JP4639286B2 - 反応性界面活性剤、これを含有してなる樹脂組成物及び塗料 - Google Patents

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本発明は反応性界面活性剤、これを含有してなる樹脂組成物及び塗料に関する。
塗膜に親水性を付与して建築物の外装面の汚れを降雨により洗い流すことのできる防汚塗料添加剤としては、グリセリン又はペンタエリスリトール等にエチレンオキシドやプロピレンオキシドを重合させた化合物等(特許文献1)や、エポキシ基含有化合物と水酸基含有化合物との反応による架橋重合物等(特許文献2)が知られている。
特開平11−279454号公報 特開2003−253197号公報
特許文献1に記載の防汚塗料添加剤では、塗膜の耐水性が低下する上に、塗膜に付与された親水性(防汚性)が短期間に消失するという問題がある。また特許文献2に記載の塗料添加剤では、塗膜に十分な親水性(防汚性)を付与しようとすると、耐水性が著しく低下し、逆に十分な耐水性を付与しようとすると、親水性(防汚性)が著しく低下するという問題、すなわち、親水性と耐水性とのバランスがとり難いという問題がある。
本発明の目的は、塗膜の耐水性を損なうことなく塗膜に充分な親水性(防汚性)を付与し、且つ長期に亘る親水性保持能力(長期防汚性)に優れた塗膜を形成できる反応性界面活性剤を提供することである。
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に達した。
すなわち、本発明の反応性界面活性剤の特徴は、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y)を必須成分としてなる点を要旨とする。
Figure 0004639286
ただし、一般式(1)において、Qは非還元性の二又は三糖類のm個の1級水酸基から水素原子を除いた反応残基、Lは炭素数1〜3のアルキレン基、炭素数2若しくは3のアルケニレン基又はヒドロキシプロピレン基、OA及びAOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、Rは(メタ)アクリロイル基、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基、メチル基、エチル基、プロピル基、プロペニル基又は水素原子を表し、少なくとも1個のRは(メタ)アクリロイル基及び/又は3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基であり、nは1〜30の整数、mは2〜4の整数、OA及びAOの総数は50〜300、tは0〜4の整数を表し、R、OA、AO、(OA)n、(AO)n、Q、L、n、mは、それぞれ同じでも異なってもよい。
また、本発明の反応性界面活性剤の特徴は、非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及び(メタ)アクリル酸(a5)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(1)を有するポリオキシアルキレン化合物、
又は非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及びグリシジル(メタ)アクリレート(a6)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(2)を有するポリオキシアルキレン化合物を必須成分としてなる点を要旨とする。
本発明の反応性界面活性剤は、塗膜の耐水性を損なうことなく塗膜に充分な親水性(防汚性)を付与し、且つ長期に亘る親水性保持能力(長期防汚性)に優れた塗膜を形成できる。すなわち、本発明の反応性界面活性剤を含有する塗料は、形成される塗膜の耐水性、親水性及び親水性保持能力に著しく優れる。
一般式(1)において、非還元性の二又は三糖類のm個の1級水酸基から水素原子を除いた反応残基(Q)を構成することができる二又は三糖類としては、蔗糖(サッカロース)、トレハロース、イソトレハロース、イソサッカロース、ゲンチアノース、ラフィノース、メレチトース及びプランテオース等が含まれる。ポリオキシアルキレン化合物(Y)内のQは、すべて同じでもよく、また一部が異なってもよい。これらのうち、耐水性、親水性(防汚性)及び親水性保持能力(長期防汚性)の観点等から、蔗糖、トレハロース、ゲンチアノース、ラフィノース及びプランテオースが好ましく、さらに好ましくは蔗糖及びラフィノースであり、供給性及びコスト等の観点から特に好ましくは蔗糖である。
Lのうち、炭素数1〜3のアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン及びiso−プロピレン等が挙げられる。また、炭素数2又は3のアルケニレン基としては、エテニレン及びプロペニレン等が挙げられる。また、ヒドロキシプロピレン基としては、1−ヒドロキシプロピレン{−CH(OH)−CH2−CH2−}及び2−ヒドロキシプロピレン{−CH2−CH(OH)−CH2−}が挙げられる。これらのうち、アルキレン基及びヒドロキシプロピレン基が好ましく、さらに好ましくはメチレン、エチレン及び2−ヒドロキシプロピレンである。
なお、Lとして、エステル結合又はウレタン結合等を含む有機基{例えば−O−CO−L’−CO−O−、又は−CO−NH−L’−NH−CO−;L’は炭素数1〜8のアルキレン(メチレン、エチレン、ペンチレン、ヘキシレン及び2−エチルヘキシレン等)若しくはアルケニレン(エテニレン及びオクテニレン等)、又はアリレン(フェニレン、トルイレン等)}を含有してもよい。
炭素数2〜4のオキシアルキレン基(OA又はAO)としては、オキシエチレン、オキシプロピレン、オキシブチレン及びこれらの混合等が挙げられる。これらのうち、親水性(防汚性)及び親水性保持能力(長期防汚性)の観点等からはオキシエチレンが好ましく、また耐水性の観点等からはオキシプロピレン及びオキシブチレンが好ましいが、親水性(防汚性)、親水性保持能力(長期防汚性)及び耐水性の両方の観点等からオキシプロピレン、及びオキシプロピレンとオキシエチレンとの混合が特に好ましい。また、n個のOA(又はAO)は、同じでも異なってもよい。複数個の(OA)n{又は(AO)n}は同じでも異なってもよい。
(OA)n{又は(AO)n}内に複数種類のオキシアルキレン基を含む場合、これらのオキシアルキレン基の結合順序(ブロック状、ランダム状及びこれらの組合せ)及び含有割合には制限ないが、ブロック状又はブロック状とランダム状との組合せを含むことが好ましい。またこの場合、親水性(防汚性)をさらに向上させるためにオキシエチレンを含むことが好ましい。オキシエチレンを含む場合はその含有割合(モル%)は、オキシアルキレン基の全モル数に基づいて、2〜20が好ましく、さらに好ましくは3〜18、特に好ましくは4〜17、最も好ましくは5〜15である。
また、(OA)n{又は(AO)n}にオキシエチレン基と、オキシプロピレン基又は/及びオキシブチレン基とを含む場合、反応残基(Q)から離れた端部にオキシプロピレン又は/及びオキシブチレンが位置することが好ましい。すなわち、(OA)n{又は(AO)n}にオキシエチレン基を含む場合、反応残基(Q)にオキシエチレン基が直接的に結合し得ていることが好ましい。また、(OA)n{又は(AO)n}に複数種類のオキシアルキレン基を含む場合、ブロック状を含むことが好ましい。
本発明において、「(メタ)アクリ・・・」は、「アクリ・・・」及び「メタクリ・・・」を意味する。
Rとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、プロペニル基、(メタ)アクリロイル基、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基及び水素原子が好ましく、さらに好ましくはメチル基、プロペニル基、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基及び水素原子、特に好ましくはプロペニル基、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基及び水素原子である。
但し、少なくとも1個のRは、(メタ)アクリロイル基及び/又は3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基であることを要するが、親水性保持能力(長期防汚性)の観点から特に好ましいのは3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基であり、またこの数は、1〜3個が好ましく、さらに好ましくは2個である。
この範囲であると、親水性保持能力(長期防汚性)がさらに良好となる。
nは、1〜30の整数が好ましく、さらに好ましくは2〜27の整数、特に好ましくは4〜26の整数、最も好ましくは5〜25の整数である。この範囲であると塗膜の親水性、親水性保持能力及び耐水性がさらに良好となる。
mは、2〜4の整数であり、蔗糖の場合は3、トレハロースの場合は2、メレチトースの場合は4である。この範囲であると塗膜の親水性及び親水性保持能力がさらに良好となる。
n又はmは、すべて同じでもよく、一部又は全部が異なってもよい。
OA及びAOの総数は、50〜300が好ましく、さらに好ましくは60〜285、次に好ましくは65〜280、特に好ましくは80〜270、最も好ましくは100〜250である。この範囲であると、塗膜の耐水性、親水性保持能力及び親水性がさらに良好となる。
tは、0〜4の整数が好ましく、さらに好ましく1〜2である。この範囲であると塗膜の耐水性がさらに良好となる。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物としては、以下の化学式で示される化合物等が挙げられる。なお、Pはオキシプロピレン又はプロピレンオキシ基を、Eはオキシエチレン又はエチレンオキシ基を、Bはオキシブチレン又はブチレンオキシ基を表し、Q1は蔗糖から、これに含まれる1級水酸基の水素原子3個を除いた反応残基を表し、Q2はトレハロースから、これに含まれる1級水酸基の水素原子2個を除いた反応残基を表し、Q3はメレチトースから、これに含まれる1級水酸基の水素原子4個を除いた反応残基を表し、Q4はラフィノースから、これに含まれる1級水酸基の水素原子3個を除いた反応残基を表す。
Figure 0004639286
Figure 0004639286
これらのうちでは、式(2)、(3)、(6)、(8)又は(12)で表されるポリオキシアルキレン化合物が好ましく、さらに好ましくは式(6)、(8)又は(12)で表されるポリオキシアルキレン化合物である。
