JP4066097B1 - 光触媒含有水性硬化性塗料組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成することが可能な光触媒含有水性硬化性塗料組成物とその製造方法を提供すること。
【解決手段】中和された酸基を有する重合体セグメント(A)と、ポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)中に、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が、水性媒体中に分散している水性分散体(I)と、前記複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)を含有する光触媒含有水性硬化性塗料組成物と、その製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、建築分野をはじめとする様々な分野において、塗料等に適用可能な光触媒含有水性硬化性塗料組成物及びその製造方法に関するものである。
近年、建築外装をはじめとする各種分野において、光触媒材料が、光照射により有機物の酸化分解作用や表面の超親水化作用を引き起こすことによるセルフクリーニング機能を有する材料として注目されている。さらには、大気中のNOx等の有害ガスや水中の環境ホルモン等の有害物を分解し、大気浄化、水質浄化、消臭性や抗菌性の機能を発現し得る、環境上有用な材料としても注目されている。光触媒材料を含有する塗料組成物としては、これまでに溶剤系塗料や水性塗料が報告されており、なかでも水性塗料は、環境負荷を低減できる観点から、各種分野で好ましく使用されている。
光触媒含有水性硬化性塗料組成物は光触媒材料とバインダー樹脂とで構成されるが、形成される皮膜が光触媒の分解作用で劣化しない耐久性を有することが求められる。一般的なアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等の有機系樹脂をバインダー樹脂として使用すると、光触媒材料の酸化分解作用により有機物である樹脂が分解されるため、塗膜の耐久性に劣るという欠点があった。そこで、光触媒の酸化分解作用に耐性のあるバインダー樹脂として、シリコン樹脂等の無機系樹脂、無機成分と有機成分とで構成される無機−有機複合樹脂等がこれまで提案されており、各種分野で好ましく使用されている。
耐久性に優れ、耐溶剤性、耐水性、耐候性、耐汚染性等に優れる塗膜を形成しうる光触媒含有水性硬化性塗料組成物がこれまでも提案されており、例えば、オルガノシランと加水分解性基及び/又は水酸基と結合したケイ素原子を有するシリル基を含有する重合体、ならびに光触媒が水系媒体中に分散してなる塗料組成物(例えば、特許文献1参照。)が開示されている。
しかし、前記特許文献1に記載されている塗料組成物は、無機成分であるポリシロキサンと有機成分である有機系重合体との相溶性が良くなく、また、架橋反応が進行するのはポリシロキサン部分間のみであって、ポリシロキサン以外の重合体部分の架橋反応は進行せず、その結果、長期耐久性や耐候性に優れた塗膜を形成することが困難であるという問題を有する。
特開2001−72925号公報
本発明が解決しようとする課題は、光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成することが可能な光触媒含有水性硬化性塗料組成物とその製造方法を提供することである。
本発明者らは、耐溶剤性や耐酸性等に優れ、長期耐候性に優れた塗膜を形成できるポリシロキサンセグメントを有する従来の水性樹脂組成物をベースとして、光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成することが可能な二液硬化型の水性塗料組成物の検討を進めた。
検討を進めるなかで、水性媒体中に、中和された酸基を有する重合体セグメント(A)と下記一般式(S−4)又は(S−5)で示される構造を有するポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)中に、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が、水性媒体中に分散している水性分散体(I)と、前記複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)を含有する光触媒含有水性硬化性塗料組成物によれば、光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成できること、及び、
この水性硬化性塗料組成物は、下記製造工程(1)〜(3)
(1)酸基と珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体(a′)と、珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン及び珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランからなる群から選ばれる1種以上のオルガノアルコキシシラン(b)、及び/又は、その加水分解縮合物(b−1)とを加水分解縮合させて、重合体(a′)由来の重合体セグメント(A′)とオルガノアルコキシシラン(b)由来のポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(A′B)を得る工程、
(2)得られた複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(A′B)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(A′BC)とした後、この複合樹脂(A′BC)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(ABC)を得る工程、又は、得られた複合樹脂(A′B)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(AB)とした後、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)を得る工程、
(3)得られた複合樹脂(ABC)を水性媒体と混合して複合樹脂(ABC)を分散させて、複合樹脂(ABC)からなる樹脂粒子が分散している水性分散体を得る工程、
からなり、かつ、
前記製造工程(3)における複合樹脂(ABC)と水性媒体の混合による複合樹脂(ABC)の分散工程よりも前の製造工程において、複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)を混合する製造方法を採用することにより容易に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、中和された酸基を有する重合体セグメント(A)と、下記一般式(S−4)又は(S−5)
Figure 0004066097
Figure 0004066097
〔但し、一般式(S−4)及び(S−5)中、R は珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基、R 及びR は、それぞれ独立して珪素原子に結合したメチル基又は珪素原子に結合したエチル基である。〕
で示される構造を有するポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)中に、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が、水性媒体中に分散している水性分散体(I)と、前記複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)を含有することを特徴とする光触媒含有水性硬化性塗料組成物に関するものである。
また、本発明は、下記製造工程(1)〜(3)
(1)酸基と珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体(a′)と、珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン及び珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランからなる群から選ばれる1種以上のオルガノアルコキシシラン(b)、及び/又は、その加水分解縮合物(b−1)とを加水分解縮合させて、重合体(a′)由来の重合体セグメント(A′)とオルガノアルコキシシラン(b)由来のポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(A′B)を得る工程、
(2)得られた複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(A′B)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(A′BC)とした後、この複合樹脂(A′BC)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(ABC)を得る工程、又は、得られた複合樹脂(A′B)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(AB)とした後、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)を得る工程、
(3)得られた複合樹脂(ABC)を水性媒体と混合して複合樹脂(ABC)を分散させて、複合樹脂(ABC)からなる樹脂粒子が分散している水性分散体を得る工程、
からなり、かつ、
前記製造工程(3)における複合樹脂(ABC)と水性媒体の混合による複合樹脂(ABC)の分散工程よりも前の製造工程において、複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)を混合することを特徴とする光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法に関するものである。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物及び本発明の製造方法で得られる光触媒含有水性硬化性塗料組成物は、光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成できることから、かかる特徴を利用して、例えば建築外装用塗料をはじめとする様々な用途に使用可能である。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する複合樹脂(ABC)は、中和された酸基を有する重合体セグメント(A)と、下記一般式(S−4)又は(S−5)
Figure 0004066097
Figure 0004066097
〔但し、一般式(S−4)及び(S−5)中、R は珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基、R 及びR は、それぞれ独立して珪素原子に結合したメチル基又は珪素原子に結合したエチル基である。〕
で示される構造を有するポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂であれば良く、例えば、ポリシロキサンセグメント(B)が中和された酸基を有する重合体セグメント(A)の側鎖に化学的に結合したグラフト構造を有する複合樹脂や、前記重合体セグメント(A)の末端にポリシロキサンセグメント(B)が化学的に結合したブロック構造を有する複合樹脂のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して化学的に結合した構造を有する複合樹脂などが挙げられる。
前記複合樹脂(ABC)が有する、前記重合体セグメント(A)と前記ポリシロキサンセグメント(B)との化学的な結合としては、特に限定はないが、例えば、下記構造式(S−1)あるいは下記の構造式(S−2)の結合様式等が挙げられ、なかでも構造式(S−1)の結合様式を有する複合樹脂を使用することが、耐候性に優れた塗膜を形成できることから好ましい。
Figure 0004066097
〔但し、構造式(S−1)中の炭素原子は前記重合体セグメント(A)の一部分を構成し、珪素原子と酸素原子は前記ポリシロキサンセグメント(B)の一部分を構成するものである。〕
Figure 0004066097
〔但し、構造式(S−2)中の炭素原子は前記重合体セグメント(A)の一部分を構成し、珪素原子はポリシロキサンセグメント(B)の一部分を構成するものである。〕
前記複合樹脂(ABC)を構成する重合体セグメント(A)は、水性媒体中に前記複合樹脂(ABC)を分散又は溶解させるため、中和された酸基を有する重合体セグメントであることが必須であり、なかでもポリシロキサンセグメント(B)やその合成原料が有する珪素原子に結合した水酸基や珪素原子に結合した加水分解性基と容易に加水分解縮合して前記構造式(S−1)の結合様式で化学結合することから、酸基と共に、珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基(以下、「珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基」と略記する。)を有する重合体(a′)又はその中和物である重合体(a)に由来の重合体セグメントであることが好ましい。前記重合体(a′)及び重合体(a)は、ポリシロキサン以外の、酸基又は中和された酸基を有する重合体であればよく、その種類としては、例えば、アクリル重合体、フルオロオレフィン重合体、ビニルエステル重合体、芳香族ビニル重合体、ポリオレフィン重合体等のビニル系重合体、ポリウレタン重合体、ポリエステル重合体、ポリエーテル重合体などが挙げられるが、なかでも、ビニル系重合体やポリウレタン重合体が好ましく、アクリル重合体がより好ましい。
前記重合体(a′)中の酸基としては、例えば、カボキシル基、燐酸基、酸性燐酸エステル基、亜燐酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基などが挙げられ、なかでも複合樹脂(ABC)の骨格へ導入しやすいことから、カルボキシル基が好ましい。
そして、かかる酸基を中和する際に使用する塩基性化合物としては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2−アミノエタノール、2−ジメチルアミノエタノールなどの有機アミン類;アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機塩基性化合物;テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムハイドロオキサイドの四級アンモニウムハイドロオキサイドなどを使用することができ、なかでも有機アミン類およびアンモニア(アンモニア水でもよい。)を使用することが好ましい。
前記重合体(a)中の中和された酸基は、前記複合樹脂(ABC)が水性媒体中に分散又は溶解してなる水性分散体又は水溶液の良好な保存安定性を維持する観点から、前記複合樹脂(ABC)100重量%に対して、0.1〜20重量%の割合で存在していることが好ましく、なかでも0.2〜10重量%の割合で存在していることがより好ましい。
