JP4045827B2 - Aqueous resin composition - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子と感熱ゲル化剤とカルボキシル基に対して反応性を有する架橋剤とが水性媒体中に分散してなる水性樹脂組成物に関し、耐衝撃性に優れ、かつ柔軟性や屈曲性を有する被膜を形成する被覆剤として有用な水性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種エチレン性不飽和単量体を重合して得られる水性樹脂組成物は、エマルジョンバインダーとして塗料、接着剤、繊維加工等の広範囲の用途に利用されている。
これらのエマルジョンバインダーとして使用されるポリマーエマルジョンは、通常、重合体粒子として存在し、被膜形成時に重合体粒子相互間の融着による造膜過程を経て被膜化する。このため比較的硬度を有する被膜を得ようとした場合、重合体粒子自体が硬質なため、被膜形成時の重合体粒子相互間の融着が十分ではなく、硬くて脆い被膜しか形成しないという欠点が生じ、また柔軟性を必要とする用途、特に、屈曲性が要求される用途においては、被膜に亀裂が入り使用できないという欠点が生じる。
【0003】
一方、重合体粒子を軟質なものとして、重合体粒子相互間の融着を容易にした場合は、得られる被膜の硬度が不十分なものとなり、使用上問題であった。
【0004】
これらの欠点を改良するために、▲1▼硬質な重合体粒子に重合体を可塑化させる可塑剤(以下「造膜助剤」という)を添加して、重合体粒子相互間の融着性を向上させる方法や、▲2▼重合体粒子の粒子形態を硬質な重合体と軟質な重合体とから構成される「多層構造粒子」とすることにより重合体粒子相互間の融着性を向上させる方法などが提案されている。
【0005】
しかしながら、方法▲1▼においては、重合体粒子相互間の融着性は改善されるが、被膜化の直後には重合体自体が可塑化されているために硬度を発現し難く、また、経時的に可塑剤が流出するため、被膜の硬度が経時的に変化するという欠点を有している。
【0006】
また、方法▲2▼の場合は、例えば、特開平7−70215号公報において耐水白化性、被膜形成特性、および柔軟性が要求される用途に適した特性を有する多段重合ラテックスが開示されているが、被膜の耐衝撃性や硬度がまだ不十分であり、実用上問題であった。
一方、水性樹脂組成物に架橋剤を添加して、重合体粒子間を架橋させることにより耐衝撃性を向上させる方法は、例えば、特開平11−256006号公報に開示されているが、この方法で得られる被膜の耐衝撃性や柔軟性、屈曲性は未だ不十分である。
【0007】
また、特開平10−110135号公報には、コア/シェル構造(即ち、多層構造)を有するカルボキシル基含有樹脂と付加重合性オキサゾリンを含む出発物質から得られる樹脂で架橋させるオーバープリントワニス組成物が開示されているが、被膜の耐衝撃性が不十分であり、柔軟性や屈曲性に優れた皮膜を得られない。
【0008】
これらのエマルジョンは、各種塗工及び含浸加工に用いられるが、特にカーペットバッキング等の膜厚の厚い被膜を形成させるコーティング用途においては、一般的に被膜形成時にブリスタ(被膜のふくれ)が発生し、加工品の品位や物性を落とすという欠点を有している。
【0009】
該ブリスタの発生は、一般的には水系コーティング剤を熱風により乾燥させる際に熱風が直接接触する表面付近の乾燥が先に進行し、その部位が先に被膜化するために被膜内部に残留する水分が後から蒸発し表面被膜を内部から膨らませることにより発生するものと考えられる。
【0010】
特に膜厚が厚い場合、乾燥温度が高い場合、あるいは風量が強い場合に発生しやすくなることが知られている。該ブリスタを抑制する方法として特公平5−6593号公報に充填剤を添加する方法、特公平6−4935号公報にシリコーン油系感熱ゲル化剤を添加する方法が提案されている。前者の充填剤を添加する方法では、ブリスタを抑制するには多量の充填剤が必要であり、被膜の造膜性が低下し被膜強度等の諸物性が悪化するという欠点がある。また後者のシリコーン油系感熱ゲル化剤を添加する方法においてもブリスタの発生を抑制するにはまだ不十分であった。
【0011】
以上のような理由から、耐衝撃性、柔軟性、屈曲性を有し、且つ、硬度に優れる皮膜を、ブリスタが発生することなく得ることが出来る被覆剤用水性樹脂組成物の開発が切望されていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、特に被覆剤(即ち、表面コーティング剤)として使用した場合に、耐衝撃性に優れ、柔軟性や屈曲性が良好で、且つ、硬度に優れた被膜を、ブリスタが発生することなく形成することができる水性樹脂組成物を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、カルボキシル基を含有する特定の重合体粒子と無機充填剤と感熱ゲル化剤とカルボキシル基に対して反応性を有する架橋剤とが水性媒体中に分散する水性樹脂組成物を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0014】
すなわち、本発明は、分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]と感熱ゲル化剤[Y]としてのポリエーテル変性シリコーンとカルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z]と無機充填剤[W]が水性媒体中に分散してなる水性樹脂組成物であって、該分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]として、分子中にカルボキシル基を有する合成ゴムラテックス及び分子中にカルボキシル基を有するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x2)、又は分子中にカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂エマルジョン及び該アクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x3)のいずれか1種を用いることを特徴とする水性樹脂組成物であって、
前記(x2)は、前記合成ゴムラテックスと前記アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとの重量比率が30:70〜95:5であり、前記(x3)は、前記ポリウレタン樹脂エマルジョンと前記アクリル酸共重合体エマルジョンとの重量比率が30:70〜95:5であり、
前記感熱ゲル化剤[Y]の含有量が前記重合体粒子[X]100重量部に対して0.05〜30重量部であり、前記架橋剤[Z]の含有量が前記重合体粒子[X]の有するカルボキシル基1モルに対して0.1〜2.0モルであり、かつ前記無機充填剤[W]の含有量が前記重合体粒子100重量部に対して5〜50重量部である水性樹脂組成物を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明をさらに詳細に説明する。
【0016】
まず本発明に使用する分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]について説明する。カルボキシル基を有する重合体粒子[X](以下重合体粒子[X]という)は、分子中にカルボキシル基を有する合成ゴムラテックス及びアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x2)、又はポリウレタン樹脂エマルジョン及びアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x3)のいずれかである。
【0017】
本発明の水性樹脂組成物を構成する、分子中にカルボキシル基を有する合成ゴムラテックス(x1)[以下合成ゴムラテックス(x1)という]は、例えば脂肪族共役ジエン系単量体(a)と、アルキル基の炭素原子数が1〜10の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体(b)と、カルボキシル基含有ビニル系単量体(c)と、更に必要に応じて共重合可能な他のビニル系単量体(d)とを乳化重合することによって得られるものである。そしてこれらの単量体の重量比は、得られる樹脂皮膜の硬さの点で単量体(a)/単量体(b)/単量体(c)が5〜50/30〜80/1〜10であることが好ましい。
【0018】
ここで用いる脂肪族共役ジエン系単量体(a)としては、例えば、1,2−ブタジェン、1,3−ブタジェン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
【0019】
また、アルキル基の炭素原子数が1〜10の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体(b)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アルリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸オクタデシル等が挙げられ、なかでもアルキル基の炭素原子数が1〜4の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体が好ましく、高いヤング率が得られる点から、メタアクリル酸メチルが特に好ましい。
【0020】
更に、カルボキシル基含有ビニル系単量体(c)としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸およびその無水物、フマル酸、イタコン酸、不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステル(例えば、マレイン酸モノメチル、フマル酸モノエチル、イタコン酸モノノルマルブチル)等が挙げられる。
【0021】
更にまた、共重合可能な他のビニル系単量体(d)としては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、2,4―ジブロモスチレン等のエチレン性不飽和芳香族単量体;アクリロニトリル、メタクロニトリル等の不飽和ニトリル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の如きビニルエステル;塩化ビニリデン臭化ビニリデン等のビニリデンハライド;(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチレル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル等のエチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル;(メタ)アクリル酸グリシジル等のエチレン性不飽和カルボン酸のグリシジルエステル;(メタ)アクリルアミド、Nーメチロール(メタ)アクリルアミド、ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルミド等が挙げられる。
【0022】
本発明の水性樹脂組成物を構成する合成ゴムラテックス(x1)は、乳化剤、フリーラジカル発生触媒等の存在下に水性媒体中で上記単量体を乳化重合することにより得ることができる。この際2段重合法を採用することもできる。
乳化剤としては、各種の陰イオン性界面活性剤、非イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両イオン界面活性剤などを使用することができる。
【0023】
陰イオン性界面活性剤としては、例えば、高級アルコールの硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルスルホン酸塩等が挙げられ、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等が挙げられ、陽イオン性界面活性剤としては、例えばアルキルアンモニウムクロライド(ライオン(株)製アーカード12−50)等が挙げられ、さらに両イオン界面活性剤としては、例えばポリエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニル硫酸塩等が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物を使用することができる。
【0024】
フリ−ラジカル発生触媒としては、例えば過硫酸カリウム(K228) 、過硫酸アンモニウム[(NH4228]、過酸化水素等の水性触媒、tert−ブチルハイドパ−オキサイド、クメンハイドロパ−オキサイド等の油性触媒が挙げられる。
【0025】
また、上記重合に際し、通常その他の添加剤を用いることができる。かかる添加剤としては、例えば連鎖移動剤、エチレンジアミン四酢酸、pH調整のためのアルカリ物質等を挙げることができる。
【0026】
本発明の水性樹脂組成物を構成する合成ゴムラテックス(x1)は、未反応モノマーの臭気を低減する等のため、例えば、ストリッピング等の方法によって、必要とされる固形分含量に濃縮されて使用することが好ましい。
【0027】
本発明の水性樹脂組成物を構成する合成ゴムラテックス及びアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x2)は、合成ゴムラテックスとアクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合することにより得ることができる。
混合方法としては、例えばホモミキサーによる機械的撹拌やスタティックミキサーによる混合等の方法が挙げられる。
【0028】
合成ゴムラテックスとアクリル酸エステル共重合体エマルジョンとの比率は、耐衝撃性、柔軟性、屈曲性の点から合成ゴムラテックス:アクリル酸エステル共重合体エマルジョン=30:70〜95:5であるのが好ましい。
かかる合成ゴムラテックスとしては、上記の合成ゴムラテックス(x1)をそのまま用いることができる。
【0029】
また分子中にカルボキシル基を有するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン[以下アクリル酸エステル共重合体エマルジョンという]は、重合開始剤、必要に応じて乳化剤及び分散安定剤の存在下に、(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリル酸を必須の重合性単量体成分とし、さらに必要に応じてこれらの単量体と共重合可能なその他の重合性単量体の混合物を共重合させることにより得ることができる。
重合方法としては、例えば▲1▼水、重合性単量体、重合開始剤等を一括混合して重合する方法や、▲2▼水、重合性単量体、乳化剤を予め混合したものを滴下する所謂プレエマルジョン法や、▲3▼モノマー滴下法等が挙げられる。
【0030】
アクリル酸エステル共重合体エマルジョンの製造に使用する(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルプロピオン酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸ハーフエステル、マレイン酸ハーフエステル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンサクシネート、β−(メタ)ヒドロキシエチルハイドロゲンフタレートおよびこれらの塩、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、β−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート等のフッ素含有エチレン性不飽和単量体グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有重合性単量体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性単量体;アミノエチル(メタ)アクリレート、N−モノアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有重合性単量体;2−アジリジニルエチル(メタ)アクリレート等のアジリジニル基含有重合性単量体;アリル(メタ)アクリレート等のアリル基含有重合性単量体;ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等のシクロペンテニル基含有重合性単量体;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、アリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0031】
さらにその他の重合性単量体としては、例えばN−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のメチロールアミド基又はそのアルコキシ化物含有重合性単量体;ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びその塩酸塩等のシリル基含有重合性単量体;(メタ)アクリロイルイソシアナート、(メタ)アクリロイルイソシアナートエチルのフェノール或いはメチルエチルケトオキシム付加物等のイソシアナート基及び/又はブロック化イソシアナート基含有重合性単量体;2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−2−オキサゾリン等のオキサゾリン基含有重合性単量体;(メタ)アクリルアミド、N−モノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有重合性単量体;アクロレイン、ジアセトン(メタ)アクリルアミド等のカルボニル基含有重合性単量体;アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等のアセトアセチル基含有重合性単量体、スルホン酸基及び/又はサルフェート基(及び/又はその塩)、リン酸基及び/又はリン酸エステル基(及び/又はその塩)を含有するエチレン性不飽和単量体、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のビニルスルホン酸類又はその塩、アリルスルホン酸、2−メチルアリルスルホン酸等のアリル基含有スルホン酸類又はその塩、(メタ)アクリル酸2−スルホエチル、(メタ)アクリル酸2−スルホプロピル等の(メタ)アクリロイル基含有スルホン酸類又はその塩、(メタ)アクリルアミド−t−ブチルスルホン酸等の(メタ)アクリルアミド基含有スルホン酸類又はその塩、リン酸基を有する「アデカリアソープPP−70、PPE−710」[旭電化工業(株)製];酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルブチラート、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アミルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有エチレン性不飽和単量体;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルアニソール、α−ハロスチレン、ビニルナフタリン、ジビニルスチレン等の芳香族環を有するビニル化合物;イソプレン、クロロプレン、ブタジエン、エチレン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、N−ビニルピロリドン等のラジカル重合可能な単量体等が挙げられる。これらの1種又は2種以上の混合物を使用することができる。
【0032】
アクリル酸エステル共重合体エマルジョンの製造で使用する乳化剤としては、上記の乳化剤をそのまま用いることができる。
【0033】
さらに、必要に応じて、一般的に「反応性乳化剤」と称される重合性不飽和基を分子内に有する乳化剤を使用することもできる。かかる反応性乳化剤としては、市販製品として、例えばスルホン酸基及びその塩を有する「ラテムルS−180」[花王(株)製]、「エレミノールJS−2、RS−30」[三洋化成工業(株)製]等;硫酸基及びその塩を有する「アクアロンHS−10、HS−20」[第一工業製薬(株)製]、「アデカリアソープSE−10、SE−20」[旭電化工業(株)製]等;リン酸基を有する「ニューフロンティアA−229E」[第一工業製薬(株)製]等;非イオン性親水基を有する「アクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50」[第一工業製薬(株)製]等が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0034】
またアクリル酸エステル共重合体エマルジョンの製造に使用することのできる乳化剤以外のその他の分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、繊維素エーテル、澱粉、マレイン化ポリブタジエン、マレイン化アルキッド樹脂、ポリアクリル酸(塩)、ポリアクリルアミド、水性アクリル樹脂、水性ポリエステル樹脂、水性ポリアミド樹脂、水性ポリウレタン樹脂等の合成或いは天然の水溶性高分子物質が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物を使用することができる。
【0035】
また、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンを製造する際の水性媒体としては、特に限定されるものではないが、水のみを使用してもよいし、或いは、水と水溶性溶剤の混合溶剤を使用してもよい。ここで用いる水溶性溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルカルビトール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の極性溶剤が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物が使用できる。
【0036】
また、本発明の水性樹脂組成物を構成するアクリル酸エステル共重合体エマルジョンの製造する際に用いる重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が用いられる。かかるラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル類、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類等の有機過酸化物類、過酸化水素等が挙げられる。
【0037】