一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及び(メタ)アクリル酸(a5)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(1)を有するポリオキシアルキレン化合物(1)、
非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及びグリシジル(メタ)アクリレート(a6)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(2)を有するポリオキシアルキレン化合物(2)、
非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)、(メタ)アクリル酸(a5)、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)、エピハロヒドリン(a7)及び必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)の化学反応により製造され得る構造(3)を有するポリオキシアルキレン化合物(3)、
並びに非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)、グリシジル(メタ)アクリレート(a6)、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)、エピハロヒドリン(a7)及び必要により炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)の化学反応により製造され得る構造(4)を有するポリオキシアルキレン化合物(4)等が含まれる。すなわち、これらの化学反応により製造され得る構造を有するポリオキシアルキレン化合物は、nやtの数等に分布を生じる場合があり、この場合、厳密には複数種類のポリオキシアルキレン化合物の混合物となり、この混合物の中に、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物が含まれるものである。なお、この場合でも製造方法を限定するものではない。
以下の使用量については、構造(1)、(2)、(3)又は(4)等を有するポリオキシアルキレン化合物のいずれの場合にも共通する。
そして、アルキレンオキシド(a2)の使用量(モル部)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部に対して、10〜80が好ましく、さらに好ましくは13〜77、特に好ましくは16〜73、最も好ましくは20〜70である。この範囲であると、親水性、親水性保持能力及び耐水性がさらに良好となる。
炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)を使用する場合、この使用量(モル部)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部に対して、0.1〜2が好ましく、さらに好ましくは0.2〜1.8、特に好ましくは0.4〜1.6、最も好ましくは0.6〜1.4である。この範囲であると、親水性、親水性保持能力及び耐水性がさらに良好となる。
炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)及びエピハロヒドリン(a7){両方使用する場合、合計使用量}の使用量(モル部)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部に対して、0.5〜0.9が好ましく、さらに好ましくは0.53〜0.87、特に好ましくは0.57〜0.83、最も好ましくは0.6〜0.8である。この範囲であると、親水性、親水性保持能力及び耐水性がさらに良好となる。
(メタ)アクリル酸(a5)の使用量(モル部)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部に対して、0.1〜0.6が好ましく、さらに好ましくは0.13〜0.57、特に好ましくは0.17〜0.53、最も好ましくは0.2〜0.5である。この範囲であると、親水性保持能力がさらに良好となる。
グリシジル(メタ)アクリレート(a6)の使用量(モル部)としては、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部に対して、0.1〜0.6が好ましく、さらに好ましくは0.13〜0.57、特に好ましくは0.17〜0.53、最も好ましくは0.2〜0.5である。この範囲であると、親水性保持能力がさらに良好となる。
非還元性の二又は三糖類(a1)としては、一般式(1)における反応残基(Q)を構成することができる二又は三糖類と同じものが使用でき、好ましい範囲も同じである。
アルキレンオキシド(a2)としては、炭素数2〜4のアルキレンオキシド等が使用でき、エチレンオキシド(EO)、プロピレンオキシド(PO)、ブチレンオキシド(BO)及びこれらの混合物等が挙げられる。これらのうち、塗膜の耐水性等の観点から、EO、EOを含有する混合物及びPOが好ましく、さらに好ましくはEOを含有する混合物である。
また、複数種類のアルキレンオキシドを用いる場合、反応させる順序(ブロック状、ランダム状及びこれらの組合せ)及び使用割合には制限ないが、ブロック状又はブロック状とランダム状の組合せを含むことが好ましくい。また、EOを含有する場合、EOの使用割合(モル%)は、アルキレンオキシドの全モル数に基づいて、2〜20が好ましく、さらに好ましくは3〜18、特に好ましくは4〜17、最も好ましくは5〜15である。
EOと、PO又は/及びBOとを含む場合、(a1)へのEOの反応後にPO及び/又はBOを反応させることが好ましい。
モノハロゲン化炭化水素(a3)としては、炭素数1〜3のモノハロゲン化アルカン及び炭素数3のモノハロゲン化アルケンが使用できる。モノハロゲン化アルカンとしては、モノクロロメタン、モノブロモメタン、モノクロロエタン、モノブロモエタン、2−ブロモプロパン、1−クロロプロパン及び2−クロロプロパン等が挙げられる。モノハロゲン化アルケンとしては1−クロロプロペン、1−ブロモプロペン、2−ブロモプロペン及び2−クロロプロペン等が挙げられる。これらのうち、モノクロロメタン、モノブロモメタン、2−ブロモプロペン、1−クロロプロペン及び2−クロロプロペンが好ましく、さらに好ましくはモノクロロメタン、2−ブロモプロペン、特に好ましくは2−ブロモプロペン(アリールブロマイド)である。これらは単独で、または混合して使用してもよい。
ジハロゲン化炭化水素(a4)としては、脂肪族ジハロゲン化炭化水素等が使用でき、炭素数1〜3のジハロゲン化アルカン及び炭素数2〜3のジハロゲンル化アルケン等が用いられる。
ジハロゲン化アルカンとしては、ジクロロメタン、ジブロモメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、1,1−ジブロモエタン、1,1−ジクロロプロパン及び1,1−ジブロモプロパン等が挙げられる。
ジハロゲン化アルケンとしては、1,2−ジクロロエチレン、1,2−ジブロモエチレン、1,3−ジクロロプロペン、2,3−ジクロロ−1−プロペン、1,3−ジブロモプロペン及び2,3−ジブロモ−1−プロペン等が挙げられる。
これらのうち、塗膜への親水性付与及び耐水性等の観点から、ジハロゲン化アルカンが好ましく、さらに好ましくはジクロロメタン、ジブロモメタン及び1,2−ジクロロエタン、特に好ましくはジクロロメタン及びジブロモメタンである。これらは単独で、または混合して使用してもよい。
エピハロヒドリン(a7)としては、エピクロルヒドリン及びエピブロモヒドリン等が挙げられる。これらのうち、コスト等の観点から、エピクロルヒドリンが好ましい。
なお、ジハロゲン化炭化水素(a4)とエピハロヒドリン(a7)とを併用してもよい。
ポリオキシアルキレン化合物(Y)は、まず非還元性の二又は三糖類(a1)とアルキレンオキシド(a2)とを反応させて得られる化合物(a12)を用いて合成されるが、その一般的な製造方法は次の通りである。
(1)(a12)とジハロゲン化炭化水素(a4)及び/又はエピハロヒドリン(a7)とを反応させ、反応生成物(a124、a1247又はa127)を得る。次いで(メタ)アクリル酸(a5)を反応させて最終反応生成物(a1245、a12475又はa1275){構造(1)又は(3)に対応する。}を得る。
(2)(a12)とモノハロゲン化炭化水素(a3)と(a4)及び/又は(a7)とを反応させ、反応生成物(a1234、a12347又はa1237)を得る。次いで(a5)を反応させて最終反応生成物(a12345、a123475又はa12375){構造(1)又は(3)に対応する。}を得る。
(3)(a12)と(a4)及び/又は(a7)とを反応させ、反応生成物(a124、a1247又はa127)を得る。次いでグリシジルメタクリレート(a6)を反応させて最終反応生成物(a1246、a12476又はa1276){構造(2)又は(4)に対応する。}を得る。
(4)(a12)と(a3)と(a4)及び/又は(a7)とを反応させ、反応生成物(a1234、a12347又はa1237)を得る。次いで(a6)を反応させて最終反応生成物(a12346、a123476又はa12376){構造(2)又は(4)に対応する。}を得る。
非還元性の二又は三糖類(a1)とアルキレンオキシド(a2)との付加反応には、公知の方法(特開2004−224945号公報等)等が適用でき、アニオン重合、カチオン重合又は配位アニオン重合等のいずれの形式で実施してもよい。また、これらの重合形式は単独でも、重合度等に応じて組み合わせて用いてもよい。
アルキレンオキシド(a2)の付加反応には、公知の反応触媒(特開2004−224945号公報等)等が使用できる。なお、反応溶媒として以下に説明するアミドを用いる場合、反応触媒を用いる必要がない。
反応触媒を使用する場合、その使用量(重量%)は、非還元性の二又は三糖類(a1)とアルキレンオキシド(a2)との合計重量に基づいて、0.01〜1が好ましく、さらに好ましくは0.03〜0.8、特に好ましくは0.05〜0.6である。この範囲であると、経済性(製造の所要時間及び触媒コスト等)及び生成物の純度(単分散性等)等がさらに良好となる。
反応触媒を使用する場合、反応触媒は反応生成物から除去することが好ましく、除去方法としては、合成アルミノシリケートなどのアルカリ吸着剤{例えば、商品名:キョーワード700、協和化学工業(株)製}を用いる方法(特開昭53−123499号公報等)、キシレン又はトルエンなどの溶媒に溶かして水洗する方法(特公昭49−14359号公報等)、イオン交換樹脂を用いる方法(特開昭51−23211号公報等)及びアルカリ性触媒を炭酸ガスで中和して生じる炭酸塩を濾過する方法(特公昭52−33000号公報)等が挙げられる。