また、前記重合体(a′)中の珪素原子に結合した加水分解性基としては、加水分解されることによって珪素原子に結合した水酸基(シラノール基)を生成することが可能な官能基であれば良く、例えば、珪素原子に結合したハロゲン原子、珪素原子に結合したアルコキシ基、珪素原子に結合したアシロキシ基、珪素原子に結合したフェノキシ基、珪素原子に結合したメルカプト基、珪素原子に結合したアミノ基、珪素原子に結合したアミド基、珪素原子に結合したアミノオキシ基、珪素原子に結合したイミノオキシ基、珪素原子に結合したアルケニルオキシ基等が挙げられ、なかでも加水分解反応を容易に進行でき、また、反応後の副生成物を容易に除去できることから、珪素原子に結合したアルコキシ基が好ましい。
前記重合体セグメント(A)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、中和された酸基、珪素原子に結合した水酸基及び珪素原子に結合した加水分解性基以外のその他の官能基を有していてもよい。かかるその他の官能基としては、例えば、中和されていないカルボキシル基、ブロックされたカルボキシル基、カルボン酸無水基、水酸基、ブロックされた水酸基、シクロカーボネート基、エポキシ基、カルボニル基、1級アミド基、2級アミド基、カーバメート基、ポリエチレングリコール基、ポリプロピレングリコール基、及び、下記の構造式(S−3)で示される基等が挙げられる。
Figure 0004066097
前記ポリシロキサンセグメント(B)としては、前記一般式(S−4)又は(S−5)で示される構造を有することが必須である前記一般式(S−4)又は(S−5)で示される構造を有する前記ポリシロキサンセグメント(B)は、三次元網目状のポリシロキサン構造を有することから、得られる塗膜は、耐溶剤性、耐候性などに優れたものである。
なお、前記一般式(S−4)又は(S−5)中のR としては、なかでも珪素原子に結合した炭素数が4〜12の炭化水素基であることが好ましく、フェニル基又は炭素数4のアルキル基であることがより好ましい。また、R 及びR は、いずれも珪素原子に結合したメチル基又は珪素原子に結合したエチル基であることが好ましく、いずれも珪素原子に結合したメチル基であることがより好ましい。
記ポリシロキサンセグメント(B)としては、珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基(以下、「珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基」と略記する。)を有するモノオルガノトリアルコキシシラン、及び/又は、珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基(以下、「珪素原子結合のメチル基及び/又はエチル基」と略記する。)の2個を有するジオルガノジアルコキシシランを、加水分解縮合させて得られるポリシロキサンに由来のセグメントが挙げられる。これらポリシロキサンセグメントは、珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基、及び/又は、珪素原子結合のメチル基及び/又はエチル基の2個と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有するものであり、線状、分岐状、環状のうちの、いずれの構造を有するものでもよい。
前記珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基としては、例えば、いずれも珪素原子に結合した炭素数が4〜12の、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。なお、これらの有機基は置換基を有するものであっても良い。
かかる珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基としては、珪素原子に結合した炭化水素基が好ましく、例えば、いずれも珪素原子に結合した、n−ブチル基、iso−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、シクロヘキシルメチル基等のアルキル基;シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、4−メチルフェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基などが挙げられ、なかでも珪素原子に結合したフェニル基又は珪素原子に結合した炭素数4のアルキル基がより好ましい。
前記複合樹脂(ABC)を構成するポリシロキサンセグメント(C)は、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)に由来のセグメントであり、ここで用いるアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)は、珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合したアルコキシ基を有している。
前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)としては、下記一般式(S−6)で示される構造を有することが好ましい。下記一般式(S−6)で示される構造を有するアルキルトリアルコキシシランの縮合物に由来のポリシロキサンセグメントは、三次元網目状のポリシロキサン構造を有することから、得られる塗膜は、耐溶剤性、耐候性などに優れたものである。
Figure 0004066097
〔但し、一般式(S−6)中のRは炭素数が1〜3個のアルキル基である。〕
前記複合樹脂(ABC)としては、なかでも耐久性、耐クラック性に優れる塗膜が得られることから、複合樹脂(ABC)100重量部に対して、ポリシロキサンセグメント(B)とアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)に由来するポリシロキサンセグメント(C)と合計量(B+C)が25〜85重量部であるものが好ましく、45〜85重量部であるものがより好ましい。
また、前記複合樹脂(ABC)としては、なかでも耐久性、耐クラック性に優れる塗膜が得られることから、複合樹脂(ABC)100重量部に対して、前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)の量が15〜60重量部であるものが好ましく、30〜60重量部であるものがより好ましい。
前記複合樹脂(ABC)は、各種の方法で製造できるが、なかでも下記(1)〜(2)からなる製造工程で製造することが好ましい。
(1)酸基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を併有する重合体(a′)と、珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン及び珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランからなる群から選ばれる1種以上のオルガノアルコキシシラン(b)、及び/又は、その加水分解縮合物(b−1)とを加水分解縮合させて、重合体(a′)由来の重合体セグメント(A′)と前記オルガノアルコキシシラン(b)由来のポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(A′B)を得る工程、
(2)次いで、得られた複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(A′B)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(A′BC)とした後、この複合樹脂(A′BC)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(ABC)を得る工程、又は、得られた複合樹脂(A′B)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(AB)とした後、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)を得る工程。
前記製造工程における加水分解縮合反応は、各種の方法で反応を進行させることができるが、製造工程の途中で水と触媒とを供給することで反応を進行させる方法が簡便で好ましい。
なお、前記加水分解縮合反応とは、前記加水分解性基の一部が水などの影響で加水分解され水酸基を形成し、次いで該水酸基や加水分解性基の間で進行する縮合反応を言う。
前記重合体(a′)は、酸基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を併有する重合体であり、酸基が中和されていないこと以外は、前記中和された酸基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を併有する重合体(a)と全く同一である。
前記重合体(a′)としてビニル系重合体を使用する場合、該ビニル重合体は、例えば、酸基含有ビニル単量体と、珪素原子に結合した水酸基含有ビニル単量体及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基含有ビニル単量体と、必要によりその他のビニル単量体を重合させることにより製造することができる。
前記酸基含有ビニル単量体としては、例えば、カルボキシル基、燐酸基、酸性燐酸エステル基、亜燐酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基等の酸基を含有する各種のビニル単量体が挙げられるが、なかでもカルボキシル基(カルボン酸無水基であっても良い。)含有ビニル単量体が好ましい。
前記カルボキシル基含有ビニル単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、2−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和ポリカルボン酸の無水物類;無水アクリル酸、無水メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸の無水物類;アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸と、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの飽和カルボン酸との混合酸無水物;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノ−n−ブチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノ−n−ブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノ−n−ブチル等の飽和ジカルボン酸類と、飽和1価アルコール類との各種のモノエステル類(ハーフエステル類);アジピン酸モノビニル、コハク酸モノビニル等の飽和ジカルボン酸のモノビニルエステル類;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の飽和ポリカルボン酸の無水物類と、炭素原子に結合した水酸基を含有するビニル系単量体類との付加反応生成物;前記カルボキシル基含有単量体類と、ラクトン類とを付加反応せしめて得られる各種の単量体類等が挙げられ、なかでもビニル重合体に容易に導入できることから、(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸類が好ましい。
また、前記カルボキシル基は、ブロックされていても良く、かかるブロックされたカルボキシル基を有するビニル系単量体としては、例えば、トリメチルシリル(メタ)アクリレート、ジメチル−tert−ブチルシリル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルクロトネート等のシリルエステル基含有ビニル系単量体類;1−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシプロパン、2−(メタ)アクリロイルオキシテトラヒドロフラン等のヘミアセタールエステル基ないしはヘミケタールエステル基含有単量体類;tert−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチルクロトネート等のtert−ブチルエステル基含有単量体類等が挙げられる。
前記珪素原子に結合した水酸基含有ビニル単量体としては、例えば、トリヒドロキシビニルシラン、エトキシジヒロドキシビニルシラン、ジエトキシヒドロキシビニルシラン、ジクロロヒドロキシビニルシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリヒドロキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジヒドロキシシラン等が挙げられる。
前記珪素原子に結合した加水分解性基含有ビニル単量体としては、例えば、下記一般式(S−7)で示す加水分解性基を有するビニル単量体を使用することができる。
Figure 0004066097
〔但し、一般式(S−7)中のRはアルキル基、アリール基、アラルキル基等の1価の有機基を、Rはハロゲン原子、アルコキシ基、アシロキシ基、フェノキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、イミノオキシ基又はアルケニルオキシ基である、また、bは0〜2の整数である。〕
前記一般式(S−7)で示す加水分解性基を有するビニル単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリ(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、2−トリメトキシシリルエチルビニルエーテル、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン等が挙げられ、なかでも加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去することが可能なことから、ビニルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