また上記過酸化物と還元剤とを併用したレドックス重合開始剤を使用することもできる。還元剤としては、例えばアスコルビン酸及びその塩、エリソルビン酸及びその塩、酒石酸及びその塩、クエン酸及びその塩、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、塩化第二鉄等が挙げられる。また、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩等のアゾ系開始剤を使用することも可能である。上記の重合開始剤の1種又は2種以上の混合物を使用することができる。
【0038】
また、本発明の水性樹脂組成物を構成するアクリル酸エステル共重合体エマルジョンの重合体の分子量を調整する必要がある場合は、分子量調整剤として連鎖移動能を有する化合物を添加してもよい。かかる分子量調整剤としては、例えば、ラウリルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸、チオグリセリン等のメルカプタン類、又は、α−メチルスチレン・ダイマー等が挙げられる。
【0039】
また、本発明の水性樹脂組成物を構成するアクリル酸エステル共重合体エマルジョンのカルボキシル基を中和するため、中和剤を使用することができる。かかる中和剤として塩基性物質を使用することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;アンモニア;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジメチルプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等の水溶性有機アミン類等が挙げられる。塩基性物質としては、上記化合物の1種又は2種以上の混合物を使用することができる。これらのうち、特に、得られる被膜の耐水性をより向上させる場合は、常温或いは加熱により飛散し易いアンモニアを使用することが好ましい。
【0040】
また、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンを製造する際の重合温度は、使用する単量体の種類、重合開始剤の種類等により異なるが、水性媒体中で重合する場合は通常30〜90℃の範囲で行うことが好ましい。
【0041】
アクリル酸エステル共重合体エマルジョンの共重合体の平均粒子径(50%メジアン径)は、被膜形成時の乾燥性に優れることから、250〜1500nmであることが好ましい。
【0042】
また、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンに、水溶性或いは水分散性の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等を混和して使用することもできる。
【0043】
さらに、必要に応じて、本発明の所望の効果を阻害しない範囲で、顔料、pH調整剤、被膜形成助剤、レベリング剤、増粘剤、撥水剤、消泡剤等公知のものを適宜添加して使用することができる。
【0044】
本発明の水性樹脂組成物を構成する分子中にカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂エマルジョン[以下ポリウレタン樹脂エマルジョンという]及びアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x3)は、ポリウレタン樹脂エマルジョンとアクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合することにより得ることができる。
【0045】
ポリウレタン樹脂エマルジョンとアクリル酸エステル共重合体エマルジョンとの比率は、耐衝撃性、柔軟性、屈曲性の点からポリウレタン樹脂エマルジョン:アクリル酸エステル共重合体エマルジョン=30:70〜95:5であるのが好ましい。
アクリル酸エステル共重合体エマルジョンは、上記のアクリル酸エステル共重合体エマルジョンをそのまま使用することができる。
ポリウレタン樹脂エマルジョンの製造方法としては、従来からよく知られているいずれの方法でもよく、すなわち例えば、次のような方法が挙げられる。
【0046】
1)活性水素含有化合物、及び親水性基含有化合物と、ポリイソシアネートを反応させて得られた親水性基含有ポリウレタン樹脂の有機溶剤溶液又は有機溶剤分散液に、必要に応じて中和剤を含む水溶液を混合してエマルジョンを得る方法。 2)活性水素含有化合物、及び親水性基含有化合物と、ポリイソシアネートを反応させて得られた親水性基含有末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーに、中和剤を含む水溶液と混合するか、または予めプレポリマー中に中和剤を加えた後水を混合して水に分散させた後、ポリアミンと反応させてエマルジョンを得る方法。
3)活性水素含有化合物、及び親水性基含有化合物と、ポリイソシアネートを反応させて得られた親水性基含有末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーに、中和剤及びポリアミンを含む水溶液と混合するか、または予めプレポリマー中に中和剤を加えた後ポリアミンを含む水溶液と混合してエマルジョンを得る方法。
【0047】
上記の方法のほかに、親水性基を有さないポリウレタン樹脂を外部乳化剤により、強制的に水性媒体中に分散するという方法もあるが、その様な方法で得たものはあまり好ましくない。
【0048】
ポリイソシアネートとしては、例えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フエニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフエニレンジイソシアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
【0049】
イソシアネート基と反応し得るその他の活性水素含有化合物は、便宜上平均分子量300〜10,000、好ましくは500〜5,000の高分子量化合物と、分子量300以下の低分子量化合物に分けられる。
【0050】
上記高分子量化合物としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルアミドポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリブタジエン系等のポリオレフィンポリオール等が挙げられる。
【0051】
ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量300〜6,000)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキシド付加体等のグリコール成分とコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸及びこれらジカルボン酸の無水物あるいはエステル形成性誘導体;p−ヒドロキシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸及びこれらのヒジロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等の酸成分とから脱水縮合反応によって得られるポリエステルの他にε−カプロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステル及びこれらの共重合ポリエステルが挙げられる。
【0052】
ポリエーテルポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、しょ糖、アコニット糖、トリメリット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリイソプロパノールアミン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフタール酸、1,2,3−プロパントリチオール等の活性水素原子を少なくとも2個有する化合物の1種または2種以上を開始剤としてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等の1種または2種以上を常法により付加重合したものが挙げられる。
【0053】
ポリカーボネートポリオールとしては、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールとジフェニルカーボネート、ホスゲンとの反応によって得られる化合物が挙げられる。
【0054】
上記低分子量化合物としては、分子量300以下の分子内に少なくとも2個以上の活性水素を含有する化合物が挙げられ、例えばポリエステルポリオールの原料として用いたグリコール成分;グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペンタエリスリトール等のポリヒドロキシ化合物;エチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,2−プロパンジアミン、ヒドラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン化合物が挙げられる。
【0055】
ポリウレタン樹脂エマルジョンは、親水性基を有する末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを使用することにより、ポリウレタン樹脂に親水性基を導入することができる。
この親水性基を有する末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの原料としては、親水性基含有化合物、例えば、分子内に少なくとも1個以上の活性水素原子を有し、かつカルボキシル基の塩、スルホン酸の塩、リン酸の塩、4級アンモニウム塩、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、3級アミノ基からなる群から選ばれる少なくとも一つの官能基を含有する基本的にイオン性を有する化合物、あるいは分子内に少なくとも1個以上の活性水素原子を有し、かつエチレンオキシドの繰り返し単位からなる基、エチレンオキシドの繰り返し単位とその他のアルキレンオキシドの繰り返し単位からなる基を含有するノニオン性の化合物が挙げられる。
これらの親水性基のうち、架橋剤[Z]との反応点となりうる点で、カルボキシル基及びカルボキシル塩基からなるアニオン性基及び/またはエチレンオキサイドの繰り返し単位を含有するノニオン性基が好ましい。
【0056】
かかる親水性基含有化合物としては、具体的には、例えば2−オキシエタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホ安息香酸、スルホコハク酸、5−スルホイソフタル酸、スルファニル酸、1,3−フェニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、2,4−ジアミノトルエン−5−スルホン酸等のスルホン酸含有化合物及びこれらの誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオール;2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、ジオキシマレイン酸、2,6−ジオキシ安息香酸、3,4−ジアミノ安息香酸等のカルボン酸含有化合物及びこれらの誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオール;メチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、アルキルジイソプロパノールアミン等の3級アミノ基含有化合物及びこれらの誘導体叉はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオール;前記3級アミノ基含有化合物及びこれらの誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールと、塩化メチル、臭化メチル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、塩化ベンジル、臭化ベンジル、エチレンクロルヒドリン、エチレンブロムヒドリン、エピクロルヒドリン、ブロムブタン等の4級化剤の反応物;エチレンオキシドの繰り返し単位を少なくとも30重量%以上含有し、ポリマー中に少なくとも1個以上の活性水素を含有する分子量300〜20,000のポリオキシエチレングリコール又はポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体グリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシブチレン共重合体グリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシアルキレン共重合体グリコール又はそのモノアルキルエーテル等のノニオン基含有化合物又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリエーテルポリオールが挙げられ、これら単独で、もしくは組み合わせて使用される。
【0057】
本発明で用いられるポリウレタン樹脂エマルジョン中の親水性基の含有量は、親水性基がカルボキシル基、スルホン酸基等のイオン性基の場合は、最終的に得られるポリウレタン樹脂固形分100重量部当り少なくとも0.005〜0.2当量であり、好ましくは0.01〜0.1当量である。上記の中で、特に親水性基としてカルボキシル基が好ましい。
【0058】
又ノニオン性の化合物を使用する場合は、最終的に得られるポリウレタン樹脂固形分100重量部当り少なくとも20重量部であり、なかでも10重量部以下にすることが好ましい。
【0059】
また本発明において前記親水性基含有化合物と外部乳化剤とを併用しても構わない。
かかる乳化剤としては、上記の乳化剤をそのまま用いることができる。
【0060】
本発明に係るポリウレタン樹脂及び末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーは、従来公知の方法で製造される。公知の製造法としては、例えばポリウレタン樹脂の場合は、前記ポリイソシアネートと活性水素含有化合物(親水性基含有化合物も含む)を、イソシアネート基と活性水素基の当量比をそれぞれポリウレタン樹脂の場合は、0.8:1〜1.2:1、好ましくは0.9:1〜1.1:1の比率で反応させるものである。また末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの場合は、1.1:1〜3:1、好ましくは1.2:1〜2:1の比率で、20〜120℃好ましくは30〜100℃にて反応させるものである。
【0061】
これらの反応は無溶剤下にて行なうこともできるが、反応系の反応制御あるいは粘度低下等の目的で有機溶剤を使用することもできる。かかる有機溶剤はとくに限定されないが、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が挙げられる。かかる有機溶剤は、最終的に得られるポリウレタン樹脂水性分散体から蒸留除去する場合は、蒸留除去が容易な比較的沸点が低いものを用いることが好ましい。やむをえず沸点100℃以上の有機溶剤を使用しなければならない場合においてもその使用量は必要最小限に止めることが好ましい。
【0062】
ポリウレタン樹脂エマルジョンの製造で用いることのできるカルボキシル基を中和するための中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の不揮発性塩基;トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン類、アンモニア等の揮発性塩基が挙げられる。これらの中和剤の添加の時期としては、カルボキシル基含有不飽和単量体の重合前、中、後あるいは、ウレタン化反応中、後のいずれでも構わない。
【0063】
ポリウレタン樹脂エマルジョンの製造で用いることのできるポリアミンとしては、例えばエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,2−シクロヘキサンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、アミノプロピルエタノールアミン、アミノヘキシルエタノールアミン、アミノエチルプロパノールアミン、アミノプロピルプロパノールアミン、アミノヘキシルプロパノールアミン等のジアミン類;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン類;ヒドラジン類;酸ヒドラジド類、水が挙げられ、これら単独あるいは組み合わせて使用される。
【0064】
かくして得られたポリウレタン樹脂エマルジョンはそのまま用いてもよいが、有機溶剤を必要に応じて蒸留除去して用いることもできる。
有機溶剤の蒸留除去を行うに際しては各種の蒸留装置が使用できるが、蒸留効率や蒸留除去した有機溶剤が大気中に放出されない蒸留装置が好ましく、中でも薄膜蒸発装置が特に好ましい。
【0065】
有機溶剤を除去して得られたポリウレタン樹脂エマルジョンは、樹脂の固形分が10〜60重量%、好ましくは15〜50重量%のエマルジョンである。やむ終えず沸点100℃以上の有機溶剤を使用しなければならない場合でも、水性分散体の全重量当たり20重量%までにそのような有機溶剤の使用量は止めるべきである。
【0066】
次ぎに本発明の水性樹脂組成物に使用する感熱ゲル化剤[Y]としては、ポリエーテル変性シリコーン、アルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレンオキサイド付加物、亜鉛アンモニウム塩、ノニオン系界面活性剤、無機金属塩、ポリプロピレングリコール、ポリビニルメチルエーテル等が挙げられる。これらのうち、耐水性の点でポリエーテル変性シリコーン、アルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレンオキサイド付加物、ノニオン系界面活性剤、ポリビニルメチルエーテルが好ましく、さらにブリスタを抑制するという効果の点でポリエーテル変性シリコーンが好ましい。またポリエーテル変性シリコーンの1重量%水溶液の曇点は、ブリスタを抑制する効果の点で30〜55℃であることが好ましい。
【0067】
ここで、感熱ゲル化剤[Y]の曇点とは、透明なポリエーテル変性シリコーンの1重量%水溶液を室温より徐々に加熱していき、目視観察により該水溶液に濁りを生ずる温度をいい、本発明における曇点は、後記の実施例に示す方法で測定した数値に基づくものである。
【0068】
ポリエーテル変性シリコーンは、さらに具体的には、構造式[1]又は構造式[2]で表される。構造式[1]及び構造式[2]の中でポリオキシアルキレングリコール単位としては、エチレンオキサイド及びエチレンオキサイド以外のアルキレンオキサイド等が挙げられる。
【0069】
【化1】

Figure 0004045827
【化2】
Figure 0004045827
【0070】
上記構造式[1]及び[2]中、R1は任意のアルキル基、R2は任意のアルキレン基、R3、R4は何れか一方がエチレン残基で、他方が炭素原子数が3〜8のアルキレン残基であり、R5はアルキル基、アセチル基もしくは水素を示し、a及びbは各々1以上の整数を示し、m及びnは各々任意の整数を示す。
【0071】
これらの感熱ゲル化剤[Y]の量は、特に制限されるものではないが、重合体水性分散液の長期保存性の面から、重合体粒子[X]100重量部に対して、通常、0.05〜30重量部の範囲で使用することが好ましい。
【0072】
重合体粒子[X]のカルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z](以下架橋剤[Z]という)としては、カルボキシル基と反応性を有する架橋剤であれば、特に制限を受けるものではない。架橋剤[Z]の態様は、水溶性、或いは水希釈性または水分散性等が挙げられる。
【0073】
架橋剤[Z]としては、具体的には、例えば多官能性メラミン化合物、多官能性ポリエチレンイミン化合物、多官能性(ブロック)イソシアネート化合物、多官能性アジリジン化合物、多官能性グリシジル化合物、多官能性カルボジイミド化合物、多官能性オキサゾリン化合物等が挙げられる。
【0074】
これらの中でも、多官能性グリシジル化合物、多官能性カルボジイミド化合物、多官能性オキサゾリン化合物が、得られる被膜の架橋密度を向上させることができ、被膜の耐衝撃性や硬度が向上するため好ましい。
【0075】
さらにこれらの架橋剤の中で、被膜の耐衝撃性の点で特に優れるため、多官能性オキサゾリン化合物が好ましい。
【0076】
多官能性グリシジル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル等の脂肪族多価アルコールのグリシジルエーテル類;ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールのグリシジルエーテル類;多価アルコール[エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ビス(ヒドロキシメチル)ベンゼン等]と多価カルボン酸[蓚酸、アジピン酸、ブタントリカルボン酸、マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ベンゼントリカルボン酸等]とのポリエステルのポリグリシジル化物、ポリカプロラクトンのポリグリシジル化物等のポリエステルのポリグリシジル化物;多価アミン[エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、トリレンジアミン等]と多価カルボン酸[蓚酸、アジピン酸、ブタントリカルボン酸、マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ベンゼントリカルボン酸等]とのポリアミドのポリグリシジル化物;ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの縮合物、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの縮合物のエチレンオキシド付加物、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの縮合物のプロピレンオキシド付加物等のビスフェノールA系エポキシ樹脂;フェノールノボラック樹脂、フェノールノボラック樹脂のエチレンオキシド付加物、フェノールノボラック樹脂のプロピレンオキシド付加物等のフェノールノボラック系エポキシ樹脂;エポキシ樹脂をウレタン変性したエポキシウレタン樹脂;側鎖にエポキシ基を有する各種ビニル系(共)重合体;グリシジル変性シリコーンオイル;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシジル基含有アルコキシシランの部分加水分解物;グリシジル基含有アクリル樹脂等の1分子中にグリシジル基を2個以上有する化合物が挙げられる。