反応触媒の除去の終点としては、JIS K1557−1970に記載のCPR(Controlled Polymerization Rate)値が20以下であることが好ましく、さらに好ましくは10以下、特に好ましくは5以下、最も好ましくは2以下である。
反応には公知の反応容器(特開2004−224945号公報等)等が使用できる。反応雰囲気としては、アルキレンオキシド(a2)を反応系に導入する前に反応装置内を真空または乾燥した不活性気体(アルゴン、窒素及び二酸化炭素等)の雰囲気下とすることが好ましい。また、反応温度(℃)としては80〜150が好ましく、さらに好ましくは90〜130である。反応圧力(ゲージ圧:MPa、以下同じ)は0.8以下が好ましく、さらに好ましくは0.5以下である。
反応終点の確認は、次の方法等により行うことができる。すなわち、反応温度を15分間一定に保ったとき、反応圧力の低下が0.001MPa以下となれば反応終点とする。所要反応時間は通常4〜12時間である。
アルキレンオキシド(a2)の付加反応の工程には、反応溶媒を用いることができる。反応溶媒としては、活性水素を持たないものが好ましく、さらに好ましくは非還元性の二又は三糖類(a1)、アルキレンオキシド(a2)及び(a2)との反応により生成する生成物(a12)を溶解するものが好ましい。
このような反応溶媒としては、炭素数3〜8のアルキルアミド及び炭素数5〜7の複素環式アミド等が使用できる。
アルキルアミドとしては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−N−プロピルアセトアミド及び2−ジメチルアミノアセトアルデヒドジメチルアセタール等が挙げられる。
複素環式アミドとしては、N−メチルピロリドン、N−メチル−ε−カプロラクタム及びN,N−ジメチルピロールカルボン酸アミド等が挙げられる。
これらのうち、アルキルアミド及びN−メチルピロリドンが好ましく、さらに好ましくはDMF、N,N−ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドン、特に好ましくはDMF及びN−メチルピロリドン、最も好ましくはDMFである。
反応溶媒を用いる場合、その使用量(重量%)は、(a1)と(a2)との反応により生成する生成物(a12)の重量に基づいて、20〜200が好ましく、さらに好ましくは40〜180、特に好ましくは60〜150である。
反応溶媒を用いた場合、反応後に反応溶媒を除去することが好ましい。反応溶媒の残存量(重量%)は、ポリオキシアルキレン化合物(Y)の重量に基づいて、0.1以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.05以下、特に好ましくは0.01以下である。なお、反応溶媒の残存量は、内部標準物質を用いるガスクロマトグラフィー法にて求めることができる。
反応溶媒の除去方法としては、特開2005−132916号公報に記載の方法などが挙げられる。
反応生成物(a12)とモノハロゲン化飽和炭化水素(a3)、ジハロゲン化炭化水素(a4)及び/又はエピハロヒドリン(a7){以下、ハロゲン化炭化水素と略する場合がある}との反応は、塩基性物質による脱ハロゲン化水素反応(Williamson合成反応:反応中に逐次生成するハロゲン化水素を塩基性物質により中和することにより反応を駆動する)を含む。この反応に用いることのできる塩基性物質としては例えばアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化バリウム等)、アルカリ金属のアルコラート(炭素数1〜2:ナトリウムメチラート及びカリウムエチラート等)、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウム及び炭酸バリウム等)が挙げられる。これらのうち、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、さらに好ましくは水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム、特に好ましくは水酸化ナトリウムである。
この場合、塩基性物質の使用量は、塩基性物質の塩基当量(eq.)として、ハロゲン化炭化水素のハロゲンの当量(eq.)に基づいて、塩基性物質の塩基当量/ハロゲン化炭化水素のハロゲンの当量比は、1.0〜1.5となる量が好ましく、さらに好ましくは1.05〜1.4、特に好ましくは1.1〜1.3となる量である。反応終了後は生成した中和塩及び残存する塩基性物質を除去することが好ましく、その方法としては、(1)まず生成した中和塩等を濾加により取り除き、次いで残存する塩基性物質等を吸着剤等を用いて除去する方法、(2)有機溶剤による抽出法及び(3)食塩等による塩析法等が挙げられる。
(1)の方法は、アルキレンオキシド(a2)の付加反応の際に用いられる反応触媒の除去と同様にして除去できる。
(2)の抽出/水洗法とは、反応生成物に水と有機溶剤(ヘキサン、トルエン、キシレン等の水に対する溶解性の極めて低いもの)とを加え、混合することにより反応生成物を有機溶剤層に抽出し、塩基性物質を水層に抽出し、これを分離する方法である。なお、有機溶剤層は、さらに脱イオン水等で洗浄する。反応生成物:水:有機溶剤の体積比はほぼ1:1:1が適当である。
(3)の塩析法とは、反応生成物にこれとほぼ同じ体積量の水と適量(水に対して3〜10重量%)の食塩等を加えて振とうすることで反応性生物を水層から析出させて、塩基性物質を水層から分離する方法である。
(2)又は(3)の場合、最終的には合成アルミノシリケートなどのアルカリ吸着剤(例えばキョーワード700)を用いて塩基性物質を完全に除去することが好ましい。
塩基性物質の除去の終点としては、JIS K1557−1970に記載のCPR(Controlled Polymerization Rate)値が20以下であることが好ましく、さらに好ましくは10以下、特に好ましくは5以下、最も好ましくは2以下である。
さらに水分を除去することが好ましい。この場合、減圧{ゲージ圧(以下同じ)−0.05〜−0.098MPa}下、100〜130℃にて1〜2時間脱水する。生成物中の水分は0.5重量%以下、さらには0.05重量%以下とすることが好ましい。
なお、水分は、公知の方法で測定することができ、例えばKarl Fischer法(JIS K0113−1997、電量滴定方法)や、熱乾燥による重量減(例えば試料0.5gを130℃で1時間乾燥し、その前後の重量変化)により求めることができる。
反応容器としては、加熱、冷却、撹拌及び滴下(圧入)が可能な耐圧性反応容器を用いることが好ましい。反応雰囲気としては、(a4)を反応系に導入する前に反応装置内を真空または乾燥した不活性気体(アルゴン、窒素及び二酸化炭素等)の雰囲気とすることが好ましい。また、反応温度(℃)としては60〜160が好ましく、さらに好ましくは80〜130である。反応圧力(ゲージ圧:MPa)は0.5以下が好ましく、さらに好ましくは0.3以下である。
反応終点の確認は、次の方法等により行うことができる。すなわち、反応温度を15分間一定に保ったとき、反応圧力の低下が0.001MPa以下となれば反応終点とする。所要反応時間は通常1〜6時間である。
反応生成物(a123)又は(a1234)等と(メタ)アクリル酸(a5)との反応はエステル化反応であり、通常は反応触媒を用いてハイドロキノンの存在下に実施する。反応触媒としては、酸性物質又は塩基性物質がある。酸性物質としては、硫酸、塩酸、リン酸などの鉱酸、ナフテン酸コバルトなどの金属塩が挙げられる。塩基性物質としては例えばアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化バリウム等)が挙げられる。これらのうち、金属塩及びアルカリ金属の水酸化物が好ましく、さらに好ましくはナフテン酸コバルト及び水酸化ナトリウムである。
(a5)との反応には、加熱、冷却、攪拌及び還流管付き容器を用いることができる。反応温度(℃)は、60〜200が好ましく、さらに好ましくは80〜180である。反応雰囲気としては、乾燥した不活性気体雰囲気下が好ましい。反応終点の確認は、還流管に留出する水が観測できなくなること等により行うことができる。
反応生成物(a123)又は(a1234)とグリシジルメタアクリレート(a6)及び/又は反応生成物(a127)、(a1237)、(a1247)若しくは(a12347)との反応はエポキシ反応であり、通常は反応触媒を用いてハイドロキノンの存在下に実施する。反応触媒としては、通常使用されるアルキレンオキシド付加反応用触媒等が使用できる。反応温度(℃)は、60〜200が好ましく、さらに好ましくは80〜180である。反応雰囲気としては、乾燥した不活性気体雰囲気下が好ましい。
式(1)において、Lの一部にエステル結合又はウレタン結合を含む有機基を含有するとき、エステル結合を含む場合、ポリオキシアルキレン化合物(Y)は、反応生成物(a1245)又は(a12345)に、炭素数3〜10の有機ジカルボン酸を通常の方法により反応させて得ることができる。
また、ウレタン結合を含む場合、ポリオキシアルキレン化合物(Y)は、反応生成物(a1245)、(a12345)、(a1246)又は(a12346)と炭素数6〜10の有機ジイソシアナートとを通常の方法により反応させて得ることができる。
炭素数3〜10の有機ジカルボン酸としては、脂肪族飽和ジカルボン酸(マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸及びスベリン酸等)、脂肪族不飽和ジカルボン酸(マレイン酸及びフマル酸等)及び芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸等)が挙げられる。
炭素数6〜10の有機ジイソシアナートとしては、脂肪族ジイソシアナート(1,4−ジイソシアナトブタン、ヘキサメチレンジイソシアネート等)、芳香族ジイソシアナート(パラフェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)等)及び脂環式ジイソシアナート(水素添加TDI、トランス1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、水素添加XDI等)が挙げられる。
エステル結合を含む場合、有機ジカルボン酸と反応生成物(a1245)又は(a12345)とのモル比は1:2〜10が好ましい。
またウレタン結合を含む場合、有機ジイソシアナートと反応生成物(a1245)、(a12345)、(a1246)又は(a12346)とのモル比は1:2〜10が好ましい。
本発明の反応性界面活性剤は、反応性を有する各種界面活性剤として適用でき、水性塗料又は非水性塗料用として好適である。これらのうち、特に水性塗料用に好適であり、水性エマルション塗料用として最適である。水性エマルション塗料としては、アクリル系、酢酸ビニル系、スチレン系、ハロゲン化オレフィン系、アクリル−ウレタン系又はアクリル−シリコン系の塗料が挙げられる。
