要性に加えて、MFTが重要である。
【0023】
MFT(最低被膜形成温度)
MFTは、塗料等の被覆組成物が乾燥される際の、組成物に含まれる粒子の最低被膜形成温度である。MFTは、レジン・レビュー(Resin Review)16巻・2号(1966年)に記載された改変法により簡便に評価することができる。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0024】
この評価法の原理は、温度勾配棒(temperature gradient−bar)上に粒子が分散している組成物を薄く塗布し、薄膜を形成し始める温度を、極めて簡便かつ迅速に評価するというものである。
薄膜を形成し始める温度は、例えば、被膜形成していない不透明な粒子分散組成物が連続的に存在する温度ゾーンと、被膜形成した透明なフィルムが連続的に存在する温度ゾーンの境界を肉眼により光学的に確認することができる。
また、薄膜を形成し始める温度は、スパチュラーを用いて、掻き落とすことができる被膜形成していない粒子分散組成物が連続的に存在する温度ゾーンと、掻き落とすことができない被膜形成したフィルムが連続的に存在する温度ゾーンの境界を、物理的に確認することもできる。
MFTは、粒子を構成するポリマーのTgの影響を受けるばかりでなく、添加剤(造膜補助剤、可塑剤、親水性乳化剤、増粘剤、合着剤等)、水、有機溶剤等による可塑効果等により影響を受け得る。
【0025】
エマルジョン型塗料の耐ブロッキング性に関する問題点
したがって、エマルジョン型塗料の場合は、溶剤型系塗料の場合と比較して、使用するポリマーのTg値を、相対的に低く分子設計する必要があり、そのために塗膜の耐ブロッキング性も劣るという問題点があった。
【0026】
エマルジョン型塗料の問題点についての従来のアプローチ
このようなエマルジョン型塗料の大きな2つの問題点、すなわち、同時解決することが困難な二律背反的な「双子の欠陥」ともいうべき、(1) 塗膜の耐久性に関する問題点、及び、(2) 耐ブロッキング性に関する問題点、を解決すべく、例えば、次の(1) 〜(8) のようなアプローチ(技術的思想)に基づく多くの研究開発が精力的に推進されてきた。
【0027】
(1) 造膜補助剤添加のアプローチ
Tg値の比較的高いポリマー粒子を含むエマルジョンに、多量の造膜補助剤を添加することにより、室温で造膜させようとするアプローチである。
このようなアプローチによる場合には、造膜補助剤の選択が大きなポイントとなる。
比較的揮発性の高い造膜補助剤を使用すると、造膜が不充分となり、塗膜にクラックが入りやすい。
一方、揮発性の低い造膜補助剤を使用すると、塗膜は塗布後数日乃至数週間を経た後においても、「ベタツキ」が持続し、この現象に起因して、耐ブロッキング性に問題が生ずる。
したがって、造膜補助剤添加によるアプローチによる場合は、前記「双子の欠陥」を解決し得る、より優れた化学物質を検索する課題が依然として残されている。
【0028】
(2) 多層重合法によるアプローチ
多層重合法によるアプローチは、内層に高Tg値を有するポリマー組成物を配し、外層には低Tg値を有するポリマー組成物を配した多層ポリマー粒子を調製することにより、塗膜形成時に関しては、低Tg値ポリマー組成物により粒子間融着性と造膜性を発揮させると共に、同時に、塗膜形成後に関しては、高Tg値ポリマー組成物により耐ブロッキング性を発揮させるという技術的思想に基づいている。
このようなアプローチによる場合には、内層と外層とのTg値の差を大きくすればするほど、耐ブロッキング性に関しては顕著に改善されるものの、対照的に、耐久性に関しては内外両層のポリマー相互の相溶性の不良に起因する劣化を付随するという問題点があった。
一方、内層と外層とのTg値の差を小さくすればするほど、内外両層のポリマー相互の相溶性が良好となるため、耐久性に関しては改善されるものの、対照的に、耐ブロッキング性に関しては外層ポリマー組成物の相対的なTg低下に起因する劣化を付随するという問題点があった。
したがって、多層重合法によるアプローチによる場合も、依然として、解決すべき課題が多く残されている。
【0029】
(3) エマルジョン・ブレンドによるアプローチ
エマルジョン・ブレンドによるアプローチは、前記多層重合法とは異なり、高Tg値ポリマー粒子含有エマルジョン、及び、低Tg値ポリマー粒子含有エマルジョンとのブレンド又はカクテルを主成分とした塗料組成物を、適当な条件で調製することにより、塗膜形成時には、低Tg値ポリマー粒子により粒子間融着性と造膜性を発揮させると共に、同時に、塗膜形成後には、高Tg値ポリマー粒子により耐ブロッキング性を発揮させようとする技術的思想に基づいたものである。
【0030】
このようなアプローチによる場合には、多層重合法によるアプローチに類似して、低Tg値を有するポリマー粒子と高Tg値を有するポリマー粒子に関し、両者のTg値の差を大きくすればするほど、耐ブロッキング性に関しては顕著に改善されるものの、対照的に、耐久性に関しては両者相互の相溶性の不良に起因する劣化を付随するという問題点があった。
一方、両者のTg値の差を小さくすればするほど、両者相互の相溶性が良好となるため、耐久性に関しては改善されるものの、対照的に、耐ブロッキング性に関しては高Tg値を有するポリマー粒子の相対的なTg低下に起因する劣化を付随するという問題点があった。
したがって、エマルジョン・ブレンドによるアプローチによる場合も、依然として、解決すべき課題が多く残されている。
【0031】
(4) 「無機化合物/有機高分子粒子含有エマルジョン」のブレンドによるアプローチ
前記(1) 〜(3) のアプローチは、いずれも、有機高分子のみを構成要素とする粒子を用いる技術的思想に基づいている。
このような技術的思想に基づいて問題を解決しようとすることには限界がある、という観点から、例えば、水ガラス、コロイダルシリカ、イモゴライト等のような無機化合物を、有機高分子とブレンドして、耐久性及び耐ブロッキング性を同時に改善しようとするアプローチがある。
【0032】
このアプローチは、無機化合物及び有機高分子粒子を含むポリマー・エマルジョンとのブレンド組成物を主成分とした塗料組成物を、適当な条件で調製することにより、塗膜形成時に関しては、有機高分子粒子により粒子間融着性と造膜性を発揮させると共に、同時に、塗膜形成後に関しては、無機化合物により耐ブロッキング性を発揮させようとする技術的思想に基づいている。
このようなアプローチによる場合には、耐ブロッキング性に関しては、得られる塗膜の硬度が高いので優れている。
しかしながら、耐久性(例えば、耐水性、耐アルカリ性、耐酸性雨性等)に関しては、無機化合物及び有機高分子相互の結合性が低いので問題があった。
【0033】
(5) 「無機化合物/有機高分子粒子含有エマルジョン/アルコキシシラン基を有する低分子化合物」のブレンドによるアプローチ
前記の「無機化合物/有機高分子粒子含有エマルジョン」のブレンドによるアプローチにおける、無機化合物及び有機高分子相互の結合性の低さに関する問題点を解決すべく、両者の結合性を強固にする効果を有するアルコキシシラン類を添加するアプローチがある。
しかしながら、このような技術的思想に基づいて調製したブレンド組成物は、組成物自体の貯蔵安定性が低く、中長期的な保存貯蔵に耐え得ないという問題があった。
【0034】
(6) 「無機化合物/アルコキシシラン基を有する有機高分子粒子含有エマルジョン」のブレンドによるアプローチ
前記の「無機化合物/有機高分子粒子含有エマルジョン/アルコキシシラン基を有する低分子化合物」のブレンドによるアプローチにおける、ブレンド組成物の貯蔵安定性に関する問題点を解決すべく、不安定性の要因であるアルコキシシラン基を有する低分子化合物を添加せずに、有機高分子粒子含有エマルジョンとして、アルコキシシラン基を有する有機高分子粒子含有エマルジョンを用いるアプローチがある。
例えば、特開昭59−71316号(特公平4−48832号、長谷川義起及び吉野文夫)に開示されている技術は、このようなアプローチによるものである。前記特開昭59−71316号には、(A);アクリル系コモノマ−等、(B);シラン系モノマ−、(C);コロイダルシリカを、特定割合で水系媒質中で乳化共重合させて得られる樹脂分散体を主成分として含む、耐久性及び耐ブロッキング性に優れた塗膜を発現し得る、水分散性被覆組成物に関する技術が開示されている。ここで、単量体(A)は、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル(例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等)及びアルケニルベンゼン(例えば、スチレン等)よりなる群から選択される少なくとも1種類の単量体であり、単量体(B)は、分子内に重合性不飽和二重結合とアルコキシシラン基を有する単量体(例えば、ジビニルジメトキシシラン等)である。
【0035】
このような組成物は、組成物自体の貯蔵安定性が優れている。また、得られる塗膜は、アクリルエマルジョンとコロリダルシリカとが複合化して形成されるので、耐久性(例えば、耐水性、耐アルカリ性、耐酸性雨性等)及び耐ブロッキング性が優れている。
しかしながら、得られる塗膜の有機高分子成分は三次元架橋構造を構築していないので、耐久性(例えば、耐溶剤性、耐熱性、機械特性、接着性等)が低くく、問題がある。
また、アルコキシシラン基を分子内に有する有機高分子を合成する際に、アルコキシシラン基を有する単量体を用いるので、合成過程において、アルコキシシラン基が加水分解し、ゲル化しやすいという問題点がある。
【0036】
(7) 塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得る二液型エマルジョンによるアプローチ
塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得るエマルジョンにより、得られる塗膜の耐久性(例えば、耐溶剤性、耐熱性、機械特性、接着性等)を改善しようとするアプローチがある。
このようなアプローチによる場合、塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得るエマルジョン(架橋性エマルジョン)は、下地に塗布後、塗膜又はフィルム形成する際に、又は、塗膜又はフィルム形成した後に、架橋反応によって三次元架橋網目構造を構築し、優れた耐久性(例えば、耐溶剤性、耐熱性、機械特性、接着性等)を有する塗膜又はフィルムを発現し得る。
【0037】
このような架橋性エマルジョンは、塗布の際に、そのまま塗布するか、あるいは、二液を混合してから塗布するかにより、一液型と二液型に分類される。
二液型の場合は、エマルジョン自体の貯蔵安定性に問題はないが、使用に際して二液を混合して使用するために作業性が悪いという問題点がある。
二液は相互に反応性があるので、使用直前に混合して使用する。二液型は、ポット・ライフが短いので問題がある。ここで、ポット・ライフとは、混合直後から混合物を使用し得る末期までの最大限の時間(使用可能時間、可使時間)をいう。ポット・ライフの時間範囲内においても、二液混合物は、経時的に粘度が上昇していくので、膜形成性、造膜性又はフィルム形成性は、経時的に低下していき、それに伴い得られる塗膜やフィルムの耐久性も低下する。
二液がA液とB液とからなる場合、塗膜の架橋反応は、A液中の高分子粒子及び又は化合物と、B液中の高分子粒子及び又は化合物との間で進むため、経時的に粘度が上昇していくに従って、粘度効果(ゲル効果、拡散律速効果)が大きくなり、架橋反応の反応速度が極端に低下し、無視できない量の反応性官能基が未反応のまま残留する。
【0038】
(8) 塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得る一液型エマルジョンによるアプローチ
前記の二液型エマルジョンの問題点を解決しようとする、以下のような一液型エマルジョンによるアプローチがある。
i) カルボキシル基とヒドラジド基との間の架橋反応を利用したシステム
特開昭59−131682号(特公昭62−14191号、浅井大二郎及び近藤輝彦)には、ヒドラジン誘導体を含有するカルボニル基が導入された常温架橋型アクリル系ポリマーエマルジヨンと、無変性のポリビニルアルコール又はカルボキシル基かアミド基が導入された変性ポリビニルアルコールを特定割合で含むことを特徴とする、作業性と耐水接着力に優れた、一液型にして水分散型の接着剤に関する技術が開示されている。
特開昭63−101435号(特公平4−55614号、阿部直ら)には、プラスチック(ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン等)フィルムに、特定の常温架橋型アクリル系水性エマルジョン組成物をバインダーとした塗工剤を塗工して、印字性、筆記性及び印刷性に優れ、かつ、下地と塗工層との密着性が良好な塗工紙に関する技術が開示されている。ここで、特定の常温架橋型アクリル系水性エマルジョン組成物は、成分(A);少なくとも2個のヒドラジン残基を有するヒドラジン誘導体、成分(B);カルボニル基含有アクリル系共重合物を含むものである。
前記の特開昭59−131682号及び特開昭63−101435号の被膜形成技術は、いずれも、原理的には、カルボキシル基とヒドラジド基との間の架橋反応を利用したものである。
【0039】
ii) 不飽和二重結合とアミノ基との間の架橋反応を利用したシステム
特開平3−152168号(石田芳一及び野村雅樹)には、エマルジョン(A)及びエマルジョン(B)を、(A)のポリマー分子内に存在する不飽和二重結合と(B)のポリマー分子内に存在する活性水素とを特定の当量比となるように配合した、密着性、耐水性、耐溶剤性、耐候性に優れた、被膜を形成し得る水性樹脂分散液に関する技術が開示されている。
ここで、エマルジョン(A)は、特定の分子内にアクリロイル系不飽和二重結合を有するポリマー粒子を含むものであり、また、エマルジョン(B)は、特定の分子内にアミノ基を有するポリマー粒子を含むものである。
【0040】
iii) エポキシ基とカルボキシル基との間の架橋反応を利用したシステム
特開昭57−65704号(特公平2−12964号、財部邦英ら)には、層(A)及び層(B)の二層からなり、両層が反応性極性基により架橋結合した二層構造粒子を含有する、高弾性で耐水性等に優れた被膜を形成し得る、共重合体エマルジョン組成物に関する技術が開示されている。
ここで、層(A)は、コアとなり得るものであり、単量体(M1)、すなわち、分子内に極性基を有するα,β−エチレン性不飽和単量体と、単量体(M1’)、すなわち、分子内に極性基を有さないα,β−エチレン性不飽和単量体とを、共重合したものである。
また、層(B)は、コアの上に堆積することによってシェルとなり得るものであり、単量体(M2)、すなわち、分子内に、上記単量体(M1)の分子内に存在する極性基に対して反応性がある極性基を有するα,β−エチレン性不飽和単量体と、単量体(M2’)、すなわち、分子内に極性基を有さないα,β−エチレン性不飽和単量体とを、共重合体させたものである。
層(A)と層(B)が隣接するように積層させながら重合を行なうと、層(A)内に存在する単量体(M1)残基中の極性基と、層(B)内に存在する単量体(M2)残基中の極性基との間で架橋反応が起こり、両層の間に架橋結合が構築される。
前記単量体(M1)と単量体(M2)の組合せの具体例としては、エポキシ誘導体/不飽和カルボン酸、ビニルシラン類/メチロ−ル誘導体等が挙げられている。
【0041】
上記 i) 〜 iii) のような、塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得る一液型エマルジョンに関する従来技術によれば、得られる塗膜の耐久性(例えば、耐溶剤性、耐熱性、機械特性、接着性等)は著しく改善される。
しかしながら、このようなアプローチによる従来技術は、いずれも、有機高分子のみを構成要素とする粒子を用いる技術的思想に基づいており、このような技術により形成した塗膜の耐ブロッキング性に関しては、なお、問題が残った。
【0042】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、本発明者らは上述した如き各種の従来型水分散性被覆組成物の諸問題点を鑑みて鋭意研究した結果、耐久性及び耐ブロッキング性に優れた被膜を発現し得る、コア/シェル粒子、前記粒子を分散相として水を連続相として含むエマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散性組成物、前記水系分散性組成物を主成分として含む水系分散性被覆組成物、前記粒子の製造方法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0043】
前記従来技術の、(6) 「無機化合物/アルコキシシラン基を有する有機高分子粒子含有エマルジョン」のブレンドによるアプローチは、無機化合物を有機高分子との共有結合により保持しようとする技術的思想に基づいており、この場合、粒子は三次元架橋構造を有していないので耐久性(例えば、耐溶剤性、耐熱性、機械特性、接着性等)に問題があり、また、無機化合物との反応性を有する官能基はゲル化の原因となりやすいという問題点があった。
前記従来技術の、(8) 塗膜形成後に三次元架橋構造を構築し得る一液型エマルジョンによるアプローチは、有機高分子のみを構成要素とする粒子を用いる技術的思想に基づいており、この場合、塗膜の耐ブロッキング性に関して問題があった。
【0044】
これら従来技術とは対照的に、本発明は、コア/シェル構造を有する粒子の、コア中に相互に共有結合していない有機高分子と無機化合物(シリカ)を配し、シェル中に有機高分子を配し、コア有機高分子/シェル有機高分子間に三次元架橋網目構造及び又はIPN(inter−penetrating network)構造を形成せしめることにより、コア中の無機化合物(シリカ)を物理化学的に保持し又は封じ込め、MFT(最低被膜形成温度)以上で被膜形成した際に、得られる被膜に、優れた耐久性(耐溶剤性、耐熱性、下地との接着性、耐水性)、優れた物理特性(弾性、伸び特性、強靱性)、優れた耐ブロッキング性、優れた外観特性(平滑性、鮮映性等)を付与すると共に、無機化合物を共有結合によることなく有機高分子の網目構造により物理化学的及び又は二次的結合(水素結合、疎水結合、ファンデルワールス結合等)により被膜中に保持し又は封じ込める、という技術的思想に基づいている点で、新規性を有する。
【0045】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の(1) 乃至(12)に記載された発明である。
(1) コア/シェル構造を有し、コア中に有機高分子と有機高分子と共有結合していないシリカ及び又はコロイダルシリカを配し、シェル中に有機高分子を配し、コア有機高分子/シェル有機高分子間に三次元架橋網目構造及び又はIPN(inter−penetrating network)構造を形成せしめることにより、コア中のシリカ及び又はコロイダルシリカを共有結合によることなく物理化学的に粒子内に保持した粒子。
【0046】
(2) コア/シェル構造を有し、コア中に有機高分子と有機高分子と共有結合していないシリカ及び又はコロイダルシリカを配し、シェル中に有機高分子を配し、コア有機高分子/シェル有機高分子間に三次元架橋網目構造及び又はIPN(inter−penetrating network)構造を形成せしめることにより、コア中のシリカ及び又はコロイダルシリカを共有結合によることなく物理化学的に粒子内に保持し、粒子のTg(ガラス転移点)又は粒子を含有する組成物のMFT(最低被膜形成温度)以上で被膜形成した際にシリカ及び又はコロイダルシリカを共有結合によることなく物理化学的に被膜内に保持し、耐久性、物理特性、耐ブロッキング性、外観特性に優れた被膜を形成し得る機能を有する粒子。
【0047】
(3) コア単量体(c1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、
シェル単量体(s1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を少なくとも1つ有する粒子。
【0048】
(4) コア単量体(c1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、
シェル単量体(s1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を少なくとも1つ有する粒子。
【0049】
(5) コア(C)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体、及び、シェル(S)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体の合計重量100重量部に対して、コア・コロイダルシリカ(c3)が1乃至100重量部であることを特徴とする、(1) 乃至(4) の何れかに記載された粒子。
【0050】
(6) コア(C)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体と、シェル(S)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体の重量比が、5:95乃至90:10であることを特徴とする、(1) 乃至(4) の何れかに記載された粒子。
【0051】
(7) コア・コロイダルシリカ(c3)が、水分散型であることを特徴とする、(1) 乃至(6) の何れかに記載された粒子。
(8) (1) 乃至(7) の何れかに記載された粒子を分散相として、水を連続相として含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散性組成物。
【0052】
(9) (8) に記載された水系分散性組成物を主成分として含む水系分散性被覆組成物。
(10) 工程1(コア粒子形成工程)として、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、
コア単量体(c1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系を、温度約10℃乃至約100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによって分散コア粒子を形成する工程と、
工程2(シェル形成工程)として、工程1(コア粒子形成工程)で得られるコアポリマーが分散した、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、
シェル単量体(s1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系を、温度約10℃乃至約100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによってコア/シェル粒子を形成する工程、
とを含んで構成され、かつ、工程1と工程2が連続的な乳化重合又は懸濁重合により関係づけられ、かつ、コア形成モノマーとシェル形成モノマーとの相対量が、得られる粒子におけるコアポリマー重量対シェルポリマー重量の比率が、5:95乃至90:10となるようなものであることを特徴とする、分散相として水不溶性コア/シェルポリマー粒子を含み、連続相として水を含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散液の製造方法。
【0053】
(11) 工程1(コア粒子形成工程)として、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、
コア単量体(c1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系を、温度約10℃乃至約100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによって分散コア粒子を形成する工程と、
工程2(シェル形成工程)として、工程1(コア粒子形成工程)で得られるコアポリマーが分散した、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、
シェル単量体(s1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系を、温度約10℃乃至約100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによってコア/シェル粒子を形成する工程、
とを含んで構成され、かつ、工程1と工程2が連続的な乳化重合又は懸濁重合により関係づけられ、かつ、コア形成モノマーとシェル形成モノマーとの相対量が、得られる粒子におけるコアポリマー重量対シェルポリマー重量の比率が、5:95乃至90:10となるようなものであることを特徴とする、分散相として水不溶性コア/シェルポリマー粒子を含み、連続相として水を含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散液の製造方法。
(12) (10)又は(11)記載の製造方法により製造された水系分散液。
【0054】
【発明の実施の形態】
本発明に係る粒子の態様としては、例えば、次の(1) 及び(2) の態様がある。
(1) エポキシ基を有するコア/エポキシ基と反応性を有する官能基を有するシェル型粒子。
(2) エポキシ基と反応性を有する官能基を有するコア/エポキシ基を有するシェル型粒子。
前記(1) 及び(2) の態様は、以下の通りである。
【0055】
(1) エポキシ基を有するコア/エポキシ基と反応性を有する官能基を有するシェル型粒子
コア単量体(c1);少なくとも一つのエポキシ基及び少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、アルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、
コア単量体(c2);少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、及び、
コア・コロイダルシリカ(c3);少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、
シェル単量体(s1);少なくとも一つの不飽和二重結合及び少なくとも一つのエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2);少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を少なくとも1つ有する粒子。
【0056】
(2) エポキシ基と反応性を有する官能基を有するコア/エポキシ基を有するシェル型粒子
コア単量体(c1);少なくとも一つの不飽和二重結合及び少なくとも一つのエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、
コア単量体(c2);少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、及び、
コア・コロイダルシリカ(c3);少なくとも1種類のコロイダルシリカ、
を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、
シェル単量体(s1);少なくとも一つのエポキシ基及び少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、アルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、及び、
シェル単量体(s2);少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない、少なくとも1種類の単量体、
を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を少なくとも1つ有する粒子。
【0057】
以下、本発明について詳細に説明する。
単量体A;少なくとも一つのエポキシ基及び少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、アルコキシシラン基を分子内に有さない単量体
少なくとも一つのエポキシ基及び少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、アルコキシシラン基を分子内に有さない単量体(以下、単量体Aという。)の具体例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、βーメチルグリシジルアクリレート、βーメチルグリシジルメタクリレート、N−グリシジルアクリル酸アミド、アリルグリシジルエーテル、ビニルスルフォン酸グリシジル等が挙げられ、この中では、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが好ましく、これらは、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0058】
単量体Aの使用量は、一般的には、全単量体中、0.1乃至40重量%が好ましく、3乃至20重量%がより好ましい。
単量体Aの使用量を、0.1重量%以下に減少させていくと、それに応じて、架橋密度が低下していき、得られる塗膜についても、架橋密度、耐衝撃性、耐水性、耐溶剤性等の塗膜物性が低下していく傾向がみられる。
一方、単量体Aの使用量を、40重量%以上に増加させていくと、それに応じて、望ましくない副反応により、重合それ自体の反応安定性が低下し、コア/シェル間のエポキシ基とエポキシ基と反応性を有する官能基との反応の際にゲル化が起こりやすくなり、さらに、得られる塗膜についても、平滑性、鮮映性等の外観特性が低下していく傾向がみられる。
【0059】
単量体B;少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない単量体
少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない単量体(以下、単量体Bという。)の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、等の分子内にカルボキシル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸類、N−メチルアミノエチルアクリレート、N−メチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、等の分子内にアミノ基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルアミノエステル類、ビニルピリジン等のモノビニルピリジン類、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等の分子内にアルキルアミノ基を有するビニルエーテル類、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド、等の分子内にアルキルアミノ基を有する不飽和アミド類等が挙げられ、これらは、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0060】
単量体Bの使用量は、一般的には、全単量体中、0.1乃至40重量%が好ましく、3乃至20重量%がより好ましい。
単量体Aと単量体Bの相対比は、コア/シェル間における、エポキシ基とエポキシ基と反応性を有する官能基との反応を考慮して、エポキシ基を有するポリマー分子中に存在するエポキシ基1当量に対して、エポキシ基と反応性を有する官能基を有するポリマー分子中に存在するエポキシ基と反応性を有する官能基の当量が、0.5乃至2当量に相当する量となるようにすることが好ましい。