また、前記その他のビニル単量体としては、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−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−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、ラウリル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜22のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類;ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェニルエチル(メタ)アクリレート等のアラルキル(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート類;2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、4−メトキシブチル(メタ)アクリレート等のω−アルコキシアルキル(メタ)アクリレート類;スチレン、p−tert−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル系単量体類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸のアルキルエステル類;ジメチルマレート、ジ−n−ブチルマレート、ジメチルフマレート、ジメチルイタコネート等の不飽和二塩基酸のジアルキルエステル類;エチレン、プロピレン等のα−オレフィン類;フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン等のフルオロオレフィン類;エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;シクロペンチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のシクロアルキルビニルエーテル類;N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−ビニルピロリドン等の3級アミド基含有単量体類;
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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエーテル類;2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、2−ヒドロキシブチルアリルエーテル等の水酸基含有アリルエーテル類;これら炭素原子に結合した水酸基を含有するビニル系単量体類とε−カプロラクトンなどのラクトン類との付加反応物;
2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジ−n−プロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、4−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エチルモルホリン等の3級アミノ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;ビニルピリジン、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルキノリン等の3級アミノ基含有芳香族ビニル系単量体類;N−(2−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ジエチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ジ−n−プロピルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド等の3級アミノ基含有(メタ)アクリルアミド類;N−(2−ジメチルアミノ)エチルクロトン酸アミド、N−(4−ジメチルアミノ)ブチルクロトン酸アミド等の3級アミノ基含有クロトン酸アミド類;2−ジメチルアミノエチルビニルエーテル、2−ジエチルアミノエチルビニルエーテル、4−ジメチルアミノブチルビニルエーテル等の3級アミノ基含有ビニルエーテル類等が挙げられる。
前記その他のビニル単量体は、本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物に付与する特性に応じて、本発明の効果を損なわない範囲でその種類及び量を適宜選択することができる。
また、前記重合体(a′)には、前記複合樹脂(ABC)の水性媒体に対する溶解性又は分散性を向上させる目的で、アニオン性基、カチオン性基及びノニオン性基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性基を有するものを使用することができる。
前記重合体(a′)として使用可能なビニル系重合体は、例えば、酸基含有ビニル単量体と、珪素原子に結合した水酸基含有ビニル単量体及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基含有ビニル単量体と、必要によりその他のビニル単量体を、塊状ラジカル重合法、溶液ラジカル重合法、非水分散ラジカル重合法等の重合法によって重合させることにより製造することができる。なかでも、製造し易いことから、有機溶剤中で前記ビニル単量体をラジカル重合させることによってビニル系重合体を製造する、いわゆる溶液ラジカル重合法を適用することが好ましい。
前記ラジカル重合法で前記ビニル単量体を重合させる際には、必要に応じて重合開始剤を使用することができる。かかる重合開始剤としては、例えば、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)等のアゾ化合物類;tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート等の過酸化物類等が挙げられる。
前記有機溶剤としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂肪族系又は脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、n−ブタノール、エチレングルコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸n−アミル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングルコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn−アミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のポリアルキレングリコールジアルキルエーテル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネート等が挙げられ、これらはそれぞれ単独又は2種以上を併用して使用することができる。
前記重合体(a′)としては、500〜200,000の範囲の数平均分子量を有するものが好ましく、700〜100,000の範囲を有するものがより好ましく、1,000〜50,000の範囲を有するものが特に好ましい。かかる範囲内の数平均分子量を有する重合体(a′)を使用することによって、前記複合樹脂(ABC)を製造する際の増粘やゲル化を防止でき、且つ耐久性に優れた塗膜を形成することができる。
次いで、前記製造工程(1)においてポリシロキサンセグメント(B)を構成するために用いるオルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)について述べる。
前記オルガノアルコキシシラン(b)としては、分散安定性に優れる複合樹脂(ABC)を製造することができ、且つ耐久性に優れた塗膜を形成することができることから、珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン、及び、珪素原子結合のメチル基及び/又はエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランからなる群から選ばれる1種以上のオルガノアルコキシシランであることが必須である
前記オルガノアルコキシシラン(b)の加水分解縮合物(b−1)は、前記オルガノアルコキシシラン(b)を加水分解縮合させたものであれば良い。
前記珪素原子結合の炭素数4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシランとしては、例えば、iso−ブチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
前記珪素原子結合のメチル基及び/又はエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−n−ブトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジアセトキシシラン等が挙げられる。
これらオルガノアルコキシシラン(b)のなかでは、加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去できることから、iso−ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシランが好ましい。また、これらオルガノアルコキシシラン(b)は、単独使用でも2種類以上の併用でもよい。
なお、前記製造工程(1)では、オルガノアルコキシシラン(b)の加水分解縮合物(b−1)を単独で用いることも十分可能であるが、加水分解縮合による複合樹脂(A′B)の製造が容易なことから、オルガノアルコキシシラン(b)の単独使用、又は、オルガノアルコキシシラン(b)とその加水分解縮合物(b−1)の併用が好ましく、オルガノアルコキシシラン(b)の単独使用が特に好ましい。ここにおいて、オルガノアルコキシシラン(b)の単独使用とは、オルガノアルコキシシラン(b)のみを用いることであり、オルガノアルコキシシラン(b)を2種以上併用する場合も含む。
前記製造工程(1)における加水分解縮合反応は、各種の方法で反応を進行させることができるが、前記製造工程(1)の途中で水と触媒とを供給することで反応を進行させる方法が簡便で好ましい。
前記触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸等の無機酸類;p−トルエンスルホン酸、燐酸モノイソプロピル、酢酸等の有機酸類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基類;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタン酸エステル類;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリ−n−ブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、モノエタノールアミン、イミダゾール、1−メチルイミダゾール等の塩基性窒素原子を含有する化合物類;テトラメチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、ジラウリルジメチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩類であって、対アニオンとして、クロライド、ブロマイド、カルボキシレート、ハイドロオキサイドなどを有する4級アンモニウム塩類;ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、オクチル酸錫、ステアリン酸錫など錫カルボン酸塩等を、単独で使用又は2種以上併用することができる。
前記触媒は、前記オルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)100重量部に対して、0.0001〜10重量部の範囲で使用することが好ましく、0.0005〜3重量部の範囲で使用することがより好ましく、0.001〜1重量部の範囲で使用することが特に好ましい。
また、前記加水分解縮合反応を進行させる際に使用する水は、前記オルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)が有する加水分解性基及び水酸基の1モルに対して、0.05モル以上が適切であり、好ましくは0.1モル以上、特に好ましくは0.5〜3.0モルである。
前記触媒及び水は、一括供給でも逐次供給であってもよく、触媒と水とを予め混合したものを供給しても良い。
前記加水分解縮合反応の反応温度は、0〜150℃の範囲内が適切であり、好ましくは20〜100℃の範囲内である。また、反応の圧力としては、常圧、加圧下又は減圧下の、いずれの条件においても行うことができる。
前記加水分解縮合反応において生成しうる副生成物であるアルコールや水は、得られる水性硬化性塗料組成物の安定性等を低下させる場合には、蒸留などの方法により除去してもよい。
次いで、前記製造工程(2)においてポリシロキサンセグメント(C)を構成するために用いるアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)について、詳細に述べる。
前記アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、iso−プロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、なかでも加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去できることから、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシランが好ましい。これらアルキルトリアルコキシシランは、単独使用でも2種類以上の併用でもよい。
前記アルキルトリアルコキシシランからその縮合物(c)を得る方法としては、特に限定はなく、各種の方法が挙げられるが、水と触媒とを供給することで加水分解縮合反応を進行させる方法が簡便で好ましい。
その際に使用する水と触媒については、前記製造工程(1)での加水分解縮合反応と同様の条件で使用することができる。
また、前記製造工程(2)においては、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)に加えて、その他のシラン化合物やその加水分解縮合物を併用することができる。
前記その他のシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランもしくはテトラn−プロポキシシランなどの4官能アルコキシシラン化合物;該4官能アルコキシシラン化合物の加水分解縮合物等が挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない範囲で併用することができる。
前記4官能アルコキシシラン化合物やその加水分解縮合物を併用する場合には、前記ポリシロキサンセグメント(B)とポリシロキサンセグメント(C)を構成する全珪素原子100モル%に対して、該4官能アルコキシシラン化合物やその加水分解縮合物の有する珪素原子が、20モル%を超えない範囲で併用することが好ましい。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物は、前記複合樹脂(ABC)中に光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が、水性媒体中に分散してなる水性分散体(I)と、前記複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)を含有させてなるものであれば良く、その製造方法に限定はなく、各種の方法で製造できるが、なかでも前記製造工程(1)〜(2)により複合樹脂(ABC)を製造した後、得られた複合樹脂(ABC)を水性媒体と混合して複合樹脂(ABC)を分散させて、複合樹脂(ABC)からなる樹脂粒子が分散している水性分散体を得る製造工程(3)からなる製造方法であって、かつ、前記製造工程(3)における複合樹脂(ABC)と水性媒体の混合による複合樹脂(ABC)の分散工程よりも前の製造工程において、複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)を混合する製造方法が好ましい。