【0077】
この様なグリシジル基含有化合物の中でも、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル類、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、グリセロールポリグリシジルエーテル類、ジグリセロルポリグリシジルエーテル類、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル類、ソルビトールポリグリシジルエーテル類等の水溶性グリシジル基含有化合物、または、「デナコールEM−125」[ナガセ化成工業(株)製]、「ディックファインEM−100」[大日本インキ化学工業(株)製]、「アデカレジンEPE−0410、EPES−0425W」[旭電化工業(株)製]等の自己分散性のグリシジル基含有化合物をエマルジョン化したもの、或いは水不溶性のグリシジル基含有化合物(液状、固型状)を乳化剤でエマルジョン化したものが、重合体粒子[X]との相溶性や硬化性の点から好ましい。
【0078】
また多官能性グリシジル化合物としては、1分子中にグリシジル基と、グリシジル基以外の反応性官能基(ここで反応性官能基とは、重合体粒子[X]中の反応基と反応し得る反応性官能基、もしくは該反応基同士で反応し得る反応性官能基をいう)を有していることが好ましい。かかる化合物としては、具体的には、1分子中にグリシジル基と、加水分解性シリル基もしくはシラノール基を含有するグリシジル基含有シラン化合物が挙げられる。
【0079】
このグリシジル基含有シラン化合物を用いた場合、被膜の耐水性や耐衝撃性等の諸物性、特に耐衝撃性が著しく向上し、更に、架橋性が良好であり、例えば常温乾燥のみで所望とする性能の架橋被膜が得られるため好ましい。
【0080】
グリシジル基含有シラン化合物としては、これらの両種の反応性基を併有するエチレン性重合体や、グリシジル基を有するシランカップリング剤、あるいはグリシジル基を有するシリコーン樹脂などが特に代表的なものとして挙げられる。
【0081】
ここにおいて、加水分解性シリル基とは、たとえばアルコキシ基、置換アルコキシ基、フェノキシ基、ハロゲン原子、イソプロペニルオキシ基、アシロキシ基またはイミノオキシなどが結合した珪素原子を含む原子団であって、容易に加水分解が進行し、シラノール基を生成する官能基を指称するものである。かかる加水分解性シリル基としては、例えばアルコキシシリル基、フェノキシシリル基、ハロシリル基、イソプロペニルオキシシリル基、アシロキシシリル基またはイミノオキシシリル基などが挙げられる。
【0082】
上記したグリシジル基と加水分解性シリル基もしくはシラノール基を併有するエチレン性重合体を調製するには、公知の各種の方法がいずれも適用できる。これらのうち、推奨し得る方法としては、▲1▼各種の加水分解性シリル基含有重合性単量体類と各種のグリシジル基含有重合性単量体類とをラジカル共重合する方法、▲2▼加水分解性シリル基含有重合性単量体類と、各種のグリシジル基含有重合性単量体類と、これらと共重合可能なるその他の重合性単量体とをラジカル共重合する方法、▲3▼γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランまたはγ−メルカプトプロピルトリイソプロペニルオキシシランの如き、加水分解性シリル基を含有する各種の連鎖移動剤の存在下に、前述した各種のグリシジル基含有重合性単量体類を必須の単量体成分とする単量体混合物をラジカル(共)重合せしめるか、あるいは、▲4▼上記▲1▼もしくは▲2▼の方法と上記▲3▼の方法を組み合わせた方法等の種々の方法が挙げられる。
【0083】
また、上記したグリシジル基含有シランカップリング剤として、特に代表的なものとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシランもしくはγ−グリシドキシプロピルトリイソプロぺニルオキシシランの如き、各種のグリシジル基含有シラン化合物;γ−イソシアネ−トプロピルトリイソプロぺニルオキシシランもしくはγ−イソシアネ−トプロピルトリメトキシシランの如き、各種のイソシアネートシラン化合物と、グリシド−ルとの付加物;またはγ−アミノプロピルトリメトキシシランの如き、各種のアミノシラン化合物と、ジグリシジル化合物との付加物;あるいは、上掲の如き各種のグリシジル基含有シラン化合物を部分加水分解縮合せしめて得られる、一分子中に2個以上のグリシジル基と加水分解性シリル基とを併有する化合物等が挙げられる。
【0084】
架橋剤[Z]として、多官能性グリシジル化合物を使用する場合は、硬化触媒を併用することが、被膜の架橋性をより一層向上することができる点から好ましい。
【0085】
かかる硬化触媒として特に代表的なものとしては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸カリウム、ナトリウム・メチラート等の各種の塩基性化合物類;テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、オクチル酸錫、オクチル酸鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ジ−n−ブチル錫ジアセテート、ジ−n−ブチル錫ジオクトエート、ジ−n−ブチル錫ジラウレート、ジ−n−ブチル錫マレエート等の各種の含金属化合物類;p−トルエンスルホン酸、トリクロル酢酸、燐酸、モノアルキル燐酸、ジアルキル燐酸、モノアルキル亜燐酸、ジアルキル亜燐酸等の各種の酸性化合物などが挙げられる。
【0086】
次に、架橋剤[Z]として使用する多官能性カルボジイミド化合物としては、2個以上のカルボジイミド基を含有する化合物であり、例えば、有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応によりイソシアネート末端多価カルボジイミドを合成することにより製造できる。
【0087】
2個以上のカルボジイミド基を含有する化合物を合成する際の原料である有機ジイソシアネートとしては、脂肪族、脂環式或いは芳香族のジイソシアネートが挙げられ、これらを単独或いは二種以上の混合物として使用することができる。具体的には、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメチルメタンジイソシアネート、1,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【0088】
上記した有機ジイソシアネートとともにモノイソシアネート等の末端イソシアネート基と反応する化合物を用いて、分子を適当な重合度に制御することもできる。
【0089】
上記した有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応は、カルボジイミド化触媒の存在下に進行する。このカルボジイミド化触媒としては、例えば、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシドや、これらの3−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシド等を使用することができる。
【0090】
また多官能性カルボジイミド化合物は、水溶性、或いは水希釈性または水分散性であることが、重合体粒子[X]との相溶性の点から好ましい。
【0091】
多官能性カルボジイミド化合物を自己乳化或いは水溶液の形態にするには、適当な乳化剤や分散安定剤を用いて水に分散させたり、或いは多官能性カルボジイミド化合物の分子構造内に親水性のセグメントを付加することにより行うことができる。
【0092】
上記親水性セグメントとしては、ジアルキルアミノアルコールの四級アンミニウム塩(例えば2−ジメチルアミノエタノールの四級塩等)、ジアルキルアミノアルキルアミンの四級塩(例えば3−ジメチルアミノ−n−プロピルアミンの四級塩等)、反応性ヒドロキシル基を少なくとも1個以上有するアルキルスルホン酸塩(例えばヒドロキシプロパンスルホン酸塩等)、アルコキシ基で末端封鎖されたポリエチレンオキサイドまたはポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドとの混合物(例えばメトキシ基またはエトキシ基で末端封鎖されたポリエチレンオキサイド等)等が挙げられる。
【0093】
多官能性カルボジイミド化合物としては、製品として、例えば、カルボジライトV−01、V−02、V−03、V−04、V−05、V−06[日清紡(株)製]、UCARLINK XL−29SE、XL−29MP[ユニオンカーバイド(株)製]を挙げることができる。
【0094】
次に、架橋剤[Z]として使用する多官能性オキサゾリン化合物は、2個以上のオキサゾリン基を含有する化合物である。かかる多官能性オキサゾリン化合物は、低分子量化合物であっても重合体であってもよいが、被膜の架橋密度を向上し、被膜の耐衝撃性等に優れる点から、重合体であることが好ましい。
【0095】
上記多官能性オキサゾリン化合物の低分子量化合物としては、例えば、2,2’−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−メチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−トリメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−ヘキサメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、ビス−(2−オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス−(2−オキサゾリニルノルボルナン)スルフィド等を挙げることができる。
【0096】
また多官能性オキサゾリン化合物の重合体としては、下記一般式[1](式中、R1、R2、R3、R4はそれぞれ独立に水素、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基または置換アリール基であり、R5は付加重合性不飽和結合を有する非環状有機基である)で表される付加重合性オキサゾリンと、共重合可能な単量体を含むモノマー成分を重合したオキサゾリン基含有重合体が挙げられる。
【化3】
Figure 0004045827
【0097】
上記付加重合性オキサゾリンとして、具体的には、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等を挙げることができる。これらのうち、2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが、工業的に入手し易いため、好ましい。
【0098】
付加重合性オキサゾリンの使用量は、特に制限を受けるものではないが、単量体成分中の5重量%以上含有することが好ましく、更に好ましくは、30〜60重量%の範囲である。
【0099】
付加重合性オキサゾリンの使用量がかかる範囲であれば、得られる被膜に優れた耐衝撃性、耐水性などを付与することができる。
【0100】
付加重合性オキサゾリンの使用量が5重量%未満では、重合体粒子[X]のカルボキシル基との架橋反応の程度が不十分となり、得られる被膜の耐衝撃性等が低下することがある。
【0101】
また60重量%を越える場合には、多官能オキサゾリン化合物自体の親水性が強くなり、得られる被膜の耐水性が低下することがある。
【0102】
本発明に使用する付加重合性オキサゾリンと共重合可能な単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールとのモノエステル化合物等の(メタ)アクリル酸エステル類;2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、β−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート等のフッ素含有エチレン性不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルブチラート、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アミルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有エチレン性不飽和単量体;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルアニソール、α−ハロスチレン、ビニルナフタリン、ジビニルスチレン等の芳香族環を有するビニル化合物;イソプレン、クロロプレン、ブタジエン、エチレン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、N−ビニルピロリドン等が挙げられ、これらの1種または2種以上の混合物を使用することができる。
【0103】
また、多官能性オキサゾリン化合物は、水溶性、或いは水希釈性または水分散性であることが、重合体粒子[X]との相溶性の点から好ましい。
【0104】
多官能性オキサゾリン化合物の重合体は、上記単量体成分を、従来公知の溶液重合法や乳化重合法等の方法で製造することができる。
【0105】
多官能性オキサゾリン化合物の重合体としては、市販品として、例えばエポクロスK−1010E、K−1020E、K−1030E、K−2010E、K−2020E、K−2030E[(株)日本触媒製:エマルジョンタイプ]、エポクロスWS−500、WS−700[(株)日本触媒製:水溶性タイプ]を挙げることができる。
【0106】
これらの多官能性オキサゾリン化合物の市販品のうち、水溶性のエポクロスWS−500、WS−700が、前述の如く被膜の架橋密度を向上することができ、耐衝撃性に優れるため、好ましい。
【0107】
これらの架橋剤[Z]の量は、特に制限されるものではないが、水性分散液の架橋性、架橋被膜の性能及び水性分散液の貯蔵安定性の面から、重合体粒子[X]中に含まれるカルボキシル基1モルに対して、通常、0.1〜2.0モルの範囲で使用することが好ましい。
【0108】
本発明の水性樹脂組成物は、それ自体、常温もしくは加熱乾燥により、耐衝撃性に優れ、柔軟性や屈曲性に優れ、且つ硬度に優れた被膜を形成するものであるが、本発明の奏する効果を損なわない範囲において、架橋剤[Z]以外の架橋剤を使用することができる。かかる架橋剤としては、例えば、多官能性ポリアミン化合物、多官能ポリエチレンイミン化合物、金属塩化合物等が挙げられ、これらの1種または2種以上の混合物として使用することができる。
【0109】
本発明の水性樹脂組成物は、被膜形成時のブリスタの発生を防止するという点で、さらに無機充填剤[W]を併用するものである。
この無機充填剤[W]としては、特に限定されるものでないが、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク、珪藻土、マイカ、カオリン、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ケイ酸カルシウム、カーボンブラック、アタパルジャイト、シラスバルーン、パーライト等が挙げられ、これらは単独又は2種以上を混合使用してもよい。
【0110】
本発明において、上記の無機充填剤[W]の含有量は、重合体粒子[X]100重量部に対して5〜50重量部の範囲であることが好ましい。無機充填剤[W]の含有量がかかる範囲であれば強度の優れた被膜が得られる。
【0111】
また、無機充填剤[W]の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、好ましくは0.1〜100μmの範囲である。
【0112】
無機充填剤[W]の混和安定性及び貯蔵安定性を向上させる目的で分散安定剤を使用することができる。分散安定剤としては、例えば水溶性高分子物質を使用することができる。この水溶性高分子物質としては、例えば、ポリビニルアルコール、繊維素エーテル、澱粉、マレイン化ポリブタジエン、マレイン化アルキッド樹脂、ポリアクリル酸(塩)、ポリアクリルアミド、水溶性アクリル樹脂等の合成或いは天然の水溶性高分子物質が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物を使用することができる。
【0113】
上記分散安定剤は、被膜の耐水性等の面からその使用量を極力少なくすることが好ましい。分散安定剤の使用量は、重合体粒子[X]100重量部に対して2重量部以下とすることが好ましい。
【0114】
本発明の水性樹脂組成物は、さらに増粘剤[V]を含むことが好ましい。増粘剤[V]は、従来公知の増粘剤を用いることができる。従来公知の増粘剤としては、例えばカルボキシルメチルセルロース(CMC)水溶液、ヒドロキシルエチルセルロース水溶液、デンプン、ポリビニルアルコール、親水性基含有合成樹脂エマルジョン等が挙げられるが、ブリスタの発生を防止する点で、親水性基含有合成樹脂エマルジョンが好ましく、この中でもカルボキシル基含有アクリル系共重合体エマルジョンであることが特に好ましい。
【0115】
カルボキシル基含有アクリル系共重合体エマルジョンを製造する方法としては、水性媒体中で単量体を乳化重合することにより上記重合体[A]を製造する方法と同様の方法を用いることができる。
この場合、アンモニア水溶液や水酸化ナトリウム水溶液を添加したときのアルカリ増粘性の点で、単量体のうちカルボキシル基含有単量体を15〜60重量%用いるのが好ましい。
【0116】
本発明で使用するカルボキシル基含有アクリル系共重合体の分子量を調整する必要がある場合は、分子量調整剤として連鎖移動能を有する化合物を添加してもよい。
【0117】
また本発明で使用するカルボキシル基含有アクリル系共重合体エマルジョンのカルボキシル基は、必要に応じて塩基性物質等の中和剤で中和させることができる。
【0118】
本発明において、上記の増粘剤[V]の含有量は、特に制限されるものではないが、重合体粒子[X]100重量部に対して5重量部以下の範囲であることが好ましい。増粘剤[V]の含有量がかかる範囲であれば水性樹脂組成物の粘度の経時安定性に優れる。
【0119】
本発明の水性樹脂組成物により形成された被膜の測定温度25℃での引張試験でのヤング率は、特に制限されないが、被覆された繊維の保護に優れる点で50MPa以上であることが好ましい。
【0120】
本発明の水性樹脂組成物により形成された被膜の測定温度25℃での引張試験での破断点伸度は、特に制限されないが、塗膜の屈曲性に優れる点で、200%以上であることが好ましい。
【0121】
この測定温度25℃での引張試験でのヤング率及び破断点伸度は、後記実施例で得られる試験片を、引張試験機を用いて、温度25℃でクロスヘッドスピード200mm/分の条件で軸方向に引っ張ったときの軸方向の伸びを測定した数値に基づくものである。
【0122】
本発明の水性樹脂組成物には、更に必要に応じて、水溶性或いは水分散性の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、或いは熱可塑性樹脂、例えばポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等を混和して使用することもできる。
【0123】
更に、必要に応じて、本発明の所望の効果を阻害しない範囲で、顔料、pH調整剤、被膜形成助剤、レベリング剤、撥水剤、消泡剤、酸化防止剤、耐光安定剤等公知のものを適宜添加して使用することができる。
【0124】
本発明の水性樹脂組成物は、優れた低温特性を有し、且つ、常温での硬度に優れ、耐水性の良好な被膜を与えるものであり、その用途は多岐にわたる。特に、耐衝撃性と柔軟性や屈曲性を有し、且つ硬度の要求される分野において有用なものであり、例えば塗料、プライマー処理剤、接着剤、フィルムコーティング剤、繊維加工用樹脂(織編物や不織布用バインダー・被覆剤、植毛加工用バインダー等)、紙加工(含浸、塗工)用樹脂、ガラス繊維加工用樹脂(ガラス繊維集束剤、ガラスペーパー用バインダー、ガラス繊維被覆剤等)、モルタル改質用樹脂等として利用できる。特に、塗料、インキ、ニス、フィルムコーティング、接着、繊維加工用樹脂、紙加工用樹脂等の応用分野で利用される場合、既述の通り極めて優れた効果を発現する。
【0125】
尚、本発明の態様は、上述したように、分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]と感熱ゲル化剤[Y]とカルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z]と無機充填剤[W]が水性媒体中に分散してなる水性樹脂組成物であって、該分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]として、分子中にカルボキシル基を有する合成ゴムラテックス(x1)、該合成ゴムラテックス及び分子中にカルボキシル基を有するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x2)、又は分子中にカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂エマルジョン及び該アクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x3)のいずれか1種を用いることを特徴とする水性樹脂組成物にかかるものである。
【0126】
本発明の他の態様の一つとしては、前記水性樹脂組成物により形成される被膜の測定温度25℃での破断点伸度が200%以上である水性樹脂組成物にかかるものである。
【0127】
本発明の他の態様の一つとして、前記水性樹脂組成物により形成される被膜の測定温度25℃での引張試験におけるヤング率が50MPa以上である水性樹脂組成物にかかるものである。
【0128】
本発明の他の態様の一つとして、前記感熱ゲル化剤[Y]が、ポリエーテル変性シリコーンである水性樹脂組成物にかかるものである。
【0129】
また本発明の他の態様の一つとして、前記ポリエーテル変性シリコーンの1重量%水溶液の曇点が30〜55℃である水性樹脂組成物にかかるものである。
さらに本発明の他の態様の一つとして、前記カルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z]が、多官能性グリシジル化合物、多官能性カルボジイミド化合物及び多官能性オキサゾリン化合物からなる群から選ばれる1種以上の架橋剤である水性樹脂組成物にかかるものである。
【0130】
本発明の他の態様の一つとして、さらに増粘剤[V]を含有する水性樹脂組成物にかかるものである。
また本発明の他の態様の一つとして、前記水性樹脂組成物中の固形分が50重量%以上である水性樹脂組成物にかかるものである。