単量体Bの使用量を、0.1重量%以下に減少させていくと、それに応じて、架橋密度が低下していき、得られる塗膜についても、架橋密度、耐衝撃性、耐水性、耐溶剤性等の塗膜物性が低下していく傾向がみられる。
一方、単量体Bの使用量を、40重量%以上に増加させていくと、それに応じて、望ましくない副反応により、重合それ自体の反応安定性が低下し、コア/シェル間のエポキシ基とエポキシ基と反応性を有する官能基との反応の際にゲル化が起こりやすくなり、さらに、得られる塗膜についても、平滑性、鮮映性等の外観特性が低下していく傾向がみられる。
【0061】
単量体C;少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない単量体
少なくとも一つの不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さない単量体(以下、単量体Cという。)の具体例としては、メチル−、エチル−、n−プロピル−、イソプロピル−、n−ブチル−、イソブチル−、sec−ブチル−、tert−ブチル−、n−アミル−、イソアミル−、n−ヘキシル−、シクロヘキシル−、2−エチルヘキシル−、オクチル−、2−エチルオクチル−、デシル−、ドデシル−、オクタデシル−、ステアリル−、シクロヘキシル−、ベンジル−、フェニル−、ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−、3−ヒドロキシプロピル−、2−ヒドロキシブチル−、3−ヒドロキシブチル−、4−ヒドロキシブチル−、ポリエチレングリコールモノ−、1,4−ブタンジオールモノ−、ジメチルアミノ−等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを含むアクリル酸誘導体又はメタクリル酸誘導体、マレイン酸やイタコン酸等のジカルボン酸のエステル類、ビニルアミド、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、N−メチロールメタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド等のアミド類、等が挙げられ、これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0062】
単量体Cの他の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ふっ化ビニル、モノクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロプレン等のハロゲン化エチレン系不飽和単量体類、アクリロニトリルやメタアクリロニトリル等のニトリル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、炭素数4乃至20のα−オレフィン等のα−オレフィン類、ラウリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、ビニルピロリドン、4−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル類、などを包含するエチレン系不飽和単量体が挙げられ、これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0063】
コロイダルシリカの概念
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「コロイダルシリカ」なる語の概念は、化学大辞典・第3巻(共立出版、東京、1963年)738頁右欄〜739頁左欄の「コロイド珪酸(colloidal silica)」の項に記載されている概念を包含する。その記載は、参照により、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
また、本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「コロイダルシリカ」なる語の概念は、12695の化学商品(化学工業日報社、東京、1995年)95頁左欄〜同頁右欄の「コロイダル・シリカ(colloidal silica)」の項に記載されている概念をも包含する。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0064】
本出願の特許請求の範囲及び明細書において用いる「シリカ」なる語の概念は、化学大辞典・第4巻(共立出版、東京、1963年)870頁左欄の「シリカ(silica)」の項、及び化学大辞典・第6巻(共立出版、東京、1963年)696頁左欄〜697頁左欄の「二酸化珪素(silicon dioxide)」の項に記載されている概念を包含する。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0065】
コロイダルシリカの粒子径とコロイド液のpH
コロイダルシリカを構成する無水珪酸超微粒子の粒度は、例えば、4乃至100ナノメートル程度、あるいは、10乃至20ナノメートル程度である。
コロイダルシリカのコロイド液は、例えば、SiO2・xH2Oを分散相として、水を連続相として含むものであって、そのpHは、使用の際に実質的に安定なコロイド液(水系分散体)を維持できるのであれば、酸性側又は塩基性側のいずれであってもよい。
【0066】
水分散型コロイダルシリカ
水分散型コロイダルシリカは、負に帯電した無定形シリカ粒子が水中に分散してコロイド状をなしており、酸性側のもの及び塩基性側のものがある。
酸性側コロイダルシリカの具体例としては、スノーテックスO、OL(日産化学工業(株)製)等が挙げられる。
塩基性側のコロイダルシリカの具体例としては、スノーテックスXS、XL、20、30、40、50、C、N、S及び20L(日産化学工業(株)製)等が挙げられる。
酸性側又は塩基側コロイダルシリカは、旭電化(株)、触媒化成工業(株)、日本化学(株)、デュポン社、ナルコケミカル社等からも上市されている。
【0067】
本発明において用いるコロイダルシリカ(c3)の諸条件(シリカ粒子の粒度・粒度分布、コロイド液のpH等)は、コアを調製する際に、実質的に効率良く安定して均一にコア内に取り込まれれば特に制限されない。
乳化重合又は懸濁重合においてコロイダルシリカを用いる場合には、その諸条件(シリカ粒子の粒度・粒度分布、コロイド液のpH等)を適宜選択することにより、所望する生成物を調製することができる。
【0068】
本発明において用いるコロイダルシリカ
本発明において用いるコロイダルシリカ(c3)の好ましい例としては、水分散型のものが挙げられる。
本発明において用いるコロイダルシリカ(c3)の平均粒子径は、例えば、1乃至100ナノメートルが好ましく、4乃至50ナノメートルがより好ましい。
本発明において用いるコロイダルシリカ(c3)の使用量は、コアを調製する際に、実質的に効率良く安定して均一にコア内に取り込まれれば特に制限されない。
本発明において用いるコロイダルシリカ(c3)の量は、例えば、コアに存在する有機高分子の合計重量100重量部に対して、1乃至100重量部が好ましく、2乃至50重量部がより好ましい。
【0069】
A層/B層からなるコア/シェル構造を有する粒子の態様
本発明に係る粒子のある態様においては、エマルジョンの分散相を構成する粒子が、A層/B層からなるコア/シェル構造を有している。
A層(コア)
前記態様において、A層(コア)は、コア単量体(c1);エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体、コア単量体(c2);エポキシ基に対して反応性がなくエポキシ基を有しないエチレン性不飽和単量体、及び、コア・コロイダルシリカ(c3);コロイダルシリカ、を含む反応系で重合して得られる。
【0070】
B層(シェル)
前記態様において、B層(シェル)は、シェル単量体(s1);エポキシ基と反応性を有しエポキシ基を有さないエチレン性不飽和単量体、及び、シェル単量体(s2);エポキシ基に対して反応性がなくエポキシを有さないエチレン性不飽和単量体、を含む反応系で重合して得られる。
【0071】
A層/B層からなるコア/シェル構造を有する粒子の調製の態様
前記態様の粒子は、例えば、以下のように調製することができる。
まず、コロイダルシリカ(c3)、界面活性剤及び純水を、反応容器内に、所定量装入する。
次に、A層を形成する、コア単量体(c1);エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体、及び、コア単量体(c2);エポキシ基に対して反応性がなくエポキシ基を有しないエチレン性不飽和単量体、の混合液を一括添加又は連続滴下して重合する。
次に、A層の重合体が得られた後、B層を形成する、シェル単量体(s1);エポキシ基と反応性を有しエポキシ基を有さないエチレン性不飽和単量体、及び、シェル単量体(s2);エポキシ基に対して反応性がなくエポキシを有さないエチレン性不飽和単量体、の混合液を一括添加又は連続滴下して重合し、A層/B層からなるコア/シェル構造を有する粒子を得ることができる。ここで、エチレン性不飽和単量体は、予め、純水及び界面活性剤と混合して乳化物としてもよい。
【0072】
A層(コア)/B層(シェル)の有機高分子の重量比
前記態様においては、A層及びB層にそれぞれ存在する有機高分子の全重量の比率は、5対95乃至90対10であることが好ましい。
前記重量比が、前記の好ましい数値範囲から離れるに従って、コア/シェル間の架橋形成の程度が低下し、被膜形成した際の被膜の架橋密度も低下し、それに伴い被膜の耐溶剤性や耐水性等の性能も低下する傾向がみられる。
【0073】
A層(コア)/B層(シェル)の有機高分子のTg及び粒子径
前記態様においては、A層及びB層のTgは、それぞれ、−50乃至100℃となるように分子設計することが好ましい。
前記態様においては、コア/シェル型粒子の粒子径は、50乃至500ナノメートルの範囲にあることが好ましい。
コア/シェル型粒子の粒子径又はシリカ(コロイダルシリカを包含する。)の粒子径を、可視光又は太陽光の波長より大なるものとすることにより、光線を散乱させて不透明化せしめるオーペイク(opaque)剤に粒子を応用することも可能である。
前記粒子径を、50ナノメートル以下に減少させていくに従って、エマルジョンの粘度が非常に高くなり、使用時の作業性が低下していく傾向がみられると共に、粒子の比表面積も増加していくので、それに伴いエマルジョン自体の安定性も低下していく傾向がみられる。
一方、前記粒子径を、500ナノメートル以上に増加させていくに従って、被膜形成能が低下し、耐水性や耐溶剤性も低下する傾向がみられる。
【0074】
本発明に係る粒子を含む水系組成物の不揮発分重量%
本発明に係る水系分散性組成物又は該水系分散性組成物を主成分として含む水系分散性被覆組成物の不揮発分重量%は、実質的に組成物の系が継続的に安定して均一であり、実質的に貯蔵安定性と作業性が充分に確保されれば、特に制限されない。
本発明に係る水系分散性組成物又は該水系分散性組成物を主成分として含む水系分散性被覆組成物の不揮発分重量%は、例えば、20乃至60%が好ましい。
ある態様においては、前記不揮発分重量%を20%以下に減少させていくと、被膜形成時の被膜の厚さが薄くなっていく傾向があり、それに伴い作業効率が低下していく傾向がみられる。
一方、ある態様において、前記不揮発分重量%を60%以上に増加させていくと、組成物の粘度も増加していく傾向があり、それに伴い作業性が低下していく傾向がみられ、また、重合時あるいは組成物調製時の安定性が低下したり、ゲル化したりする傾向がみられる。
【0075】
本発明に係る粒子の調製方法
本発明に係る粒子の調製方法は、所望する粒子の特性(層構造、非中空構造、中空構造、形態、粒度、粒度分布、単一態様性/多態様性等)を実質的に実現できる手段であれば特に制限されない。
本発明に係る粒子は、乳化重合法によって好ましく調製することができるが、懸濁重合法によっても調製することもできる。
【0076】
界面活性剤
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いる界面活性剤は、水系連続相中に、単量体やコロイダルシリカを含む分散相を、実質的に持続的に安定して均一に形成するものであれば特に制限されない。
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いる界面活性剤としては、通常の乳化重合に用いられる公知の界面活性剤を、単独で又は混合して、好適に使用され得る。
以下に、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤及びカチオン系界面活性剤の具体例を列挙するが、これらは、単独で又は組み合わせて、好適に使用することができる。
【0077】
アニオン系界面活性剤
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いるアニオン系界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンンスルホン酸ナトリウム(DBS、SDS)、ラウリル硫酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ナトリウムジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウムジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、tert−オクチルフェノキシエトキシポリ−(40)−エトキシエチル硫酸ナトリウム塩等が挙げられ、これらは単独で又は混合して用いることができる。
【0078】
ノニオン系界面活性剤
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いるノニオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、tert−オクチルフェノキシエチルポリ−(39)−エトキシエタノール、ノニルフェノキシエチルポリ−(40)−エトキシエタノール等が挙げられ、これらは単独で又は混合して用いることができる。
【0079】
カチオン系界面活性剤
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いるカチオン性界面活性剤の具体例としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、これらは単独で又は混合して用いることができる。
【0080】
種ポリマー重合時の界面活性剤の使用量
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いる界面活性剤の使用量は、反応系において実質的にミセルを形成する量、あるいは、水系連続相中に、単量体やコロイダルシリカを含む分散相を、実質的に持続的に安定して均一に形成する量であれば特に制限されない。
一般的には、界面活性剤の種類や濃度は、界面活性剤特有のCMC(臨界ミセル形成濃度)値や、HLB(親水性疎水性バランス)値を考慮しつつ、所望する粒子の特性(層構造、中空構造、形態、粒度、粒度分布、単一態様性/多態様性等)を実質的に実現できる条件を適宜選択する。
ある態様においては、前記界面活性剤の使用量は、反応系に供給した単量体全部の合計重量を基準として、0.1乃至10重量%を使用することができる。
このような態様においては、界面活性剤使用量を、0.1重量%以下に減少させていくと、重合安定性が低下し、重合中にゲル化しやすい傾向がみられる。
一方、界面活性剤使用量を、10重量%以上に増加させていくと、被膜を形成した際の被膜の耐水性が低下していく傾向がみられる。
また、過硫酸塩系重合開始剤を使用する別の態様においては、前記界面活性剤の使用量は、反応系に存在する単量体全部の合計重量を基準として、0乃至2.0重量%使用することができる。
【0081】
多段階継続的重合における界面活性剤の使用量
過硫酸塩系重合開始剤を使用するある態様において、界面活性剤の使用量は、重合の第1段階において供給された単量体全部の合計重量を基準として、0乃至2.0重量%であればよい。
界面活性剤の使用量を低レベルに維持しながら乳化重合を行なうことにより、ポリマー生成の継続的段階は、最も新しく形成されたポリマーを、先行の段階で生成して得た現存する分散ポリマー粒子上に堆積することができる。
ここで、「界面活性剤の使用量を低レベルに維持しながら乳化重合を行なう」とは、一般的に、その段階の反応系において、界面活性剤の使用量をCMC値に相当する量よりも低く保つことを意味する。
【0082】
このような「界面活性剤の使用量を低レベルに維持しながら乳化重合を行なう」という条件の限定は、一般的には好ましいものであって、かつ、単一態様性生成物を得るためのものであるとはいうものの、ある態様の反応系においては、CMC値に相当する量以上の量の界面活性剤を用いたとしても、好ましい性質を有する又は過剰でない数量の分散ミセル又は粒状体の生成を伴うことが見い出されている。
このような「界面活性剤の使用量を低レベルに維持しながら乳化重合を行なう」という条件の限定は、多段階継続的重合の各段階において、ミセルの数を制御し、その結果、前の段階において生成した粒状体又はミセルの上に、その段階において生成するポリマーを堆積させるという効果をもたらす。
【0083】
重合温度
本発明に係る水系分散液の製造方法において採用する重合温度は、重合反応が実質的に充分に進行すれば特に制限されない。
重合温度は、使用する単量体の種類、重合開始剤の種類等を勘案して設定し、一般的には、約10乃至約100℃の温度範囲が好ましく、約30乃至約90℃の温度範囲がより好ましい。
各種重合開始剤に好適な重合温度は、例えば、化学モノグラフ第15巻・高分子合成の化学(大津隆行著、化学同人、京都、1968年)63頁・表3−2「開始剤の分類」に記載されており、本発明に係る水系分散液の製造方法においても、このような条件を好適に採用することができる。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
過硫酸塩系重合開始剤を使用する場合は、一般的に、約60乃至約90℃の温度範囲が好ましい。
酸化還元系重合開始剤を使用する場合は、一般的に、約30乃至約70℃の温度範囲が好ましく、約30乃至約60℃の温度範囲がより好ましく、約30乃至約45℃の温度範囲がさらに好ましい。
【0084】
重合開始剤の種類
本発明に係る水系分散液の製造方法において使用する重合開始剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化第3ブチル、過硫酸アンモニウム、過硫酸アルカリ金属(金属;ナトリウム、カリウム又はリチウム)の過硫酸塩類、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物類、クメンハイドロパーオキサイドやtert−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物類等の、乳化重合において一般的に用いられる水溶性遊離基開始剤が挙げられ、これらは単独又は混合物として使用することができる。
前記重合開始剤の他の具体例としては、前記重合開始剤と共に還元剤を用いることにより酸化還元系を形成する酸化還元(レドックス)重合開始剤が挙げられる。
【0085】
前記還元剤としては、メタ重亜硫酸、ヒドロ亜硫酸、次亜硫酸アルカリ金属等の亜硫酸塩類、スルホキシル酸ホルムアルデヒドナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、L−アスコルビン酸、鉄イオン等の金属イオン等が挙げられ、これらは単独又は混合物として使用することができる。
本発明に係る水系分散液の製造方法においては、例えば、化学モノグラフ第15巻・高分子合成の化学(大津隆行著、化学同人、京都、1968年)62〜72頁・「ラジカル重合の開始剤」の項に列挙されているものも、単独又は混合物として好適に使用することができる。
その記載は全て、引用文献及び引用範囲を明示したことにより本出願明細書の開示の一部とし、明示した引用範囲を参照することにより、本出願明細書に記載した事項又は開示からみて、当業者が直接的かつ一義的に導き出せる事項又は開示とする。
【0086】
重合開始剤の使用量
本発明に係る水系分散液の製造方法において用いる重合開始剤の使用量は、反応速度が実質的に確保できる量であれば特に制限されない。
一般的には、重合開始剤の使用量は、供給する単量体の合計重量100重量部に対して、0.01乃至4重量部の範囲が好ましい。
また、酸化還元(レドックス)系において用いる還元剤の使用量は、やはり、供給する単量体の合計重量100重量部に対して、0.01乃至4重量部の範囲が好ましい。
前記重合開始剤の添加方式は、一括添加でも、連続添加でもよい。
【0087】
多段階継続的重合の各段階において生成するポリマーの分子量
多段階継続的重合の各段階において生成するポリマーの重量平均分子量は、一般的には、約3,000,000乃至約100,000程度であり、連鎖移動剤を使用する場合は約100,000以下である。重合の過程において架橋が生じる場合には、ポリマーの分子量は顕著に増加し得る。
例えば、約500,000乃至約20,000程度の相対的に低い重量平均分子量を所望するある態様においては、モノエチレン的不飽和モノマーの使用量を抑制し、かつ、そのかわりに連鎖移動剤を0.05乃至2%以上用いる。
【0088】
連鎖移動剤
本発明に係る水系分散液の製造方法においては、必要に応じてメルカプタン類等の連鎖移動剤を使用することもできる。
連鎖移動剤の具体例としては、第2ブチルメルカプタンのような低級アルキルメルカプタン類が挙げられ、これらは単独で又は組み合わせて使用することができる。
【0089】
粒径
本発明に係る粒子の平均直径は、実質的に組成物の系が継続的に安定して均一であり、実質的に貯蔵安定性と作業性が充分に確保されれば特に制限されない。
本発明に係るコア/シェル型粒子の平均直径は、一般的には、50乃至500ナノメートルの範囲にあることが好ましい。
コア/シェル型粒子の粒子径又はシリカ(コロイダルシリカを包含する。)の粒子径を、可視光又は太陽光の波長より大なるものとすることにより、光線を散乱させて不透明化せしめるオーペイク(opaque)剤に粒子を応用することも可能である。
前記粒子径を、50ナノメートル以下に減少させていくに従って、エマルジョンの粘度が非常に高くなり、使用時の作業性が低下していく傾向がみられるとと共に、粒子の比表面積も増加していくので、それに伴いエマルジョン自体の安定性も低下していく傾向がみられる。
一方、前記粒子径を、500ナノメートル以上に増加させていくに従って、被膜形成能が低下し、被膜の耐水性や耐溶剤性も低下する傾向がみられる。
【0090】
コアポリマー/シェルポリマーの重量比
本発明に係るコア/シェル型粒子のコアポリマー/シェルポリマーの重量比は、所望するコア/シェル構造を実質的に確保できるものであれば特に制限されない。
本発明に係るコア/シェル型粒子のコアポリマー/シェルポリマーの重量比は、一般的には、5対95乃至90対10であることが好ましい。
【0091】
添加剤
本発明に係る水系分散性組成物又は水系分散性被覆組成物には、必要に応じて、通常のポリマーエマルジョン組成物において使用される添加剤を添加することができる。
添加剤の具体例としては、例えば、消泡剤、分散剤、増粘剤、顔料、顔料分散剤、浴剤、造膜補助剤、有機溶剤、可塑剤、防腐剤、防菌剤、防錆剤、チクソ剤(チクソトロピー又は揺変性を抑制する添加剤)等、が挙げられ、これらは単独で又は組み合わせて使用することができる。
【0092】
下地(基質、基材)
本発明に係る水系分散性組成物又は水系分散性被覆組成物は、木材、紙、合成樹脂、ガラス、金属、陶磁器、石膏、又は皮革等のあらゆる下地の上に、下塗り又はプライマー処理を施すことなく、好ましい被膜を形成し得る。また、前記組成物は、軽量コンクリート、軽量気泡コンクリート、モルタル、石綿セメント板、珪酸カルシウム板、石膏ボード又はスレート等の無機質の下地上に、有効に被膜を形成し得る。
【0093】
本出願明細書において、実施例、製造例及び態様は、本出願に係る発明の内容の理解を支援するためのものであって、その記載によって、本発明がなんら限定される性質のものではない。
本発明をさらに具体的に説明するために、以下に実施例及び比較例を挙げて説明する。
以下の記述の中で用いる「部」及び「%」は、特に説明のない限り、それぞれ、「重量部」及び「重量%」を意味する。
【0094】
【実施例】
[試験方法]
(1) フィルムの作成
水分散組成物をガラス板上に塗布し、60℃で8時間乾燥し、フィルムを作製した。
粒子のTg又は水分散組成物のMFTが高いために、60℃でフィルムを形成しないものは、60℃でフィルム形成するように、造膜補助剤として2,2,4−トリメチル−1,3,−ペンタンジオールモノイソブチレートを添加してフィルムを作成した。
このフィルムを耐水性試験及び耐溶剤性試験に供した。
【0095】
(2) 耐水性試験
フィルムを、水中に24時間浸漬し、フィルムの白化状態を目視観察した。
白化状態の評価は、次の3段階の基準によった。
i) ◎;良好。全く白化しない。(スコア=5ポイント)
ii) ○;普通。若干白化する。 (スコア=3ポイント)
iii)×;不良。完全に白化する。(スコア=0ポイント)
すなわち、◎>○>×の順で良好な成績である。
【0096】
(3) 耐溶剤性試験
フィルムを、トルエン中に1時間浸漬し、面積膨張率を測定した。
耐溶剤性の評価は、次式によった。
耐溶剤性(%)=(浸漬後のフィルムの面積)/(浸漬前のフィルムの面積)
密着性の評価は、次の5段階の基準によった。
i) <400;優。 (スコア=5ポイント)
ii) <600;良。 (スコア=4ポイント)
iii)<800;可。 (スコア=3ポイント)
iv)<1000;不良。(スコア=2ポイント)
v) 溶 解;不可。(スコア=0ポイント)
【0097】
(4) 密着性試験
水分散組成物をスレート板上に塗布し、60℃で8時間乾燥し、塗膜を作製した。
粒子のTg又は水分散組成物のMFTが高いために、60℃でフィルムを形成しないものは、60℃でフィルム形成するように、造膜補助剤として2,2,4−トリメチル−1,3,−ペンタンジオールモノイソブチレートを添加して塗膜を作成した。
この被膜に、剃刀を用いて2mmの碁盤目を25個作りテープを貼付した。
貼付したテープを剥すことにより、被膜が剥がれず残った碁盤目の数をカウントした。
密着性の評価は、次式によった(初期碁盤目数は25である。)。
密着性(%)=(非剥離碁盤目数)/(初期碁盤目数)×100
密着性の評価は、次の4段階の基準によった。
i) ◎;≦100% (スコア=5ポイント)
ii) ○; <80% (スコア=4ポイント)
iii)△; <60% (スコア=2ポイント)
iv)×; <40% (スコア=0ポイント)
【0098】
(5) 耐ブロッキング性試験
サンプルの調製;水分散組成物を市販の上質紙にバーコーター#20で塗布し、120℃で30秒間乾燥して後、10cm×10cm角に切取り、サンプルとした。
耐ブロッキング性試験;温度80℃、相対湿度90%の雰囲気で、4時間エージングし、続いて塗布面同志を合わせ30kgの荷重をかけて24時間放置した。その後、目視で融着の程度(ブロッキング性)を目視観察した。
耐ブロッキングの評価は、次式の融着性によった。
融着性(%)=(融着面積)/(全面積)×100
密着性の評価は、次の4段階の基準によった。
耐ブロッキング性の評価は、次の4段階の基準によった。
i) ◎; 0%;優。全く融着しない。 (スコア=5ポイント)
ii) ○; ≦20%;普通。一部融着する。 (スコア=3ポイント)
iii)△; >20%;不良。一部融着する。 (スコア=1ポイント)
iv)×; 100%;不可。完全全面融着する。(スコア=0ポイント)
すなわち、◎>○>△>×の順で良好な成績である。
3段階で評価した。
【0099】
(6) 総合評価
総合評価は、4項目の評価におけるスコアの合計を基準として、次の4段階の基準によった。
但し、1項目でも、0ポイントのスコアがあった場合は、総合評価は×(不可)とした。
i) ◎; 優。 (合計スコア≦20ポイント)
ii) ○; 普通。(合計スコア<15ポイント)
iii)△; 不良。(合計スコア<10ポイント)
iv)×; 不可。(合計スコア<5ポイント)
(7) 粒子径評価法
粒子径は、コールター・カウンターN4(コールター社製)により測定した。
以下の実施例において使用した原料の組成、生成ポリマーのTg計算値、及び、得られたエマルジョン組成物の評価結果を、実施例1〜10については表−1に、実施例11〜14及び比較例1〜4については表−2に、それぞれ、示す。
【0100】
実施例1 (重量比率 A層:B層=5:95)
A層とB層の有機高分子の重量比率が5:95となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
【0101】
(1) 反応器
反応器として、攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置及び温度計を備えたものを使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 1029.0部
DBS 1.0部
スノーテックスC−30 333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 100.0部)
ここで、DBSは、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを意味し、スノーテックスC−30は、コロイダルシリカ(日産化学工業(株)の製品)であり、コロイダルシリカ固形分換算は、スノーテックスC−30中に含まれるコロイダルシリカ固形分の数値である(以下の記載において同様。)。
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌混合しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0102】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 20.0部
DBS 0.125部
ST 23.0部
nBA 17.0部
GMA 10.0部
(単量体合計 50.0重量部)
ここで、STはスチレンを、nBAはn−ブチルアクリレートを、GMAはグリシジルメタクリレートを、それぞれ意味する(以下の記載において同様。)。
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を1時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0103】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 380.0部
DBS 2.375部
MMA 543.0部
nBA 382.0部
MAc 10.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 950.0重量部)
ここで、MMAはメチルメタクリレートを、MAcはメタクリル酸を、AAmはアクリルアミドを、それぞれ意味する(以下の記載において同様。)。
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0104】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径150nmの粒子を含むものであった。
【0105】
実施例2 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