本発明の反応性界面活性剤は、たとえば、樹脂(塗料用バインダー等)を合成する段階で、モノマーの一つとして用いることができる。
樹脂を合成する段階で用いる場合、本発明の反応性界面活性剤の使用量(重量%)は、モノマーの合計重量(反応性界面活性剤を含まない)に基づいて、5〜50が好ましく、さらに好ましくは6〜47、特に好ましくは7〜45、より特に好ましくは8〜42、最も好ましくは10〜40である。この範囲であると、親水性(防汚性)、親水性保持能力(長期防汚性)及び耐水性がさらに良好となる。
本発明の反応性界面活性剤はさらに塗料用添加剤としても用いることができる。塗料へ添加するタイミングとしては、(1)顔料を分散するとき、(2)分散した顔料に樹脂成分及び各種添加剤を配合するとき、及び(3)さらに塗装する直前等のいずれでもよい。また塗料への添加量(重量%)としては、塗料の重量に基づいて、0.1〜5が好ましく、さらに好ましくは0.2〜4.5、特に好ましくは0.3〜4、より特に好ましくは0.4〜3.5、最も好ましくは0.5〜3である。この範囲であると、親水性(防汚性)、親水性保持能力(長期防汚性)及び耐水性がさらに良好となる。
本発明の反応性界面活性剤を用いた塗料は、通常の方法により被塗装体に塗装することができ、ハケ塗り、ローラー塗装、エアスプレー塗装、エアレス塗装、ロールコーター塗装及びフローコーター塗装等の塗装方法等が適用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は重量部、%は重量%を意味する。
<実施例1>
攪拌、加熱、冷却、滴下、窒素による加圧及び真空ポンプによる減圧の可能な耐圧反応容器に、精製グラニュー糖{台糖(株)製、以下同じ}を342部(1モル部)、DMF{三菱ガス化学(株)製、以下同じ}1000部を投入した後、窒素ガスを用いて、ゲージ圧で0.4MPaになるまで加圧し0.02MPaになるまで排出する操作(以下、窒素置換と称す)を3回繰り返した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで110℃に昇温した後、この温度にてPO1740部(30モル部)を8時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで120℃、減圧(−0.05〜−0.098MPa:以下、単に「減圧」と省略する)下にてDMFを除去し、蔗糖/PO30モル付加物(S1)を得た。DMF含有量(内部標準物質を用いるガスクロマトグラフィー法;以下同じ)は0.06%であった。
上記と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO30モル付加物(S1)624.6部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム{試薬特級、和光純薬工業(株)製、使用量は水分を除いた純分換算量で表示した(以下同じ)}16.8部(0.42モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、100℃にてジクロルメタン{試薬特級、シグマアルドリッチジャパン社(株)(以下シグマ社と略記)製、以下同じ}17.0部(0.2モル部)を3時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した(反応物を得た)。
反応物を1日静置後生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙{東洋濾紙(株)製、以下同じ}を用いて濾別し、得た粗反応液状物のうち500部にイオン交換水10部を添加して攪拌しつつ加熱し90℃とした後、キョーワード700{協和化学工業(株)製、以下同じ}30部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙を用いてキョーワード700を取り除いた。次いで減圧下、120℃にて1時間脱水(以下、これらのキョーワード700による水酸化ナトリウムの除去及び脱水を、キョーワード処理と略称する)して(S1)3モル/ジクロルメタン2モルの(S2)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S2)627部(0.1モル部)、メタクリル酸{試薬特級、和光純薬工業(株)製}10.3部(0.12モル部)、ハイドロキノン{試薬特級、和光純薬工業(株)製}0.1部及びナフテン酸コバルト{試薬特級、和光純薬工業(株)製}0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y1){(S1)3モル/ジクロルメタン2モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y1)のエステル価(試料1gに含まれているエステルを完全にケン化するに必要なKOHのmg数)は8.9であった。
<実施例2>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO30モル付加物(S1)832.8部(0.4モル部)、水酸化ナトリウム33.2部(0.83モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、100℃にてメチルクロライド{試薬特級、シグマ社製、以下同じ}10.1部(0.2モル部)ジクロルメタン25.5部(0.3モル部)を4時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した(反応物を得た)。
次いで反応物にハイドロキノン0.1部を投入して減圧とし、密閉下100℃にてグリシジルメタクリレート{日本油脂(株)製、製品名:ブレンマーGH}28.4部(0.2モル部)を4時間かけて滴下し、さらに1時間110℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した。次いで実施例1と同様にキョーワード処理して、本発明の反応性界面活性剤(Y2){(S1)4モル/メチルクロライド2モル/ジクロルメタン3モル/グリシジルメタクリレート2モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<実施例3>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、ラフィノース{試薬特級、和光純薬工業(株)製}504部、DMF2000部を加えて窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、同温度にてEO88部(2モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて30分間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。次いで110℃に昇温した後、この温度にてPO2610部(45モル部)を9時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、ラフィノース/EO2モル/PO45モル付加物(S3)を得た。DMF含有量は0.02%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S3)640.4部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム12.8部(0.32モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、90℃にてジクロルエタン8.5部(0.1モル部)とメチルクロライド5.1部(0.1モル部)の混合液を3時間かけて滴下した。次いで1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、1日静置した。生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、粗反応液状物を得た。さらに実施例1と同様にキョーワード処理して(S3)2モル/メチルクロライド1モル/ジクロルエタン1モルの(S4)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S4)643部(0.1モル部)、メタクリル酸10.3部(0.12モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管及び窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y3){(S4)/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y3)のエステル価は8.6であった。
<実施例4>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S3)960.6部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム25.2部(0.63モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、90℃にてジクロルエタン17.0部(0.2モル部)とアリールクロライド{試薬特級、シグマ社製}17.3部(0.2モル部)の混合液を3時間かけて滴下した。次いで1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、1日静置した。生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、粗反応液状物を得た。
