JP5855754B2 - 酢酸ビニル/ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートコポリマーバインダー樹脂 - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、酢酸ビニル及びビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートを含む、新規なポリマーの製造に関する。このポリマーは、典型的には、エマルションポリマーであり、そして、例えば、エチレン、アルキル(メタ)アクリレート及び/又はN−メチロール(メタ)アクリルアミドのような自己架橋性モノマーを含む官能性モノマーから選択される、一種又は多種の追加のコモノマーを任意に含有し得る。そのようなポリマーは、例えば、接着剤、並びに塗料及び繊維基材のためのバインダーを包含する様々な用途において実用性を備えている。
【背景技術】
【0002】
異なる基材を結合及びコーティングするためのバインダーのような、酢酸ビニル含有の水性コポリマーの使用は公知である。例えば、エチレン又はα−置換脂肪酸のビニルエステルのような広範囲のコモノマーが、酢酸ビニルコポリマーの疎水性及び加水分解安定性を改善するのにしばしば使用されている。
【0003】
特開2004−217724号公報(特許文献1)は、良好な耐水性、重合安定性及び貯蔵安定性を有する水性エマルション、及び該エマルションポリマーの製造方法を開示している。使用可能なビニルエステルモノマーは、エチレン付加による酢酸ビニルである。このエマルションは、紙のコーティング、一般的な木工品のための接着剤、及び不織製品のバインダーとして使用することができる。
【0004】
米国特許出願公開第2002/0065361号明細書(特許文献2)は、高い粘度及び良好な耐水性を有するポリビニルエステル樹脂エマルションを開示している。このエマルションは、保護コロイドとして作用するポリビニルアルコールの存在下かつ水不溶性の水酸基含有化合物の存在下でビニルエステルモノマーを重合させる方法において製造され、容易に透明フィルムを形成できる接着剤として使用することができる。使用可能なビニルエステルには、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及びピバル酸ビニルが包含される。耐水性及び耐熱性を改善するために、エマルションに、3〜35重量%の範囲でエチレンを添加することができる。
【0005】
米国特許出願第2002/069965号明細書(特許文献3)は、改善された接着性を有する接着剤の製造方法を開示している。接着剤は、次の、a)1〜10個の炭素原子を有する非分岐状及び分岐状のカルボン酸のビニルエステル、アクリル酸、及びメタクリル酸と、1〜12個の炭素原子の分岐状及び非分岐状のアルコールとのエステル、ビニル芳香化合物、ビニルハロゲン化物、及びα−オレフィンからなる群からの一種又は多種のモノマー;及びb)コモノマーの全重量に基づいて、0.01〜50重量%の、11個の炭素原子のα−分岐−tert.−モノカルボン酸のビニルエステル、を含むコモノマー混合物を、c)コモノマーの全重量に基づいて、0.1〜15重量%のポリビニルアルコールの存在下で重合させることによって製造される。好ましいビニルエステルのいくつかは、酢酸ビニル、VioVa 9/10及びビニル2−エチルヘキサノエートであることができる。
【0006】
欧州特許第0851015号(特許文献4)は、100重量部のポリビニルエステル部分、10〜100重量部のビニルエステルエチレンコポリマー、及び40〜120mPa・sの粘度及び85〜100モル%の加水分解度を有する、1〜10重量部の部分的又は完全ケン化ポリビニルアルコールを含む、ポリビニルアルコール安定化ビニルエステルエチレンコポリマーをベースとする、低VOCを有する接着剤を開示している。ポリビニルエステル部分は、80〜100重量%の1〜18個の炭素原子を有する、分岐又は非分岐のアルキルカルボン酸のいくつかのビニルエステル及び0〜20重量%のその他の又は複数のエチレン性不飽和モノマー単位を含有する。
【0007】
欧州特許第1580244号(特許文献5)は、改善された耐熱性及び延長された保存寿命(pot life)を有する、水ベースの、二成分系木工用接着剤を開示している。接着剤は、酢酸ビニル、及び架橋剤としてのN−メチロールアクリルアミドから構成され、さらに、芳香族及び/又は環状脂肪族モノマー、例えば、2−フェのキシエチレンアクリレート及び/又はイソボルニルメタクリレート及びメチルメタクリレートも含有する。使用可能な更なるビニルエステルは、ギ酸ビニル、イソブチル酸ビニル、ピバル酸ビニル、ビニル2−エチルヘキサノエート、酸基の形態の、9〜10個の炭素原子を有する飽和分岐状モノカルボン酸のビニルエステル、例えば、VeoVa9又はVeoVa10、比較的長鎖の飽和又は不飽和脂肪酸のエステル、例えば、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル及び安息香酸、及び安息香酸の置換誘導体、例えばビニルp−tertブチル安息香酸などのビニルエステルである。