前記複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)の混合時期としては、複合樹脂(ABC)と水性媒体の混合による複合樹脂(ABC)の分散工程が開始される前であればよい。光触媒性酸化物微粒子(D)との混合としては、例えば、(i)製造工程(1)の酸基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を併有する重合体(a′)とオルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)の加水分解縮合の前での重合体(a′)との混合、(ii)製造工程(1)の重合体(a′)とオルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)の加水分解縮合の時の重合体(a′)とオルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)との混合、(iii)製造工程(1)の重合体(a′)とオルガノアルコキシシラン(b)及び/又はその加水分解縮合物(b−1)の加水分解縮合の後の複合樹脂(A′B)との混合、(iv)製造工程(2)の複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)の加水分解縮合の時の複合樹脂(A′B)と縮合物(c)との混合、(v)製造工程(2)の複合樹脂(A′B)と縮合物(c)の加水分解縮合の後の複合樹脂(A′BC)との混合、(vi)製造工程(2)の複合樹脂(A′BC)中の酸基の塩基性化合物による中和の後の複合樹脂(ABC)との混合、(vii)製造工程(2)の複合樹脂(A′B)中の酸基の塩基性化合物による中和の後の複合樹脂(AB)との混合、(viii)製造工程(2)の複合樹脂(AB)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)の加水分解縮合の時の複合樹脂(AB)と縮合物(c)との混合、(ix)製造工程(2)の複合樹脂(AB)と縮合物(c)の加水分解縮合の後の複合樹脂(ABC)との混合、等が挙げられるが、なかでも光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が容易に得られることから、前記(iii)、(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)又は(ix)の混合であることが好ましく、前記(iv)、(v)、(vi)、(viii)又は(ix)の混合であることがより好ましく、(vi)又は(ix)の混合であることが最も好ましい。
なお、本発明において、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子とは、複合樹脂(ABC)からなる分散樹脂粒子中に、光触媒性酸化物微粒子(D)それぞれの一部乃至全体が埋没している粒子を言い、光触媒性酸化物微粒子(D)の全部が複合樹脂(ABC)からなる分散樹脂粒子中に完全に埋没している粒子であることは必須ではない。但し、複合樹脂(ABC)からなる分散粒子の表面に光触媒性酸化物微粒子(D)が吸着もしくは接着状態で担持されているだけのものは、本発明で言う、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子から除外される。
本発明で使用する前記光触媒性酸化物微粒子(D)としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ゲルマニウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウム等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で、又は2種以上を併用して使用することができる。これら光触媒性酸化物微粒子(D)のなかでも、化学的に安定で、無害であり、しかも光触媒性が高いことから、酸化チタンが最も好ましい。
前記光触媒性酸化物微粒子(D)としては、光触媒性酸化物微粒子の粉体、有機溶媒中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾル、水中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾル等が挙げられるが、なかでも酸基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を併有する重合体(a′)、複合樹脂(A′B)、複合樹脂(AB)、複合樹脂(A′BC)、複合樹脂(ABC)等の樹脂との混合により樹脂中に容易に分散することから、有機溶媒中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾルが好ましい。前記有機溶媒中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾルに用いる有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類が挙げられ、なかでもイソプロピルアルコールが好ましい。前記光触媒性酸化物微粒子(D)の平均粒子径は、通常3〜100nm、好ましくは3〜50nm、特に好ましくは4〜30nmである。
前記有機溶媒中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾルとしては、例えば、テイカ(株)製「TKD−701」(酸化チタンをイソプロピルアルコール中に分散させたゾル、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率17.5重量%)、テイカ(株)製「TKD−702」(酸化チタンをイソプロピルアルコール中に分散させたゾル、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率16重量%)等のイソプロピルアルコール中に酸化チタン微粒子を分散させたゾルが挙げられる。また、前記光触媒性酸化物微粒子の粉体としては、水に分散することが可能な粉末、例えば、石原産業(株)製「ST−01」(粉末状酸化チタン、平均粒子径7nm)、「ST−21」(粉末状酸化チタン、平均粒子径20nm)、テイカ(株)製「AMT−100」(粉末状酸化チタン、平均粒子径6nm)等が挙げられる。更に、水に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾルとしては、例えば、石原産業(株)製「STS−21」(酸化チタンの水性分散体、平均粒子径20nm、酸化チタン含有率40重量%〕、テイカ(株)製「TKS−203」(酸化チタンの水性分散体、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率20重量%)等が挙げられる。これらは単独で使用、又は2種以上を併用して使用することができる。
前記光触媒性酸化物微粒子(D)は、前記複合樹脂(ABC)100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲内であることが好ましく、0.5〜12重量部の範囲内であることがより好ましい。前記光触媒性酸化物微粒子(D)を前記範囲内で使用することによって、得られる塗膜の酸化物微粒子による分解劣化の影響が小さく、且つ、塗膜表層部の親水化による塗膜のセルフクリーニング機能を発現することができる。
本発明で使用する前記水性媒体としては、水、水と混和する有機溶剤、及び、これらの混合物が挙げられる。水と混和する有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−及びイソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;ポリアルキレングリコールのアルキルエーテル類;N-メチル-2-ピロリドン等のラクタム類、等が挙げられる。本発明では、水のみを用いても良く、また水及び水と混和する有機溶剤との混合物を用いても良く、水と混和する有機溶剤のみを用いても良い。安全性や環境に対する負荷の点から、水のみ、又は、水及び水と混和する有機溶剤との混合物が好ましく、水のみが特に好ましい。
次に、本発明で使用する複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)としては、複合樹脂(ABC)が有する酸基及び/又は珪素原子に結合した水酸基と反応する官能基を有する化合物であれば良く、適宜選択して用いることができる。前記酸基及び/又は珪素原子に結合した水酸基と反応する官能基としては、例えば、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基等のカルボキシル基と反応するが、珪素原子に結合した水酸基とも反応する官能基;エポキシ基、シクロカーボネート基、水酸基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、ヒドラジノ基等のカルボキシル基と反応する官能基;N−ヒドロキシメチルアミノ基、N−アルコキシメチルアミノ基等の珪素原子に結合した水酸基と反応するが、カルボキシル基とも反応する官能基;珪素原子に結合した水酸基、珪素原子に結合した加水分解性基、アミド基、カルボキシル基等の珪素原子に結合した水酸基と反応する官能基等が挙げられる。
前記硬化剤(II)の具体例としては、珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、イソシアネート基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、エポキシ基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、ポリエポキシ化合物、ポリシクロカーボネート化合物、アミノ樹脂、1級或いは2級アミド基含有化合物、ポリカルボキシ化合物、ポリヒドロキシ化合物、ポリオキサゾリン化合物、ポリカルボジイミド化合物、ポリヒドラジド化合物等が挙げられ、なかでも、珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、エポキシ基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、ポリエポキシ化合物、ポリオキサゾリン化合物が好ましい。これらはそれぞれ単独で、又は2種以上を併用して使用することができる。なお、前記硬化剤(E)として前記した好ましい硬化剤を用いる場合には、これら好ましい硬化剤と共に、ポリヒドラジド化合物や、アミノ樹脂を併用することも好ましい。
また、前記複合樹脂(ABC)がカルボキシル基又は中和されたカルボキシル基を有する場合には、前記硬化剤(E)としてエポキシ基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ポリエポキシ化合物、ポリオキサゾリン化合物を使用する組み合わせとすることが好ましい。
前記珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物としては、例えば、前記複合樹脂(ABC)を製造する際に使用可能なものとして例示したものと同様の珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、又は、これらの加水分解縮合物などが挙げられる。
前記エポキシ基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−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等や、これらの加水分解縮合物、エポキシ基と加水分解性シリル基を有するビニル系共重合体類などが挙げられる。
前記ポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類;メタ−キシリレンジイソシアネート、α,α,α′,α′−テトラメチル−メタ−キシリレンジイソシアネート等のアラルキルジイソシアネート類;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、1,3−ビスイソシアナートメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−ジイソシアナートシクロヘキサン、2−メチル−1,5−ジイソシアナートシクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート等の脂肪族ないしは脂環式ジイソシアネート類:
前記ポリイソシアネート化合物を、多価アルコール類と付加反応させて得られる、イソシアネート基を有する各種のプレポリマー類;前記ポリイソシアネート化合物を環化三量化させることによって得られる、イソシアヌレート環を有するプレポリマー類;前記ポリイソシアネート化合物と水とを反応させて得られる、ビウレット構造を有するポリイソシアネート類;2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソシアネート等のイソシアネート基を有するビニル単量体を必須成分として含有するビニル系単量体類から得られる、イソシアネート基を含有するビニル系共重合体類などが挙げられる。
前記ブロックポリイソシアネート化合物としては、前記ポリイソシアネート化合物を、種々のブロック剤でブロック化したものが挙げられる。前記ブロック剤としては、例えば、メタノール、エタノール、乳酸エステル等のアルコール類;フェノール、サリチル酸エステル等のフェノール性水酸基含有化合物類;ε−カプロラクタム、2−ピロリドン等のアマイド類;アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化合物類などが挙げられる。
前記ポリエポキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、ヘキサンジオ−ル、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、水添ビスフェノールA等の脂肪族又は脂環式ポリオールのポリグリシジルエーテル類;ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF等の芳香族系ジオールのポリグリシジルエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレ−トのポリグリシジルエーテル類;アジピン酸、ブタンテトラカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸等の脂肪族又は芳香族ポリカルボン酸のポリグリシジルエステル類;シクロオクタジエン、ビニルシクロヘキセン等の炭化水素系ジエン類のビスエポキシド類;ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート等の脂環式ポリエポキシ化合物;2個以上のエポキシ基を含有するビニル系共重合体類などが挙げられる。