実施例1と同様に、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0106】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 80.0部
DBS 0.5部
ST 86.0部
nBA 64.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0107】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 320.0部
DBS 2.0部
ST 434.0部
nBA 321.0部
MAc 30.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0108】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径160nmの粒子を含むものであった。
【0109】
実施例3 (重量比率 A層:B層=30:70)
A層とB層の有機高分子の重量比率が30:70となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
実施例1と同様に、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0110】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 120.0部
DBS 0.75部
ST 111.0部
nBA 89.0部
GMA 100.0部
(単量体合計 300.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0111】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 280.0部
DBS 1.75部
ST 336.0部
nBA 289.0部
MAc 60.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 700.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0112】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径160nmの粒子を含むものであった。
【0113】
実施例4 (重量比率 A層:B層=50:50)
A層とB層の有機高分子の重量比率が50:50となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
【0114】
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 3798.7部
DBS 0.5部
スノーテックスC−30 333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 100.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌混合しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0115】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 160.0部
nBA 140.0部
GMA 200.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0116】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 139.0部
nBA 226.0部
MAc 125.0部
AAm 10.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0117】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分20%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0118】
実施例5 (重量比率 A層:B層=50:50)
A層とB層の有機高分子の重量比率が50:50となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
実施例4と同様に、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0119】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 14.0部
nBA 86.0部
GMA 400.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0120】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 139.0部
nBA 226.0部
MAc 125.0部
AAm 10.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0121】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分20%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0122】
実施例6 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 373.0部
DBS 0.5部
スノーテックスC−30 333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 100.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0123】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃で、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 60.0部
DBS 0.5部
ST 118.0部
nBA 32.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0124】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 240.0部
DBS 2.0部
ST 558.0部
nBA 192.0部
MAc 30.0部
AAm 20.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0125】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分55%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0126】
実施例7 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 575.2部
DBS 1.0部
スノーテックスC−30 333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 100.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0127】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 60.0部
DBS 0.5部
ST 1.0部
2EHA 149.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
ここで、2EHAは2−エチルヘキシルアクリレートを意味する(以下の記載において同様。)。
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0128】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 240.0部
DBS 2.0部
ST 96.0部
2EHA 654.0部
MAc 30.0部
AAm 20.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0129】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分50%、平均粒子径120nmの粒子を含むものであった。
【0130】
実施例8 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が50:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 41.9部
DBS 1.0部
スノーテックスC−30 1666.7部
(コロイダルシリカ固形分換算 500.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0131】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 60.0部
DBS 0.5部
ST 86.0部
nBA 64.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0132】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 240.0部
DBS 2.0部
ST 434.0部
nBA 321.0部
MAc 30.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0133】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分50%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0134】
実施例9 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が100:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 279.5部
DBS 1.0部
スノーテックスC−30 3333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算1000.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0135】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 80.0部
DBS 0.5部
ST 86.0部
nBA 64.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0136】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 240.0部
DBS 2.0部
ST 434.0部
nBA 321.0部
MAc 30.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0137】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分50%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0138】
実施例10 (重量比率 A層:B層=50:50)
A層とB層の有機高分子の重量比率が50:50となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が3:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 564.5部
DBS 2.0部
スノーテックスC−30 100.0部
(コロイダルシリカ固形分換算 30.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0139】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 80.0部
DBS 0.5部
ST 400.0部
nBA 30.0部
GMA 70.0部
t−DM 0.5部
(単量体合計 500.0重量部)
ここで、t−DMはt−ドデシルメルカプタンを意味する(以下の記載において同様。)。
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0140】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 383.0部
nBA 55.0部
MAc 42.0部
MAm 20.0部
t−DM 0.5部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0141】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分50%、平均粒子径150nmの粒子を含むものであった。
【0142】
実施例11 (重量比率 A層:B層=90:10)
A層とB層の有機高分子の重量比率が90:10となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が30:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 1974.2部
DBS 102.0部
スノーテックスC−30 1000.0部
(コロイダルシリカ固形分換算 300.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0143】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 360.0部
DBS 2.25部
ST 565.0部
nBA 285.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 900.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0144】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 40.0部
DBS 0.25部
ST 18.0部
nBA 42.0部
MAc 30.0部
AAm 10.0部
t−DM 0.5部
(単量体合計 100.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を1時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0145】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分30%、平均粒子径60nmの粒子を含むものであった。
【0146】
実施例12 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が150:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 758.8部
DBS 1.0部
スノーテックスC−30 5000.0部
(コロイダルシリカ固形分換算1500.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0147】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 80.0部
DBS 0.5部
ST 86.0部
nBA 64.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0148】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 320.0部
DBS 2.0部
ST 434.0部
nBA 321.0部
MAc 30.0部
AAm 15.0部
t−DM 0.5部
(単量体合計 100.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0149】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分35%、平均粒子径150nmの粒子を含むものであった。
【0150】
実施例13 (重量比率 A層:B層=95:5)
A層とB層の有機高分子の重量比率が95:5となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 3632.0部
DBS 0.5部
スノーテックスC−30 333.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 100.0部)
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0151】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 380.0部
DBS 2.375部
ST 545.0部
nBA 355.0部
GMA 50.0部
(単量体合計 950.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0152】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 20.0部
DBS 0.125部
nBA 25.0部
MAc 25.0部
(単量体合計 50.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0153】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分30%、平均粒子径220nmの粒子を含むものであった。
【0154】
実施例14 (重量比率 A層:B層=1:99)
A層とB層の有機高分子の重量比率が1:99となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
実施例1と同様に、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0155】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 4.0部
DBS 0.02部
GMA 10.0部
(単量体合計 10.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を1時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0156】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 396.0部
DBS 2.475部
ST 559.0部
nBA 391.0部
MAc 10.0部
AAm 20.0部
(単量体合計 980.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0157】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径150nmの粒子を含むものであった。
【0158】
比較例1 (重量比率 A層:B層=5:95)
A層とB層の有機高分子の重量比率が5:95となるように、コロイダルシリカをA層内又は粒子内に含有しないエマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカを含有しない分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 1112.8部
DBS 1.0部
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌混合しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカを含有しない分散液を調製した。
【0159】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 20.0部
DBS 0.125部
ST 23.0部
nBA 17.0部
GMA 10.0部
(単量体合計 50.0重量部)
上記のコロイダルシリカを含有しない分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を1時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0160】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 380.0部
DBS 2.375部
MMA 543.0部
nBA 382.0部
MAc 10.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 950.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0161】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径150nmの粒子を含むものであった。
【0162】
比較例2 (重量比率 A層:B層=50:50)
A層とB層の有機高分子の重量比率が50:50となるように、コロイダルシリカをA層内又は粒子内に含有しないエマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカを含有しない分散液の調製
反応器に、以下のものを装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら混合した。
純水 3632.0部
DBS 0.5部
反応器内で、上記混合物を、窒素雰囲気下、攪拌混合しながら、70℃まで昇温し、この温度に維持し、過硫酸アンモニウム5.0部を添加し、コロイダルシリカを含有しない分散液を調製した。
【0163】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 160.0部
nBA 140.0部
GMA 200.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のコロイダルシリカを含有しない分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0164】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 200.0部
DBS 1.25部
ST 139.0部
nBA 226.0部
MAc 125.0部
AAm 10.0部
(単量体合計 500.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を3時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0165】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分20%、平均粒子径200nmの粒子を含むものであった。
【0166】
比較例3 (重量比率 A層:B層=20:80)
A層とB層の有機高分子の重量比率が20:80となるように、また、コロイダルシリカ固形分と全有機高分子の重量比が10:100となるように、反応条件を以下のように設定し、エマルジョン組成物を製造した。
(1) 反応器
実施例1と同じ反応器を使用した。
(2) コロイダルシリカ分散液の調製
実施例1と同様に、コロイダルシリカ分散液を調製した。
【0167】
(3) A層(コア)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、A層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 80.0部
DBS 0.5部
ST 122.0部
nBA 78.0部
(単量体合計 200.0重量部)
上記のコロイダルシリカ分散液が装入されている反応器に、このA層重合用単量体乳化組成物を2時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0168】
(4) B層(シェル)の重合
反応器とは別個の容器に、以下のものを、窒素雰囲気下、70℃で攪拌混合して、B層重合用単量体乳化組成物を調製した。
純水 320.0部
DBS 2.0部
ST 434.0部
nBA 321.0部
MAc 30.0部
AAm 15.0部
(単量体合計 800.0重量部)
上記のA層重合反応が終了した反応器に、このB層重合用単量体乳化組成物を4時間にわたって、連続的に反応溶液中に滴下し、重合反応を行なった。滴下終了後、さらに2時間熟成を行なった。
【0169】
(5) エマルジョン組成物の回収
上記のB層重合反応が終了した反応器中の反応液を、常温まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、エマルジョン組成物として回収した。
該エマルジョン組成物は、不揮発分40%、平均粒子径160nmの粒子を含むものであった。
【0170】
比較例4 (重量比率 A層:B層=5:95)
比較例1で得られたエマルジョン(重量比率 A層:B層=5:95)とスノーテックスC−30を、以下の比率で混合した。
エマルジョン(比較例1) 1000.0部
スノーテックスC−30 133.3部
(コロイダルシリカ固形分換算 40.0部)
【0171】
【表−1】

Figure 0003907230
【0172】
【表−2】
Figure 0003907230
【0173】
【発明の効果】
表−1及び2に示した実施例及び比較例の評価結果の比較対照により明らかなように、エマルジョン組成物から得られる被膜(塗膜、フィルム等)の諸特性に関し、本発明に係るエマルジョン組成物の場合は、従来技術によるエマルジョン組成物による場合と比較して、優れた耐水性、耐溶剤性、密着性及び耐ブロッキング性を有している。
本発明に係る水系分散性被覆組成物は、少なくとも、次の(1) 〜(4) の特徴を有する。
【0174】
(1) シリカを有機高分子との共有結合によるのではなく、有機高分子の網目構造により物理化学的及び又は二次的結合(水素結合、疎水結合、ファンデルワールス結合等)により粒子中に保持しているので、有機高分子中にゲル化の原因となるシリカとの反応性を有する官能基が存在せず、そのため、粒子又は粒子含有組成物の貯蔵安定性に優れる。
(2) 前記組成物は、貯蔵安定性に優れた一液型(使用直前に混合操作が不要な一成分系)であるので、二液型(例えば、使用直前に樹脂成分と硬化剤成分を混合する二成分系)と比較して、ポットライフが長く、操作性がよい。
(3) 前記組成物に含まれるコア/シェル粒子は、塗膜形成時又はフィルム形成時に、三次元架橋構造を構築するので、MFT(最低被膜形成温度)以上で被膜形成した際に、得られる被膜に、優れた耐久性(耐溶剤性、耐熱性、下地との接着性、耐水性)、優れた物理特性(弾性、伸び特性、強靱性)、優れた外観特性(平滑性、鮮映性等)を発揮する。
(4) 前記組成物に含まれるコア/シェル粒子は、コア内にシリカが存在し、シリカを共有結合によることなく有機高分子の網目構造により物理化学的及び又は二次的結合(水素結合、疎水結合、ファンデルワールス結合等)により粒子中に保持しているので、優れた耐ブロッキング性を有する。
【0175】
したがって、本発明に係るエマルジョン組成物は、塗料、被覆剤、オーペイク剤、接着剤、印刷インキ、紙加工、感熱紙・感圧紙加工、繊維加工、織物用増粘剤、顔料分散剤、化粧用配合物、セメント混和剤などの広い分野にわたって好適に使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a core / shell structure, an organic polymer that is not covalently bonded to the core and silica and / or colloidal silica, and an organic polymer that is disposed in the shell. By forming a three-dimensional crosslinked network structure and / or IPN (inter-penetrating network) structure between the shell organic polymers, the silica and / or colloidal silica in the core can be held in the particles physicochemically without being covalently bonded. When the film is formed at a temperature higher than the Tg (glass transition point) of the particles or the MFT (minimum film forming temperature) of the composition containing the particles, the silica or colloidal silica is physicochemically held in the film without being covalently bonded. , Grains with functions that can exhibit excellent water resistance, solvent resistance, adhesion, blocking resistance, durability, physical properties, appearance properties, etc. Regarding the child.
[0002]
Furthermore, the present invention relates to a core / shell particle having a core in which a polymer having an epoxy group and colloidal silica are present, and a shell in which a polymer having a functional group reactive with the epoxy group is present.
Furthermore, the present invention relates to a core / shell particle having a core having a functional group reactive with an epoxy group and a core in which colloidal silica is present, and a shell having a polymer having an epoxy group.
Furthermore, the present invention relates to an aqueous dispersible composition having the characteristics of an emulsion, latex or suspension containing the particles as a dispersed phase and water as a continuous phase.