次いで粗反応液状物にハイドロキノン0.1部を投入して減圧とし、密閉下100℃にてグリシジルメタクリレート28.4部(0.2モル部)を4時間かけて滴下し、さらに1時間110℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した。次いで実施例1と同様にキョーワード処理して、本発明の反応性界面活性剤(Y4){(S3)3モル/アリールクロライド2モル/ジクロルエタン2モル/グリシジルメタクリレート2モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<実施例5>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、精製グラニュー糖を342部(1モル部)、DMF1000部を投入した後、窒素置換を実施した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温した後、この温度にてPO870部(15モル部)を4時間かけて、続いてBO360部(5モル部)を2時間かけて滴下した。さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPO、BOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、蔗糖/PO15モル/BO5モル付加物(S5)を得た。DMF含有量は0.03%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO15モル/BO5モル付加物(S5)471.6部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム26部(0.65モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて2時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、100℃にて1,2−ジクロルエタン{試薬特級、シグマ社製}19.8部(0.2モル部)及びアリールクロライド17.3部(0.2モル部)の混合液を6時間かけて滴下し、さらに2時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した(反応物を得た)。
反応物を1日静置後生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、得た粗反応液状物のうち500部にイオン交換水10部を添加して攪拌しつつ加熱し90℃とした後キョーワード700{協和化学工業(株)製、以下同じ}30部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙を用いてキョーワード700を取り除いた。次いでキョーワード処理を実施して、(S5)3モル/1,2−ジクロルエタン2モル/アリールクロライド2モルの(S6)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S6)482.8部(0.1モル部)、メタクリル酸18.9部(0.22モル部)、ハイドロキノン0.12部及びナフテン酸コバルト0.07部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管及び窒素導入管を取り外し、減圧下80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y5){(S6)/メタクリル酸2モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y5)のエステル価は22.0であった。
<実施例6>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S6)482.8部(0.1モル部)、ハイドロキノン0.1部を投入して減圧とし、密閉下100℃にてグリシジルメタクリレート28.4部(0.2モル部)を4時間かけて滴下し、さらに1時間110℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した。次いで実施例1と同様にキョーワード処理して、本発明の反応性界面活性剤(Y6){(S6)1モル/グリシジルメタクリレート2モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<実施例7>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、実施例1で得た蔗糖/PO30モル付加物(S1)2082部(1.0モル部)、水酸化カリウム{試薬特級、和光純薬工業(株)製、使用量は水分を除いた純分換算量で表示した}8.0部(0.14モル部)を投入した後、窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ130℃まで昇温し、減圧下1時間脱水を実施した。次いで110℃にてPO2320部(40モル部)を8時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させ、蔗糖/PO70モル付加物(S7)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO70モル付加物(S7)1760.8部(0.4モル部)、水酸化ナトリウム25.2部(0.63モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン(試薬特級、シグマ社製、)52.2部(0.3モル部)を1時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した(粗生成物を得た)。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1200部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S7)4モル/ジブロモメタン3モルの(S8)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S8)1764.4部(0.1モル部)、メタクリル酸18.9部(0.22モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.07部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y7){(S7)4モル/ジブロモメタン3モル/メタクリル酸2モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y7)のエステル価は6.2であった。
<実施例8>
加熱、冷却、及び攪拌可能な反応容器に(S1)416.4部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム4.4部(0.11モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで50℃にてエピクロルヒドリン{鹿島ケミカル(株)製}9.3部(0.1モル部)を仕込み窒素置換を3回繰り返した。次いで攪拌しつつ10℃/1時間の割合で昇温し100℃にて2時間攪拌した後、キョーワード処理を実施し(S1)2モル/エピクロルヒドリン1モルの(S8)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S8)422部(0.1モル部)、メタクリル酸10.3部(0.12モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y8){(S1)2モル/エピクロルヒドリン1モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y8)のエステル価は13.0であった。
<実施例9>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、トレハロース{試薬特級、和光純薬工業(株)製}342部(1モル部)、DMF2000部を加えて窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、同温度にてPO3480部(60モル部)を10時間かけて滴下した後、同温度にて4時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、トレハロース/PO60モル付加物(S9)を得た。DMF含有量は0.02%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S9)1911部(0.5モル部)、水酸化ナトリウム32.8部(0.82モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、90℃にてジクロルメタン34部(0.4モル部)を2時間かけて滴下した。次いで1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、1日静置した。生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、粗反応液状物を得た。さらに実施例1と同様にキョーワード処理して(S9)5モル/ジクロルメタン4モルの(S10)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S10)1916部(0.1モル部)、メタクリル酸12.9部(0.15モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管及び窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y9){(S10)/メタクリル酸1.5モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y9)のエステル価は4.4であった。
<実施例10>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、メレチトース{試薬特級、和光純薬工業(株)製}504部(1モル部)、DMF1000部を加えて窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、同温度にてBO720部(10モル部)を4時間かけて滴下した後、同温度にて3時間攪拌を続けて残存するBOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、メレチトース/BO10モル付加物(S11)を得た。DMF含有量は0.02%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S11)1224部(1モル部)、水酸化ナトリウム84部(2.1モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、90℃にて2−クロロプロパン149部(2モル部)を3時間かけて滴下した。次いで1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、1日静置した。生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、粗反応液状物{(S201)/2−クロロプロパン2モル}の(S12)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、(S12)650部(0.5モル部)、水酸化ナトリウム17.6部(0.44モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、90℃にてジクロルメタン34.0部(0.4モル部)を2時間かけて滴下した。次いで1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、1日静置した。