【0131】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により、一層、具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例に限定されるものではない。以下において、特に断らない限り、「%」は重量%、「部」は重量部をそれぞれ示すものとする。
【0132】
まず本発明で用いた測定方法及び評価方法について以下に述べる。
【0133】
[平均粒子径の測定方法]
平均粒子径は、動的光散乱法により、日機装(株)製マイクロトラックUPA型粒度分布測定装置にて測定した平均粒子径(50%メジアン径)の値を求めた。
【0134】
[測定温度25℃での引張試験でのヤング率の測定方法]
実施例で得られた本発明の水性樹脂組成物を乾燥後の膜厚が0.5mmとなるようにガラス板に塗工し、40℃で8時間乾燥した後、ガラス板から剥離し、更に140℃で5分間乾燥したものを2号ダンベルで打ち抜き、これを試料とした。この試料を用いて、オリエンテック社製テンシロンRTM−100型引張試験機にて、25℃の雰囲気下で、クロスヘッドスピード200mm/分で引張試験を実施した時の0〜2.5%のひずみΔεと応力Δσから次式を用いて表した値をヤング率Eとした。
【0135】
【式1】
E=Δσ/Δε
【0136】
[測定温度25℃での引張試験での破断点伸度及び破断点強度の測定方法]
実施例で得られた本発明の水性樹脂組成物を乾燥後の膜厚が0.5mmとなるようにガラス板に塗工し、40℃で8時間乾燥した後、ガラス板から剥離し、更に140℃で5分間乾燥したものを2号ダンベルで打ち抜き、これを試料とした。この試料を用いて、オリエンテック社製テンシロンRTM−100型引張試験機にて、25℃の雰囲気下で、クロスヘッドスピード200mm/分で引張試験を実施した時の破断点伸度を測定した。
【0137】
[曇点の測定方法]
実施例で使用した感熱ゲル化剤の1重量%水溶液を室温より徐々に攪拌しながら加熱し、目視観察で該水溶液が濁った時点の温度を曇点とした。
【0138】
[ブリスタ(被膜のふくれ)の評価方法]
実施例で得られた本発明の水性樹脂組成物を内径14mm、高さ30mm、厚さ1mmのガラス製容器に充填剤未添加品の場合は0.7g、充填剤添加品の場合は1.5g入れ、90℃に設定したタバイ社製熱風乾燥機に6分間入れた後、すぐに150℃に設定したタバイ社製熱風乾燥機に3分間入れてブリスタの有無を目視で観察し、以下の基準に従い判定した。
○:変化無し
△:少し膨らむ
×:ブリスタ発生もしくは破裂
【0139】
[耐衝撃性の測定方法]
実施例で得られた本発明の水性樹脂組成物を乾燥後の膜厚が0.7mmとなるようにガラス板に塗工し、40℃で8時間乾燥した後、ガラス板から剥離し、更に140℃で5分間乾燥したものを30mm×30mmに切り出したものを試料とし、25℃の雰囲気下で、JIS K−5400に準じたデュポン式衝撃変形試験器を用いて測定した。
【0140】
操作は半径6.35±0.03mmの撃ち型と受け台とを取り付け、被膜をその間に挟み、質量500g±1gのおもりを試料から100mmの高さから撃ち型の上に落とした後、被膜に余分の損傷を与えないように注意しながら試験片を取り出し、目視によって被膜の損傷を調べた。
試験数を10枚とし、評価結果は、以下の基準にしたがって判定した。
×:60%以上の破損もしくは亀裂が発生
△:20以上60%未満の破損もしくは亀裂が発生
○:20%未満の破損もしくは亀裂が発生
【0141】
《合成例1》(増粘剤[V]の合成)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下漏斗を備えた反応容器に脱イオン水690部とノイゲンET−170[第一工業製薬(株)製]24部を入れ、窒素を吹き込みながら75℃まで昇温した。撹拌下、10%過硫酸アンモニウム水溶液10部とエチルアクリレート203部、メタクリル酸87部からなる単量体混合物に、脱イオン水100部とノイゲンET−170[第一工業製薬(株)製]3部を加えて乳化させたモノマープレエマルジョン(前記単量体混合物と乳化剤と水でモノマーを乳化状態にしたものを云う)をそれぞれ滴下漏斗を使用して、反応容器内温度を75℃に保ちながら120分間かけて滴下して重合せしめた。
【0142】
《合成例2》(アクリル酸エステル共重合体エマルジョンの合成)
撹拌装置を備えた重合容器にイオン交換水210部を仕込み、窒素ガスを送入しつつ攪拌しながら反応容器内を80℃に昇温した。昇温後、下記の▲1▼モノマー乳化液の内4部を反応容器に添加し、その後過硫酸アンモニウム0.6部を添加し重合を開始した。反応容器内温度80℃で1時間保持した後、残りのモノマー乳化液726部と下記の▲2▼重合開始剤水溶液をそれぞれ反応容器内に同時に滴下し重合を行った。滴下時間はモノマー乳化液が4時間、重合開始剤水溶液が4.5時間であり、反応容器内温度を80℃に保持しながら重合を完結させた。重合終了後、アンモニア水でpHを調整し、固形分60%、pH8.0、平均粒子径350nmのアクリル酸エステル共重合体エマルジョンを得た。
▲1▼モノマー乳化液の組成
n−ブチルアクリレート 350部
メチルメタクリレート 225部
メタクリル酸 15部
ニューコール707SF(花王(株)製) 40部
イオン交換水 100部
▲2▼重合開始剤水溶液の組成
過硫酸アンモニウム 1.5部
イオン交換水 75部
【0143】
《合成例3》(合成ゴムラテックスの合成)
撹拌装置を備えた耐圧重合容器に、水120部、水酸化ナトリウム0.1部、反応性乳化剤S−180〔花王(株)製不飽和アルキル硫酸塩〕1.2部、エチレンジアミン四酢酸0.1部、ブタジエン30部、メタクリル酸メチル68部、アクリル酸2部およびt−ドデシルメルカプタン0.1部を仕込み、撹拌を開始し、反応温度を60℃に昇温し、重合容器内温度が60℃に達したとき、過硫酸アンモニウム0.1部を添加して反応を開始させた。7時間後、重合率が98%に達したとき冷却を行なって合成樹脂ラテックスを得た。得られた合成樹脂ラテックスは、重合率98.6%であった。次いで、25%アンモニア水でpHを9.0に調整し、その後水蒸気蒸留によって固形分50.1%の合成ゴムラテックスを得た。
【0144】
《合成例4》(ポリウレタン樹脂エマルジョンの合成)
ポリテトラメチレンエーテルグリコール(分子量2,000)500部、2,2−ジメチロ−ルプロピオン酸36部、ネオペンチルグリコール18部、イソホロンジイソシアネ−ト206部、80%水加ヒドラジン13部、トリエチルアミン27部を反応させることにより、不揮発分(%)=35、酸価=20、粒子径=50nm、流動開始温度=100℃のポリウレタン樹脂エマルジョンを得た。
【0145】
《実施例1》(本発明の水性樹脂組成物の製造)
前述の合成例2で得られたアクリル酸エステル共重合体エマルジョン200部と合成例3で得られた合成ゴムラテックス200部に、感熱ゲル化剤としてFZ−2164[オルガノポリシロキサンポリオキシアルキレングリコール:有効成分100重量%:日本ユニカー(株)製]10部を添加し、無機充填剤としてNS−200[炭酸カルシウム:日東紛化(株)製]100部を添加し、増粘剤として合成例1で得られた10部を添加し、架橋剤としてエポクロスWS−500[オキサゾリン基含有水溶性架橋剤:有効成分40重量%:(株)日本触媒製]20部を添加して、固形分濃度が55.0%になるように脱イオン水で調整した後、100メッシュ金網で濾過し、本発明の水性樹脂組成物を得た。
【0146】
この本発明の水性樹脂組成物を用いて得た被膜の評価結果を第1表に示したが、測定温度25℃での引張試験での破断点伸度は265%であり、測定温度25℃での引張試験での破断点応力は11MPaであり、ヤング率は127MPaであった。また、この水性樹脂組成物から得られた被膜の耐衝撃性は良好であった。
【0147】
《実施例2〜》単量体混合物及び感熱ゲル化剤、架橋剤、増粘剤として第1表に示したものを用いた以外は、実施例1と全く同様にして本発明の水性樹脂組成物を得た。この固形分濃度は第1表に記載した通りであった。また、この水性樹脂組成物から得られた被膜の測定温度25℃での引張試験でのヤング率と破断点伸度と破断点応力、耐衝撃性、ブリスタは第1表に記載した通りであった。
【0148】
《比較例1〜3》
単量体混合物として第2表に示したものを用いた以外は、実施例1と全く同様にして水性樹脂組成物を得た。この水性樹脂組成物の粒子径、固形分濃度は第2表に記載した通りであった。また、この水性樹脂組成物から得られた被膜の測定温度25℃での引張試験でのヤング率と破断点伸度と破断点応力、耐衝撃性、ブリスタは第2表に記載した通りであった。
【0149】
【表1】
Figure 0004045827
【0150】
【表2】
Figure 0004045827
【0151】
第1表及び第2表中の略号の正式名称を下記に示す。
FZ−2164;
日本ユニカー(株)製:シリコーン型感熱ゲル化剤 有効成分100%
FZ−2101;
日本ユニカー(株)製:シリコーン型感熱ゲル化剤 有効成分100%
エポクロス WS−500;
(株)日本触媒製:オキサゾリン基含有架橋剤 有効成分40%
UCARLINK XL−29SE;
ユニオンカーバイド(株)製:カルボジイミド基含有架橋剤 有効成分50%
NS−200;
日東紛化工業(株)製:炭酸カルシウム 有効成分100%
ハイジライトH−31;
昭和電工(株)製:水酸化アルミニウム 有効成分100%
【0152】
第1表及び第2表中の部数は固形分とする。
【0153】
【発明の効果】
本発明の水性樹脂組成物は、被覆剤(表面コーティング剤)として使用した場合に、耐衝撃性に優れ、柔軟性や屈曲性を有し、且つ、硬度の高い被膜を形成する。特に、低温特性と常温での高硬度の要求される分野において有用なものであり、塗料、インキ、ニス、フィルムコーティング、接着、繊維加工用樹脂、紙加工用樹脂等の分野で、極めて優れた効果を発揮する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aqueous resin composition in which polymer particles having a carboxyl group in a molecule, a heat-sensitive gelling agent, and a crosslinking agent having reactivity with a carboxyl group are dispersed in an aqueous medium. And an aqueous resin composition useful as a coating agent for forming a film having flexibility and flexibility.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, aqueous resin compositions obtained by polymerizing various ethylenically unsaturated monomers are used as emulsion binders in a wide range of applications such as paints, adhesives, and fiber processing.
The polymer emulsions used as these emulsion binders usually exist as polymer particles, and are formed into a film through a film forming process by fusion between the polymer particles at the time of film formation. For this reason, when trying to obtain a relatively hard coating, the polymer particles themselves are hard, so the fusion between the polymer particles at the time of coating formation is not sufficient, and only the hard and brittle coating is formed In addition, in applications that require flexibility, particularly in applications that require flexibility, there is a disadvantage that the coating is cracked and cannot be used.
[0003]
On the other hand, when the polymer particles are made soft and the fusion between the polymer particles is facilitated, the hardness of the resulting coating becomes insufficient, which is a problem in use.
[0004]
In order to improve these disadvantages, (1) a plasticizer for plasticizing the polymer (hereinafter referred to as “film-forming aid”) is added to the hard polymer particles, so that the fusion between the polymer particles can be improved. And (2) improving the fusion between polymer particles by making the particle shape of the polymer particles “multi-layer structure particles” composed of a hard polymer and a soft polymer. The method of making it etc. is proposed.
[0005]
However, in the method (1), the fusion property between the polymer particles is improved, but the polymer itself is plasticized immediately after the coating, so that it is difficult to express the hardness. In particular, since the plasticizer flows out, the hardness of the coating changes over time.
[0006]
In the case of method {circle around (2)}, for example, JP-A-7-70215 discloses a multistage polymerization latex having water whitening resistance, film formation characteristics, and properties suitable for applications requiring flexibility. However, the impact resistance and hardness of the coating are still insufficient, which is a practical problem.
On the other hand, a method for improving impact resistance by adding a crosslinking agent to an aqueous resin composition to crosslink between polymer particles is disclosed in, for example, JP-A-11-256006. The impact resistance, flexibility, and flexibility of the film obtained in (1) are still insufficient.
[0007]
JP-A-10-110135 discloses an overprint varnish composition crosslinked with a resin obtained from a starting material containing a carboxyl group-containing resin having a core / shell structure (that is, a multilayer structure) and an addition-polymerizable oxazoline. Although disclosed, the impact resistance of the coating is insufficient, and a coating excellent in flexibility and flexibility cannot be obtained.
[0008]
These emulsions are used in various coating and impregnation processes, but blisters (film blisters) are generally generated during film formation, particularly in coating applications that form a thick film such as carpet backing. It has the disadvantage of degrading the quality and physical properties of processed products.
[0009]
In general, the blister is generated when the water-based coating agent is dried with hot air, and the vicinity of the surface that is in direct contact with the hot air proceeds first. It is considered that the water is evaporated later and the surface film is expanded from the inside.
[0010]
It is known that it is likely to occur particularly when the film thickness is thick, when the drying temperature is high, or when the airflow is strong. As a method for suppressing the blister, a method of adding a filler to JP-B-5-6593 and a method of adding a silicone oil-based heat-sensitive gelling agent have been proposed in JP-B-6-4935. In the former method of adding a filler, a large amount of filler is required to suppress blistering, and there is a drawback that the film forming property of the coating is lowered and various physical properties such as coating strength are deteriorated. Further, the latter method of adding a silicone oil-based heat-sensitive gelling agent is still insufficient to suppress the generation of blisters.
[0011]
For the above reasons, development of an aqueous resin composition for coatings that can obtain a film having impact resistance, flexibility, flexibility and excellent hardness without generating blisters is eagerly desired. It was.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to provide a film with excellent impact resistance, flexibility and flexibility, and excellent hardness, especially when used as a coating agent (ie, surface coating agent). An object of the present invention is to provide an aqueous resin composition that can be formed without being generated.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have prepared an aqueous resin composition in which specific polymer particles containing a carboxyl group, an inorganic filler, a heat-sensitive gelling agent, and a crosslinking agent having reactivity with a carboxyl group are dispersed in an aqueous medium. By using it, it discovered that the said subject could be solved and came to complete this invention.