前記ポリオキサゾリン化合物としては、例えば、2,2′−p−フェニレン−ビス(1,3−オキサゾリン)、2,2′−テトラメチレン−ビス(1,3−オキサゾリン)、2,2′−オクタメチレン−ビス(2−オキサゾリン)等の低分子量のポリ(1,3−オキサゾリン)化合物;2−イソプロペニル−1,3−オキサゾリン等の1,3−オキサゾリン基含有ビニル系単量体の単独重合体もしくはこれと共重合可能なビニル系単量体とを共重合させて得られる、1,3−オキサゾリン基を含有するビニル系重合体などが挙げられる。
前記ポリヒドラジド化合物としては、例えば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド等の有機酸のジヒドラジド化合物などが挙げられる。
前記アミノ樹脂としては、例えば、メラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、尿素、グリコウリル等のアミノ基含有化合物を、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド化合物(又はアルデヒド供給物質)と反応させることによって得られるアルキロール基を有する種々のアミノ樹脂;前記アルキロール基を有するアミノ樹脂と、メタノール、エタノール、n−ブタノール、iso−ブタノール等の低級アルコールとを反応させて得られる、アルコキシアルキル基含有アミノ樹脂などが挙げられる。
前記硬化剤(II)の使用量としては、例えば、硬化剤(II)が、珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、アミノ樹脂、1級或いは2級アミド基含有化合物、ポリカルボキシ化合物である場合には、前記複合樹脂(ABC)の100重量部に対して、硬化剤(E)の固形分量が、0.1〜200重量部の範囲内であることが好ましく、0.5〜150重量部の範囲内であることがより好ましく、1〜100重量部の範囲内であることが特に好ましい。
また、例えば、硬化剤(II)が、エポキシ基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ポリエポキシ化合物、ポリシクロカーボネート化合物、ポリヒドロキシ化合物、ポリオキサゾリン化合物、ポリカルボジイミド化合物、ポリヒドラジド化合物等のカルボキシル基と反応する基を有する化合物であり、かつ、前記複合樹脂(ABC)がカルボキシル基を含有する複合樹脂である場合には、前記複合樹脂(ABC)中のカルボキシル基の1当量に対して、硬化剤(E)中のカルボキシル基と反応する基(エポキシ基、シクロカーボネート基、水酸基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、ヒドラジノ基等)の量が、0.2〜5.0当量の範囲内であることが好ましく、0.5〜3.0当量の範囲内であることがより好ましく、0.7〜2.0当量の範囲内であることが特に好ましい。
さらに、例えば、硬化剤(II)が、イソシアネート基と珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物、ポリイソシアネート化合物であり、かつ、前記複合樹脂(ABC)が珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基を有する複合樹脂である場合には、前記複合樹脂(ABC)中の珪素原子結合の水酸基及び/又は加水分解性基1当量に対して、硬化剤(E)中のイソシアネート基の量が0.1〜10当量の範囲内であることが好ましく、0.3〜5.0当量の範囲内であることがより好ましく、0.5〜2.0当量の範囲内であることが特に好ましい。
また、前記硬化剤(II)としては、前記光触媒性酸化物微粒子(D)を内包した複合樹脂(ABC)粒子の水性分散体と混合した際に、容易に分離しないものが好ましく、例えば、前記水性媒体に分散又は溶解可能なレベルの親水性を有し、前記水性分散体中に均一に分散又は溶解するもの、前記水性媒体中に単独で分散又は溶解させることはできないが、前記水性分散体との混合時に前記光触媒性酸化物微粒子(D)を内包した複合樹脂(ABC)粒子への侵入、融合、吸着等が起こり、粒子として一体化するもの等が挙げられる。前記水性分散体中に均一に分散又は溶解するものとしては、例えば、大日本インキ化学工業(株)製「バーノックDNW−5000」(イソシアネート基の含有率が13.5重量%のポリイソシアネート化合物の水性分散体、不揮発分80重量%)、第一工業製薬(株)製「エラストロンBN−77」(ブロックポリイソシアネートの水性自己乳化体、固形分31重量%)、日本触媒(株)製「エポクロスWS−500」(オキサゾリン基の当量が220g/eqの1,3−オキサゾリン基含有水溶性樹脂の水溶液、含有率40重量%)等が挙げられ、また、前記水性分散体との混合時に複合樹脂(ABC)粒子と一体化するものとしては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)、三菱化学(株)製「MKCシリケートMS−51」(縮合度2〜9のポリメトキシシロキサン)、ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX−614B」(エポキシ当量が173g/eqのエポキシ化合物)等が挙げられる。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物には、必要に応じて熱硬化性樹脂を含有させることも可能である。かかる熱硬化性樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、ケトン樹脂、シリコン樹脂、あるいはこれらの変性樹脂等が挙げられる。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物には、必要に応じて粘土鉱物、金属、金属酸化物、ガラス等の各種の無機粒子を使用することができる。金属の種類としては、金、銀、銅、白金、チタン、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、鉄、シリコン、ゲルマニウム、アンチモン、それらの金属酸化物等が挙げられる。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物には、必要に応じて無機顔料、有機顔料、体質顔料、ワックス、界面活性剤、安定剤、流動調整剤、染料、レベリング剤、レオロジーコントロール剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤等の各種の添加剤等を使用することができる。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物を用いて形成される塗膜の膜厚は、特に制限はないが、0.1〜50μmであることが好ましく、0.5〜30μmであることがより好ましい。前記範囲内の膜厚であれば、硬化塗膜に生じうるクラックを抑制でき、優れた耐久性を有する硬化塗膜を形成することができる。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物は、基材上に塗布し、硬化させることにより、塗装物とすることができる。
前記基材としては、種々のものが使用でき、例えば、金属基材、無機質基材、プラスチック基材、繊維基材、布、紙、木質系基材等が挙げられる。
前記金属基材としては、例えば、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、鉛、等の金属類や、ステンレススチール等の各種金属の合金類、さらには、それらの表面にメッキや化成処理などが施されたものが挙げられる。
前記無機質基材としては、例えば、セメント系基材、珪酸カルシウム等の珪酸塩系基材、石膏系基材あるいはセラミックス系基材等で代表される無機質の材料を主成分とするものが挙げられる。例えば、現場施工(湿式)基材として、打放しコンクリート、セメントモルタル、石膏プラスター、ドロマイトプラスター、漆喰等があり、現場生産品(乾式)基材として、軽量気泡コンクリート(ALC)、石綿セメント、ガラス繊維強化の珪酸カルシウム、石膏ボード、タイル等の粘土の焼成物、ガラス等がある。
前記プラスチック基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン類からなる基材;ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類からなる基材;ナイロン1、ナイロン11、ナイロン6、ナイロン66、ナイロンMX−Dなどのポリアミド類からなる基材;ポリスチレン、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体(ABS樹脂)等のスチレン系重合体からなる基材;ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート・エチルアクリレート共重合体等のアクリル系重合体からなる基材;ポリカーボネートからなる基材等が挙げられる。前記プラスチック基材は、単層又は2層以上の積層構造を有するものであってもよい。また、これらのプラスチック基材は、未延伸、一軸延伸、二軸延伸されていてもよい。
また、前記プラスチック基材には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、結晶核剤、滑剤等の添加剤が含まれていても良い。
前記プラスチック基材は、本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物との密着性を更に向上させるために、基材表面に各種の表面処理が施されていてもよく、かかる表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、フレームプラズマ処理、電子線照射処理、紫外線照射処理等が挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせた処理を行ってもよい。
前記繊維基材としては、例えば、綿、絹、毛、アクリル、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、セルロース等の有機物からなる有機繊維類や、鉄、アルミニウム、金、銀、銅等の金属からなる金属繊維類や、セラミックス繊維、ガラス繊維等の無機物からなる無機繊維類等が挙げられる。
前記繊維基材は、不織布のような繊維加工品であってもよく、また、本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物との密着性を更に向上させるために、基材表面に各種の表面処理が施されていてもよい。かかる表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、フレームプラズマ処理、電子線照射処理、紫外線照射処理等が挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせた処理を行ってもよい。
前記基材の形状は、特に制限がなく、例えば、シート状、板状、球状、フィルム状、大型の構築物、複雑なる形状の組立物あるいは成形物であってもよい。
前記基材の表面は、予め下塗り塗料等により被覆されていてもよく、また、その被覆部分が劣化していても、本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物を塗布することは可能である。
前記下塗り塗料としては、各種の水溶解型塗料、水分散型塗料、有機溶剤型塗料、有機溶剤分散型塗料、粉体塗料等が挙げられる。具体的には、アクリル樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、アルキド樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、脂肪酸変性エポキシ樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、フルオロオレフィン系塗料、アミン変性エポキ樹脂塗料などのような各種のタイプのものを使用することができる。
また、前記下塗り塗料は、顔料を含まないクリヤー塗料であってもよいし、前記顔料を含むエナメル系塗料、アルミニウムフレーク等を含有するメタリック塗料であってもよい。
前記基材に本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物を塗布する方法としては、例えば、刷毛塗り法、ローラー塗装法、スプレー塗装法、浸漬塗装法、フロー・コーター塗装法、ロール・コーター塗装法、は電着塗装法などの各種の塗装方法を適用することが可能である。
前記塗装方法により前記基材表面に本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物を塗布した後、常温で1〜10日程度放置することや、40〜250℃の温度範囲で10秒間〜2時間程度加熱することにより、耐久性、耐クラック性、耐候性及び耐汚染性等に優れた塗膜を有する塗装物を得ることができる。
前記塗装物としては、自動車、自動二輪車、電車、自転車、船舶、飛行機等の輸送関連機器類及びそれらに使用される各種の部品類;テレビ、ラジオ、冷蔵庫、洗濯機、クーラー、クーラー室外機、コンピュータ、空気清浄機等の家電製品類及びそれらに使用される各種の部品類;無機質系の瓦、金属製の屋根材、無機質系外壁材、金属製の壁材、金属製の窓枠、金属製あるいは木製のドア、内壁材等の建材類;道路、道路標識、ガードレール、橋梁、タンク、煙突、ビルディング等の屋外構築物;ポリエステル樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルム等からなるフィルムに塗装した各種の被覆フィルム等の包装材類;プラスチックボトル、金属缶等の容器類;テント、白衣等の衣類、マスク、シーツ、カーテン、壁紙等の繊維製品類;その他、前記基材類からなる楽器類、事務用品類、スポーツ用品類、玩具類などがある。
本発明の光触媒含有水性硬化性塗料組成物は、とりわけ、光触媒の酸化分解作用に対する耐久性、塗膜形成後の耐クラック性に優れ、優れた耐候性及び耐汚染性をも有する硬化塗膜を形成できることから、主として、自動車上塗り用塗料、建築外装用塗料、建材用塗料等に利用することができ、さらには、繊維・紙の含浸剤ならびに表面処理剤などの、広範囲なる用途にも、利用することができる。
次に、本発明を、実施例及び比較例により具体的に説明をする。なお、例中の部及び%は、鏡面反射率(光沢値)と光沢保持率を除き、全て重量基準である。
合成例1〔メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)の調製例〕