生成した沈殿物を室温(約25℃)にてNo.2濾紙を用いて濾別し、粗反応液状物、(S12)5モル/ジクロルメタン4モルの(S13)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に粗反応液状物、(S13)654.8部(0.1モル部)、ハイドロキノン0.2部を投入して減圧とし、密閉下100℃にてグリシジルメタクリレート14.2部(0.1モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間110℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認した。次いで実施例1と同様にキョーワード処理して、本発明の反応性界面活性剤(Y10){(S13)1モル/グリシジルメタクリレート1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<実施例11>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、実施例1で得た蔗糖/PO30モル付加物(S1)2082部(1.0モル部)、水酸化カリウム8.5部(0.14モル部)を投入した後、窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ130℃まで昇温し、減圧下1時間脱水を実施した。次いで110℃にてPO3074部(53モル部)を8時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させ、蔗糖/PO83モル付加物(S14)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO83モル付加物(S14)1546.8部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム16.8部(0.42モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン34.8部(0.2モル部)を1時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1200部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S14)3モル/ジブロモメタン2モルの(S15)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S15)154.9部(0.1モル部)、メタクリル酸9.5部(0.11モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y11){(S15)3モル/ジブロモメタン2モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y11)のエステル価は3.5であった。
<実施例12>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、精製グラニュー糖を342部(1モル部)、DMF600部を投入した後、窒素置換を実施した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温した後、この温度にてPO870部(15モル部)を4時間かけて滴下した。さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、蔗糖/PO15モル付加物(S16)を得た。DMF含有量は0.04%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、精製グラニュー糖を342部(1モル部)、DMF600部を投入した後、窒素置換を実施した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温した後、この温度にてBO864部(12モル部)を5時間かけて滴下した。さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するBOを反応させた。次いで120℃、減圧下にてDMFを除去し、蔗糖/BO12モル付加物(S17)を得た。DMF含有量は0.05%であった。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO15モル付加物(S16)363.6部(0.3モル部)、蔗糖/BO12モル付加物(S17)361.8部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム44部(1.1モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン87部(0.5モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1200部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S16)3モル/(S17)3モル/ジブロモメタン5モルの(S18)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S18)731.4部(0.1モル部)、メタクリル酸9.5部(0.11モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y12){(S18)/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y12)のエステル価は7.5であった。
<実施例13>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO30モル付加物(S1)2082部(1.0モル部)、水酸化カリウム10部(0.18モル部)を投入した後、窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ130℃まで昇温し、減圧下1時間脱水を実施した。次いで110℃にてPO2610部(45モル部)を6時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させ、蔗糖/PO75モル付加物(S19)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO30モル付加物(S1)2082部(1.0モル部)、水酸化カリウム6.7部(0.12モル部)を投入した後、窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ130℃まで昇温し、減圧下1時間脱水を実施した。次いで110℃にてPO1160部(20モル部)を5時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させ、蔗糖/PO50モル付加物(S20)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO75モル付加物(S19)938.4部(0.2モル部)、蔗糖/PO50モル付加物(S20)648.4部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム25.2部(0.63モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン52.2部(0.3モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1200部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S19)2モル/(S20)2モル/ジブロモメタン3モルの(S21)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S21)652部(0.1モル部)、メタクリル酸9.5部(0.11モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y13){(S21)/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y13)のエステル価は3.6であった。
<実施例14>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO50モル付加物(S20)648.4部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム8.4部(0.21モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン17.4部(0.1モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物500部/水600部/トルエン500部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S20)2モル/ジブロモメタン1モルの(S22)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S22)649.6部(0.1モル部)、メタクリル酸9.5部(0.11モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y14){(S22)/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y14)のエステル価は8.6であった。
<実施例15>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO30モル付加物(S1)2082部(1.0モル部)、水酸化カリウム10部(0.18モル部)を投入した後、窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ130℃まで昇温し、減圧下1時間脱水を実施した。次いで110℃にてPO2784部(48モル部)を6時間かけて滴下し、さらに同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させ、蔗糖/PO78モル付加物(S23)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO78モル付加物(S23)1459.8部(0.3モル部)、水酸化ナトリウム16.8部(0.42モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン34.8部(0.2モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1000部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S23)3モル/ジブロモメタン2モルの(S24)を得た。