Furthermore, this invention relates to the water-based dispersible coating composition which contains the said water-based dispersible composition as a main component.
Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the said particle | grain.
[0003]
Concept of the words “core”, “shell” and “core / shell”
The terms “core”, “shell” and “core / shell” as used in the claims and specification of this application fully encompass the concepts these terms generally have in polymer chemistry, but not necessarily. It is not equivalent. For example, with respect to the “core / shell” particles according to the present invention, a mode in which the “core” is at least partially encased in the “shell”, microvoids (microvoids, voids, cavities in the core or particles). The same as in the following description), one or more microvoids in the core or particles, and one or more passages that connect the spaces outside the particles. Such an aspect is also included. Thus, the terms “core”, “shell”, and “core / shell” used in the claims and specification of this application are not necessarily equivalent to the concepts that these terms generally have in polymer chemistry. Although not, it will be used for convenience in making frequent references to the essential “embodiments” of the heteropolymer system according to the present invention.
[0004]
In polymer chemistry, the term “core” is generally equivalent to the terms “core, center, nucleus”, “core, center”, and “seed”. As used, the term “shell” is used equivalently to the terms “shell, skin, husk”, “sheath”, and “robe”.
Accordingly, as used in the claims and specification of this application, the term “core” refers to the terms “core, center, nucleus”, “core, center”, and “seed”. Can be used in the same manner.
Similarly, the term “shell” can be used equivalently to the terms “shell, skin, husk”, “sheath”, and “robe”.
[0005]
The concept of the word “particle”
The concept of the term “particle” as used in the claims and specification of this application completely encompasses, but is not necessarily equivalent to, the concept that these terms generally have in polymer chemistry. Regarding the aspect of the scanning electron microscopic form of the “particle” used in the claims and specification of the present application, for example, an aspect having many protrusions in the form of raspberry or gold rice sugar (compete, Portuguese confeito) , Erythrocyte-like flat aspect, rugby ball-like spheroid-like aspect, E. coli-like spindle-like aspect, hollow particle-like aspect having one or more voids inside, like bell Examples include an embodiment in which non-hollow particles are further included in the hollow particles, an embodiment in which one or more hollow particles are further provided inside the hollow particles, such as matryoshka, a Russian folkcraft. The concept of the term “particle” used in the claims and specification of the present application includes, for example, a polymer emulsion, a latex, and a microsphere constituting a polymer suspension. Thus, the term “particle” as used in the claims and specification of the present application is not necessarily equivalent to the concept that these terms generally have in polymer chemistry. It will be used for convenience in making frequent references to the essential “embodiments” of the heteropolymer system according to the invention.
[0006]
Concept of “continuous emulsion polymerization or suspension polymerization”, “multi-stage continuous polymerization” or “continuous polymerization”
The concept of “continuous emulsion polymerization or suspension polymerization”, “multistage continuous polymerization” or “continuous polymerization” used in the claims and specification of the present application is an aqueous continuous phase (aqueous medium). The one or more polymers on the seed polymer are polymerized by applying the pre-formed particles, i.e. seed polymer particles, with the monomer in one or more subsequent steps and polymerizing. It includes emulsion polymerization or suspension polymerization techniques that deposit one or more polymer layers and increase the particle diameter by depositing. Here, the term “monomer” includes one or more kinds of monomers, and the term “polymer” includes homopolymers and copolymers.
The arrangement mode of the copolymer (copolymer) may be any of random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer, and the like.
[0007]
Features of the water-based dispersible coating composition according to the present invention
The water-based dispersible coating composition according to the present invention has at least the following characteristics (1) to (4).
(1) Silica is not covalently bonded to organic polymer, but physicochemical and / or secondary bond (hydrogen bond, hydrophobic bond, van der Waals bond, etc.) in the particle by the network structure of organic polymer. Since it is held, there is no functional group having reactivity with silica that causes gelation in the organic polymer, and therefore, the storage stability of the particles or the particle-containing composition is excellent.
(2) Since the composition is a one-pack type (one-component system that does not require a mixing operation just before use) having excellent storage stability, a two-pack type (for example, a resin component and a curing agent component are used just before use). Compared with the two-component system to be mixed), the pot life is long and the operability is good.
(3) Since the core / shell particles contained in the composition form a three-dimensional cross-linking structure at the time of coating film formation or film formation, the core / shell particles are obtained when the film is formed at MFT (minimum film forming temperature) or higher. Excellent durability (solvent resistance, heat resistance, adhesion to ground, water resistance), excellent physical properties (elasticity, elongation properties, toughness), excellent appearance properties (smoothness, sharpness) Etc.).
(4) The core / shell particles contained in the composition have silica in the core, and physicochemical and / or secondary bonds (hydrogen bonds, It has excellent blocking resistance because it is retained in the particles by hydrophobic bonds, van der Waals bonds, etc.
[0008]
Specific examples of uses of the water-based dispersible coating composition according to the present invention
The water-based dispersible coating composition is a paint, a coating agent, an opaque agent, an adhesive, printing ink, paper processing, thermal paper / pressure-sensitive paper processing, fiber processing, textile thickener, pigment dispersant, cosmetic compound. And can be suitably used in a wide range of fields such as cement admixtures.
[0009]
blocking
The term “blocking” used in the claims and the specification of the present application is, for example, the new version of the Dictionary of Polymers (edited by the Society of Polymer Science, Asakura Shoten, Tokyo, 1988). ”Means“ blocking ”. Specifically, for example, when a painted product is stacked or a heavy object is left on the painted surface, the contact surface is It means a sticking phenomenon that is bonded and cannot be easily peeled off.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0010]
Examples of common causes of coating blocking include the following (1) to (5).
(1) Since the glass transition point (Tg) of the coating film forming element is low, the coating film softens in a high temperature environment and exhibits adhesiveness.
(2) Since the coating film is not sufficiently cured, it exhibits adhesiveness.
(3) The plasticizer in the coating film migrates and develops adhesiveness.
(4) The solvent remains in the coating film and develops adhesiveness.
(5) In a humid environment, the coating film swells with moisture and develops adhesiveness.
[0011]
Blocking resistance
The term “blocking resistance” generally means a property that pressure-bonding property does not appear in a coating film (coating film, film, etc.) formed by particles applied to a base (substrate, base material) by some means.
The term “blocking resistance” used in the claims and specification of the present application includes the above-mentioned general concept of “blocking resistance” in addition to the generally used concept of “blocking resistance”. The concept of “contamination resistance” is also included.
[0012]
Stain resistance
The term “contamination resistance” generally means the property that foreign matter adhesion does not appear in a film (coating film, film, etc.) formed by particles applied to a base (substrate, base material) by some means.
[0013]
Unimodal Continuously Polymerized Heteropolymer
In multi-stage continuous polymerization, in the next stage following from one stage, if no additional surfactant is added at all, virtually no micelles are formed in the reaction system, so that it exists in the reaction system at that stage. All the monomers are incorporated on the particles obtained from the reaction system of the immediately preceding stage and are physically and / or chemically closely bonded.
When such a reaction mode is adopted consistently in the process of particle production, in principle, particles having only one kind of core / shell structure or polymer deposition structure can be obtained regardless of actual results. It should be.
Such particles are referred to as “unimodal” continuously polymerized heteropolymers. The single aspect continuous polymerization heteropolymer is described in more detail, for example, in Japanese Patent Publication No. 3-9124 (Kowalski et al.), Column 10, line 31 to column 11, line 8.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0014]
Polymodal Continuously Polymerized Heteropolymer
On the other hand, if a surfactant is added in an amount that can form micelles in the next step, that is, a CMC (critical micelle formation concentration) or more, it is present in the reaction system at that step. For some monomers, a portion of the monomer is incorporated onto the particles obtained from the reaction system of the immediately preceding stage and is physically and / or chemically closely bonded, while the remaining portion of the monomer is It is not incorporated on the particles obtained from the stage reaction system, but is incorporated into additional micelles to produce additional particles.
[0015]
When such a reaction mode is employed in the particle production process, in principle, it should be possible to obtain particles having a wide variety of core / shell structures or polymer deposition structures, regardless of actual results.
Such particles are referred to as “polymodal” —for example, “binary”, “ternary” or “multimodal” —continuously polymerized heteropolymers. The polymorphic continuous polymerization heteropolymer is described in more detail, for example, in JP-B-3-9124 (Kowalski et al.), Column 10, line 31 to column 11, line 8.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
In order to realize the production of particles having the intended “single aspect” or “multiple aspect”, the surfactant type, concentration, addition mode, timing and period of addition, etc. What is necessary is just to set suitably a relative ratio etc. with a monomer.
[0016]
Multiple aspects of particles according to the present invention
The particles according to the present invention may be monomorphic or multimodal. In the case of polymorphism, binary aspect is generally preferred. In the case of polymorphism, it is generally preferred that the main aspect comprises about 60% to about 90%, more preferably about 75% to about 85%.
[0017]
Seed polymer
The concept of the term “seed polymer” as used in the specification of this application is pre-generated polymer particles, excluding the first stage polymer particles in polymerization or the final stage of continuous polymerization. It can be the product polymer particles at any stage. Thus, a polymer particle intended to be subsequently provided with a shell by one or more successive steps is itself a seed polymer for that step in the next step of depositing the shell-forming polymer on the seed polymer particle. Called. Thus, the seed polymer or core can be produced in a single stage or continuous polymerization process.
[0018]
Evaluation of glass transition point (Tg) of heteropolymer
The glass transition point (Tg) of a polymer having a specific monomer composition can be determined by calculation using the Fox equation. Here, the Fox formula is for calculating the Tg of the copolymer based on the Tg of the homopolymer of the monomer for each monomer forming the copolymer, The details thereof are described in Bulletin of the American Physical Society, Series 2 (Volume of the American Physical Society, Series 2) Vol. 1, No. 3, p. 123 (1956).
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0019]
The Tg of various ethylenically unsaturated monomers, which are the basis for evaluating the Tg of copolymers according to the Fox formula, is, for example, Shin Polymer Library, Volume 7, Introduction to Synthetic Resins for Paints (Kyozo Kitaoka) , Kobunshi Shuppankai, Kyoto, 1974) The values described in Table 10-2 (main raw material monomers for acrylic resins for paints) on pages 168 to 169 can be employed.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0020]
[Prior art]
R & D trends in paint technology from the viewpoint of ecology, etc., and expectations for emulsion-type paints
In recent years, in the technical field of paints, expectations for emulsion-type paints have been increasing in place of solvent-type paints from the viewpoint of local or global environmental protection and occupational health and safety environment improvement. As the expectation for higher functionality and diversification of emulsion-type paints grows due to historical or social demands, advanced paint film performance (for example, durability) comparable to that of solvent-type paints is applied to emulsion-type paints. , Blocking resistance, etc.) have been required.