攪拌機、温度計、滴下ロート、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、メチルトリメトキシシラン(MTMS)1421部を仕込んで、60℃まで昇温した。次いで、「A−3」〔堺化学(株)製のiso−プロピルアシッドホスフェート〕0.17部と脱イオン水207部との混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間撹拌して加水分解縮合反応を行なった。次いで、得られた縮合物を、300〜10mmHgの減圧下(メタノールの留去開始時の減圧条件が300mmHgで、最終的に10mmHgとなるまで減圧する条件を言う。以下、同様。)、40〜60℃の温度範囲内で、生成したメタノール及び水を除去することにより、数平均分子量が1,000で、反応液中の有効成分が70.0%のメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)1,000部を得た。なお、前記反応液中の有効成分とは、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、エチルトリメトキシシラン(ETMS)等のシランモノマーのメトキシ基が全て縮合反応した場合の理論収量(重量部)を縮合反応後の実収量(重量部)で除した値〔シランモノマーのメトキシ基が全て縮合反応した場合の理論収量(重量部)/縮合反応後の実収量(重量部)〕により算出したものである(以下、同様。)。
合成例2〔エチルトリメトキシシランの縮合物(c−2)の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、エチルトリメトキシシラン(ETMS)1296部を仕込んで、60℃まで昇温した。次いで、「A−3」0.14部と脱イオン水171部との混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間撹拌して加水分解縮合反応を行なった。次いで、得られた縮合物を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で、生成したメタノール及び水を除去することにより、数平均分子量が1,100で、反応液中の有効成分が70.0%のエチルトリメトキシシランの縮合物(c−2)1,000部を得た。
合成例3
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−1)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(PnP)120部、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)56部及びジメチルジメトキシシラン(DMDMS)75部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度で、メチルメタクリレート(MMA)20部、ブチルメタクリレート(BMA)19部、ブチルアクリレート(BA)13部、アクリル酸(AA)12部、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTS)2部、PnP3.3部及びtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(TBPEH)3.3部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,100なる重合体(a′−1)を得た。その後、「A−3」0.015部と脱イオン水43部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−1)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)262部を添加し、更に、脱イオン水56部を添加して同温度で16時間撹拌しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−1)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−1)を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、トリエチルアミン(TEA)14部を添加して複合樹脂(A′BC−1)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−1)とし、次いで、テイカ(株)製「TKD−701」(酸化チタンをイソプロピルアルコール中に分散させたゾル、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率17.5重量%)95部を添加して攪拌混合した後、脱イオン水432部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.0%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−1)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−1)粒子の水性分散体の保存安定性を、以下のよう評価した。この水性分散体の保存安定性は1.0で、良好であった。
保存安定性:得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC)粒子の水性分散体の粘度(初期粘度)と、50℃の環境下で30日間放置した後の粘度(経時粘度)を測定し、経時粘度を初期粘度で除した値(経時粘度/初期粘度)で評価した。概ね1.0〜3.0程度であれば、塗料などとして使用可能である。
合成例4
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−2)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP124部、PTMS99部及びDMDMS60部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA26部、BMA25部、BA17部、AA16部、MPTS2.6部、PnP4.4部及びTBPEH4.4部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,200なる重合体(a′−2)を得た。その後、「A−3」0.016部と脱イオン水45部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−2)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)227部と、「TKD−701」20部を添加し、更に、脱イオン水59部を添加して同温度で16時間撹拌混合しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−2)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−2)と光触媒性酸化物粒子を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA18部を添加して複合樹脂(A′BC−2)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−2)とし、次いで、脱イオン水503部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.1%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−2)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−2)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例5
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−3)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP120部、PTMS95部及びDMDMS58部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA25部、BMA23部、BA17部、AA16部、MPTS2.5部、PnP4.2部及びTBPEH4.2部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,200なる重合体(a′−3)を得た。その後、「A−3」0.015部と脱イオン水43部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−3)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)218部と、「TKD−701」95部を添加し、更に、脱イオン水56部を添加して同温度で16時間撹拌混合しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−3)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−3)と光触媒性酸化物粒子を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA18部を添加して複合樹脂(A′BC−3)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−3)とし、次いで、脱イオン水509部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.1%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−3)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−3)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例6
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−4)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP114部、PTMS91部及びDMDMS55部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA24部、BMA22部、BA16部、AA15部、MPTS2.4部、PnP4部及びTBPEH4部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,200なる重合体(a′−4)を得た。その後、「A−3」0.015部と脱イオン水41部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−4)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)208部と、「TKD−701」182部を添加し、更に、脱イオン水54部を添加して同温度で16時間撹拌混合しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−4)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−4)と光触媒性酸化物粒子を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA17部を添加して複合樹脂(A′BC−4)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−4)とし、次いで、脱イオン水515部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.2%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−4)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−4)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例7
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−5)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP107部、PTMS85部及びDMDMS51部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA22部、BMA21部、BA15部、AA14部、MPTS2.2部、PnP3.7部及びTBPEH3.7部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,000なる重合体(a′−5)を得た。その後、「A−3」0.014部と脱イオン水38部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−5)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)194部を添加し、更に、脱イオン水50部を添加して同温度で16時間撹拌しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−5)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−5)を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA16部を添加して複合樹脂(A′BC−5)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−5)とし、次いで、テイカ(株)製「TKD−702」(酸化チタンをイソプロピルアルコール中に分散させたゾル、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率16重量%)19部を添加して攪拌混合した後、脱イオン水554部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が30.0%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−5)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−5)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例8