実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO78モル付加物(S23)1459.8部(0.4モル部)、水酸化ナトリウム25.2部(0.63モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン52.2部(0.3モル部)を2時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物1000部/水1000部/トルエン1000部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S23)4モル/ジブロモメタン3モルの(S25)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S24)346部(0.024モル部)と(S25)654部(0.034モル部)、メタクリル酸5.2部(0.06モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.03部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y15){(S24)、(S25)の混合物合計1モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y15)のエステル価は3.1であった。
<実施例16>
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S24)538部(0.037モル部)と(S25)462部(0.024モル部)、メタクリル酸5.2部(0.06モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.03部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y16){(S24)、(S25)の混合物合計1モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y16)のエステル価は3.0であった。
<実施例17>
(S1)875部と(S20)125部を混合して蔗糖/PO32.5モル付加物、平均分子量2227の(S26)を作成した。実施例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO32.5モル付加物(S26)445.4部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム8.8部(0.22モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧のまま密閉下、80℃にてジブロモメタン17.4部(0.1モル部)を1時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認し、粗生成物を得た。
加熱、密閉及び攪拌可能な反応容器に上記粗生成物100部/水100部/トルエン100部を投入し80℃にて30分間攪拌した後、該液をガラス製分液ロートに移し一夜静置した。その後、下層(水層)を取り除き、加熱、攪拌及び蒸留可能な反応容器に分液ロートの上層(有機層)を仕込み、減圧下にて加熱しトルエン及び水を留去して、粗反応液状物を得た。次いで得られた粗反応液状物に実施例1と同様なキョーワード処理を実施して(S26)2モル/ジブロモメタン1モルの(S27)を得た。
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器に(S27)446.6部(0.1モル部)、メタクリル酸8.7部(0.1モル部)、ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.03部を仕込み、反応液中に窒素を流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間、さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管、窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、本発明の反応性界面活性剤(Y17){(S27)1モル/メタクリル酸1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(Y17)のエステル価は12.2であった。
<比較例1>
実施例1と同じ耐圧反応容器に、ペンタエリスリトール{試薬特級、和光純薬工業(株)製}136部(1モル部)、DMF2000部を加えて窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、同温度にてPO1740部(30モル部)を7時間かけて滴下した後、同温度にて3時間攪拌を続けて残存するPOを反応させた。次いでEO880部(20モル部)を2時間かけて滴下した後、同温度にて30分間攪拌を続けて残存するEOを反応させた。次いで110℃に昇温した後、この温度にて次いで120℃にて減圧下にてDMFを除去し、比較用の界面活性剤(F1){ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(F1)のDMF含有量は0.02%であった。
<比較例2>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モル付加物(F1)551部(0.2モル部)、水酸化ナトリウム16.8部(0.42モル部)を仕込み、減圧下、120℃にて1時間脱水した。次いで同減圧密閉下、80〜100℃にてメチルクロライド10.1部(0.2モル部)とジクロルメタン8.5部(0.1モル部)の混合液を4時間かけて滴下し、さらに1時間100℃にて攪拌を続け完全に反応系の圧力が平衡に達したことを確認後、製造例1と同様にして粗反応液状物を得た。さらに製造例1と同様にキョーワード処理して、比較用の界面活性剤(F2){ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モル付加物/メチルクロライド1モル/ジクロルメタン0.5モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<比較例3>
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管付き反応容器にペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モル付加物/メチルクロライド1モル/ジクロルメタン0.5モルの(F2)554部(0.1モル部)、メタクリル酸10.3部(0.12モル部)ハイドロキノン0.1部及びナフテン酸コバルト0.05部を仕込み、反応液中に窒素を10mL/分の割合で流しながら80℃にて1時間、次いで100℃にて2時間さらに120℃にて3時間攪拌したところ還流管に水の留出が見られなくなった。還流管及び窒素導入管を取り外し、減圧下、80℃にて1時間脱水して、比較用の界面活性剤(F3){ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モル付加物/メチルクロライド1モル/ジクロルメタン0.5モル/メタクリル酸0.6モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。(F3)のエステル価は11.5であった。
<比較例4>
実施例1と同様な耐圧反応容器に、ステアリルグリシジルエーテル{日本油脂(株)製、製品名:エピオールSK}652部(2モル部)とポリオキシエチレングリコール{三洋化成工業(株)製、分子量600、製品名:PEG−600}600部(1モル部)及びトリエチレンジアミン{試薬特級、和光純薬工業(株)製}3部を仕込み、窒素置換を3回実施した。次いで100℃にて5時間攪拌後エポキシ基の消失を確認して、比較用の界面活性剤(F4){ステアリルグリシジルエーテル2モル/ポリオキシエチレングリコール1モルのポリオキシアルキレン化合物}を得た。
<評価用樹脂の調製>
(1)反応性界面活性剤未含有樹脂溶液(JSt)
加熱、冷却、及び攪拌可能な還流管、窒素導入管付き反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル{日本乳化剤(株)製、製品名:MFG}500部を仕込み、窒素を導入しながら攪拌しつつ110℃に昇温した。次いで同温度に保ちながら、スチレン{試薬特級、和光純薬工業(株)製}208部(2.0モル部)、2−エチルヘキシルメタクリレート{日本油脂(株)製、製品名:ブレンマーEHMA−25}138.6部(0.7モル部)、n−ブチルメタクリレート{日本油脂(株)製、製品名:ブレンマーBMA}142部(1.0モル部)、AE−350{日本油脂(株)製、ポリエチレングリコールモノアクリレート、平均分子量:423}126.9部(0.3モル部)、メタクリル酸86部(1.0モル部)及びアゾビスイソブチロニトリル2.0部の混合液を4時間かけて滴下した。その後120℃にて2時間攪拌して不揮発分(サンプル量約5g:105℃×1.5時間)58.5%の黄色透明な樹脂溶液を得た。
次いで減圧下、60〜90℃にてプロピレングリコールモノメチルエーテルを除去し、不揮発分を約80%とし、さらに脱イオン水/10%アンモニア水にて、不揮発分40%、pH8.0の反応性界面活性剤未含有樹脂溶液(JSt)を得た。
(2)反応性界面活性剤含有樹脂溶液(J1)〜(J17)及び(JC1)
AE−350の126.9部(0.3モル部)に替わり、実施例1〜17で得た反応性界面活性剤(Y1)〜(Y17)及び比較例3で得た界面活性剤(F3)を表1に示した量で用いた以外、「(1)反応性界面活性剤未含有樹脂(JSt)」と同様にして、不揮発分40%、pH8.0の反応性界面活性剤含有樹脂溶液(J1)〜(J17)及び(JC1)を得た。
Figure 0004639286
なお、重量平均分子量は、分子量既知のポリスチレンを標準物質としてゲルパ−ミエ−ションクロマトグラフィ(GPC)を用いて以下のような条件で測定し、溶剤として使用したプロピレングリコールモノメチルエーテルのピークを除いて算出した。
装置:東ソ−(株)製(型式HLC−8120GPC)
カラム:東ソ−製型式SuperH−4000×2本及び同型式SuperH−3000×1本をそれぞれ直列に接続したカラム
検出器:示差屈折検出器
データ処理機:東ソー(株)製データ処理機(形式SC−8020)
カラム温度:40℃
溶離液:THF(試薬1級、片山化学工業製)
流速:0.5ml/min.