[0021]
Problems of emulsion paints
In recent years, although emulsion-type paints have begun to be used for inorganic bases, etc., “water” is caused by coating film defects due to poor film formation of emulsion particles and large amounts of additives (hydrophilic emulsifiers, thickeners, etc.). The problem that the durability of the coating film is far inferior to that of the solvent-based paint due to the “bake” phenomenon, etc. has not been solved yet.
That is, despite the fact that the coating film performance required for emulsion-type paints has become severe, it cannot necessarily be said that emulsion-type paints that satisfy such requirements have been put on the market.
In particular, when an emulsion-type paint is applied to form a coating film, it is extremely difficult to simultaneously exhibit excellent durability and excellent blocking resistance. Consisting of excellent durability and excellent anti-blocking properties for coating films is a long-standing and inevitable problem in the technical field of emulsion-type paints. Until now, a huge amount of research resources have been invested.
[0022]
Emulsion-type paint film formation mechanism
The mechanism of film formation (film formation, film formation, film formation) of emulsion-type paint is uniform only after the particles existing in the emulsion come into contact with each other on the base and develop thermal fusion between the particles. It is believed that a good coating is formed.
In the theory of the film formation mechanism of emulsion-type paints, MFT is important in addition to the importance of Tg.
[0023]
MFT (Minimum film formation temperature)
MFT is the minimum film forming temperature of the particles contained in the composition when the coating composition such as paint is dried. MFT can be easily evaluated by a modified method described in Resin Review, Vol. 16, No. 2 (1966).
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0024]
The principle of this evaluation method is that a composition in which particles are dispersed is thinly applied on a temperature gradient bar, and the temperature at which a thin film is formed is evaluated very simply and quickly. .
The temperature at which the thin film starts to be formed is determined by, for example, the boundary between the temperature zone where the non-coated opaque particle dispersion composition is continuously present and the temperature zone where the coated transparent film is continuously present. It can be confirmed optically.
In addition, the temperature at which the thin film starts to be formed is a temperature zone where a non-coated particle dispersion composition that can be scraped off continuously using a spatula and a film that cannot be scraped off are continuously formed. It is also possible to physically confirm the boundaries of the existing temperature zones.
MFT is not only affected by the Tg of the polymer that makes up the particles, but also plastics with additives (film-forming aids, plasticizers, hydrophilic emulsifiers, thickeners, binders, etc.), water, organic solvents, etc. It can be influenced by effects.
[0025]
Problems related to blocking resistance of emulsion paints.
Therefore, in the case of emulsion-type paints, it is necessary to design the polymer to have a relatively low Tg value compared to the case of solvent-type paints, and therefore the anti-blocking property of the coating film is also inferior. There was a problem.
[0026]
Traditional approaches to the problems of emulsion-type paints
Two major problems with such emulsion-type paints, that is, the contradictory “twin defects” that are difficult to solve simultaneously, (1) problems related to the durability of the paint film, and (2 ) In order to solve the problems related to blocking resistance, for example, many researches and developments based on the following approaches (technical ideas) (1) to (8) have been vigorously promoted.
[0027]
(1) Approach for adding film-forming auxiliary
This is an approach for forming a film at room temperature by adding a large amount of a film-forming auxiliary to an emulsion containing polymer particles having a relatively high Tg value.
In the case of such an approach, the selection of a film-forming auxiliary is a big point.
When a film-forming auxiliary having a relatively high volatility is used, the film-forming becomes insufficient and the coating film is likely to crack.
On the other hand, when a film-forming auxiliary with low volatility is used, the coating film continues to be “sticky” even after several days to several weeks after application, and this phenomenon causes a problem in blocking resistance. Arise.
Therefore, in the case of the approach based on the addition of a film-forming auxiliary agent, there remains a problem of searching for a better chemical substance that can solve the “twin defect”.
[0028]
(2) Multi-layer polymerization approach
The approach by the multilayer polymerization method is to arrange a polymer composition having a high Tg value in the inner layer and to prepare a multilayer polymer particle having a polymer composition having a low Tg value in the outer layer. Based on the technical idea of exhibiting interparticle adhesion and film-forming properties with a low Tg value polymer composition, and simultaneously exhibiting anti-blocking properties with a high Tg value polymer composition after coating film formation. ing.
In such an approach, the larger the difference in Tg value between the inner layer and the outer layer, the more markedly the blocking resistance is improved. There was a problem of accompanying deterioration due to poor compatibility.
On the other hand, the smaller the difference in the Tg value between the inner layer and the outer layer, the better the compatibility between the inner and outer layers of the polymer, so the durability is improved. Has a problem that it is accompanied by deterioration due to a relative decrease in Tg of the outer layer polymer composition.
Therefore, many problems to be solved still remain in the case of the approach by the multilayer polymerization method.
[0029]
(3) Emulsion blend approach
Unlike the multilayer polymerization method described above, the emulsion-blend approach requires a coating composition mainly composed of a high Tg polymer particle-containing emulsion and a blend or cocktail with a low Tg polymer particle-containing emulsion under appropriate conditions. When the coating film is formed, the inter-particle fusion property and the film-forming property are exhibited by the low Tg value polymer particles, and at the same time, the blocking property is exhibited by the high Tg value polymer particles after the coating film is formed. This is based on the technical idea to be made.
[0030]
In the case of such an approach, similar to the approach by the multilayer polymerization method, regarding the polymer particle having a low Tg value and the polymer particle having a high Tg value, the larger the difference between the Tg values of the two, Although the blocking property is remarkably improved, in contrast, the durability is accompanied by a deterioration due to a poor compatibility between the two.
On the other hand, the smaller the difference between the Tg values of the two, the better the compatibility between the two, so that the durability is improved, but in contrast, a polymer having a high Tg value with respect to blocking resistance. There was a problem of accompanying deterioration due to the relative decrease in Tg of the particles.
Therefore, there are still many problems to be solved by the emulsion blend approach.
[0031]
(4) Approach by blending “inorganic compound / organic polymer particle-containing emulsion”
The approaches (1) to (3) are all based on the technical idea of using particles containing only organic polymers as constituent elements.
From the viewpoint that there is a limit to trying to solve the problem based on such a technical idea, for example, an inorganic compound such as water glass, colloidal silica, imogolite and the like is blended with an organic polymer. There are approaches that attempt to improve durability and blocking resistance simultaneously.
[0032]
In this approach, a coating composition mainly composed of a blend composition with a polymer emulsion containing inorganic compounds and organic polymer particles is prepared under appropriate conditions. It is based on the technical idea that the interparticle adhesion and film-forming property are exhibited by the particles, and at the same time, after forming the coating film, the blocking resistance is exhibited by the inorganic compound.
In the case of such an approach, the anti-blocking property is excellent because the hardness of the obtained coating film is high.
However, regarding durability (for example, water resistance, alkali resistance, acid rain resistance, etc.), there is a problem because the bonding property between the inorganic compound and the organic polymer is low.
[0033]
(5) Approach by blend of “inorganic compound / organic polymer particle-containing emulsion / alkoxysilane group-containing low molecular weight compound”
In order to solve the problems related to the low bonding property between the inorganic compound and the organic polymer in the above-mentioned approach by the blend of “inorganic compound / organic polymer particle-containing emulsion”, the effect of strengthening the binding property between the two is effective. There is an approach of adding alkoxysilanes having them.
However, the blend composition prepared on the basis of such a technical idea has a problem that the storage stability of the composition itself is low and it cannot withstand medium- and long-term storage and storage.
[0034]
(6) Approach by blend of “inorganic compound / emulsion containing alkoxysilane group-containing organic polymer particles”
In order to solve the problems related to the storage stability of the blend composition in the above-mentioned blend-based approach of “inorganic compound / emulsion containing organic polymer particles / low molecular compound having alkoxysilane group”, alkoxy which is a factor of instability There is an approach in which an organic polymer particle-containing emulsion having an alkoxysilane group is used as the organic polymer particle-containing emulsion without adding a low molecular compound having a silane group.
For example, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-71316 (Japanese Patent Publication No. 4-48832, Yoshiaki Hasegawa and Fumio Yoshino) is based on such an approach. In JP-A-59-71316, (A): acrylic copolymer, etc., (B); silane monomer, (C); colloidal silica is emulsion-copolymerized in an aqueous medium at a specific ratio. A technique relating to a water-dispersible coating composition capable of expressing a coating film containing the resulting resin dispersion as a main component and having excellent durability and blocking resistance is disclosed. Here, the monomer (A) is selected from the group consisting of α, β-monoethylenically unsaturated carboxylic acid alkyl esters (eg, methyl acrylate, methyl methacrylate, etc.) and alkenylbenzenes (eg, styrene, etc.). It is at least one monomer, and the monomer (B) is a monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an alkoxysilane group in the molecule (for example, divinyldimethoxysilane).
[0035]
Such a composition is excellent in the storage stability of the composition itself. Moreover, since the obtained coating film is formed by combining acrylic emulsion and colloidal silica, it has excellent durability (for example, water resistance, alkali resistance, acid rain resistance, etc.) and blocking resistance.
However, since the organic polymer component of the obtained coating film does not have a three-dimensional crosslinked structure, durability (for example, solvent resistance, heat resistance, mechanical properties, adhesiveness, etc.) is low and there is a problem.
In addition, when synthesizing an organic polymer having an alkoxysilane group in the molecule, a monomer having an alkoxysilane group is used. Therefore, in the synthesis process, the alkoxysilane group is hydrolyzed and easily gelled. is there.
[0036]
(7) Two-component emulsion approach that can build a three-dimensional crosslinked structure after coating formation
There is an approach to improve the durability (for example, solvent resistance, heat resistance, mechanical properties, adhesion, etc.) of the obtained coating film by using an emulsion capable of building a three-dimensional crosslinked structure after the coating film is formed.
In such an approach, an emulsion (crosslinkable emulsion) that can build a three-dimensional cross-linked structure after the formation of the coating film is applied to the base, when the coating film or film is formed, or after the coating film or film is formed. A three-dimensional crosslinked network structure is constructed by a crosslinking reaction, and a coating film or film having excellent durability (for example, solvent resistance, heat resistance, mechanical properties, adhesiveness, etc.) can be developed.
[0037]
Such a crosslinkable emulsion is classified into a one-pack type and a two-pack type depending on whether it is applied as it is or when the two liquids are mixed and then applied.
In the case of the two-pack type, there is no problem in the storage stability of the emulsion itself, but there is a problem that workability is poor because the two liquids are mixed before use.
Since the two liquids are reactive with each other, they are mixed before use. The two-component type has a problem because the pot life is short. Here, the pot life means the maximum time (usable time, pot life) from immediately after mixing to the end of the period when the mixture can be used. Even within the pot life time range, the viscosity of the two-component mixture increases with time, so the film-forming property, film-forming property or film-forming property decreases with time, and may be accompanied by this. The durability of the resulting coating film or film is also reduced.
When the two liquids are composed of liquid A and liquid B, the crosslinking reaction of the coating proceeds between the polymer particles and / or compound in liquid A and the polymer particles and / or compound in liquid B. As the viscosity increases, the viscosity effect (gel effect, diffusion rate limiting effect) increases, the reaction rate of the crosslinking reaction decreases extremely, and a non-negligible amount of reactive functional groups remain unreacted. .
[0038]
(8) One-component emulsion approach that can build a three-dimensional crosslinked structure after coating formation
There is the following one-component emulsion approach to solve the problems of the two-component emulsion.
i) A system using a crosslinking reaction between a carboxyl group and a hydrazide group
JP-A-59-131682 (Japanese Examined Patent Publication No. 62-14191, Daijiro Asai and Teruhiko Kondo) discloses a room-temperature-crosslinking acrylic polymer emulsion having a carbonyl group containing a hydrazine derivative and unmodified polyvinyl alcohol. Also disclosed is a technology relating to a one-component, water-dispersed adhesive that is excellent in workability and water-resistant adhesive strength, characterized by containing a modified polyvinyl alcohol having a carboxyl group or an amide group introduced therein in a specific ratio. ing.
JP-A-63-101435 (Japanese Patent Publication No. 4-55614, Naoto Abe et al.) Discloses that a plastic (polyolefin, polyethylene terephthalate, polystyrene, etc.) film is coated with a specific room temperature crosslinkable acrylic aqueous emulsion composition as a binder. A technique relating to coated paper, which is excellent in printability, writing property, and printability by applying a coating agent and has good adhesion between a base and a coating layer, is disclosed. Here, the specific room-temperature-crosslinking acrylic aqueous emulsion composition contains component (A); a hydrazine derivative having at least two hydrazine residues, component (B); and a carbonyl group-containing acrylic copolymer.
In principle, the film forming techniques disclosed in JP-A-59-131682 and JP-A-63-101435 utilize the crosslinking reaction between a carboxyl group and a hydrazide group.
[0039]
ii) System using cross-linking reaction between unsaturated double bond and amino group
JP-A-3-152168 (Yoshikazu Ishida and Masaki Nomura) describes an emulsion (A) and an emulsion (B) as an unsaturated double bond existing in the polymer molecule of (A) and a polymer molecule of (B). Disclosed is a technology related to an aqueous resin dispersion that can form a coating film, which is formulated with a specific equivalent ratio of active hydrogen present therein and has excellent adhesion, water resistance, solvent resistance, and weather resistance. Yes.
Here, the emulsion (A) contains polymer particles having an acryloyl unsaturated double bond in a specific molecule, and the emulsion (B) is a polymer particle having an amino group in a specific molecule. Is included.
[0040]
iii) System using cross-linking reaction between epoxy group and carboxyl group
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-65704 (Japanese Patent Publication No. 2-12964, Kunihide Tanabe et al.) Has two layers, a layer (A) and a layer (B), and both layers are crosslinked by reactive polar groups. A technique relating to a copolymer emulsion composition that can form a film containing structured particles and having high elasticity and excellent water resistance is disclosed.
Here, the layer (A) can serve as a core. The monomer (M1), that is, an α, β-ethylenically unsaturated monomer having a polar group in the molecule, and the monomer (M1) '), That is, a copolymer of an α, β-ethylenically unsaturated monomer having no polar group in the molecule.
Further, the layer (B) can be formed into a shell by being deposited on the core, and the polarity present in the monomer (M2), that is, in the molecule of the monomer (M1). Α, β-ethylenically unsaturated monomer having a polar group reactive to the group and monomer (M2 ′), ie, α, β-ethylenic having no polar group in the molecule It is a copolymer of an unsaturated monomer.
When polymerization is carried out while laminating layers (A) and (B) adjacent to each other, polar groups in the monomer (M1) residue present in layer (A) and layers (B) A cross-linking reaction takes place between the polar groups in the monomer (M2) residues present and a cross-linking bond is established between both layers.
Specific examples of the combination of the monomer (M1) and the monomer (M2) include epoxy derivatives / unsaturated carboxylic acids, vinylsilanes / methylol derivatives, and the like.
[0041]
According to the prior art relating to a one-component emulsion capable of constructing a three-dimensional cross-linked structure after the formation of the coating film as in i) to iii) above, the durability of the resulting coating film (for example, solvent resistance, heat resistance, Mechanical properties, adhesion, etc.) are significantly improved.
However, all of the conventional techniques based on such an approach are based on the technical idea of using particles having only organic polymers as constituent elements, and regarding the blocking resistance of the coating film formed by such techniques, The problem remained.
[0042]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a result of intensive studies in view of various problems of various conventional water-dispersible coating compositions as described above, the present inventors have obtained a core / shell that can express a coating excellent in durability and blocking resistance. Particles, an emulsion containing water as a continuous phase with the particles as a dispersed phase, an aqueous dispersible composition having the characteristics of latex or suspension, an aqueous dispersible coating composition containing the aqueous dispersible composition as a main component, A manufacturing method has been found and the present invention has been completed.
[0043]
The approach by blending (6) “emulsion containing inorganic compound / alkoxysilane group-containing organic polymer particles” in the above prior art is based on the technical idea to hold inorganic compound by covalent bond with organic polymer. In this case, since the particles do not have a three-dimensional cross-linked structure, there are problems in durability (for example, solvent resistance, heat resistance, mechanical properties, adhesion, etc.), and reactivity with inorganic compounds. There has been a problem that the functional group having a tendency to cause gelation.
The approach by the one-component type emulsion that can construct a three-dimensional cross-linked structure after the formation of the coating film of the prior art (8) is based on a technical idea using particles having only an organic polymer as a constituent element. There was a problem regarding the blocking resistance of the coating film.
[0044]
In contrast to these prior arts, the present invention provides a core / shell structure of an organic polymer and an inorganic compound (silica) that are not covalently bonded to each other in the core, and the organic high content in the shell. By arranging molecules and forming a three-dimensional crosslinked network structure and / or IPN (inter-penetrating network) structure between the core organic polymer / shell organic polymer, the inorganic compound (silica) in the core is physically and chemically Excellent durability (solvent resistance, heat resistance, adhesion to substrate, water resistance), excellent physics when the film is formed by holding or containment, MFT (minimum film formation temperature) or higher Gives properties (elasticity, elongation properties, toughness), excellent anti-blocking properties, excellent appearance properties (smoothness, sharpness, etc.), and high organic content without covalent bonding of inorganic compounds It is novel in that it is based on the technical idea that it is retained or contained in the film by physicochemical and / or secondary bonds (hydrogen bonds, hydrophobic bonds, van der Waals bonds, etc.) due to the network structure of the child. Have.
[0045]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is the invention described in the following (1) to (12).
(1) Core / shell structure, organic polymer and silica and / or colloidal silica that are not covalently bonded to the organic polymer are arranged in the core, and the organic polymer is arranged in the shell. By forming a three-dimensional crosslinked network structure and / or IPN (inter-penetrating network) structure between the / shell organic polymers, the silica and / or colloidal silica in the core is physicochemically held in the particle without being covalently bonded. Particles.
[0046]
(2) Core / shell structure, silica and / or colloidal silica that is not covalently bonded to organic polymer and organic polymer are arranged in the core, and organic polymer is arranged in the shell. By forming a three-dimensional crosslinked network structure and / or IPN (inter-penetrating network) structure between the / shell organic polymers, the silica and / or colloidal silica in the core is physicochemically held in the particle without being covalently bonded. In addition, when a film is formed at a temperature higher than the Tg (glass transition point) of the particle or the MFT (minimum film forming temperature) of the composition containing the particle, the silica and / or colloidal silica is physically and chemically incorporated into the film without being covalently bonded. Particles that have a function of holding and forming a film excellent in durability, physical properties, blocking resistance, and appearance properties.