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−6)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP102部、PTMS81部及びDMDMS49部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA21部、BMA20部、BA14部、AA14部、MPTS2.1部、PnP3.6部及びTBPEH3.6部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,100なる重合体(a′−6)を得た。その後、「A−3」0.013部と脱イオン水37部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−6)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)187部を添加し、更に、脱イオン水48部を添加して同温度で16時間撹拌しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−6)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(A′BC−6)と光触媒性酸化物粒子を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA15部を添加して複合樹脂(A′BC−6)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−6)とし、次いで、「TKD−702」89部を添加して攪拌混合した後、脱イオン水500部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が30.0%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−6)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−6)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例9
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−7)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例5と同様にして、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−3)を得た。次いで、エチルトリメトキシシランの縮合物(c−2)218部を添加し、更に、脱イオン水56部を添加して同温度で16時間撹拌しながら、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(A′B−3)とエチルトリメトキシシランの縮合物(c−2)由来のポリシロキサンセグメント(C−2)が結合した複合樹脂(A′BC−7)を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、「TKD−701」95部を添加して攪拌混合した後、TEA18部を添加して複合樹脂(A′BC−7)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(ABC−7)とし、次いで、脱イオン水509部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.1%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−7)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−7)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例10
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−8)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP57部、イソプロピルアルコール(IPA)48部、PTMS51部及びDMDMS31部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA38部、BMA80部、2−エチルヘキシルメタクリレート(EHMA)49部、AA18部、MPTS6部、PnP9部及びTBPEH9部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が12,400なる重合体(a′−8)を得た。その後、「A−3」0.8部と脱イオン水23部との混合物を、5分間で滴下し、更に同温度で10時間攪拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−8)を得た。次いで、TEA20部を添加して複合樹脂(A′B−8)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(AB−8)とした後、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)197部と、「TKD−701」109部を添加し、更に、脱イオン水505部を添加して同温度で1時間撹拌混合し、加水分解縮合による前記複合樹脂(AB−8)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(ABC−8)の生成と、光触媒性酸化物粒子を混合した複合樹脂(ABC−8)の水性媒体中への分散を行ない、光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−8)粒子の分散体を得た。
次いで、得られた分散体を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、IPA、生成したメタノール及び水を除去して、不揮発分が40.0%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−8)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−8)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
合成例11
〔光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−9)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP34部、IPA76部、PTMS29部及びDMDMS31部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA107部、BMA87部、BA50部、AA15部、MPTS8部、PnP13部及びTBPEH13部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が13,300なる重合体(a′−9)を得た。その後、「A−3」0.8部と脱イオン水23部との混合物を、5分間で滴下し、更に同温度で10時間攪拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(A′B−9)を得た。次いで、TEA17部を添加して複合樹脂(A′B−9)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(AB−9)とした後、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)109部と、「TKD−701」109部を添加し、更に、脱イオン水524部を添加して同温度で1時間撹拌混合し、加水分解縮合による前記複合樹脂(AB−9)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(ABC−9)の生成と、光触媒性酸化物粒子を混合した複合樹脂(ABC−9)の水性媒体中への分散を行ない、光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−9)粒子の分散体を得た。
次いで、得られた分散体を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、IPA、生成したメタノール及び水を除去して、不揮発分が40.3%の光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−9)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた光触媒性酸化物粒子を内包した複合樹脂(ABC−9)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
比較合成例1
〔比較用複合樹脂(RABC−1)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP126部、PTMS100部及びDMDMS60部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA26部、BMA25部、BA17部、AA16部、MPTS2.6部、PnP4.4部及びTBPEH4.4部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が10,300なる重合体(Ra′−1)を得た。その後、「A−3」0.016部と脱イオン水45部との混合物を5分間で滴下し、更に同温度で1時間撹拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(RA′B−1)を得た。次いで、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)229部を添加し、次いで、脱イオン水59部を添加して同温度で16時間撹拌し、加水分解縮合反応を行なって、前記複合樹脂(RA′B−1)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(RA′BC−1)を含有する反応液を得た。
次いで、得られた反応液を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去した後、TEA18部を添加して複合樹脂(RA′BC−1)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(RABC−1)とし、次いで、脱イオン水508部を添加することにより水性媒体中への分散を行ない、不揮発分が35.0%の複合樹脂(RABC−1)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた複合樹脂(RABC−1)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
比較合成例2
〔比較用複合樹脂(RABC−2)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP36部、IPA80部、PTMS31部及びDMDMS32部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA112部、BMA92部、BA52部、AA16部、MPTS8部、PnP14部及びTBPEH14部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が14,000なる重合体(Ra′−2)を得た。その後、「A−3」0.8部と脱イオン水24部との混合物を、5分間で滴下し、更に同温度で10時間攪拌して加水分解縮合反応を行ない、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとPTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(RA′B−2)を得た。次いで、TEA18部を添加して複合樹脂(RA′B−2)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(RAB−2)とした後、メチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)114部を添加し、更に、脱イオン水550部を添加して同温度で1時間撹拌し、加水分解縮合による前記複合樹脂(RAB−2)とメチルトリメトキシシランの縮合物(c−1)由来のポリシロキサンセグメント(C−1)が結合した複合樹脂(RABC−2)の生成と、複合樹脂(RABC−2)の水性媒体中への分散を行ない、複合樹脂(RABC−2)粒子の分散体を得た。
次いで、得られた分散体を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、IPA、生成したメタノール及び水を除去して、不揮発分が40.0%の複合樹脂(RABC−2)粒子の水性分散体1,000部を得た。
得られた複合樹脂(RABC−2)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価したところ、1.0で、良好であった。
比較合成例3
〔比較用複合樹脂(RAB−3)粒子の水性分散体の調製例〕
合成例1と同様の反応容器に、PnP60部、MTMS365部及びDMDMS32部を仕込んで、80℃まで昇温した。次いで、同温度でMMA93部、BA53部、MPTS27部、AA7部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート20部、PnP10部及びTBPEH10部を含有する混合物を、前記反応容器中へ4時間で滴下し、滴下終了後、更に同温度で2時間反応させてカルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する、数平均分子量が16,000なる重合体(Ra′−3)を得た後、「A−3」4.6部と脱イオン水154部との混合物を、5分間で滴下し、更に同温度で10時間撹拌して加水分解縮合を行い、カルボキシル基と珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体セグメントとMTMS及びDMDMS由来のポリシロキサンセグメントからなる複合樹脂(RA′B−3)を得た。次いで、TEA21部を添加して複合樹脂(RA′B−3)中のカルボキシル基を中和して複合樹脂(RAB−3)とした後、脱イオン水530部を添加して、前記複合樹脂(RAB−3)の水性媒体中への分散を行ない、複合樹脂(RAB−3)粒子の分散体を得た。
次いで、得られた分散体を、300〜10mmHgの減圧下、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去して、不揮発分が40.3%の複合樹脂(RAB−3)粒子の水分散体1,000部を得た。
得られた複合樹脂(RAB−3)粒子の水性分散体の保存安定性を合成例3と同様にして評価しようとしたが、30日間放置した後にはゲル化していた。
前記合成例1〜11と比較合成例1〜3の内容を下記第1表〜第5表にまとめる。
Figure 0004066097
Figure 0004066097
Figure 0004066097
Figure 0004066097
Figure 0004066097
第1表〜第5表の脚注
「MTMS」 :メチルトリメトキシシラン
「ETMS」 :エチルトリメトキシシラン
「PTMS」 :フェニルトリメトキシシラン
「DMDMS」 :ジメチルジメトキシシラン
「MMA」 :メチルメタクリレート
「BMA」 :ブチルメタクリレート
「BA」 :ブチルアクリレート
「2−EHMA」:2−エチルヘキシルメタクリレート
「AA」 :アクリル酸
「MPTS」 :3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン
「2−HEMA」:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
「TBPEH」 :tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート
実施例1〜12及び比較例1〜3