【0008】
米国特許第5434216号明細書(特許文献6)は、改善された耐水性、耐熱性及びクリープ耐性を有する、木工加工に使用されるラテックス系接着剤を開示している。接着剤の組成は、酢酸ビニル/N−メチロールアクリルアミドポリマーエマルションをベースとしており、これは、1.5〜2.5重量%の、88%加水分解ポリビニルアルコール及び1〜4重量%の、95〜99.5%加水分解ポリビニルアルコールで安定化され、これら二種のアルコールは、少なくとも3重量%のエマルション固形物を含む。N−メチロールアクリルアミド及び酢酸ビニルコポリマーもまた、(1)ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ビニル2−エチルヘキサノエート、イソオクタン酸ビニル、ノナン酸ビニル、デカン酸ビニル、ピバル酸ビニル又はバーサテック酸ビニルを含む他のビニルエステル;(2)エチレン;(3)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキルエステル、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート又はエチルメタクリレート;(4)α,β−不飽和ジカルボン酸の、置換又は非置換のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル、例えば、置換及び非置換のモノブチル及びジブチル、モノエチルマレイン酸エステル及びジエチルマレイン酸エステル、並びに対応のフマレート、イタコネート及びクエン酸エステル;(5)α,β−不飽和カルボン酸、例えば、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、ギ酸、マレイン酸、イタコン酸及びシトラコン酸、と組み合わせて使用することができる。
【0009】
米国特許出願公開第2010/0167610号明細書(特許文献7)は、テキスタイル、一般的な衣料品、紙、スクリム、工業加工繊維、ガラス又はその他の鉱物繊維を含む、織物製品又は不織製品のような繊維基材のためのバインダー樹脂として適したポリマー組成物を開示している。バインダー樹脂は、(i)酢酸ビニル、(ii)α−モノ−置換脂肪酸のビニルエステルの少なくとも一種;及び(iii)自己架橋モノマーのような少なくとも一種のモノマー、及び任意のその他のコモノマーを反応させることによって得られるコポリマーを含む。特に、ビニル2−エチルヘキサノエートが、α−モノ置換脂肪酸として使用される。
【0010】
米国特許出願第2010/0167609号明細書(特許文献8)は、酢酸ビニル;少なくとも一種のネオアルカノール酸のビニルエステル及び(i)少なくとも一種のα−オレフィン;(ii)少なくとも一種の官能性モノマー;(iii)少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステルからなる群から選択される少なくとも一種の追加の成分を反応させることによって得られるコポリマーを含むポリマー組成物を開示している。組成物は、特に、テキスタイル、一般的な衣料品、紙、スクリム、工業加工繊維、ガラス又はその他の鉱物繊維を含む、織物製品又は不織製品のような繊維基材、屋根葺き材又は床張り材のためのバインダーにおける又はそのようなバインダーとして有用である。
【0011】
仏国特許出願公開第1525842A号(特許文献9)は、線状アルキル鎖を有するビニルエステル、例えば、酢酸ビニル、第三級アルカン酸のビニルエステル、及びメタクリル酸のエステルを含むコポリマー組成物を開示している。コポリマー組成物は、塗料において使用される。
【0012】
酢酸ビニル及びネオアルカン酸のビニルエステルのコポリマーは、塗料における使用に関する文献中で議論されている。New Vinyl Ester Monomers for Emulsion Polymers,Progress in Organic Coating,Vol.22,pp.19−25,Elsevier(1993)(非特許文献1)は、耐水性及び塗工性能を議論しており、そして、Hydrophobic Coatings from Emulsion Polymers,Journal of Coating Technology,Vol.73,No.912,pp.43−55(2001)(非特許文献2)は、顔料着色された塗料を論じている。
【0013】
米国特許第5576384号明細書(特許文献10)は、酢酸ビニル及びバーサテック酸ビニルのようなビニルエステルをベースとする、不飽和の、加水分解可能な有機シリコン化合物から誘導されたモノマー単位を含むコポリマー組成物による、放出物の少ない分散塗料を開示している。
【0014】