[0047]
(3) As the core monomer (c1), a monomer having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and having no functional group reactive with the epoxy group and no alkoxysilane group in the molecule At least one monomer selected from the group consisting of ethylenically unsaturated monomers,
As the core monomer (c2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group or an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the core colloidal silica (c3), at least one kind of colloidal silica,
Having a core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing
As the shell monomer (s1), a monoethylenic group having an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule and no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the shell monomer (s2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
Particles having at least one shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing
[0048]
(4) As the core monomer (c1), a monomer having an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule, and having no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule At least one monomer selected from the group consisting of ethylenically unsaturated monomers, and
As the core monomer (c2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group or an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
As the core colloidal silica (c3), at least one kind of colloidal silica,
Having a core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing
As the shell monomer (s1), a monoethylenic group having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and a functional group reactive with the epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the shell monomer (s2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
Particles having at least one shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing
[0049]
(5) A monoethylenically unsaturated monomer having an unsaturated double bond in the molecule used for polymerizing the core (C) and an unsaturated double bond used for polymerizing the shell (S). (1) to (4), wherein the core / colloidal silica (c3) is 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the monoethylenically unsaturated monomers in the molecule. Particles described in any of the above.
[0050]
(6) Monoethylenically unsaturated monomer having an unsaturated double bond in the molecule used for polymerizing the core (C) and unsaturated double bond used for polymerizing the shell (S) The particle according to any one of (1) to (4), wherein the weight ratio of the monoethylenically unsaturated monomer contained therein is 5:95 to 90:10.
[0051]
(7) The particle according to any one of (1) to (6), wherein the core colloidal silica (c3) is a water dispersion type.
(8) A water-based dispersible composition having the characteristics of emulsion, latex or suspension, comprising the particles described in any one of (1) to (7) as a dispersed phase and water as a continuous phase.
[0052]
(9) An aqueous dispersible coating composition comprising the aqueous dispersible composition described in (8) as a main component.
(10) As step 1 (core particle forming step), in an aqueous continuous phase containing a radical polymerization initiator,
As the core monomer (c1), a monoethylenic group having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and a functional group reactive with the epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
As the core monomer (c2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group or an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the core colloidal silica (c3), at least one kind of colloidal silica,
Carrying out emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of about 10 ° C. to about 100 ° C., thereby forming dispersed core particles;
In step 2 (shell formation step), in the aqueous continuous phase containing the radical polymerization initiator in which the core polymer obtained in step 1 (core particle formation step) is dispersed,
As the shell monomer (s1), a monoethylenic group having an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule and no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the shell monomer (s2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
Carrying out emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of about 10 ° C. to about 100 ° C. to thereby form core / shell particles,
And in which step 1 and step 2 are related by continuous emulsion polymerization or suspension polymerization, and the relative amount of core-forming monomer and shell-forming monomer is the core polymer in the resulting particles Emulsion comprising water-insoluble core / shell polymer particles as a dispersed phase and water as a continuous phase, wherein the ratio of weight to shell polymer weight is from 5:95 to 90:10 , A method for producing an aqueous dispersion having the characteristics of latex or suspension.
[0053]
(11) As step 1 (core particle forming step), in an aqueous continuous phase containing a radical polymerization initiator,
As the core monomer (c1), a monoethylenic group having an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule and no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
As the core monomer (c2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group or an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the core colloidal silica (c3), at least one kind of colloidal silica,
Carrying out emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of about 10 ° C. to about 100 ° C., thereby forming dispersed core particles;
In step 2 (shell formation step), in the aqueous continuous phase containing the radical polymerization initiator in which the core polymer obtained in step 1 (core particle formation step) is dispersed,
As the shell monomer (s1), a monoethylenic group having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and a functional group reactive with the epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers, and
As the shell monomer (s2), a monoethylenic group having an unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. At least one monomer selected from the group consisting of saturated monomers,
Carrying out emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of about 10 ° C. to about 100 ° C. to thereby form core / shell particles,
And in which step 1 and step 2 are related by continuous emulsion polymerization or suspension polymerization, and the relative amount of core-forming monomer and shell-forming monomer is the core polymer in the resulting particles Emulsion comprising water-insoluble core / shell polymer particles as a dispersed phase and water as a continuous phase, wherein the ratio of weight to shell polymer weight is from 5:95 to 90:10 , A method for producing an aqueous dispersion having the characteristics of latex or suspension.
(12) An aqueous dispersion produced by the production method according to (10) or (11).
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the aspect of the particles according to the present invention include the following aspects (1) and (2).
(1) A shell type particle having a functional group having reactivity with a core / epoxy group having an epoxy group.
(2) Shell-type particles having a core / epoxy group having a functional group reactive with an epoxy group.
The above aspects (1) and (2) are as follows.
[0055]
(1) Core-type particles having epoxy groups / shell-type particles having functional groups reactive with epoxy groups
A core monomer (c1); at least one monomer having at least one epoxy group and at least one unsaturated double bond in the molecule and having no alkoxysilane group in the molecule;
A core monomer (c2); having at least one unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule; One monomer, and
Core colloidal silica (c3); at least one colloidal silica;
Having a core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing
Shell monomer (s1); having at least one unsaturated double bond and at least one functional group reactive with an epoxy group in the molecule, and having an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule At least one monomer, and
Shell monomer (s2); having at least one unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule, One kind of monomer,
Particles having at least one shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing
[0056]
(2) Shell type particles having a core / epoxy group having a functional group reactive with an epoxy group
Core monomer (c1); having at least one unsaturated double bond and at least one functional group reactive with an epoxy group in the molecule, and having an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule At least one monomer,
A core monomer (c2); having at least one unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule; One monomer, and
Core colloidal silica (c3); at least one colloidal silica;
Having a core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing
Shell monomer (s1); at least one monomer having at least one epoxy group and at least one unsaturated double bond in the molecule and having no alkoxysilane group in the molecule; as well as,
Shell monomer (s2); having at least one unsaturated double bond in the molecule and not having a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule, One kind of monomer,
Particles having at least one shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing
[0057]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Monomer A: a monomer having at least one epoxy group and at least one unsaturated double bond in the molecule and having no alkoxysilane group in the molecule
Specific examples of a monomer having at least one epoxy group and at least one unsaturated double bond in the molecule and having no alkoxysilane group in the molecule (hereinafter referred to as monomer A) Glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, β-methyl glycidyl acrylate, β-methyl glycidyl methacrylate, N-glycidyl acrylate amide, allyl glycidyl ether, glycidyl vinyl sulfonate, and the like. Among them, glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate are used. Preferably, these can be used alone or in combination of two or more.
[0058]
In general, the amount of the monomer A used is preferably 0.1 to 40% by weight, more preferably 3 to 20% by weight, based on all monomers.
When the amount of monomer A used is reduced to 0.1% by weight or less, the crosslinking density decreases accordingly, and the resulting coating film also has a crosslinking density, impact resistance, and water resistance. There is a tendency that physical properties of the coating film such as solvent resistance are lowered.
On the other hand, when the amount of the monomer A used is increased to 40% by weight or more, the reaction stability of the polymerization itself is lowered due to an undesirable side reaction. Gelation is likely to occur during the reaction between the epoxy group and the functional group having reactivity with the epoxy group, and the appearance characteristics such as smoothness and sharpness of the resulting coating film tend to decrease. It is done.
[0059]
Monomer B: a monomer having at least one unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule
Monomer having at least one unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group and alkoxysilane group in the molecule (hereinafter referred to as monomer B) Specific examples of such as) are ethylenically unsaturated carboxylic acids having a carboxyl group in the molecule, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, N-methylaminoethyl acrylate, N-methylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, etc. acrylic acid or methacrylic acid alkylamino esters having amino groups in the molecule, monovinylpyridines such as vinylpyridine, dimethylaminoethyl vinyl ether, etc. Vinyl ether having an alkylamino group in the molecule And unsaturated amides having an alkylamino group in the molecule such as N- (2-dimethylaminoethyl) acrylamide, N- (2-dimethylaminoethyl) methacrylamide, and the like. Or two or more types can be used in combination.
[0060]
In general, the amount of the monomer B used is preferably 0.1 to 40% by weight, more preferably 3 to 20% by weight, based on all monomers.
The relative ratio of the monomer A and the monomer B exists in the polymer molecule having an epoxy group in consideration of the reaction between the epoxy group and the functional group having reactivity with the epoxy group between the core and the shell. The equivalent of the functional group having reactivity with the epoxy group present in the polymer molecule having a functional group reactive with the epoxy group is equivalent to 0.5 to 2 equivalents with respect to 1 equivalent of the epoxy group. It is preferable to do so.
When the amount of the monomer B used is reduced to 0.1% by weight or less, the crosslinking density decreases accordingly, and the resulting coating film also has a crosslinking density, impact resistance, and water resistance. There is a tendency that physical properties of the coating film such as solvent resistance are lowered.
On the other hand, when the amount of the monomer B used is increased to 40% by weight or more, the reaction stability of the polymerization itself is lowered due to an undesirable side reaction, and the epoxy group between the core and the shell is reduced. Gelation is likely to occur during the reaction between the epoxy group and the functional group having reactivity with the epoxy group, and the appearance characteristics such as smoothness and sharpness of the resulting coating film tend to decrease. It is done.
[0061]
Monomer C: a monomer having at least one unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule
Monomer having at least one unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group and alkoxysilane group in the molecule (hereinafter referred to as monomer C As specific examples, methyl-, ethyl-, n-propyl-, isopropyl-, n-butyl-, isobutyl-, sec-butyl-, tert-butyl-, n-amyl-, isoamyl-, n -Hexyl-, cyclohexyl-, 2-ethylhexyl-, octyl-, 2-ethyloctyl-, decyl-, dodecyl-, octadecyl-, stearyl-, cyclohexyl-, benzyl-, phenyl-, hydroxyethyl-, 2-hydroxypropyl -, 3-hydroxypropyl-, 2-hydroxybutyl-, 3-hydroxybutyl-, 4-hydroxybutyl-, polyethylene Acrylic acid derivatives or methacrylic acid derivatives including acrylic acid esters or methacrylic acid esters such as N-glycol mono-, 1,4-butanediol mono-, dimethylamino-, esters of dicarboxylic acids such as maleic acid and itaconic acid, vinylamides Amides such as acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Can do.
[0062]
Other specific examples of the monomer C include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, chlorostyrene, vinylanisole, vinylnaphthalene, divinylbenzene and other aromatic vinyls, vinyl chloride, vinylidene chloride. , Halogenated ethylenically unsaturated monomers such as vinyl fluoride, monochlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene and chloroprene, nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, ethylene Ethylene, propylene, isoprene, butadiene, α-olefins such as α-olefins having 4 to 20 carbon atoms, alkyl vinyl ethers such as lauryl vinyl ether, nitrogen-containing vinyls such as vinylpyrrolidone and 4-vinylpyrrolidone, etc. Emissions unsaturated monomer and the like, which may be used alone or in combination of two or more.
[0063]
Colloidal silica concept
The concept of the term “colloidal silica” used in the claims and the specification of the present application is the “colloid” in the right column of pages 738 to 739 of the Chemical Dictionary, Volume 3 (Kyoritsu Shuppan, Tokyo, 1963). Including the concept described in the section “Silica (colloidal silica)”. The description is taken as a matter or disclosure that can be derived directly and unambiguously by those skilled in the art from the matter or disclosure described in the specification of the present application by reference.
Further, the concept of the term “colloidal silica” used in the claims and the specification of the present application is the same as that of 12695 chemical products (Chemical Industry Daily, Tokyo, 1995), page 95, left column to right column. It also encompasses the concept described in the section “Colloidal silica”.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0064]
The concept of the term “silica” used in the claims and the specification of the present application is the term “silica” in the left column of 870 pages of Chemistry Dictionary, Volume 4 (Kyoritsu Shuppan, Tokyo, 1963). And the concept described in the section of “silicon dioxide” in the left column of page 696 to the left column of page 697 (Kyoritsu Shuppan, Tokyo, 1963).
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0065]
Colloidal silica particle size and colloidal pH
The particle size of the anhydrous silicic acid ultrafine particles constituting the colloidal silica is, for example, about 4 to 100 nanometers, or about 10 to 20 nanometers.
Colloidal liquid of colloidal silica is, for example, SiO 2 XH 2 As long as it contains O as a dispersed phase and water as a continuous phase, and its pH can maintain a substantially stable colloidal liquid (aqueous dispersion) during use, the acidic side or basic side Any of these may be used.
[0066]
Water-dispersed colloidal silica
The water-dispersed colloidal silica has a colloidal form in which negatively charged amorphous silica particles are dispersed in water, and there are an acidic side and a basic side.
Specific examples of the acidic colloidal silica include Snowtex O and OL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
Specific examples of the basic colloidal silica include Snowtex XS, XL, 20, 30, 40, 50, C, N, S and 20L (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
Acid side or base side colloidal silica is also marketed by Asahi Denka Co., Ltd., Catalytic Chemical Industry Co., Ltd., Nippon Chemical Co., Ltd., DuPont, Narco Chemical Co., etc.
[0067]
Various conditions of colloidal silica (c3) used in the present invention (silica particle size / size distribution, colloidal solution pH, etc.) are substantially efficiently and stably incorporated into the core when preparing the core. There is no particular limitation as long as it is.
When colloidal silica is used in emulsion polymerization or suspension polymerization, a desired product can be prepared by appropriately selecting various conditions (particle size / size distribution of silica particles, pH of colloidal liquid, etc.). .
[0068]
Colloidal silica used in the present invention
Preferable examples of colloidal silica (c3) used in the present invention include water-dispersed type.
The average particle diameter of the colloidal silica (c3) used in the present invention is preferably, for example, 1 to 100 nanometers, and more preferably 4 to 50 nanometers.
The amount of colloidal silica (c3) used in the present invention is not particularly limited as long as it is incorporated into the core substantially efficiently and stably when preparing the core.
The amount of colloidal silica (c3) used in the present invention is preferably 1 to 100 parts by weight, and more preferably 2 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the organic polymer present in the core.
[0069]
Aspect of particles having a core / shell structure composed of A layer / B layer
In an embodiment of the particles according to the present invention, the particles constituting the dispersed phase of the emulsion have a core / shell structure composed of A layer / B layer.
A layer (core)
In the above embodiment, the layer A (core) comprises the core monomer (c1); an ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group, the core monomer (c2); an epoxy group that is not reactive with the epoxy group. It is obtained by polymerizing in a reaction system containing an ethylenically unsaturated monomer having no carbon and core / colloidal silica (c3); colloidal silica.
[0070]
B layer (shell)
In the above embodiment, the layer B (shell) comprises a shell monomer (s1); an ethylenically unsaturated monomer that is reactive with an epoxy group and has no epoxy group; and a shell monomer (s2) Obtained by polymerization in a reaction system containing an ethylenically unsaturated monomer that is not reactive with epoxy groups and has no epoxy.
[0071]
Aspect of preparation of particles having a core / shell structure composed of A layer / B layer
The particle | grains of the said aspect can be prepared as follows, for example.
First, a predetermined amount of colloidal silica (c3), a surfactant, and pure water are charged into a reaction vessel.
Next, the core monomer (c1); the ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group, and the core monomer (c2); the epoxy group having no reactivity with the epoxy group, which forms the layer A Polymerization is performed by adding a mixed solution of ethylenically unsaturated monomers having no diol at once or continuously dropwise.
Next, after the polymer of layer A is obtained, shell monomer (s1) that forms layer B, ethylenically unsaturated monomer that is reactive with epoxy groups and has no epoxy groups, And a mixture of a shell monomer (s2); an ethylenically unsaturated monomer that is not reactive with an epoxy group and has no epoxy, is polymerized by batch addition or continuous dropwise addition, and layer A / B Particles having a core / shell structure consisting of layers can be obtained. Here, the ethylenically unsaturated monomer may be mixed in advance with pure water and a surfactant to form an emulsion.
[0072]
Weight ratio of organic polymer of A layer (core) / B layer (shell)
In the said aspect, it is preferable that the ratio of the total weight of the organic polymer which exists in each of A layer and B layer is 5 to 95 to 90 to 10.
As the weight ratio departs from the above preferred numerical range, the degree of cross-linking between the core and the shell decreases, and the cross-linking density of the film when the film is formed also decreases. Accordingly, the solvent resistance and water resistance of the film are reduced. There is also a tendency for the performance to decline.
[0073]
Tg and particle size of organic polymer of A layer (core) / B layer (shell)
In the above embodiment, it is preferable to design the molecules so that the Tg of each of the A layer and the B layer is -50 to 100 ° C.
In the above aspect, the core / shell type particles preferably have a particle size in the range of 50 to 500 nanometers.
By making the particle diameter of the core / shell type particles or the particle diameter of silica (including colloidal silica) larger than the wavelength of visible light or sunlight, the opaque material is made opaque by scattering light rays. It is also possible to apply particles to the agent.
As the particle diameter is reduced to 50 nanometers or less, the viscosity of the emulsion becomes very high, the workability during use tends to decrease, and the specific surface area of the particles also increases. As a result, the stability of the emulsion itself tends to decrease.
On the other hand, as the particle size is increased to 500 nanometers or more, the film forming ability tends to decrease, and the water resistance and solvent resistance tend to decrease.
[0074]
Non-volatile content weight% of aqueous composition containing particles according to the present invention
The non-volatile content by weight of the water-based dispersible composition according to the present invention or the water-based dispersible coating composition containing the water-based dispersible composition as a main component is substantially constant so that the composition system is continuously stable. There is no particular limitation as long as the storage stability and workability are substantially ensured substantially.
The non-volatile content weight% of the aqueous dispersible composition according to the present invention or the aqueous dispersible coating composition containing the aqueous dispersible composition as a main component is preferably, for example, 20 to 60%.
In a certain aspect, when the non-volatile matter weight% is reduced to 20% or less, the thickness of the coating tends to become thin when the coating is formed, and the working efficiency tends to decrease accordingly. It is done.
On the other hand, in one aspect, when the non-volatile matter weight% is increased to 60% or more, the viscosity of the composition tends to increase, and the workability tends to decrease accordingly. , The stability during polymerization or composition preparation tends to be reduced or gelled.
[0075]
Method for preparing particles according to the present invention
The method for preparing particles according to the present invention is a means capable of substantially realizing desired particle characteristics (layer structure, non-hollow structure, hollow structure, form, particle size, particle size distribution, single aspect / multi-form, etc.). If it is, it will not be restrict | limited.
The particles according to the present invention can be preferably prepared by an emulsion polymerization method, but can also be prepared by a suspension polymerization method.
[0076]
Surfactant
The surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention forms a dispersed phase containing a monomer or colloidal silica in a continuous aqueous phase substantially continuously and stably. If there is no particular limitation.