試料濃度:1重量%
試料溶液注入量:10μl
<塗料及び試験用塗装片の調整>
(1)標準塗料
表2の原料組成にて、グラインディング工程及びレットダウン工程にインペラー型羽根を備えたエクセルオートホモジナイザー(日本精器会社製、モデルED)を用い、室温(20〜30℃)にて3000rpm、5時間混合して、水性エマルション塗料を得た。得られた塗料はつぶゲージ法(JIS K5400−1990)にて5ミクロン以上の粒の無いことを確認した。
この水性エマルション塗料を、ストマー粘度計(JIS K5400−1990)で77KU(25℃)になるように水で希釈して、標準塗料を得た。
Figure 0004639286
備考)入手先と剤名等
1:サンノプコ(株)製の分散剤
2:サンノプコ(株)製の増粘剤
3:サンノプコ(株)製の消泡剤
4:石原産業(株)製の二酸化チタン
5:サンノプコ(株)製の防腐剤
6:イーストマンケミカル社製の造膜調整剤
7:サンノプコ(株)製の増粘剤
(2)評価用塗料1〜17及び21(実施例1〜17、比較例3)
反応性界面活性剤未含有樹脂溶液(JSt)を反応性界面活性剤含有樹脂用液(J1)〜(J17)及び(JC1)に変更した以外、(1)標準塗料と同様にして評価用塗料1〜17及び21を得た。
(3)評価用塗料18、19、20及び22(実施例4、比較例1、2、4)
標準塗料100部及び反応性界面活性剤(Y4){(S3)3モル/アリールクロライド2モル/ジクロルエタン2モル/グリシジルメタクリレート2モルのポリオキシアルキレン化合物}2部を、エクセルオートホモジナイザー(インペラー型羽根)を用い、室温(20〜30℃)にて2000rpm、3分間混合して評価用塗料18を得た。
反応性界面活性剤(Y4)2部を、比較用の界面活性剤(F1){ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モルのポリオキシアルキレン化合物}2部に、比較用の界面活性剤(F2){ペンタエリスリトール/PO30モル/EO20モル付加物/メチルクロライド1モル/ジクロルメタン0.5モルのポリオキシアルキレン化合物}2部に、又は比較用の界面活性剤(F4){ステアリルグリシジルエーテル2モル/ポリオキシエチレングリコール1モルのポリオキシアルキレン化合物}4部に変更した以外、評価用塗料18と同様にして評価用塗料19、20及び22を得た。
(3)試験用塗装片
アセトンで脱脂処理したポリエステルフィルム{商品名:ルミラー75−S10、パナック(株)製、厚さ0.1mmを10×8cmにカットして使用}に、アプリケーターを用いて標準塗料、評価用塗料(1〜12)をウェット膜厚が200μmになるように塗布した。ついで、25℃、50%相対湿度に調整したコントロールルーム(以下、温調室と略す)に、塗膜面が水平になるようにして7日間静置して乾燥させることにより試験用塗装片(標準、1〜22)を得た。
<評価方法等>
塗膜の水との接触角及び汚染低減性の関連については、接触角が小さいほど、汚染低減性(耐汚染性、降雨による水滴が表面に付着した汚れを運び去りやすさ)が良好であることが知られている(官民連帯共同研究「構造物の坊汚技術の開発」、建設省土木研究所化学研究室)。
また、試験用塗装片を24時間脱イオン水に浸漬した後に乾燥させ、水との接触角を測定する促進耐久テスト後でも水との接触角が50度以下を保つ塗膜は、汚れが発生し難いとの報告がある{剣持信博、「建築外壁用塗料の表面性状と汚染性」、塗装工学、28、〔4〕147(1993);中家俊和、「建築用汚れ防止塗料の技術開発」、JETI、42、〔5〕8(1994)}。
よって、親水性{防汚性、防汚性を持続する能力(長期防汚性)を含む}評価を、水との接触角をもって評価し、屋外暴露試験により塗膜の耐汚染性を白色度測定にて評価し、さらに耐水性を評価し、これらの結果を表3に記載した。
<性能評価>
1.水との接触角(防汚性)
試験用塗装片から1×5cmの大きさの試験片を採り、その塗膜の表面に0.02±0.005mLの脱イオン水を滴下し、1分後に水滴の接触角を測定して初期の接触角とした。なお、接触角は、温調室(25℃、60%相対湿度)の中で、協和化学製コンタクトアングルメーターCAAを用いて測定した。
2.浸漬処理後の接触角(長期防汚性)
試験用塗装片から1×5cmの大きさの試験片を採り、それを25℃の脱イオン水に24時間浸漬した後、温調室(約25℃、約60%相対湿度)に、塗膜面が水平になるようにして同室にて24時間放置して乾燥させた。次いで上記と同様にして水との接触角を測定し、これを浸漬処理後の接触角とした。
3.耐水性
試験用塗装片から5×5cmの大きさの試験片を採り、これを25℃の脱イオン水に24時間浸漬した後、水中より引き揚げ、塗膜表面に発生するブリスターの数及び大きさ等を目視観察して、以下の基準により評価した。
◎:ブリスターなし。
○:直径0.1mm程度のブリスターが若干ある。
△:直径0.5mm以上のブリスターが若干ある。
×:直径0.5mm以上のブリスターが多くある。
4.白色度の差(−△L値、屋外暴露試験)
試験用塗装片(10×8cm)をスレート板に両面テープを用いて貼り付け、試験板とした。愛知県東海市の6階立てビルの屋上暴露台(地上約25 m)に塗装面を水平面に対して45度になるようにし、かつ塗装面が真北を向くようにして試験板を設置し、約6ケ月間暴露した。その後、試験用塗装片の表面に付着したゴミや汚れ等を自重の同じ量の水を含ませた木綿ウエスにて3回こすり落とし、さらに乾燥木綿ウエスで水気を取り除いた後、白色度(L2)を測定した。なお、この白色度(L2)から、暴露前の試験用塗装片の白色度(L1)を差し引いた値の絶対値(−△L)を算出し、これを「白色度の差(−ΔL)」とした。なお、白色度の差(−△L)は小さいほど長期防汚性が良好であることを示す。白色度は、日本電色工業(株)製SPECTRO COLOR METERMODEL PF-10を用いて測定した。
Figure 0004639286
表3から、本発明の反応性界面活性剤を用いて調製した塗料(評価用塗料1〜18;実施例1〜17)は、標準塗料及び比較用の界面活性剤を用いた塗料(評価用塗料19〜22)に比べて、水との接触角(初期及び浸漬処理後)及び白色度の差が極めて小さく、親水性(防汚性)、親水性保持能力(長期防汚性)が極めて高く、又塗膜の耐水性を損なわないことが認められた。
本発明の反応性界面活性剤は、水性塗料及び非水性塗料のいずれにも適用することができ、これらのうち特に水性塗料に汚染低減機能を付与するのに好適であり、特に水性エマルション塗料に適している。水性エマルション塗料としては、アクリル系、酢酸ビニル系、スチレン系、ハロゲン化オレフィン系、アクリル−ウレタン系及びアクリル−シリコン系の塗料が挙げられる。そして、本発明の反応性界面活性剤は、外壁等の屋外に塗装される塗料(特に水性エマルション塗料)に極めて有用である。

Claims (6)

  1. 一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y)を必須成分としてなることを特徴とする反応性界面活性剤。
    Figure 0004639286
    ただし、一般式(1)において、Qは非還元性の二又は三糖類のm個の1級水酸基から水素原子を除いた反応残基、Lは炭素数1〜3のアルキレン基、炭素数2若しくは3のアルケニレン基又はヒドロキシプロピレン基、OA及びAOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、Rは(メタ)アクリロイル基、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基、メチル基、エチル基、プロピル基、プロペニル基又は水素原子を表し、少なくとも1個のRは(メタ)アクリロイル基及び/又は3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル基であり、nは1〜30の整数、mは2〜4の整数、OA及びAOの総数は50〜300、tは0〜4の整数を表し、R、OA、AO、(OA)n、(AO)n、Q、L、n、mは、それぞれ同じでも異なってもよい。
  2. Qが蔗糖の3個の1級水酸基から水素原子を除いた反応残基である請求項1に記載の反応性界面活性剤。
  3. 非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及び(メタ)アクリル酸(a5)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、 炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(1)を有するポリオキシアルキレン化合物、
    非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及び(メタ)アクリル酸(a5)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)との化学反応により製造され得る構造(1)を有するポリオキシアルキレン化合物、
    非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及びグリシジル(メタ)アクリレート(a6)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)と、 炭素数1〜3のモノハロゲン化炭化水素(a3)との化学反応により製造され得る構造(2)を有するポリオキシアルキレン化合物
    又は非還元性の二又は三糖類(a1)、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)及びグリシジル(メタ)アクリレート(a6)と、炭素数1〜3のジハロゲン化炭化水素(a4)又はエピハロヒドリン(a7)との化学反応により製造され得る構造(2)を有するポリオキシアルキレン化合物を必須成分としてなることを特徴とする反応性界面活性剤。
  4. 樹脂及び請求項1〜3のいずれかに記載の反応性界面活性剤からなり、この反応性界面活性剤を樹脂の重量に基づいて5〜50重量%含有してなる樹脂組成物。
  5. 請求項4に記載の樹脂組成物を含有してなる塗料。
  6. 塗料及び請求項1〜3のいずれかに記載の反応性界面活性剤とからなり、この反応性界面活性剤を塗料の重量に基づいて0.1〜5重量%含有してなる塗料組成物。
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