[0014]
That is, the present invention provides a polymer particle [X] having a carboxyl group in the molecule and a heat-sensitive gelling agent [Y].With polyether modified silicone asAn aqueous resin composition in which a crosslinking agent [Z] having reactivity with a carboxyl group and an inorganic filler [W] are dispersed in an aqueous medium, and the polymer particles [X] having a carboxyl group in the molecule AsHas a carboxyl group in the moleculeAny one of a synthetic rubber latex and an acrylate copolymer emulsion (x2) having a carboxyl group in the molecule, or a polyurethane resin emulsion having a carboxyl group in the molecule and the acrylate copolymer emulsion (x3) An aqueous resin composition characterized by usingBecause
The (x2) is a weight ratio of the synthetic rubber latex and the acrylate copolymer emulsion of 30:70 to 95: 5, and the (x3) is the polyurethane resin emulsion and the acrylic acid copolymer. The weight ratio with the combined emulsion is 30:70 to 95: 5,
The content of the heat-sensitive gelling agent [Y] is 0.05 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer particles [X], and the content of the crosslinking agent [Z] is the polymer particles [ X] is 0.1 to 2.0 mol with respect to 1 mol of the carboxyl group, and the content of the inorganic filler [W] is 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer particles. An aqueous resin compositionIs to provide.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in further detail below.
[0016]
First, the polymer particles [X] having a carboxyl group in the molecule used in the present invention will be described. The polymer particle [X] having a carboxyl group (hereinafter referred to as polymer particle [X]) has a carboxyl group in the molecule.,Either a synthetic rubber latex and an acrylate copolymer emulsion (x2), or a polyurethane resin emulsion and an acrylate copolymer emulsion (x3).
[0017]
Synthetic rubber latex (x1) [hereinafter referred to as synthetic rubber latex (x1)] having a carboxyl group in the molecule constituting the aqueous resin composition of the present invention includes, for example, an aliphatic conjugated diene monomer (a), (Meth) acrylic acid alkyl ester monomer (b) having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group, carboxyl group-containing vinyl monomer (c), and other copolymerizable if necessary It can be obtained by emulsion polymerization of the vinyl monomer (d). The weight ratio of these monomers is such that the monomer (a) / monomer (b) / monomer (c) is 5-50 / 30-80 / in terms of the hardness of the resulting resin film. It is preferable that it is 1-10.
[0018]
Examples of the aliphatic conjugated diene monomer (a) used here include 1,2-butadiene, 1,3-butadiene, isoprene, chloroprene and the like.
[0019]
Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester monomer (b) having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Propyl acid, butyl (meth) allylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, etc., among others, the number of carbon atoms of the alkyl group 1 to 4 (meth) acrylic acid alkyl ester monomers are preferred, and methyl methacrylate is particularly preferred from the viewpoint of obtaining a high Young's modulus.
[0020]
Furthermore, examples of the carboxyl group-containing vinyl monomer (c) include (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid and anhydrides thereof, fumaric acid, itaconic acid, unsaturated dicarboxylic acid monoalkyl esters (for example, maleic acid). Acid monomethyl, monoethyl fumarate, mononormal butyl itaconate) and the like.
[0021]
Furthermore, examples of other copolymerizable vinyl monomers (d) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, 2, Ethylenically unsaturated aromatic monomers such as 4-dibromostyrene; unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; vinylidene halides such as vinylidene chloride and vinylidene bromide; ) Hydroxyalkyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid-2-hydroxyethyleryl and (meth) acrylic acid-2-hydroxypropyl; Glycidyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as glycidyl (meth) acrylate ; (Meth) acrylamide, N-methylol (meth) a Riruamido, butoxymethyl (meth) acrylamide, diacetone acryl bromide and the like.
[0022]
The synthetic rubber latex (x1) constituting the aqueous resin composition of the present invention can be obtained by emulsion polymerization of the above monomers in an aqueous medium in the presence of an emulsifier, a free radical generating catalyst and the like. In this case, a two-stage polymerization method can also be employed.
As an emulsifier, various anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like can be used.
[0023]
Examples of the anionic surfactant include sulfates of higher alcohols, alkylbenzene sulfonates, polyoxyethylene alkylphenyl sulfonates, etc., and examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyls. Examples include ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, and the like. Examples of the cationic surfactant include alkyl ammonium chloride (Arcard 12-50 manufactured by Lion Corporation). Furthermore, examples of amphoteric surfactants include polyethylene alkyl sulfates and polyoxyethylene alkylphenyl sulfates, and one or a mixture of two or more thereof can be used.
[0024]
As a free radical generating catalyst, for example, potassium persulfate (K2S2O8), Ammonium persulfate [(NHFour)2S2O8], Aqueous catalysts such as hydrogen peroxide, and oily catalysts such as tert-butyl hydroxide and cumene hydroperoxide.
[0025]
In addition, other additives can be usually used in the polymerization. Examples of such additives include chain transfer agents, ethylenediaminetetraacetic acid, alkaline substances for pH adjustment, and the like.
[0026]
The synthetic rubber latex (x1) constituting the aqueous resin composition of the present invention is concentrated to the required solid content by a method such as stripping, for example, to reduce the odor of the unreacted monomer. It is preferable to use it.
[0027]
The synthetic rubber latex and the acrylate copolymer emulsion (x2) constituting the aqueous resin composition of the present invention can be obtained by mixing the synthetic rubber latex and the acrylate copolymer emulsion.
Examples of the mixing method include mechanical stirring using a homomixer and mixing using a static mixer.
[0028]
The ratio of the synthetic rubber latex to the acrylate copolymer emulsion is synthetic rubber latex: acrylate copolymer emulsion = 30: 70 to 95: 5 in terms of impact resistance, flexibility and flexibility. Is preferred.
As the synthetic rubber latex, the above synthetic rubber latex (x1) can be used as it is.
[0029]
An acrylic ester copolymer emulsion having a carboxyl group in the molecule [hereinafter referred to as an acrylic ester copolymer emulsion] is a (meth) acrylic compound in the presence of a polymerization initiator, and if necessary, an emulsifier and a dispersion stabilizer. It is obtained by using acid ester and (meth) acrylic acid as essential polymerizable monomer components and further copolymerizing a mixture of other polymerizable monomers copolymerizable with these monomers as necessary. be able to.
As a polymerization method, for example, (1) a method in which water, a polymerizable monomer, a polymerization initiator, and the like are mixed together for polymerization, and (2) a mixture in which water, a polymerizable monomer, and an emulsifier are previously mixed are dropped. And so-called pre-emulsion method and (3) monomer dropping method.
[0030]
Examples of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester used for the production of an acrylic ester copolymer emulsion include acrylic acid, methacrylic acid, β-carboxyethyl (meth) acrylate, and 2- (meth) acryloylpropion. Acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid half ester, maleic acid half ester, maleic anhydride, itaconic anhydride, β- (meth) acryloyloxyethyl hydrogen succinate, β- (meth) hydroxy Ethyl hydrogen phthalate and salts thereof, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) Acry Hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl ( (Meth) acrylates such as (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate; 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-pentafluoropropyl Fluorine-containing ethylenic unsaturation such as (meth) acrylate, perfluorocyclohexyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, β- (perfluorooctyl) ethyl (meth) acrylate single Glycidyl group-containing polymerizable monomers such as glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, glycerol mono Hydroxyl group-containing polymerizable monomers such as (meth) acrylate; amino group-containing polymerizability such as aminoethyl (meth) acrylate, N-monoalkylaminoalkyl (meth) acrylate, and N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate Monomers; 2-aziridinylethyl (meth) acrylate-containing polymerizable monomers; aziridinyl group-containing polymerizable monomers; allyl (meth) acrylate-containing polymerizable monomers; dicyclopentenyl (meth) acrylate, etc. Cyclopentenyl group-containing polymerizable monomer Body: ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol Examples include di (meth) acrylate, diallyl phthalate, divinylbenzene, allyl (meth) acrylate, and the like.
[0031]
Furthermore, as other polymerizable monomers, for example, N-methylol (meth) acrylamide, N-isopropoxymethyl (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, N-isobutoxymethyl (meth) acrylamide, etc. A methylolamide group or an alkoxylated product-containing polymerizable monomer; vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, γ -(Meth) acryloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltriisopropoxysilane, -Β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane and silyl group-containing polymerizable monomers such as hydrochloride thereof; (meth) acryloyl isocyanate, phenol of (meth) acryloyl isocyanate ethyl Alternatively, an isocyanate group and / or a blocked isocyanate group-containing polymerizable monomer such as methyl ethyl ketoxime adduct; an oxazoline group-containing polymerizable monomer such as 2-isopropenyl-2-oxazoline and 2-vinyl-2-oxazoline Amide group-containing polymerizable monomers such as (meth) acrylamide, N-monoalkyl (meth) acrylamide, N, N-dialkyl (meth) acrylamide; carbonyl group-containing polymerizable such as acrolein and diacetone (meth) acrylamide Monomer; acetoacetoxyethyl (meth) Ethylene containing acetoacetyl group-containing polymerizable monomer such as acrylate, sulfonic acid group and / or sulfate group (and / or salt thereof), phosphoric acid group and / or phosphate ester group (and / or salt thereof) Unsaturated monomers, vinyl sulfonic acids such as vinyl sulfonic acid and styrene sulfonic acid or salts thereof, allyl group-containing sulfonic acids such as allyl sulfonic acid and 2-methylallyl sulfonic acid or salts thereof, (meth) acrylic acid 2 -(Meth) acryloyl group-containing sulfonic acids such as sulfoethyl, 2-sulfopropyl (meth) acrylate or salts thereof, (meth) acrylamide group-containing sulfonic acids such as (meth) acrylamide-t-butylsulfonic acid or salts thereof, "Adekaria soap PP-70, PPE-710" having a phosphate group [Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.]; , Vinyl esters such as vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl versatate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, amyl vinyl ether, hexyl vinyl ether; nitrile groups such as (meth) acrylonitrile Ethylenically unsaturated monomers: vinyl compounds having an aromatic ring such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, vinylanisole, α-halostyrene, vinylnaphthalene, divinylstyrene; isoprene, chloroprene, butadiene, ethylene, tetrafluoro Examples include monomers capable of radical polymerization such as ethylene, vinylidene fluoride, and N-vinylpyrrolidone. These 1 type, or 2 or more types of mixtures can be used.
[0032]
The above-mentioned emulsifiers can be used as they are as the emulsifiers used in the production of the acrylate copolymer emulsion.
[0033]
Furthermore, if necessary, an emulsifier having a polymerizable unsaturated group in the molecule generally called “reactive emulsifier” may be used. As such a reactive emulsifier, for example, “Latemul S-180” (manufactured by Kao Corporation) having a sulfonic acid group and a salt thereof, “Eleminol JS-2, RS-30” [Sanyo Chemical Industries, Ltd. [Aqualon HS-10, HS-20] [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], “Adekaria Soap SE-10, SE-20” [Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.] "New Frontier A-229E" having a phosphate group [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.], etc .; "Aqualon RN-10, RN-20, RN-30 having nonionic hydrophilic groups" , RN-50 ”[Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] and the like, and one or a mixture of two or more thereof can be used.
[0034]
Other dispersion stabilizers other than emulsifiers that can be used in the production of acrylate copolymer emulsions include, for example, polyvinyl alcohol, fiber ether, starch, maleated polybutadiene, maleated alkyd resin, and polyacrylic acid. (Salt), polyacrylamide, water-based acrylic resin, water-based polyester resin, water-based polyamide resin, water-based polyurethane resin, and the like include synthetic or natural water-soluble polymer substances, and one or a mixture of two or more of these is used. be able to.
[0035]
Further, the aqueous medium for producing the acrylic ester copolymer emulsion is not particularly limited, but only water may be used, or a mixed solvent of water and a water-soluble solvent is used. May be. Examples of the water-soluble solvent used here include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl carbitol, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve, and polar solvents such as N-methylpyrrolidone. A mixture of two or more can be used.
[0036]
Moreover, a radical polymerization initiator is used as a polymerization initiator used when manufacturing the acrylic ester copolymer emulsion constituting the aqueous resin composition of the present invention. Examples of such radical polymerization initiators include persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate, diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, and t-butylcumylper Dialkyl peroxides such as oxide and dicumyl peroxide, peroxyesters such as t-butyl peroxylaurate and t-butyl peroxybenzoate, cumene hydroperoxide, paramentane hydroperoxide, t-butyl hydroper Examples thereof include organic peroxides such as hydroperoxides such as oxide, hydrogen peroxide, and the like.
[0037]
Moreover, the redox polymerization initiator which used the said peroxide and the reducing agent together can also be used. Examples of the reducing agent include ascorbic acid and its salt, erythorbic acid and its salt, tartaric acid and its salt, citric acid and its salt, metal salt of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfate, sodium bisulfite, ferric chloride, etc. Is mentioned. It is also possible to use an azo initiator such as 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride. One or a mixture of two or more of the above polymerization initiators can be used.
[0038]
Moreover, when it is necessary to adjust the molecular weight of the polymer of the acrylate copolymer emulsion constituting the aqueous resin composition of the present invention, a compound having chain transfer ability may be added as a molecular weight modifier. Examples of such molecular weight regulators include mercaptans such as lauryl mercaptan, octyl mercaptan, dodecyl mercaptan, 2-mercaptoethanol, octyl thioglycolate, 3-mercaptopropionic acid, thioglycerin, or α-methylstyrene dimer. Is mentioned.
[0039]
Moreover, in order to neutralize the carboxyl group of the acrylate copolymer emulsion constituting the aqueous resin composition of the present invention, a neutralizing agent can be used. A basic substance can be used as such a neutralizing agent, for example, alkali metal compounds such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal compounds such as calcium hydroxide and calcium carbonate; ammonia; monomethylamine and dimethyl Examples include water-soluble organic amines such as amine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monopropylamine, dimethylpropylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, and diethylenetriamine. As the basic substance, one or a mixture of two or more of the above compounds can be used. Among these, in particular, in order to further improve the water resistance of the resulting coating, it is preferable to use ammonia that is easily scattered by normal temperature or heating.
[0040]
In addition, the polymerization temperature at the time of producing the acrylate copolymer emulsion varies depending on the type of monomer used, the type of polymerization initiator, etc., but when polymerizing in an aqueous medium, it is usually 30 to 90 ° C. It is preferable to carry out within a range.
[0041]
The average particle diameter (50% median diameter) of the copolymer of the acrylate copolymer emulsion is preferably 250 to 1500 nm because it has excellent drying properties during film formation.
[0042]
In addition, a water-soluble or water-dispersible thermosetting resin such as a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a polyester resin, a polyamide resin, or the like can be mixed with the acrylic ester copolymer emulsion.
[0043]
Furthermore, if necessary, known substances such as pigments, pH adjusters, film forming aids, leveling agents, thickeners, water repellents, antifoaming agents, etc., are appropriately used within the range not impairing the desired effects of the present invention. It can be used by adding.
[0044]
The polyurethane resin emulsion having a carboxyl group in the molecule constituting the aqueous resin composition of the present invention [hereinafter referred to as polyurethane resin emulsion] and the acrylate copolymer emulsion (x3) are a polyurethane resin emulsion and an acrylate copolymer. It can be obtained by mixing with an emulsion.
[0045]
The ratio of the polyurethane resin emulsion to the acrylate copolymer emulsion is polyurethane resin emulsion: acrylate copolymer emulsion = 30: 70 to 95: 5 in terms of impact resistance, flexibility and flexibility. Is preferred.
As the acrylate copolymer emulsion, the above acrylate copolymer emulsion can be used as it is.
As a method for producing a polyurethane resin emulsion, any of the conventionally well-known methods may be used. That is, for example, the following methods may be mentioned.