As the surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention, known surfactants used in usual emulsion polymerization may be used alone or in combination.
Specific examples of the nonionic surfactant, the anionic surfactant, and the cationic surfactant are listed below, but these can be suitably used alone or in combination.
[0077]
Anionic surfactant
Specific examples of the anionic surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention include sodium dodecylbenzene sulfonate (DBS, SDS), sodium lauryl sulfate, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, sodium alkylnaphthalene sulfonate. Sodium dialkyl sulfosuccinate, sodium stearate, potassium oleate, sodium dioctyl sulfosuccinate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether sodium sodium dialkyl sulfosuccinate, stearin Acid sodium, sodium oleate, tert-octylphenoxyethoxypoly- (40)- Tokishiechiru sodium sulfate, and the like. These may be used singly or as a mixture.
[0078]
Nonionic surfactant
Specific examples of the nonionic surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene oleyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, Examples thereof include oxyethylene / oxypropylene block copolymer, tert-octylphenoxyethyl poly- (39) -ethoxyethanol, nonylphenoxyethyl poly- (40) -ethoxyethanol and the like, which can be used alone or in combination. .
[0079]
Cationic surfactant
Specific examples of the cationic surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention include lauryltrimethylammonium chloride and stearyltrimethylammonium chloride, and these can be used alone or in combination.
[0080]
Amount of surfactant used during seed polymer polymerization
The amount of the surfactant used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention is an amount that substantially forms micelles in the reaction system, or a dispersed phase containing a monomer or colloidal silica in the aqueous continuous phase. Is not particularly limited as long as it is an amount that can be formed stably, stably and uniformly.
In general, the type and concentration of the surfactant are determined depending on the desired particle characteristics (layer) while taking into account the CMC (critical micelle formation concentration) value unique to the surfactant and the HLB (hydrophilic hydrophobic balance) value. Structure, hollow structure, form, particle size, particle size distribution, single aspect / polymorphism, etc.) can be appropriately selected.
In one embodiment, the surfactant may be used in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of all monomers supplied to the reaction system.
In such an embodiment, when the amount of the surfactant used is decreased to 0.1% by weight or less, the polymerization stability is lowered and a tendency to be easily gelled during the polymerization is observed.
On the other hand, when the amount of the surfactant used is increased to 10% by weight or more, the water resistance of the coating tends to decrease when the coating is formed.
In another embodiment using a persulfate polymerization initiator, the amount of the surfactant used is 0 to 2.0% by weight based on the total weight of all the monomers present in the reaction system. Can be used.
[0081]
Surfactant usage in multistage continuous polymerization.
In an embodiment using a persulfate polymerization initiator, the amount of surfactant used is 0 to 2.0% by weight, based on the total weight of all monomers fed in the first stage of polymerization. I just need it.
By conducting emulsion polymerization while maintaining a low level of surfactant usage, the continuous stage of polymer formation is the result of existing dispersed polymer particles obtained by producing the most recently formed polymer in the previous stage. Can be deposited on top.
Here, “emulsion polymerization is performed while maintaining the amount of surfactant used at a low level” generally means that the amount of surfactant used in the reaction system at that stage is greater than the amount corresponding to the CMC value. Also means keeping it low.
[0082]
Such a limitation of the condition that “emulsion polymerization is carried out while maintaining the amount of surfactant used at a low level” is generally preferable, and for obtaining a monomorphic product. In some embodiments of the reaction system, the amount of dispersed micelles or granules having desirable properties or a non-excessive amount, even when a surfactant equivalent to or higher than the CMC value is used, is used. It has been found to involve generation.
Such limitation of the condition of “performing emulsion polymerization while keeping the amount of surfactant used at a low level” controls the number of micelles in each stage of multi-stage continuous polymerization. This has the effect of depositing the polymer produced in that stage on the granules or micelles produced in that stage.
[0083]
Polymerization temperature
The polymerization temperature employed in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention is not particularly limited as long as the polymerization reaction proceeds substantially sufficiently.
The polymerization temperature is set in consideration of the type of monomer to be used, the type of polymerization initiator, and the like. Generally, a temperature range of about 10 to about 100 ° C. is preferable, and a temperature of about 30 to about 90 ° C. A range is more preferred.
Suitable polymerization temperatures for various polymerization initiators are, for example, Chemical Monograph Vol. 15: Chemistry of Polymer Synthesis (Takayuki Otsu, Kagaku Dojin, Kyoto, 1968) p. 63, Table 3-2 “Initiator Classification In the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention, such conditions can be suitably employed.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
When a persulfate polymerization initiator is used, a temperature range of about 60 to about 90 ° C. is generally preferred.
When a redox polymerization initiator is used, a temperature range of about 30 to about 70 ° C. is generally preferable, a temperature range of about 30 to about 60 ° C. is more preferable, and a temperature range of about 30 to about 45 ° C. Is more preferable.
[0084]
Type of polymerization initiator
Specific examples of the polymerization initiator used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention include hydrogen peroxide, tertiary butyl peroxide, ammonium persulfate, alkali metal persulfate (metal: sodium, potassium or lithium). Water-soluble free radical initiation commonly used in emulsion polymerization, such as sulfates, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, and organic peroxides such as cumene hydroperoxide and tert-butyl hydroperoxide Agents, which can be used alone or as a mixture.
Other specific examples of the polymerization initiator include an oxidation-reduction (redox) polymerization initiator that forms a redox system by using a reducing agent together with the polymerization initiator.
[0085]
Examples of the reducing agent include sulfites such as metabisulfite, hydrosulfite, and alkali metal hyposulfite, metal ions such as sodium formaldehyde sulfoxylate, sodium pyrosulfite, L-ascorbic acid, and iron ions. Or it can be used as a mixture.
In the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention, for example, Chemical Monograph Vol. 15, Chemistry of Polymer Synthesis (Takayuki Otsu, Kagaku Dojin, Kyoto, 1968) 62-72, “Initiation of radical polymerization Those listed in the section of “Agent” can be preferably used alone or as a mixture.
All the descriptions are made a part of the disclosure of the present application specification by specifying the cited references and the reference range, and in view of the matters or disclosure described in the specification of the present application by referring to the specified reference range. Matters or disclosure that can be derived directly and unambiguously by the contractor.
[0086]
Amount of polymerization initiator used
The amount of the polymerization initiator used in the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention is not particularly limited as long as the reaction rate can be substantially secured.
In general, the amount of the polymerization initiator used is preferably in the range of 0.01 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of monomers to be supplied.
In addition, the amount of the reducing agent used in the oxidation-reduction (redox) system is preferably in the range of 0.01 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total weight of the supplied monomers.
The addition method of the polymerization initiator may be batch addition or continuous addition.
[0087]
Molecular weight of the polymer produced in each stage of multistage continuous polymerization
The weight average molecular weight of the polymer produced in each stage of the multistage continuous polymerization is generally about 3,000,000 to about 100,000, and about 100,000 when a chain transfer agent is used. It is as follows. If crosslinking occurs in the course of polymerization, the molecular weight of the polymer can increase significantly.
For example, in certain embodiments where a relatively low weight average molecular weight, such as about 500,000 to about 20,000, is desired, the amount of monoethylenically unsaturated monomer used is suppressed, and a chain transfer agent is used instead. Use 0.05 to 2% or more.
[0088]
Chain transfer agent
In the method for producing an aqueous dispersion according to the present invention, a chain transfer agent such as mercaptans can be used as necessary.
Specific examples of the chain transfer agent include lower alkyl mercaptans such as sec-butyl mercaptan, and these can be used alone or in combination.
[0089]
Particle size
The average diameter of the particles according to the present invention is not particularly limited as long as the composition system is continuously stable and uniform, and the storage stability and workability are substantially ensured substantially.
In general, the average diameter of the core / shell particles according to the present invention is preferably in the range of 50 to 500 nanometers.
By making the particle diameter of the core / shell type particles or the particle diameter of silica (including colloidal silica) larger than the wavelength of visible light or sunlight, the opaque material is made opaque by scattering light rays. It is also possible to apply particles to the agent.
As the particle size is reduced to 50 nanometers or less, the viscosity of the emulsion becomes very high, and the workability during use tends to decrease, and the specific surface area of the particles also increases. As a result, the stability of the emulsion itself tends to decrease.
On the other hand, as the particle size is increased to 500 nanometers or more, the film forming ability tends to decrease, and the water resistance and solvent resistance of the film tend to decrease.
[0090]
Core polymer / shell polymer weight ratio
The weight ratio of the core polymer / shell polymer of the core / shell type particle according to the present invention is not particularly limited as long as the desired core / shell structure can be substantially secured.
The core polymer / shell polymer weight ratio of the core / shell particles according to the present invention is generally preferably 5:95 to 90:10.
[0091]
Additive
In the water-based dispersible composition or the water-based dispersible coating composition according to the present invention, additives that are used in ordinary polymer emulsion compositions can be added as necessary.
Specific examples of additives include, for example, antifoaming agents, dispersants, thickeners, pigments, pigment dispersants, bath agents, film-forming aids, organic solvents, plasticizers, antiseptics, antibacterial agents, and rust prevention. Agents, thixotropic agents (additives that suppress thixotropy or thixotropy) and the like, and these can be used alone or in combination.
[0092]
Base (substrate, substrate)
The water-based dispersible composition or water-based dispersible coating composition according to the present invention is subjected to primer or primer treatment on any base such as wood, paper, synthetic resin, glass, metal, ceramics, gypsum, or leather. And a preferable film can be formed. In addition, the composition can effectively form a coating on an inorganic substrate such as lightweight concrete, lightweight cellular concrete, mortar, asbestos cement board, calcium silicate board, gypsum board, or slate.
[0093]
In the specification of the present application, the examples, production examples, and modes are for supporting the understanding of the contents of the invention according to the present application, and the present invention is not limited in any way by the description. .
In order to describe the present invention more specifically, examples and comparative examples will be described below.
“Parts” and “%” used in the following description mean “parts by weight” and “% by weight”, respectively, unless otherwise specified.
[0094]
【Example】
[Test method]
(1) Film creation
The aqueous dispersion composition was applied onto a glass plate and dried at 60 ° C. for 8 hours to produce a film.
Since the Tg of the particles or the MFT of the aqueous dispersion composition is high, those that do not form a film at 60 ° C. have 2,2,4-trimethyl-1,3 as a film-forming auxiliary so as to form a film at 60 ° C. , -Pentanediol monoisobutyrate was added to form a film.
This film was subjected to a water resistance test and a solvent resistance test.
[0095]
(2) Water resistance test
The film was immersed in water for 24 hours, and the whitening state of the film was visually observed.
The evaluation of the whitening state was based on the following three-stage criteria.
i) ◎; Good. No whitening at all. (Score = 5 points)
ii) ○: Normal. Some whitening. (Score = 3 points)
iii) x: Defect. Completely whitening. (Score = 0 points)
That is, the results are good in the order of ◎>○> ×.
[0096]
(3) Solvent resistance test
The film was immersed in toluene for 1 hour, and the area expansion coefficient was measured.
The solvent resistance was evaluated according to the following formula.
Solvent resistance (%) = (Area of film after immersion) / (Area of film before immersion)
The evaluation of adhesion was based on the following five-stage criteria.
i) <400; excellent. (Score = 5 points)
ii) <600; (Score = 4 points)
iii) <800; (Score = 3 points)
iv) <1000; bad. (Score = 2 points)
v) Dissolution; not possible. (Score = 0 points)
[0097]
(4) Adhesion test
The aqueous dispersion composition was applied onto a slate plate and dried at 60 ° C. for 8 hours to prepare a coating film.
Since the Tg of the particles or the MFT of the aqueous dispersion composition is high, those that do not form a film at 60 ° C. have 2,2,4-trimethyl-1,3 as a film-forming auxiliary so as to form a film at 60 ° C. , -Pentanediol monoisobutyrate was added to form a coating film.
Twenty-five 2-mm grids were made on this coating with a razor and a tape was affixed.
By peeling off the affixed tape, the number of grids remaining without peeling off the coating was counted.
The evaluation of adhesion was based on the following formula (the initial number of grids is 25).
Adhesion (%) = (Number of non-peeling cross-cuts) / (Number of initial cross-cuts) × 100
The evaluation of adhesion was based on the following four-stage criteria.
i) ◎; ≦ 100% (Score = 5 points)
ii) ○; <80% (score = 4 points)
iii) △; <60% (score = 2 points)
iv) ×; <40% (score = 0 points)
[0098]
(5) Blocking resistance test
Preparation of sample: The aqueous dispersion composition was applied to commercially available high-quality paper with a bar coater # 20, dried at 120 ° C. for 30 seconds, and then cut into a 10 cm × 10 cm square to prepare a sample.
Blocking resistance test: Aged for 4 hours in an atmosphere at a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 90%. Subsequently, the coated surfaces were combined and allowed to stand for 24 hours under a load of 30 kg. Thereafter, the degree of fusion (blocking property) was visually observed.
The evaluation of blocking resistance was based on the fusing property of the following formula.
Fusion property (%) = (Fused area) / (Total area) × 100
The evaluation of adhesion was based on the following four-stage criteria.
The evaluation of blocking resistance was based on the following four levels.
i) ◎; 0%; excellent. Not fused at all. (Score = 5 points)
ii) ○; ≦ 20%; normal. Partially fused. (Score = 3 points)
iii) Δ;>20%; poor. Partially fused. (Score = 1 point)
iv) x; 100%; Fully fused together. (Score = 0 points)
That is, the results are good in the order of ◎ >>>Δ> ×.
Evaluation was made in three stages.
[0099]
(6) Overall evaluation
Comprehensive evaluation was based on the following four levels, based on the total score in the four-item evaluation.
However, if even one item has a score of 0 points, the overall evaluation is x (impossible).
i) ◎; (Total score ≦ 20 points)
ii) ○: Normal. (Total score <15 points)
iii) △: Bad. (Total score <10 points)
iv) ×; Impossible. (Total score <5 points)
(7) Particle size evaluation method
The particle size was measured with a Coulter Counter N4 (manufactured by Coulter).
The composition of the raw materials used in the following examples, the Tg calculated value of the produced polymer, and the evaluation results of the obtained emulsion compositions are shown in Table 1 for Examples 1 to 10, Examples 11 to 14 and comparison Examples 1 to 4 are shown in Table 2, respectively.
[0100]
Example 1 (weight ratio A layer: B layer = 5: 95)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 5:95, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
[0101]
(1) Reactor
A reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping device and a thermometer was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
1029.0 parts of pure water
DBS 1.0 part
Snowtex C-30 333.3 parts
(100.0 parts as colloidal silica solid content)
Here, DBS means sodium dodecylbenzenesulfonate, Snowtex C-30 is colloidal silica (product of Nissan Chemical Industries, Ltd.), and colloidal silica solid content conversion is within Snowtex C-30. (The same applies to the following description).
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0102]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
20.0 parts of pure water
DBS 0.125 part
ST 23.0 parts
nBA 17.0 parts
GMA 10.0 parts
(Total monomer 50.0 parts by weight)
Here, ST means styrene, nBA means n-butyl acrylate, and GMA means glycidyl methacrylate (the same applies in the following description).
This monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 1 hour in a reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0103]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer B polymerization.
380.0 parts of pure water
DBS 2.375 parts
MMA 543.0 parts
nBA 382.0 parts
MAc 10.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total monomer: 950.0 parts by weight)
Here, MMA means methyl methacrylate, MAc means methacrylic acid, and AAm means acrylamide (the same applies in the following description).
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0104]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction solution in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 150 nm.
[0105]
Example 2 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
In the same manner as in Example 1, a colloidal silica dispersion was prepared.
[0106]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
80.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 86.0 parts
nBA 64.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0107]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer B polymerization.
320.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 434.0 parts
nBA 321.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0108]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction solution in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 160 nm.
[0109]
Example 3 (weight ratio A layer: B layer = 30: 70)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 30:70, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
In the same manner as in Example 1, a colloidal silica dispersion was prepared.
[0110]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
120.0 parts of pure water
0.75 parts DBS
ST 111.0 parts
nBA 89.0 parts
GMA 100.0 parts
(Total amount of monomers 300.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0111]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer B polymerization.
280.0 parts of pure water
DBS 1.75 parts
ST 336.0 parts
nBA 289.0 parts
MAc 60.0 parts
AAm 15.0 parts
(Monomer total 700.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0112]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction solution in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 160 nm.
[0113]
Example 4 (weight ratio A layer: B layer = 50: 50)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 50:50, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
[0114]
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
3798.7 parts of pure water
DBS 0.5 part
Snowtex C-30 333.3 parts
(100.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0115]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 160.0 parts
nBA 140.0 parts
GMA 200.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0116]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 139.0 parts
nBA 226.0 parts
MAc 125.0 parts
AAm 10.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0117]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 20% and an average particle size of 200 nm.
[0118]
Example 5 (weight ratio A layer: B layer = 50: 50)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 50:50, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
In the same manner as in Example 4, a colloidal silica dispersion was prepared.
[0119]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 14.0 parts
nBA 86.0 parts
GMA 400.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0120]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 139.0 parts
nBA 226.0 parts
MAc 125.0 parts
AAm 10.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0121]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 20% and an average particle size of 200 nm.
[0122]
Example 6 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
373.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
Snowtex C-30 333.3 parts
(100.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0123]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
A monomer emulsion composition for layer A polymerization was prepared in a container separate from the reactor at 70 ° C. while stirring the following in a nitrogen atmosphere.
60.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 118.0 parts
nBA 32.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0124]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
240.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 558.0 parts
nBA 192.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 20.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0125]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 55% and an average particle size of 200 nm.
[0126]
Example 7 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
575.2 parts of pure water
DBS 1.0 part
Snowtex C-30 333.3 parts
(100.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0127]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
60.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 1.0 part
2EHA 149.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
Here, 2EHA means 2-ethylhexyl acrylate (the same applies in the following description).
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0128]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
240.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 96.0 parts
2EHA 654.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 20.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0129]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 50% and an average particle size of 120 nm.
[0130]
Example 8 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 50: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
41.9 parts of pure water
DBS 1.0 part
Snowtex C-30 1666.7 parts
(500.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0131]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
60.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 86.0 parts
nBA 64.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0132]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
240.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 434.0 parts
nBA 321.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0133]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 50% and an average particle size of 200 nm.
[0134]
Example 9 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 100: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
279.5 parts of pure water
DBS 1.0 part
Snowtex C-30 3333.3 parts
(1000.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0135]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
80.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 86.0 parts
nBA 64.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0136]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
240.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 434.0 parts
nBA 321.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0137]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 50% and an average particle size of 200 nm.