合成例合成例3〜11と比較合成例1〜3で得られた複合樹脂(ABC−1)〜(ABC−9)粒子、(RABC−1)〜(RABC−2)粒子又は(RAB−3)粒子の水性分散体、脱イオン水、テイカ(株)製「TKS−203」(酸化チタンの水性分散体、平均粒子径6nm、酸化チタン含有率20%)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)、ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX−614B」(エポキシ当量が173g/eqのエポキシ化合物)、及び、日本触媒(株)製「エポクロスWS−500」(オキサゾリン基の当量が220g/eqの1,3−オキサゾリン基含有水溶性樹脂の水溶液、含有率40%)を第6表〜第8表に示す配合組成で混合して、光触媒含有水性硬化性塗料組成物を得た。
次いで、得られた光触媒含有水性硬化性塗料組成物を用いて作製した硬化塗膜の評価を、以下の方法により実施した。
「塗膜外観」:光触媒含有水性硬化性塗料組成物を、ガラス板上に硬化塗膜の膜厚が2μmとなるように塗装し、80℃の環境下で5分間乾燥させた後、140℃の環境下で10分間乾燥させて硬化塗膜を得た後、得られた硬化塗膜の作製直後の塗膜の状態と、2000時間に及ぶデューパネル光ウェザーメーター〔スガ試験機(株)製、光照射時:30W/m、60℃、湿潤時:湿度90%以上、40℃、光照射/湿潤サイクル=4時間/4時間〕での曝露を行なった後の塗膜の状態を目視で観察し、下記の評価基準で判定した。
○:クラックの発生がないもの。
△:若干のクラックの発生がみられるもの。
×:クラックの発生があるもの。
以下の評価(鉛筆硬度、密着性、耐溶剤性、耐酸性、表面親水性、耐候性及び耐汚染性の評価)は、光触媒含有水性硬化性塗料組成物を、(株)エンジニアリングテストサービス社製のクロメート処理アルミ板上に硬化塗膜の膜厚が2μmとなるように塗装し、80℃の環境下で5分間乾燥させた後、140℃の環境下で10分間乾燥させて得られた硬化塗膜を用いて行った。
「鉛筆硬度」:JIS K−5400−6−14に基づいて測定した。
「密着性」:JIS K−5400 碁盤目試験法に基づいて測定した。前記硬化塗膜の上にカッターで1mm幅の切込みを入れ碁盤目の数を100個とし、全ての碁盤目を覆うようにセロハンテープを貼り付け、すばやく引き剥がして付着して残っている碁盤目の数を数えることにより判定した。評価基準は下記の通りである。
○:はがれなし。
△:はがれの面積は、全碁盤目面積の1〜64%。
×:はがれの面積は、全碁盤目面積の65%以上。
「耐溶剤性」:メチルエチルケトンを浸み込ませたフェルトで、硬化塗膜上を往復50回ラビングしたのちの硬化塗膜の状態を、指触及び目視により判定した。評価基準は下記の通りである。
○:軟化及び光沢低下が認められない。
△:若干の軟化又は光沢低下が認められる。
×:著しい軟化又は光沢低下が認められる。
「耐酸性」:前記硬化塗膜の一部を5%硫酸水溶液に浸し、25℃で24時間放置した後、硬化塗膜を水洗いし、乾燥した後の硬化塗膜の表面状態を目視により評価した。評価基準は下記の通りである。
○:エッチング跡なし。
△:若干エッチング跡あり。
×:エッチング著しい。
「表面親水性」:前記硬化塗膜を、デューパネル光ウェザオメーター〔スガ試験機(株)製、光照射時:30W/m、60℃、湿潤時:湿度90%以上、40℃、光照射/湿潤サイクル=4時間/4時間〕にて、500時間曝露し、暴露後の硬化塗膜の水との接触角を協和界面科学(株)製Drop Master 700を用いて測定した。
「耐候性」:作製直後の硬化塗膜の鏡面反射率(光沢値)(%)と、前記硬化塗膜を、デューパネル光ウェザーメーター〔スガ試験機(株)製、光照射時:30W/m、60℃、湿潤時:湿度90%以上、40℃、光照射/湿潤サイクル=4時間/4時間〕にて、2000時間曝露し、暴露後の塗膜の鏡面反射率(光沢値)(%)の、曝露前の硬化塗膜の鏡面反射率(光沢値)に対する保持率(光沢保持率:%)〔(100×暴露後の塗膜の鏡面反射率)/(曝露前の硬化塗膜の鏡面反射率)〕で評価した。保持率の値が大きいほど、耐候性が良好であることを示す。
「耐汚染性」:前記硬化塗膜を屋外において3ヶ月間に及ぶ曝露を行なった後の、未洗浄の塗膜と、曝露前の塗膜との色差(ΔE)で評価した。色差(ΔE)が小さいほど、耐汚染性が良好であることを示す。
Figure 0004066097
Figure 0004066097
Figure 0004066097

Claims (17)

  1. 中和された酸基を有する重合体セグメント(A)と、下記一般式(S−4)又は(S−5)
    Figure 0004066097
    Figure 0004066097
    〔但し、一般式(S−4)及び(S−5)中、R は珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基、R 及びR は、それぞれ独立して珪素原子に結合したメチル基又は珪素原子に結合したエチル基である。〕
    で示される構造を有するポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)中に、光触媒性酸化物微粒子(D)を内包してなる樹脂粒子が、水性媒体中に分散している水性分散体(I)と、前記複合樹脂(ABC)の硬化剤(II)を含有することを特徴とする光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  2. 前記複合樹脂(ABC)が、前記ポリシロキサンセグメント(B)と前記ポリシロキサンセグメント(C)を合計で25〜85重量%含有する複合樹脂である請求項1に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  3. 前記複合樹脂(ABC)が、前記ポリシロキサンセグメント(C)を15〜60重量%含有する複合樹脂である請求項2に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  4. 前記複合樹脂(ABC)が、前記重合体セグメント(A)と前記ポリシロキサンセグメント(B)とが、下記の構造式(S−1)
    Figure 0004066097
    〔但し、構造式(S−1)中の炭素原子は前記重合体セグメント(A)の一部分を構成し、珪素原子と酸素原子は前記ポリシロキサンセグメント(B)の一部分を構成するものである。〕
    で示される結合を介して結合している複合樹脂である請求項1、2又は3に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  5. 前記重合体セグメント(A)が、ビニル系重合体由来のセグメントである請求項4に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  6. 前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)が、メチルトリメトキシシラン及び/又はメチルトリエトキシシランを加水分解縮合させて得られる縮合物である請求項1、2又は3に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  7. 前記硬化剤(II)が、珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を有する化合物、エポキシ基と珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を有する化合物、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、ポリエポキシ化合物及びポリオキサゾリン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1、2又は3に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物。
  8. 下記製造工程(1)〜(3)
    (1)酸基と珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を併有する重合体(a′)と、珪素原子に結合した炭素数が4〜12の有機基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン及び珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランからなる群から選ばれる1種以上のオルガノアルコキシシラン(b)、及び/又は、その加水分解縮合物(b−1)とを加水分解縮合させて、重合体(a′)由来の重合体セグメント(A′)とオルガノアルコキシシラン(b)由来のポリシロキサンセグメント(B)とが化学結合してなる複合樹脂(A′B)を得る工程、
    (2)得られた複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(A′B)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(A′BC)とした後、この複合樹脂(A′BC)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(ABC)を得る工程、又は、得られた複合樹脂(A′B)中の酸基を塩基性化合物で中和して複合樹脂(AB)とした後、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を加水分解縮合させて、複合樹脂(AB)のポリシロキサンセグメント(B)と、アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)由来のポリシロキサンセグメント(C)とが珪素−酸素結合を介して結合している複合樹脂(ABC)を得る工程、
    (3)得られた複合樹脂(ABC)を水性媒体と混合して複合樹脂(ABC)を分散させて、複合樹脂(ABC)からなる樹脂粒子が分散している水性分散体を得る工程、
    からなり、かつ、
    前記製造工程(3)における複合樹脂(ABC)と水性媒体の混合による複合樹脂(ABC)の分散工程よりも前の製造工程において、複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)を混合することを特徴とする光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  9. 複合樹脂(ABC)又はその前駆体と光触媒性酸化物微粒子(D)の混合が、製造工程(2)の複合樹脂(A′B)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)の加水分解縮合の時の複合樹脂(A′B)と縮合物(c)との混合、製造工程(2)の複合樹脂(A′B)と縮合物(c)の加水分解縮合の後の複合樹脂(A′BC)との混合、製造工程(2)の複合樹脂(A′BC)中の酸基の塩基性化合物による中和の後の複合樹脂(ABC)との混合、製造工程(2)の複合樹脂(AB)とアルキル基の炭素数が1〜3のアルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)の加水分解縮合の時の複合樹脂(AB)と縮合物(c)との混合、又は、製造工程(2)の複合樹脂(AB)と縮合物(c)の加水分解縮合の後の複合樹脂(ABC)との混合である請求項8に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  10. 光触媒性酸化物微粒子(D)として、有機溶媒中に光触媒性酸化物微粒子を分散させたゾルを用いる請求項8に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  11. 複合樹脂(ABC)中における前記ポリシロキサンセグメント(B)と前記ポリシロキサンセグメント(C)の合計の含有率が25〜85重量%となるように、前記オルガノアルコキシシラン(b)と前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を用いる請求項8に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  12. 複合樹脂(ABC)中における前記ポリシロキサンセグメント(C)の含有率が15〜60重量%となるように、前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)を用いる請求項11に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  13. 前記オルガノアルコキシシラン(b)が、珪素原子に結合した炭素数4〜12の炭化水素基を有するモノオルガノトリアルコキシシラン、及び/又は、珪素原子に結合したメチル基及び/又は珪素原子に結合したエチル基の2個を有するジオルガノジアルコキシシランである請求項8に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  14. 前記炭素数4〜12の炭化水素基が、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基である請求項12に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  15. 前記重合体セグメント(a′)が、ビニル系重合体由来のセグメントである請求項8〜14のいずれか1項に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  16. 前記アルキルトリアルコキシシランの縮合物(c)が、メチルトリメトキシシラン及び/又はメチルトリエトキシシランを加水分解縮合させて得られる縮合物である請求項8〜14のいずれか1項に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
  17. 前記硬化剤(II)が、珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を有する化合物、エポキシ基と珪素原子に結合した水酸基及び/又は珪素原子に結合した加水分解性基を有する化合物、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、ポリエポキシ化合物及びポリオキサゾリン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項8〜14のいずれか1項に記載の光触媒含有水性硬化性塗料組成物の製造方法。
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JP6933130B2 (ja) * 2017-12-26 2021-09-08 Dic株式会社 接着用樹脂組成物、プライマー、接着剤及び物品。

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116440911A (zh) * 2022-11-21 2023-07-18 浙江华源颜料股份有限公司 铁掺杂氧化钼光催化剂的制备及其应用

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