[0046]
1) An organic solvent solution or an organic solvent dispersion of a hydrophilic group-containing polyurethane resin obtained by reacting an active hydrogen-containing compound and a hydrophilic group-containing compound with a polyisocyanate contains a neutralizer as necessary. A method of obtaining an emulsion by mixing aqueous solutions. 2) A hydrophilic group-containing terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer obtained by reacting an active hydrogen-containing compound and a hydrophilic group-containing compound with a polyisocyanate is mixed with an aqueous solution containing a neutralizing agent, or in advance A method in which a neutralizing agent is added to a prepolymer, water is mixed and dispersed in water, and then reacted with a polyamine to obtain an emulsion.
3) A hydrophilic group-containing terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer obtained by reacting an active hydrogen-containing compound and a hydrophilic group-containing compound with a polyisocyanate is mixed with an aqueous solution containing a neutralizing agent and a polyamine, Alternatively, a method in which a neutralizing agent is previously added to a prepolymer and then mixed with an aqueous solution containing a polyamine to obtain an emulsion.
[0047]
In addition to the above method, there is a method in which a polyurethane resin having no hydrophilic group is forcibly dispersed in an aqueous medium with an external emulsifier, but what is obtained by such a method is not so preferable.
[0048]
Examples of the polyisocyanate include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2 , 2'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4 ' -Biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate Trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane Examples include diisocyanate and 3,3′-dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate.
[0049]
Other active hydrogen-containing compounds that can react with isocyanate groups are divided into high molecular weight compounds having an average molecular weight of 300 to 10,000, preferably 500 to 5,000, and low molecular weight compounds having a molecular weight of 300 or less for convenience.
[0050]
Examples of the high molecular weight compound include polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyacetal polyols, polyacrylate polyols, polyester amide polyols, polythioether polyols, polybutadiene-based polyolefin polyols, and the like.
[0051]
Examples of the polyester polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, Neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol (molecular weight 300 to 6,000), dipropylene glycol, tripropylene glycol, bishydroxyethoxybenzene, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexane Glycol components such as dimethanol, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone and their alkylene oxide adducts, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, seba Acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2, 5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, naphthalic acid, biphenyldicarboxylic acid, 1,2-bis (phenoxy) ethane-p, p'-dicarboxylic acid, and anhydrides or ester-forming derivatives of these dicarboxylic acids In addition to polyesters obtained by dehydration condensation reaction from acid components such as p-hydroxybenzoic acid, p- (2-hydroxyethoxy) benzoic acid and ester-forming derivatives of these hydryloxycarboxylic acids, ε-caprolactone, etc. Polyester obtained by ring-opening polymerization reaction of cyclic ester compound Examples include stealth and copolyesters thereof.
[0052]
Polyether polyols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, triethylene glycol, Methylolethane, trimethylolpropane, sorbitol, sucrose, aconite sugar, trimellitic acid, hemimellitic acid, phosphoric acid, ethylenediamine, diethylenetriamine, triisopropanolamine, pyrogallol, dihydroxybenzoic acid, hydroxyphthalic acid, 1,2,3-propane Ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxalate using one or more of compounds having at least two active hydrogen atoms such as trithiol as an initiator De, styrene oxide, epichlorohydrin, tetrahydrofuran, and the like obtained by addition polymerization in a conventional manner one or more of such cyclohexylene.
[0053]
Examples of the polycarbonate polyol include compounds obtained by reacting glycols such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and diethylene glycol with diphenyl carbonate and phosgene.
[0054]
Examples of the low molecular weight compound include compounds containing at least two active hydrogens in a molecule having a molecular weight of 300 or less. For example, a glycol component used as a raw material for a polyester polyol; glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, Polyhydroxy compounds such as sorbitol and pentaerythritol; ethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,3′-dimethyl-4, Examples include amine compounds such as 4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-propanediamine, hydrazine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine.
[0055]
A polyurethane resin emulsion can introduce | transduce a hydrophilic group into a polyurethane resin by using the terminal isocyanate group containing urethane prepolymer which has a hydrophilic group.
Examples of the raw material of the terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer having a hydrophilic group include a hydrophilic group-containing compound, for example, a salt of a carboxyl group or a sulfonic acid having at least one active hydrogen atom in the molecule. A basically ionic compound containing at least one functional group selected from the group consisting of a salt, a salt of phosphoric acid, a quaternary ammonium salt, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a tertiary amino group, Alternatively, a nonionic compound having at least one active hydrogen atom in the molecule and containing a group consisting of an ethylene oxide repeating unit or an ethylene oxide repeating unit and another alkylene oxide repeating unit can be mentioned. .
Of these hydrophilic groups, a nonionic group containing an anionic group comprising a carboxyl group and a carboxyl base and / or a repeating unit of ethylene oxide is preferred in that it can be a reaction point with the crosslinking agent [Z].
[0056]
Specific examples of the hydrophilic group-containing compound include 2-oxyethanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, 5-sulfoisophthalic acid, sulfanilic acid, and 1,3-phenylenediamine-4. , 6-disulfonic acid, sulfonic acid-containing compounds such as 2,4-diaminotoluene-5-sulfonic acid and their derivatives or polyester polyols obtained by copolymerization thereof; 2,2-dimethylolpropionic acid, 2, Carboxylic acid-containing compounds such as 2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolvaleric acid, dioxymaleic acid, 2,6-dioxybenzoic acid, 3,4-diaminobenzoic acid, and their derivatives or copolymers thereof Polyester polyol obtained; methyldiethanolamine, butyldiethanolamine, Tertiary amino group-containing compounds such as alkyl diisopropanolamine and their derivatives or polyester polyols or polyether polyols obtained by copolymerization thereof; the tertiary amino group-containing compounds and their derivatives or their copolymers; Polyester polyols or polyether polyols obtained in this manner and quaternizing agents such as methyl chloride, methyl bromide, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, benzyl chloride, benzyl bromide, ethylene chlorohydrin, ethylene bromohydrin, epichlorohydrin, bromobutane, etc. A polyoxyethylene glycol or polyoxyethylene-poly having a molecular weight of 300 to 20,000 containing at least 30% by weight of ethylene oxide repeating units and containing at least one active hydrogen in the polymer Nonionic group-containing compounds such as xylene-propylene copolymer glycol, polyoxyethylene-polyoxybutylene copolymer glycol, polyoxyethylene-polyoxyalkylene copolymer glycol or monoalkyl ether thereof, or obtained by copolymerization thereof Examples thereof include polyester polyether polyols, which are used alone or in combination.
[0057]
The content of the hydrophilic group in the polyurethane resin emulsion used in the present invention is as follows. When the hydrophilic group is an ionic group such as a carboxyl group or a sulfonic acid group, the polyurethane resin emulsion is finally obtained per 100 parts by weight of the solid content of the polyurethane resin. It is at least 0.005 to 0.2 equivalent, preferably 0.01 to 0.1 equivalent. Among the above, a carboxyl group is particularly preferable as the hydrophilic group.
[0058]
When a nonionic compound is used, it is at least 20 parts by weight per 100 parts by weight of the finally obtained polyurethane resin solid content, and preferably 10 parts by weight or less.
[0059]
In the present invention, the hydrophilic group-containing compound and an external emulsifier may be used in combination.
As such an emulsifier, the above-mentioned emulsifier can be used as it is.
[0060]
The polyurethane resin and the terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer according to the present invention are produced by a conventionally known method. As a known production method, for example, in the case of a polyurethane resin, the polyisocyanate and the active hydrogen-containing compound (including a hydrophilic group-containing compound) are used. The reaction is carried out at a ratio of 0.8: 1 to 1.2: 1, preferably 0.9: 1 to 1.1: 1. In the case of a terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer, the reaction is carried out at a ratio of 1.1: 1 to 3: 1, preferably 1.2: 1 to 2: 1, and 20 to 120 ° C., preferably 30 to 100 ° C. It is something to be made.
[0061]
These reactions can be carried out in the absence of a solvent, but organic solvents can also be used for the purpose of reaction control of the reaction system or viscosity reduction. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; acetate esters such as ethyl acetate and butyl acetate; dimethylformamide, N -Amides such as methylpyrrolidone. In the case where such an organic solvent is distilled off from the finally obtained polyurethane resin aqueous dispersion, it is preferable to use a solvent having a relatively low boiling point that can be easily removed by distillation. Even when it is unavoidable to use an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher, the amount used is preferably minimized.
[0062]
Examples of neutralizing agents for neutralizing carboxyl groups that can be used in the production of polyurethane resin emulsions include non-volatile bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, Examples include tertiary amines such as triethanolamine, and volatile bases such as ammonia. These neutralizing agents may be added before, during or after the polymerization of the carboxyl group-containing unsaturated monomer, or during or after the urethanization reaction.
[0063]
Examples of the polyamine that can be used in the production of the polyurethane resin emulsion include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2-methylpiperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4 , 4'-dicyclohexylmethanediamine, 3,3'-dimethyl-4,4'-dicyclohexylmethanediamine, 1,2-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, aminoethylethanolamine, aminopropylethanolamine, aminohexyl Diamines such as ethanolamine, aminoethylpropanolamine, aminopropylpropanolamine, aminohexylpropanolamine; diethylenetriamine, dipropylenetriamine, trie Polyamines such as Rentetoramin; hydrazines; acid hydrazides, water and the like, are used these singly or in combination.
[0064]
The polyurethane resin emulsion thus obtained may be used as it is, but it can also be used after removing the organic solvent by distillation if necessary.
Various distillation apparatuses can be used for distilling off the organic solvent, but a distillation apparatus in which the distillation efficiency and the organic solvent removed by distillation are not released into the atmosphere is preferable, and a thin film evaporation apparatus is particularly preferable.
[0065]
The polyurethane resin emulsion obtained by removing the organic solvent is an emulsion having a resin solid content of 10 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight. Even if an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or more must be used, the amount of such an organic solvent should be stopped by 20% by weight based on the total weight of the aqueous dispersion.
[0066]
Next, as the heat-sensitive gelling agent [Y] used in the aqueous resin composition of the present invention, polyether-modified silicone, alkylene oxide adduct of alkylphenol-formalin condensate, zinc ammonium salt, nonionic surfactant, inorganic metal Examples thereof include salts, polypropylene glycol, and polyvinyl methyl ether. Of these, polyether-modified silicones, alkylene oxide adducts of alkylphenol-formalin condensates, nonionic surfactants, and polyvinyl methyl ether are preferred from the viewpoint of water resistance, and polyether modification is preferred from the viewpoint of suppressing blistering. Silicone is preferred. Moreover, it is preferable that the cloud point of 1 weight% aqueous solution of polyether modified silicone is 30-55 degreeC at the point of the effect which suppresses a blister.
[0067]
Here, the cloud point of the heat-sensitive gelling agent [Y] means a temperature at which a 1% by weight aqueous solution of a transparent polyether-modified silicone is gradually heated from room temperature, and the aqueous solution becomes turbid by visual observation. The cloud point in this invention is based on the numerical value measured by the method shown in the below-mentioned Example.
[0068]
More specifically, the polyether-modified silicone is represented by Structural Formula [1] or Structural Formula [2]. Examples of the polyoxyalkylene glycol unit in Structural Formula [1] and Structural Formula [2] include ethylene oxide and alkylene oxides other than ethylene oxide.
[0069]
[Chemical 1]
Figure 0004045827
[Chemical formula 2]
Figure 0004045827
[0070]
In the structural formulas [1] and [2], R1Is any alkyl group, R2Is any alkylene group, RThree, RFourIs one of ethylene residues and the other is an alkylene residue having 3 to 8 carbon atoms, RFiveRepresents an alkyl group, an acetyl group or hydrogen, a and b each represent an integer of 1 or more, and m and n each represent an arbitrary integer.
[0071]
The amount of these heat-sensitive gelling agents [Y] is not particularly limited, but from the viewpoint of long-term storage stability of the polymer aqueous dispersion, usually, with respect to 100 parts by weight of the polymer particles [X], It is preferable to use in the range of 0.05 to 30 parts by weight.
[0072]
The crosslinking agent [Z] having reactivity with the carboxyl group of the polymer particle [X] (hereinafter referred to as crosslinking agent [Z]) is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent having reactivity with the carboxyl group. Absent. Examples of the crosslinking agent [Z] include water solubility, water dilutability, and water dispersibility.
[0073]
Specific examples of the crosslinking agent [Z] include a polyfunctional melamine compound, a polyfunctional polyethylenimine compound, a polyfunctional (block) isocyanate compound, a polyfunctional aziridine compound, a polyfunctional glycidyl compound, and a polyfunctional compound. Carbodiimide compounds, polyfunctional oxazoline compounds and the like.
[0074]
Among these, a polyfunctional glycidyl compound, a polyfunctional carbodiimide compound, and a polyfunctional oxazoline compound are preferable because they can improve the crosslinking density of the resulting film and improve the impact resistance and hardness of the film.
[0075]
Furthermore, among these crosslinking agents, polyfunctional oxazoline compounds are preferred because they are particularly excellent in terms of impact resistance of the coating.
[0076]
Specific examples of the polyfunctional glycidyl compound include ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, hexamethylene glycol diglycidyl ether, cyclohexanediol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol. Glycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols such as tetraglycidyl ether; glycidyl ethers of polyalkylene glycols such as polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether; polyhydric alcohol [ethylene glycol , Propylene glycol, butylene glycol, hexamethyle Glycol, bis (hydroxymethyl) benzene, etc.] and a polyglycidylated polyester of polyvalent carboxylic acid [succinic acid, adipic acid, butanetricarboxylic acid, maleic acid, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, benzenetricarboxylic acid, etc.] Polyglycidylated polyester such as polyglycidylated polycaprolactone; polyvalent amine [ethylenediamine, diethylenetriamine, 1,4-cyclohexanediamine, isophoronediamine, tolylenediamine, etc.] and polyvalent carboxylic acid [succinic acid, adipic acid, butanetricarboxylic acid] Acid, maleic acid, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, benzenetricarboxylic acid, etc.] polyamide polyglycidylated product; condensate of bisphenol A and epichlorohydrin, bisphenol A and epichloro Ethylene oxide adduct of condensate of drin, bisphenol A epoxy resin such as propylene oxide adduct of condensate of bisphenol A and epichlorohydrin; phenol novolac resin, ethylene oxide adduct of phenol novolac resin, propylene oxide adduct of phenol novolac resin, etc. Phenol novolac epoxy resins; epoxy urethane resins obtained by urethane modification of epoxy resins; various vinyl (co) polymers having an epoxy group in the side chain; glycidyl-modified silicone oils; glycidyl such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane Examples include partial hydrolysates of group-containing alkoxysilanes; compounds having two or more glycidyl groups in one molecule such as glycidyl group-containing acrylic resins.
[0077]
Among such glycidyl group-containing compounds, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ethers, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ethers, glycerol polyglycidyl ethers, diglycerol polyglycidyl ethers, Water-soluble glycidyl group-containing compounds such as polyglycerol polyglycidyl ethers and sorbitol polyglycidyl ethers, or “Denacol EM-125” [manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd.], “Dick Fine EM-100” [Dainippon Ink Chemical Industry Co., Ltd.], “Adeka Resin EPE-0410, EPES-0425W” [Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.] and other self-dispersing glycidyl group-containing compounds were emulsified. Of, or glycidyl group-containing water-insoluble compounds (liquid, solid form) what was emulsified with an emulsifier, from the viewpoint of compatibility and curability with polymer particles [X].
[0078]
The polyfunctional glycidyl compound includes a glycidyl group in one molecule and a reactive functional group other than the glycidyl group (where the reactive functional group is a reaction that can react with a reactive group in the polymer particle [X]. A reactive functional group, or a reactive functional group capable of reacting with each other). Specific examples of such compounds include glycidyl group-containing silane compounds containing a glycidyl group and a hydrolyzable silyl group or silanol group in one molecule.
[0079]
When this glycidyl group-containing silane compound is used, various physical properties such as water resistance and impact resistance of the coating, particularly impact resistance are remarkably improved, and further, the cross-linking property is good, for example, it is desired only by drying at room temperature. It is preferable because a crosslinked film having high performance can be obtained.