[0138]
Example 10 (weight ratio A layer: B layer = 50: 50)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 50:50, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 3: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
564.5 parts of pure water
DBS 2.0 parts
Snowtex C-30 100.0 parts
(30.0 parts in colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0139]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
80.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 400.0 parts
nBA 30.0 parts
GMA 70.0 parts
t-DM 0.5 part
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
Here, t-DM means t-dodecyl mercaptan (the same applies in the following description).
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0140]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 383.0 parts
nBA 55.0 parts
MAc 42.0 parts
MAm 20.0 parts
t-DM 0.5 part
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0141]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 50% and an average particle size of 150 nm.
[0142]
Example 11 (weight ratio A layer: B layer = 90: 10)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer of the A layer and the B layer is 90:10, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 30: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
Pure water 1974.2 parts
DBS 102.0 parts
Snowtex C-30 1000.0 parts
(300.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0143]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
360.0 parts of pure water
DBS 2.25 parts
ST 565.0 parts
nBA 285.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 900.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0144]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
40.0 parts of pure water
DBS 0.25 parts
ST 18.0 parts
nBA 42.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 10.0 parts
t-DM 0.5 part
(Total monomer 100.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 1 hour in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0145]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 30% and an average particle size of 60 nm.
[0146]
Example 12 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 150: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
758.8 parts of pure water
DBS 1.0 part
Snowtex C-30 5000.0 parts
(1500.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0147]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
80.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 86.0 parts
nBA 64.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0148]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
320.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 434.0 parts
nBA 321.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 15.0 parts
t-DM 0.5 part
(Total monomer 100.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0149]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 35% and an average particle size of 150 nm.
[0150]
Example 13 (weight ratio A layer: B layer = 95: 5)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 95: 5, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
3632.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
Snowtex C-30 333.3 parts
(100.0 parts as colloidal silica solid content)
In the reactor, the mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a colloidal silica dispersion.
[0151]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
380.0 parts of pure water
DBS 2.375 parts
ST 545.0 parts
nBA 355.0 parts
GMA 50.0 parts
(Total monomer: 950.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0152]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
20.0 parts of pure water
DBS 0.125 part
nBA 25.0 parts
MAc 25.0 parts
(Total monomer 50.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0153]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a non-volatile content of 30% and an average particle size of 220 nm.
[0154]
Example 14 (weight ratio A layer: B layer = 1: 99)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 1:99, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
In the same manner as in Example 1, a colloidal silica dispersion was prepared.
[0155]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
4.0 parts of pure water
DBS 0.02 part
GMA 10.0 parts
(Total monomer 10.0 parts by weight)
This monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 1 hour in a reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0156]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
396.0 parts of pure water
DBS 2.475 parts
ST 559.0 parts
nBA 391.0 parts
MAc 10.0 parts
AAm 20.0 parts
(Total monomer: 980.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0157]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 150 nm.
[0158]
Comparative Example 1 (weight ratio A layer: B layer = 5: 95)
An emulsion composition containing no colloidal silica in the A layer or in the particles was prepared so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer was 5:95.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of dispersion without colloidal silica
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
112.8 parts of pure water
DBS 1.0 part
In the reactor, while stirring and mixing the above mixture in a nitrogen atmosphere, the temperature was raised to 70 ° C. and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a dispersion containing no colloidal silica. did.
[0159]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
20.0 parts of pure water
DBS 0.125 part
ST 23.0 parts
nBA 17.0 parts
GMA 10.0 parts
(Total monomer 50.0 parts by weight)
The monomer A emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 1 hour in a reactor charged with the above dispersion containing no colloidal silica to carry out a polymerization reaction. . After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0160]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
380.0 parts of pure water
DBS 2.375 parts
MMA 543.0 parts
nBA 382.0 parts
MAc 10.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total monomer: 950.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0161]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 150 nm.
[0162]
Comparative Example 2 (weight ratio A layer: B layer = 50: 50)
An emulsion composition containing no colloidal silica in the A layer or in the particles was prepared so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer was 50:50.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of dispersion without colloidal silica
The reactor was charged with the following and mixed with stirring under a nitrogen atmosphere.
3632.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
In the reactor, while stirring and mixing the above mixture in a nitrogen atmosphere, the temperature was raised to 70 ° C. and maintained at this temperature, and 5.0 parts of ammonium persulfate was added to prepare a dispersion containing no colloidal silica. did.
[0163]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 160.0 parts
nBA 140.0 parts
GMA 200.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
Into a reactor charged with the above dispersion containing no colloidal silica, the monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours to carry out a polymerization reaction. . After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0164]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
200.0 parts of pure water
DBS 1.25 parts
ST 139.0 parts
nBA 226.0 parts
MAc 125.0 parts
AAm 10.0 parts
(Total monomer: 500.0 parts by weight)
This B-layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 3 hours in the reactor where the A-layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0165]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 20% and an average particle size of 200 nm.
[0166]
Comparative Example 3 (weight ratio A layer: B layer = 20: 80)
The reaction conditions are as follows so that the weight ratio of the organic polymer in the A layer and the B layer is 20:80, and the weight ratio of the colloidal silica solids to the total organic polymer is 10: 100. To prepare an emulsion composition.
(1) Reactor
The same reactor as in Example 1 was used.
(2) Preparation of colloidal silica dispersion
In the same manner as in Example 1, a colloidal silica dispersion was prepared.
[0167]
(3) Polymerization of layer A (core)
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for layer A polymerization.
80.0 parts of pure water
DBS 0.5 part
ST 122.0 parts
nBA 78.0 parts
(Total monomer 200.0 parts by weight)
The monomer emulsion composition for layer A polymerization was continuously dropped into the reaction solution over 2 hours into the reactor in which the colloidal silica dispersion was charged, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0168]
(4) B layer (shell) polymerization
In a container separate from the reactor, the following were stirred and mixed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare a monomer emulsion composition for B layer polymerization.
320.0 parts of pure water
DBS 2.0 parts
ST 434.0 parts
nBA 321.0 parts
MAc 30.0 parts
AAm 15.0 parts
(Total amount of monomers 800.0 parts by weight)
This B layer polymerization monomer emulsion composition was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours in the reactor where the A layer polymerization reaction was completed, and a polymerization reaction was performed. After completion of the dropwise addition, aging was further performed for 2 hours.
[0169]
(5) Recovery of emulsion composition
The reaction liquid in the reactor after completion of the B layer polymerization reaction was cooled to room temperature, adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia, and recovered as an emulsion composition.
The emulsion composition contained particles having a nonvolatile content of 40% and an average particle size of 160 nm.
[0170]
Comparative Example 4 (weight ratio A layer: B layer = 5: 95)
The emulsion (weight ratio A layer: B layer = 5: 95) obtained in Comparative Example 1 and Snowtex C-30 were mixed at the following ratio.
Emulsion (Comparative Example 1) 1000.0 parts
Snowtex C-30 133.3 parts
(40.0 parts in terms of colloidal silica solid content)
[0171]
[Table-1]
Figure 0003907230
[0172]
[Table-2]
Figure 0003907230
[0173]
【The invention's effect】
As is clear from the comparison of the evaluation results of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 and 2, the emulsion composition according to the present invention relates to various properties of the coating (coated film, film, etc.) obtained from the emulsion composition. In the case of a thing, it has the outstanding water resistance, solvent resistance, adhesiveness, and blocking resistance compared with the case of the emulsion composition by a prior art.
The water-based dispersible coating composition according to the present invention has at least the following characteristics (1) to (4).
[0174]
(1) Silica is not covalently bonded to organic polymer, but physicochemical and / or secondary bond (hydrogen bond, hydrophobic bond, van der Waals bond, etc.) in the particle by the network structure of organic polymer. Since it is held, there is no functional group having reactivity with silica that causes gelation in the organic polymer, and therefore, the storage stability of the particles or the particle-containing composition is excellent.
(2) Since the composition is a one-pack type (one-component system that does not require a mixing operation just before use) having excellent storage stability, a two-pack type (for example, a resin component and a curing agent component are used just before use). Compared with the two-component system to be mixed), the pot life is long and the operability is good.
(3) Since the core / shell particles contained in the composition form a three-dimensional cross-linking structure at the time of coating film formation or film formation, the core / shell particles are obtained when the film is formed at MFT (minimum film forming temperature) or higher. Excellent durability (solvent resistance, heat resistance, adhesion to ground, water resistance), excellent physical properties (elasticity, elongation properties, toughness), excellent appearance properties (smoothness, sharpness) Etc.).
(4) The core / shell particles contained in the composition have silica in the core, and physicochemical and / or secondary bonds (hydrogen bonds, It has excellent blocking resistance because it is retained in the particles by hydrophobic bonds, van der Waals bonds, etc.
[0175]
Therefore, the emulsion composition according to the present invention comprises a paint, a coating agent, an opaque agent, an adhesive, printing ink, paper processing, thermal paper / pressure-sensitive paper processing, fiber processing, thickener for textiles, pigment dispersant, cosmetics. It can be suitably used in a wide range of fields such as blends and cement admixtures.

Claims (10)

コア/シェル粒子構造を有し、コア単量体(c1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、シェル単量体(s1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を有する粒子。 It has a core / shell particle structure, a core monomer (c1) having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and a functional group reactive with the epoxy group and an alkoxysilane group. At least one monomer selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers not present in the core, as a core monomer (c2), having an unsaturated double bond in the molecule, and At least one monomer selected from the group consisting of a monoethylenically unsaturated monomer having no functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule, and a core A core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing at least one type of colloidal silica as colloidal silica (c3), an unsaturated double bond and an epoxy group as shell monomer (s1) Reactive with At least one monomer selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers having a functional group in the molecule and having no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule; and a shell Monoethylenic unsaturation as the monomer (s2), which has an unsaturated double bond in the molecule and does not have a functional group reactive with an epoxy group, an epoxy group or an alkoxysilane group in the molecule Particles having a shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing at least one monomer selected from the group consisting of monomers. コア/シェル粒子構造を有し、コア単量体(c1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、を含む反応系で重合して得られるコア(C)を有し、シェル単量体(s1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、を含む反応系で重合して得られるシェル(S)を有する粒子。  It has a core / shell particle structure, the core monomer (c1) has an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule, and an epoxy group and an alkoxysilane group are molecules. As an at least one monomer selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers not present in the core, and as a core monomer (c2), it has an unsaturated double bond in the molecule. And at least one monomer selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers having no functional groups reactive with epoxy groups, epoxy groups and alkoxysilane groups in the molecule, core A core (C) obtained by polymerization in a reaction system containing at least one type of colloidal silica as colloidal silica (c3), and an epoxy group and an unsaturated double bond as shell monomer (s1) In the molecule And at least one monomer selected from the group consisting of a monoethylenically unsaturated monomer having no functional group reactive with an epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule, and a shell unit As the monomer (s2), a monoethylenically unsaturated monomer having an unsaturated double bond in the molecule and having no functional group reactive with the epoxy group, epoxy group or alkoxysilane group in the molecule. Particles having a shell (S) obtained by polymerization in a reaction system containing at least one monomer selected from the group consisting of monomers. コア(C)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体、及び、シェル(S)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体の合計重量100重量部に対して、コア・コロイダルシリカ(c3)が1乃至100重量部であることを特徴とする、請求項1乃至2の何れかに記載された粒子。 Monoethylenically unsaturated monomer having an unsaturated double bond in the molecule used for polymerizing the core (C), and unsaturated double bond used in polymerizing the shell (S) in the molecule The core / colloidal silica (c3) is 1 to 100 parts by weight with respect to a total weight of 100 parts by weight of the monoethylenically unsaturated monomer that is contained. Particles. コア(C)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体と、シェル(S)を重合する際に用いる不飽和二重結合を分子内に有するモノエチレン性不飽和単量体の重量比が、5:95乃至90:10であることを特徴とする、請求項1乃至2の何れかに記載された粒子。 Monoethylenically unsaturated monomer having an unsaturated double bond in the molecule used for polymerizing the core (C) and an unsaturated double bond used in polymerizing the shell (S) in the molecule 3. The particle according to claim 1, wherein the weight ratio of the monoethylenically unsaturated monomer is 5:95 to 90:10. 4. コア・コロイダルシリカ(c3)が、水分散型であることを特徴とする、請求項1乃至4の何れかに記載された粒子。 The particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the core colloidal silica (c3) is a water dispersion type. 請求項1乃至5の何れかに記載された粒子を分散相として、水を連続相として含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散性組成物。 An aqueous dispersible composition having the characteristics of an emulsion, latex, or suspension, comprising the particles according to claim 1 as a dispersed phase and water as a continuous phase. 請求項6に記載された水系分散性組成物を含む水系分散性被覆組成物。 An aqueous dispersible coating composition comprising the aqueous dispersible composition according to claim 6. 工程1(コア粒子形成工程)として、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、コア単量体(c1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、を含む反応系を、温度10℃乃至100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによって分散コア粒子を形成する工程と、工程2(シェル形成工程)として、工程1(コア粒子形成工程)で得られるコアポリマーが分散した、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、シェル単量体(s1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、を含む反応系を、温度10℃乃至100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによってコア/シェル粒子を形成する工程、とを含んで構成され、かつ、工程1と工程2が連続的な乳化重合又は懸濁重合により関係づけられ、かつ、コア形成モノマーとシェル形成モノマーとの相対量が、得られる粒子におけるコアポリマー重量対シェルポリマー重量の比率が、5:95乃至90:10となるようなものであることを特徴とする、分散相として水不溶性コア/シェルポリマー粒子を含み、連続相として水を含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散液の製造方法。 As step 1 (core particle formation step), in the aqueous continuous phase containing a radical polymerization initiator, the core monomer (c1) has an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and the epoxy group As a core monomer (c2), at least one monomer selected from the group consisting of a monoethylenically unsaturated monomer that does not have a functional group and an alkoxysilane group reactive in the molecule, Selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers having unsaturated double bonds in the molecule and no functional groups reactive with epoxy groups, epoxy groups and alkoxysilane groups in the molecule The reaction system containing at least one kind of monomer and at least one kind of colloidal silica as the core colloidal silica (c3) is subjected to emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of 10 ° C to 100 ° C In the aqueous continuous phase containing the radical polymerization initiator in which the core polymer obtained in step 1 (core particle forming step) is dispersed as step 2 (shell forming step) As the shell monomer (s1), a monoethylenic compound having an unsaturated double bond and a functional group reactive with an epoxy group in the molecule, and no epoxy group or alkoxysilane group in the molecule As an at least one monomer selected from the group consisting of unsaturated monomers and a shell monomer (s2), it has an unsaturated double bond in the molecule and is reactive with an epoxy group A reaction system containing at least one monomer selected from the group consisting of a monoethylenically unsaturated monomer having no functional group, epoxy group and alkoxysilane group in the molecule at a temperature of 10 ° C. 1 And a step of forming core / shell particles by performing emulsion polymerization or suspension polymerization at 0 ° C., and steps 1 and 2 are related by continuous emulsion polymerization or suspension polymerization. And the relative amount of the core-forming monomer and the shell-forming monomer is such that the ratio of the core polymer weight to the shell polymer weight in the resulting particles is from 5:95 to 90:10. A method for producing an aqueous dispersion having the characteristics of an emulsion, latex or suspension, comprising water-insoluble core / shell polymer particles as a dispersed phase and water as a continuous phase. 工程1(コア粒子形成工程)として、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、コア単量体(c1)として、不飽和二重結合及びエポキシ基と反応性のある官能基を分子内に有し、かつ、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、コア単量体(c2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、コア・コロイダルシリカ(c3)として、少なくとも1種類のコロイダルシリカ、を含む反応系を、温度10℃乃至100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによって分散コア粒子を形成する工程と、工程2(シェル形成工程)として、工程1(コア粒子形成工程)で得られるコアポリマーが分散した、ラジカル重合開始剤を含む水系連続相中に、シェル単量体(s1)として、エポキシ基及び不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、及び、シェル単量体(s2)として、不飽和二重結合を分子内に有し、かつ、エポキシ基と反応性のある官能基、エポキシ基及びアルコキシシラン基を分子内に有さないモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選択された少なくとも1種類の単量体、を含む反応系を、温度10℃乃至100℃において、乳化重合又は懸濁重合を行ない、それによってコア/シェル粒子を形成する工程、とを含んで構成され、かつ、工程1と工程2が連続的な乳化重合又は懸濁重合により関係づけられ、かつ、コア形成モノマーとシェル形成モノマーとの相対量が、得られる粒子におけるコアポリマー重量対シェルポリマー重量の比率が、5:95乃至90:10となるようなものであることを特徴とする、分散相として水不溶性コア/シェルポリマー粒子を含み、連続相として水を含む、エマルジョン、ラテックス又はサスペンジョンの特徴を有する水系分散液の製造方法。 In step 1 (core particle formation step), in the aqueous continuous phase containing a radical polymerization initiator, as the core monomer (c1), a functional group reactive with an unsaturated double bond and an epoxy group is introduced in the molecule. And at least one monomer selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers having no epoxy group and alkoxysilane group in the molecule, as a core monomer (c2), Selected from the group consisting of monoethylenically unsaturated monomers having unsaturated double bonds in the molecule and no functional groups reactive with epoxy groups, epoxy groups and alkoxysilane groups in the molecule The reaction system containing at least one kind of monomer and at least one kind of colloidal silica as the core colloidal silica (c3) is subjected to emulsion polymerization or suspension polymerization at a temperature of 10 ° C to 100 ° C. In the aqueous continuous phase containing the radical polymerization initiator in which the core polymer obtained in step 1 (core particle forming step) is dispersed as step 2 (shell forming step) As the shell monomer (s1), a monoethylenic compound having an epoxy group and an unsaturated double bond in the molecule, and a functional group reactive with the epoxy group and an alkoxysilane group in the molecule As an at least one monomer selected from the group consisting of unsaturated monomers and a shell monomer (s2), it has an unsaturated double bond in the molecule and is reactive with an epoxy group A reaction system containing at least one monomer selected from the group consisting of a monoethylenically unsaturated monomer having no functional group, epoxy group and alkoxysilane group in the molecule at a temperature of 10 ° C. 1 And a step of forming core / shell particles by performing emulsion polymerization or suspension polymerization at 0 ° C., and steps 1 and 2 are related by continuous emulsion polymerization or suspension polymerization. And the relative amount of the core-forming monomer and the shell-forming monomer is such that the ratio of the core polymer weight to the shell polymer weight in the resulting particles is from 5:95 to 90:10. A method for producing an aqueous dispersion having the characteristics of an emulsion, latex or suspension, comprising water-insoluble core / shell polymer particles as a dispersed phase and water as a continuous phase. 請求項8又は9記載の製造方法により製造された水系分散液。 An aqueous dispersion produced by the production method according to claim 8 or 9.
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