米国特許第2600450A号明細書(特許文献11)は、アクリル酸及びビニルエステル、例えば、ビニル2−ヘキサノエート又はビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、のエステルを含むコポリマー組成物に関する。コポリマーは、ワックス含有炭化水素液の流動点抑制剤として使用される。
【0015】
それゆえ、該従来技術は、そのようなコポリマーにおけるコモノマーとしてのバーサテック酸ビニルの使用に関するものである。バーサテック酸、特に、C9−C11酸は、オレフィン性化合物を、一酸化炭素と反応させることによって調製され、その後水と反応させることによって、カルボキシル基に隣接したα−炭素原子上に新規な構造を含む高度に分岐した酸が製造される。ネオアルカン酸は、Shellから、商品名Versatics,VeoVa 9又はVeoVa10で市場から入手可能である。Weissermel,Arpe,Industrielle Organische Chemie,3rd Edition,1988,pg.150−152(非特許文献3)に開示されているように、製造方法は、技術的方法において、三フッ化ホウ素のようなルイス酸の存在下で実行される。隣接する基の立体効果に起因して、バーサテック酸をベースとするエステルは、高い耐熱性及び水に対する高い加水分解安定性を示し、そして、C9−C11バーサテック酸(VeoVa10)のビニルエステルは、樹脂中のバインダーのためのコポリマーの製造に使用される。そのようなコポリマーの例は、New Vinyl Ester Monomeers for Emulsion Polymer,Progress in Organic Coatings,Vol.22,pg.19−25,Elsevier(1993)(非8特許文献4)に開示されているように、30%VeoVa10及び70%酢酸ビニルを含む。
【0016】
バーサテック酸の製造方法には、加圧下で、ルイス酸の存在下でオリゴマーオレフィンに一酸化炭素を添加し、その後、第二の工程で水を添加して所望の酸を回収する必要がある。複雑な製造方法のために、バーサテック酸は、非常に高価であり、かつ、限られた量でしか入手できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【特許文献1】 特開2004−217724号公報
【特許文献2】 米国特許出願公開第2002/0065361号明細書
【特許文献3】 米国特許出願第2002/069965号明細書
【特許文献4】 欧州特許第0851015号
【特許文献5】 欧州特許第1580244号
【特許文献6】 米国特許第5434216号明細書
【特許文献7】 米国特許出願公開第2010/0167610号明細書
【特許文献8】 米国特許出願第2010/0167609号明細書
【特許文献9】 仏国特許出願公開第1525842A号
【特許文献10】 米国特許第5576384号明細書
【特許文献11】 米国特許第2600450A号明細書
【特許文献12】 米国特許第5354803号明細書
【特許文献13】 米国特許出願公開第2007/0112117号明細書
【非特許文献】
【0018】
【非特許文献1】 New Vinyl Ester Monomers for Emulsion Polymers,Progress in Organic Coating,Vol.22,pp.19−25,Elsevier(1993)
【非特許文献2】 Hydrophobic Coatings from Emulsion Polymers,Journal of Coating Technology,Vol.73,No.912,pp.43−55(2001)
【非特許文献3】 Weissermel,Arpe,Industrielle Organische Chemie,3rd Edition,1988,pg.150−152
【非特許文献4】 New Vinyl Ester Monomeers for Emulsion Polymer,Progress in Organic Coatings,Vol.22,pg.19−25,Elsevier(1993)
【非特許文献5】 Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,5th.Edition,Vol.A5,1986,p.244,Weily
【非特許文献6】 Weissermel,Arpe,Industrielle Organische Chemie,3rd.Edition,1988,pp.248−250,VCH Verlagsgesellschaft mbH
【非特許文献7】 Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,3th.Ed.,Vol.23,pp.831−845(Wiley 1983)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