[0080]
Typical examples of the glycidyl group-containing silane compound include an ethylenic polymer having both of these reactive groups, a silane coupling agent having a glycidyl group, or a silicone resin having a glycidyl group. It is done.
[0081]
Here, the hydrolyzable silyl group is an atomic group containing a silicon atom to which, for example, an alkoxy group, a substituted alkoxy group, a phenoxy group, a halogen atom, an isopropenyloxy group, an acyloxy group, or iminooxy is bonded. It refers to a functional group that undergoes hydrolysis and generates a silanol group. Examples of such hydrolyzable silyl groups include alkoxysilyl groups, phenoxysilyl groups, halosilyl groups, isopropenyloxysilyl groups, acyloxysilyl groups, and iminooxysilyl groups.
[0082]
In order to prepare the ethylenic polymer having both the glycidyl group and the hydrolyzable silyl group or silanol group, any of various known methods can be applied. Among these, the methods that can be recommended include (1) radical copolymerization of various hydrolyzable silyl group-containing polymerizable monomers and various glycidyl group-containing polymerizable monomers, and (2) ▼ Method of radical copolymerizing hydrolyzable silyl group-containing polymerizable monomers, various glycidyl group-containing polymerizable monomers, and other polymerizable monomers copolymerizable therewith, ▲ 3 ▼ Various chain transfers containing hydrolyzable silyl groups such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane or γ-mercaptopropyltriisopropenyloxysilane In the presence of an agent, radical (co) polymerization of a monomer mixture containing the above-mentioned various glycidyl group-containing polymerizable monomers as essential monomer components was performed. Luke, or, ▲ 4 ▼ the ▲ 1 ▼ or ▲ 2 ▼ manner as above ▲ 3 ▼ various methods methods such as a combination of methods thereof.
[0083]
Further, as the above-mentioned glycidyl group-containing silane coupling agents, particularly typical ones include, for example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyl. Dimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4 -Epoxycyclohexyl) various glycidyl group-containing silane compounds such as ethylmethyldiethoxysilane or γ-glycidoxypropyltriisopropenyloxysilane; γ-isocyanatopropyltriisopropenyloxysilane or γ-isocyanate- Topropyltrime Adducts of various isocyanate silane compounds such as xylsilane and glycidyl; or adducts of various aminosilane compounds such as γ-aminopropyltrimethoxysilane and diglycidyl compounds; or various as described above And a compound having two or more glycidyl groups and a hydrolyzable silyl group in one molecule, obtained by partial hydrolytic condensation of the glycidyl group-containing silane compound.
[0084]
When a polyfunctional glycidyl compound is used as the crosslinking agent [Z], it is preferable to use a curing catalyst in combination because the crosslinkability of the coating can be further improved.
[0085]
Typical examples of such curing catalysts include various basic compounds such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, etc .; tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, octylic acid Tin, lead octylate, cobalt octylate, zinc octylate, calcium octylate, zinc naphthenate, cobalt naphthenate, di-n-butyltin diacetate, di-n-butyltin dioctoate, di-n-butyltin dilaurate Various metal-containing compounds such as di-n-butyltin maleate; various acidic compounds such as p-toluenesulfonic acid, trichloroacetic acid, phosphoric acid, monoalkylphosphoric acid, dialkylphosphoric acid, monoalkylphosphorous acid, dialkylphosphorous acid, etc. Is mentioned.
[0086]
Next, the polyfunctional carbodiimide compound used as the crosslinking agent [Z] is a compound containing two or more carbodiimide groups, for example, an isocyanate-terminated polyvalent carbodiimide by a condensation reaction involving decarbonization of organic diisocyanate. Can be produced by synthesizing.
[0087]
The organic diisocyanate that is a raw material for synthesizing a compound containing two or more carbodiimide groups includes aliphatic, alicyclic or aromatic diisocyanates, and these are used alone or as a mixture of two or more. be able to. Specifically, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4-diphenylmethylmethane diisocyanate, 1,4-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate Isocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, etc. It is done.
[0088]
By using a compound that reacts with a terminal isocyanate group such as monoisocyanate together with the above organic diisocyanate, the molecule can be controlled to an appropriate degree of polymerization.
[0089]
The condensation reaction accompanied by decarbonization of the organic diisocyanate proceeds in the presence of a carbodiimidization catalyst. Examples of the carbodiimidization catalyst include 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, and 3- Phosphorene oxides such as phospholene isomers can be used.
[0090]
In addition, the polyfunctional carbodiimide compound is preferably water-soluble, water-dilutable or water-dispersible from the viewpoint of compatibility with the polymer particles [X].
[0091]
To make the polyfunctional carbodiimide compound into a self-emulsified or aqueous solution form, disperse it in water using an appropriate emulsifier or dispersion stabilizer, or add a hydrophilic segment in the molecular structure of the polyfunctional carbodiimide compound. This can be done.
[0092]
Examples of the hydrophilic segment include a quaternary ammonium salt of a dialkylamino alcohol (for example, a quaternary salt of 2-dimethylaminoethanol), a quaternary salt of a dialkylaminoalkylamine (for example, a quaternary salt of 3-dimethylamino-n-propylamine). Grade salts), alkyl sulfonates having at least one reactive hydroxyl group (for example, hydroxypropane sulfonate), polyethylene oxide end-capped with alkoxy groups, or a mixture of polyethylene oxide and polypropylene oxide (for example, methoxy) And polyethylene oxide end-capped with a group or an ethoxy group).
[0093]
Examples of the multifunctional carbodiimide compound include carbodilite V-01, V-02, V-03, V-04, V-05, V-06 [manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.], UCALINK XL-29SE, XL-29MP [Union Carbide Co., Ltd.] can be mentioned.
[0094]
Next, the polyfunctional oxazoline compound used as the crosslinking agent [Z] is a compound containing two or more oxazoline groups. Such a polyfunctional oxazoline compound may be a low molecular weight compound or a polymer, but is preferably a polymer from the viewpoint of improving the cross-linking density of the film and excellent impact resistance of the film. .
[0095]
Examples of the low molecular weight compound of the polyfunctional oxazoline compound include 2,2′-bis- (2-oxazoline), 2,2′-methylene-bis- (2-oxazoline), and 2,2′-ethylene- Bis- (2-oxazoline), 2,2′-trimethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-tetramethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-hexamethylene-bis- ( 2-oxazoline), 2,2'-octamethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2'-ethylene-bis- (4,4'-dimethyl-2-oxazoline), 2,2'-p- Phenylene-bis- (2-oxazoline), 2,2'-m-phenylene-bis- (2-oxazoline), 2,2'-m-phenylene-bis- (4,4'-dimethyl-2-oxazoline) ,Screw (2-oxazolinyl sulfonyl cyclohexane) sulfide, bis - (2-oxazolinyl sulfonyl norbornane) can be mentioned sulfides.
[0096]
Moreover, as a polymer of a polyfunctional oxazoline compound, the following general formula [1] (in the formula, R1, R2, RThree, RFourAre each independently hydrogen, a halogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group or a substituted aryl group, and RFiveIs an acyclic organic group having an addition polymerizable unsaturated bond), and an oxazoline group-containing polymer obtained by polymerizing a monomer component containing a copolymerizable monomer.
[Chemical Formula 3]
Figure 0004045827
[0097]
Specific examples of the addition polymerizable oxazoline include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl. -2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline and the like. Among these, 2-isopropenyl-2-oxazoline is preferable because it is easily available industrially.
[0098]
The amount of addition polymerizable oxazoline used is not particularly limited, but it is preferably 5% by weight or more in the monomer component, and more preferably in the range of 30 to 60% by weight.
[0099]
If the amount of addition polymerizable oxazoline used is within such a range, excellent impact resistance, water resistance and the like can be imparted to the resulting coating.
[0100]
When the amount of addition polymerizable oxazoline used is less than 5% by weight, the degree of crosslinking reaction with the carboxyl groups of the polymer particles [X] becomes insufficient, and the impact resistance and the like of the resulting coating film may be lowered.
[0101]
On the other hand, when it exceeds 60% by weight, the hydrophilicity of the polyfunctional oxazoline compound itself becomes strong, and the water resistance of the resulting film may be lowered.
[0102]
Examples of the monomer copolymerizable with the addition polymerizable oxazoline used in the present invention include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) Acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid methoxypolyethylene (Meth) acrylic acid esters such as glycol and monoester compounds of (meth) acrylic acid and polyethylene glycol; 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-pentafluoropropyl Fluorine-containing ethylenic unsaturation such as (meth) acrylate, perfluorocyclohexyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, β- (perfluorooctyl) ethyl (meth) acrylate Monomers; Unsaturated amides such as (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl versatate Vinyl esters such as methyl vinyl ether , Ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, amyl vinyl ether, hexyl vinyl ether and other vinyl ethers; (meth) acrylonitrile and other nitrile group-containing ethylenically unsaturated monomers; styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl anisole , Α-halostyrene, vinyl naphthalene, divinylstyrene, and other vinyl compounds having an aromatic ring; isoprene, chloroprene, butadiene, ethylene, tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride, N-vinylpyrrolidone, and the like, A mixture of two or more can be used.
[0103]
In addition, the polyfunctional oxazoline compound is preferably water-soluble, water-dilutable or water-dispersible from the viewpoint of compatibility with the polymer particles [X].
[0104]
The polymer of a polyfunctional oxazoline compound can produce the above monomer component by a conventionally known method such as a solution polymerization method or an emulsion polymerization method.
[0105]
As a polymer of a polyfunctional oxazoline compound, for example, Epocross K-1010E, K-1020E, K-1030E, K-2010E, K-2020E, K-2030E [manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: emulsion type ], Epocross WS-500, WS-700 [manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: water-soluble type].
[0106]
Of these commercially available products of polyfunctional oxazoline compounds, water-soluble Epocros WS-500 and WS-700 are preferable because they can improve the cross-linking density of the coating as described above and are excellent in impact resistance.
[0107]
The amount of these cross-linking agents [Z] is not particularly limited, but in the polymer particles [X] from the viewpoint of the crosslinkability of the aqueous dispersion, the performance of the cross-linked coating, and the storage stability of the aqueous dispersion. In general, it is preferably used in the range of 0.1 to 2.0 mol with respect to 1 mol of the carboxyl group contained in.
[0108]
The aqueous resin composition of the present invention itself forms a film having excellent impact resistance, flexibility and flexibility, and excellent hardness by room temperature or heat drying. As long as the effect is not impaired, a crosslinking agent other than the crosslinking agent [Z] can be used. Examples of such cross-linking agents include polyfunctional polyamine compounds, polyfunctional polyethylenimine compounds, metal salt compounds, and the like, and these can be used as one or a mixture of two or more thereof.
[0109]
The aqueous resin composition of the present invention further uses an inorganic filler [W] in combination in terms of preventing the generation of blisters during film formation.
The inorganic filler [W] is not particularly limited. For example, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, talc, diatomaceous earth, mica, kaolin, titanium oxide, alumina, silica, calcium silicate. , Carbon black, attapulgite, shirasu balloon, pearlite, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0110]
In this invention, it is preferable that content of said inorganic filler [W] is the range of 5-50 weight part with respect to 100 weight part of polymer particles [X]. If the content of the inorganic filler [W] is within such a range, a film having excellent strength can be obtained.
[0111]
The average particle size of the inorganic filler [W] is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 100 μm.
[0112]
A dispersion stabilizer can be used for the purpose of improving the mixing stability and storage stability of the inorganic filler [W]. As the dispersion stabilizer, for example, a water-soluble polymer substance can be used. Examples of the water-soluble polymer substance include synthetic or natural water-soluble substances such as polyvinyl alcohol, cellulose ether, starch, maleated polybutadiene, maleated alkyd resin, polyacrylic acid (salt), polyacrylamide, and water-soluble acrylic resin. , And one or a mixture of two or more of these can be used.
[0113]
It is preferable to reduce the amount of the dispersion stabilizer used as much as possible from the viewpoint of water resistance of the coating. The amount of the dispersion stabilizer used is preferably 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer particles [X].
[0114]
The aqueous resin composition of the present invention preferably further contains a thickener [V]. As the thickener [V], a conventionally known thickener can be used. Conventionally known thickeners include, for example, carboxymethyl cellulose (CMC) aqueous solution, hydroxylethyl cellulose aqueous solution, starch, polyvinyl alcohol, hydrophilic group-containing synthetic resin emulsion, etc., but hydrophilic in terms of preventing the occurrence of blisters. A group-containing synthetic resin emulsion is preferable, and among them, a carboxyl group-containing acrylic copolymer emulsion is particularly preferable.
[0115]
As a method for producing the carboxyl group-containing acrylic copolymer emulsion, a method similar to the method for producing the polymer [A] by emulsion polymerization of a monomer in an aqueous medium can be used.
In this case, it is preferable to use 15 to 60% by weight of a carboxyl group-containing monomer among the monomers in terms of alkali thickening when an aqueous ammonia solution or an aqueous sodium hydroxide solution is added.
[0116]
When it is necessary to adjust the molecular weight of the carboxyl group-containing acrylic copolymer used in the present invention, a compound having chain transfer ability may be added as a molecular weight modifier.
[0117]
Moreover, the carboxyl group of the carboxyl group-containing acrylic copolymer emulsion used in the present invention can be neutralized with a neutralizing agent such as a basic substance, if necessary.
[0118]
In the present invention, the content of the thickener [V] is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer particles [X]. When the content of the thickener [V] is within such a range, the aqueous resin composition has excellent viscosity stability over time.
[0119]
The Young's modulus in the tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. of the film formed from the aqueous resin composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 MPa or more from the viewpoint of excellent protection of the coated fiber.
[0120]
The elongation at break in the tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. of the coating formed with the aqueous resin composition of the present invention is not particularly limited, but is 200% or more in terms of excellent coating flexibility. Is preferred.
[0121]
The Young's modulus and elongation at break in the tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. were determined by using the test piece obtained in the examples described later on a condition of a crosshead speed of 200 mm / min at a temperature of 25 ° C. using a tensile tester. This is based on numerical values obtained by measuring the axial elongation when pulled in the axial direction.
[0122]
In the aqueous resin composition of the present invention, if necessary, a water-soluble or water-dispersible thermosetting resin such as phenol resin, urea resin, melamine resin, or thermoplastic resin such as polyurethane resin, polyester resin, A polyamide resin, a polyethylene resin, or the like can also be mixed and used.
[0123]
Further, if necessary, pigments, pH adjusters, film forming aids, leveling agents, water repellents, antifoaming agents, antioxidants, light stabilizers and the like are known as long as the desired effects of the present invention are not impaired. Can be used as appropriate.
[0124]
The aqueous resin composition of the present invention has excellent low-temperature properties, is excellent in hardness at normal temperature, and gives a coating film with good water resistance. In particular, it has impact resistance, flexibility and flexibility, and is useful in fields requiring hardness, such as paints, primer treatment agents, adhesives, film coating agents, textile processing resins (woven and knitted fabrics) And binders for non-woven fabrics, binders for flocking, etc.), resins for paper processing (impregnation, coating), resins for glass fiber processing (glass fiber sizing agents, binders for glass paper, glass fiber coatings, etc.), mortar It can be used as a modifying resin. In particular, when used in application fields such as paints, inks, varnishes, film coatings, adhesions, fiber processing resins, paper processing resins, etc., extremely excellent effects are exhibited as described above.
[0125]
In addition, as described above, the aspect of the present invention includes the polymer particles [X] having a carboxyl group in the molecule, the heat-sensitive gelling agent [Y], the crosslinking agent [Z] having reactivity with the carboxyl group, and inorganic filling. Synthetic rubber latex (x1) having a carboxyl group in the molecule as polymer particles [X] having a carboxyl group in the molecule, wherein the agent [W] is dispersed in an aqueous medium Any of the synthetic rubber latex and an acrylate copolymer emulsion (x2) having a carboxyl group in the molecule, or a polyurethane resin emulsion having a carboxyl group in the molecule and the acrylate copolymer emulsion (x3) The present invention relates to an aqueous resin composition characterized by using one kind.
[0126]
Another aspect of the present invention relates to an aqueous resin composition having an elongation at break of 200% or more at a measurement temperature of 25 ° C. of a film formed from the aqueous resin composition.
[0127]
As another aspect of the present invention, the present invention relates to an aqueous resin composition having a Young's modulus of 50 MPa or more in a tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. of a film formed from the aqueous resin composition.
[0128]
As another aspect of the present invention, the heat-sensitive gelling agent [Y] is applied to an aqueous resin composition which is a polyether-modified silicone.
[0129]
Another aspect of the present invention relates to an aqueous resin composition in which the cloud point of a 1% by weight aqueous solution of the polyether-modified silicone is 30 to 55 ° C.
Furthermore, as another aspect of the present invention, the crosslinking agent [Z] having reactivity with the carboxyl group is selected from the group consisting of a polyfunctional glycidyl compound, a polyfunctional carbodiimide compound, and a polyfunctional oxazoline compound. The present invention relates to an aqueous resin composition that is one or more crosslinking agents.
[0130]
Another aspect of the present invention is an aqueous resin composition further containing a thickener [V].
Another aspect of the present invention relates to an aqueous resin composition having a solid content of 50% by weight or more in the aqueous resin composition.
[0131]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, the scope of the present invention is not limited to these Examples. In the following, unless otherwise specified, “%” represents “% by weight”, and “part” represents “part by weight”.
[0132]
First, the measurement method and evaluation method used in the present invention will be described below.
[0133]
[Measurement method of average particle size]
For the average particle size, the value of the average particle size (50% median size) measured with a Microtrac UPA type particle size distribution analyzer manufactured by Nikkiso Co., Ltd. was determined by a dynamic light scattering method.
[0134]
[Measurement method of Young's modulus in tensile test at a measurement temperature of 25 ° C.]
The aqueous resin composition of the present invention obtained in Examples was applied to a glass plate so that the film thickness after drying was 0.5 mm, dried at 40 ° C. for 8 hours, then peeled off from the glass plate, and What was dried at 140 ° C. for 5 minutes was punched with a No. 2 dumbbell and used as a sample. Using this sample, a strain of 0 to 2.5% when a tensile test was performed at a crosshead speed of 200 mm / min in an atmosphere of 25 ° C. in a Tensilon RTM-100 type tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd. A value represented by the following equation from Δε and stress Δσ was defined as Young's modulus E.
[0135]
[Formula 1]
E = Δσ / Δε
[0136]
[Method of measuring elongation at break and strength at break in a tensile test at a measurement temperature of 25 ° C.]
The aqueous resin composition of the present invention obtained in Examples was applied to a glass plate so that the film thickness after drying was 0.5 mm, dried at 40 ° C. for 8 hours, then peeled off from the glass plate, and What was dried at 140 ° C. for 5 minutes was punched with a No. 2 dumbbell and used as a sample. Using this sample, the elongation at break when a tensile test was carried out at a crosshead speed of 200 mm / min in an atmosphere of 25 ° C. in a Tensilon RTM-100 type tensile tester manufactured by Orientec Corp. was measured.
[0137]
[Method of measuring cloud point]
The 1% by weight aqueous solution of the heat-sensitive gelling agent used in the examples was heated while gradually stirring from room temperature, and the temperature at which the aqueous solution became cloudy by visual observation was defined as the cloud point.
[0138]
[Blister (film blister) evaluation method]
The aqueous resin composition of the present invention obtained in the Examples was added to a glass container having an inner diameter of 14 mm, a height of 30 mm, and a thickness of 1 mm in the case of an additive-free product of 0.7 g, and in the case of a filler-added product. Put 5g and put into Tabai hot air dryer set to 90 ° C for 6 minutes, then immediately put into Tabai hot air dryer set to 150 ° C for 3 minutes and visually observe the presence or absence of blister, Judgment was made according to criteria.
○: No change
Δ: Swells a little
×: Blister occurrence or rupture
[0139]
[Measurement method of impact resistance]
The aqueous resin composition of the present invention obtained in Examples was applied to a glass plate so that the film thickness after drying was 0.7 mm, dried at 40 ° C. for 8 hours, then peeled off from the glass plate, and What was dried at 140 ° C. for 5 minutes and cut into 30 mm × 30 mm was used as a sample, and measured under a 25 ° C. atmosphere using a DuPont impact deformation tester according to JIS K-5400.
[0140]
For operation, attach a shooting die with a radius of 6.35 ± 0.03 mm and a cradle, sandwich the coating between them, drop a weight of 500 g ± 1 g from the sample onto the shooting die from a height of 100 mm, and then coat The test piece was taken out while taking care not to give extra damage to the film, and the damage of the coating film was examined visually.
The number of tests was 10 and the evaluation results were determined according to the following criteria.
×: Breakage or crack of 60% or more occurred
Δ: Breakage or crack of 20% or more and less than 60%
○: Less than 20% breakage or crack occurred
[0141]
<< Synthesis Example 1 >> (Synthesis of thickener [V])
690 parts of deionized water and 24 parts of Neugen ET-170 [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] were put into a reaction vessel equipped with a stirrer, reflux condenser, nitrogen inlet tube, thermometer, and dropping funnel, and nitrogen was blown into the reaction vessel. The temperature was raised to 75 ° C. Under stirring, a monomer mixture consisting of 10 parts of a 10% aqueous ammonium persulfate solution, 203 parts of ethyl acrylate and 87 parts of methacrylic acid, 100 parts of deionized water and 3 parts of Neugen ET-170 [Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] A monomer pre-emulsion emulsified by adding (referred to the monomer mixture, the emulsifier and water emulsified with water), respectively, using a dropping funnel while maintaining the temperature in the reaction vessel at 75 ° C. The polymerization was carried out dropwise over a period of minutes.
[0142]
<< Synthesis Example 2 >> (Synthesis of acrylic ester copolymer emulsion)
In a polymerization vessel equipped with a stirrer, 210 parts of ion-exchanged water was charged, and the temperature in the reaction vessel was raised to 80 ° C. while stirring while feeding nitrogen gas. After raising the temperature, 4 parts of the following (1) monomer emulsion was added to the reaction vessel, and then 0.6 parts of ammonium persulfate was added to initiate polymerization. After maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. for 1 hour, 726 parts of the remaining monomer emulsion and the following aqueous solution (2) of polymerization initiator were simultaneously dropped into the reaction vessel for polymerization. The dropping time was 4 hours for the monomer emulsion and 4.5 hours for the polymerization initiator aqueous solution, and the polymerization was completed while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. After completion of the polymerization, the pH was adjusted with aqueous ammonia to obtain an acrylate copolymer emulsion having a solid content of 60%, a pH of 8.0, and an average particle size of 350 nm.
(1) Composition of monomer emulsion
350 parts of n-butyl acrylate
225 parts of methyl methacrylate
Methacrylic acid 15 parts
40 parts of New Call 707SF (manufactured by Kao Corporation)
100 parts of ion exchange water
(2) Composition of polymerization initiator aqueous solution
1.5 parts ammonium persulfate
75 parts of ion exchange water
[0143]
<< Synthesis Example 3 >> (Synthesis of synthetic rubber latex)
In a pressure-resistant polymerization vessel equipped with a stirrer, 120 parts of water, 0.1 part of sodium hydroxide, 1.2 parts of reactive emulsifier S-180 (unsaturated alkyl sulfate produced by Kao Corporation), 0. 1 part, 30 parts of butadiene, 68 parts of methyl methacrylate, 2 parts of acrylic acid and 0.1 part of t-dodecyl mercaptan are charged, stirring is started, the reaction temperature is raised to 60 ° C., and the temperature in the polymerization vessel is 60 When the temperature reached, 0.1 part of ammonium persulfate was added to initiate the reaction. Seven hours later, when the polymerization rate reached 98%, cooling was performed to obtain a synthetic resin latex. The obtained synthetic resin latex had a polymerization rate of 98.6%. Next, the pH was adjusted to 9.0 with 25% aqueous ammonia, and then a synthetic rubber latex having a solid content of 50.1% was obtained by steam distillation.
[0144]
<< Synthesis Example 4 >> (Synthesis of polyurethane resin emulsion)
Polytetramethylene ether glycol (molecular weight: 2,000) 500 parts, 2,2-dimethylolpropionic acid 36 parts, neopentyl glycol 18 parts, isophorone diisocyanate 206 parts, 80% hydrazine 13 parts, triethylamine By reacting 27 parts, a polyurethane resin emulsion having a nonvolatile content (%) = 35, an acid value = 20, a particle diameter = 50 nm, and a flow start temperature = 100 ° C. was obtained.
[0145]
<< Example 1 >> (Production of aqueous resin composition of the present invention)
FZ-2164 [organopolysiloxane polyoxyalkylene glycol: heat-sensitive gelling agent was added to 200 parts of the acrylic ester copolymer emulsion obtained in Synthesis Example 2 and 200 parts of the synthetic rubber latex obtained in Synthesis Example 3. 100% by weight of active ingredient: Nihon Unicar Co., Ltd.] 10 parts are added, NS-200 [calcium carbonate: manufactured by Nitto Fukasei Co., Ltd.] 100 parts is added as an inorganic filler, and a synthetic example is used as a thickener. 10 parts obtained in 1 were added, and Epocross WS-500 [Oxazoline group-containing water-soluble crosslinking agent: active ingredient 40% by weight: manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.] was added as a crosslinking agent to obtain a solid content concentration. Was adjusted with deionized water so as to be 55.0%, followed by filtration with a 100 mesh wire net to obtain an aqueous resin composition of the present invention.
[0146]
The evaluation results of the coating obtained using the aqueous resin composition of the present invention are shown in Table 1. The elongation at break in a tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. is 265%, and the measurement temperature is 25 ° C. The stress at break in the tensile test was 11 MPa, and the Young's modulus was 127 MPa. Moreover, the impact resistance of the film obtained from this aqueous resin composition was good.
[0147]
<< Example 23>> The aqueous resin composition of the present invention was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the monomer mixture, the heat-sensitive gelling agent, the crosslinking agent, and the thickener shown in Table 1 were used. This solid content concentration was as described in Table 1. Further, the Young's modulus, elongation at break, stress at break, impact resistance, and blister of the film obtained from this aqueous resin composition in the tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. are as described in Table 1. It was.
[0148]
<< Comparative Examples 1-3 >>
An aqueous resin composition was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the monomer mixture shown in Table 2 was used. The particle diameter and solid content concentration of this aqueous resin composition were as described in Table 2. Further, the Young's modulus, elongation at break, stress at break, impact resistance, and blister of the film obtained from this aqueous resin composition in the tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. are as described in Table 2. It was.
[0149]
[Table 1]
Figure 0004045827
[0150]
[Table 2]
Figure 0004045827
[0151]
The official names of the abbreviations in Tables 1 and 2 are shown below.
FZ-2164;
Nippon Unicar Co., Ltd .: Silicone-type thermosensitive gelling agent 100% active ingredient
FZ-2101;
Nippon Unicar Co., Ltd .: Silicone-type thermosensitive gelling agent 100% active ingredient
Epocross WS-500;
Nippon Shokubai Co., Ltd .: Oxazoline group-containing crosslinking agent 40% active ingredient
UCALINK XL-29SE;
Union Carbide Co., Ltd .: Carbodiimide group-containing crosslinking agent 50% active ingredient
NS-200;
Nitto Powder Industries, Ltd .: 100% calcium carbonate active ingredient
Heidilite H-31;
Showa Denko KK: Aluminum hydroxide 100% active ingredient
[0152]
The parts in Tables 1 and 2 are solid contents.
[0153]
【The invention's effect】
When used as a coating agent (surface coating agent), the aqueous resin composition of the present invention is excellent in impact resistance, has flexibility and flexibility, and forms a film with high hardness. In particular, it is useful in fields that require low temperature characteristics and high hardness at room temperature, and is extremely excellent in fields such as paint, ink, varnish, film coating, adhesion, resin for fiber processing, and resin for paper processing. Demonstrate the effect.

Claims (7)

分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]と感熱ゲル化剤[Y]としてのポリエーテル変性シリコーンとカルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z]と無機充填剤[W]が水性媒体中に分散してなる水性樹脂組成物であって、該分子中にカルボキシル基を有する重合体粒子[X]として、分子中にカルボキシル基を有する合成ゴムラテックス及び分子中にカルボキシル基を有するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x2)、又は分子中にカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂エマルジョン及び該アクリル酸エステル共重合体エマルジョン(x3)のいずれか1種を用いることを特徴とする水性樹脂組成物であって、
前記(x2)は、前記合成ゴムラテックスと前記アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとの重量比率が30:70〜95:5であり、前記(x3)は、前記ポリウレタン樹脂エマルジョンと前記アクリル酸共重合体エマルジョンとの重量比率が30:70〜95:5であり、
前記感熱ゲル化剤[Y]の含有量が前記重合体粒子[X]100重量部に対して0.05〜30重量部であり、前記架橋剤[Z]の含有量が前記重合体粒子[X]の有するカルボキシル基1モルに対して0.1〜2.0モルであり、かつ前記無機充填剤[W]の含有量が前記重合体粒子100重量部に対して5〜50重量部である水性樹脂組成物。
Polymer medium [X] having carboxyl group in molecule, polyether-modified silicone as heat-sensitive gelling agent [Y] , crosslinking agent [Z] having reactivity with carboxyl group, and inorganic filler [W] are aqueous media An aqueous resin composition dispersed therein, and polymer particles [X] having a carboxyl group in the molecule, a synthetic rubber latex having a carboxyl group in the molecule, and an acrylic acid having a carboxyl group in the molecule ester copolymer emulsion (x2), or in the molecule encounters aqueous resin composition is characterized by using any one of a polyurethane resin emulsion and the acrylic acid ester copolymer emulsion having a carboxyl group (x3) And
The (x2) is a weight ratio of the synthetic rubber latex and the acrylate copolymer emulsion of 30:70 to 95: 5, and the (x3) is the polyurethane resin emulsion and the acrylic acid copolymer. The weight ratio with the combined emulsion is 30:70 to 95: 5,
The content of the heat-sensitive gelling agent [Y] is 0.05 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer particles [X], and the content of the crosslinking agent [Z] is the polymer particles [ X] is 0.1 to 2.0 mol with respect to 1 mol of the carboxyl group, and the content of the inorganic filler [W] is 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer particles. An aqueous resin composition.
前記水性樹脂組成物により形成される被膜の測定温度25℃での破断点伸度が200%以上である請求項1記載の水性樹脂組成物。The aqueous resin composition according to claim 1, wherein the elongation at break at a measurement temperature of 25 ° C. of the film formed from the aqueous resin composition is 200% or more. 前記水性樹脂組成物により形成される被膜の測定温度25℃での引張試験におけるヤング率が50MPa以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の水性樹脂組成物。3. The aqueous resin composition according to claim 1, wherein a Young's modulus in a tensile test at a measurement temperature of 25 ° C. of the film formed of the aqueous resin composition is 50 MPa or more. 前記ポリエーテル変性シリコーンの1重量%水溶液の曇点が30〜55℃である請求項記載の水性樹脂組成物。The cloud point of 1% by weight aqueous solution of the polyether-modified silicone aqueous resin composition according to claim 1, wherein a 30 to 55 ° C.. 前記カルボキシル基と反応性を有する架橋剤[Z]が、多官能性グリシジル化合物、多官能性カルボジイミド化合物及び多官能性オキサゾリン化合物からなる群から選ばれる1種以上の架橋剤である請求項1記載の水性樹脂組成物。2. The crosslinking agent [Z] having reactivity with a carboxyl group is at least one crosslinking agent selected from the group consisting of a multifunctional glycidyl compound, a multifunctional carbodiimide compound, and a multifunctional oxazoline compound. An aqueous resin composition. さらに増粘剤[V]を含有する請求項1記載の水性樹脂組成物。The aqueous resin composition according to claim 1, further comprising a thickener [V]. 前記水性樹脂組成物中の固形分が50重量%以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物。The solid content in the said aqueous resin composition is 50 weight% or more, The aqueous resin composition of any one of Claims 1-6.
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