本発明の課題は、それ故、バーサテック酸ビニルをベースとするコポリマー組成物に類似の特性を有するが、費用の面で好ましく、容易に入手可能なビニルエステルを使用する、コポリマー組成物を提供することである。本発明は、酢酸ビニル及びビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート及び、任意に、追加のモノマー単位及び/又は架橋機能性成分を含むコポリマーを提供することによってこの課題を解決し、さらに、例えば、加水分解安定性、耐溶媒性及び耐水性のような特性を改善するための、そのようなコポリマーをベースとするバインダー、低エネルギー面に対する接着剤を提供し、さらには、そのようなコポリマーを含む物品に高い乾燥強度、湿潤強度、機械強度をもたらす。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、a) 5〜95pphwm、好ましくは10〜90pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 95〜5pphwm、好ましくは90〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートであって、その際、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、該ビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート、
含むコポリマー組成物に関する。
【0021】
本発明のコポリマーは、酢酸ビニル(VA)及びビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートを含み、その際、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する。
【0022】
3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、ジイソブチレンを、一酸化炭素及び水素の混合物により、遷移金属触媒、例えば、コバルト触媒又はロジウム触媒の存在下で、ヒドロホルミル化するか、又はいわゆるオキソ反応を引き起こすことによって製造される。ジイソブチレンは、水蒸気分解由来のC4−流の精密検査(work−up)から、市場で入手でき、主として、2,4,4−トリメチルペンテン−1及び2,4,4−トリメチルペンテン−2を含む(Hydrocarbon Process.52(1973),No.4,pages 171−173;Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry,6th Edition,Vol.6,page 3(非特許文献5))。
【0023】
ジイソブチレンのヒドロホルミル化反応の結果得られるアルデヒド混合物は、主成分として3,5,5−トリメチルヘキサナール及び少量の3,4,4−トリメチルヘキサナール及び3,4,5−トリメチルヘキサナールを一緒に含む。さらに、極少量の更なるアルデヒド、例えば、2,5,5−トリメチルヘキサナール、4,5,5−トリメチルヘキサナール及び6,6−ジメチルヘプタナールが存在する。アルデヒド混合物は、それから酸素又は酸素含有ガスで酸化されて、3,5,5−トリメチルヘキサン酸を異性体酸混合物としてもたらし、該酸混合物は、さらに精製される。ジイソブチレンのヒドロホルミル化から開始され、続いて3,5,5−トリメチルヘキサナールが酸化される3,5,5−トリメチルヘキサン酸の製造は従来技術、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,5th.Edition,Vol.A5,1986,p.244,Weily(非特許文献5)において公知であり、そして市場から入手可能な3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を示す。3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、それからさらに当分野で公知の方法、例えば、Weissermel,Arpe,Industrielle Organische Chemie,3rd.Edition,1988,pp.248−250,VCH Verlagsgesellschaft mbH(非特許文献6)に開示されている方法で処理されて、ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートとなる。
【0024】
ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートのポリマー系中に含有させることによって、疎水性、低エネルギー表面に対する接着性及び加水分解安定性に関する良好な性能を達成することが可能となる。炭化水素鎖の末端にネオ構造を有し、かつ、カルボキシル部分に隣接するα炭素原子にアルキル置換基を持たない3,5,5−トリメチルヘキサン部分のユニークで限定された構造は、高いレベルで一定の性能を確保するために重要である。さらに、3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、カルボン酸部分に隣接するα−炭素原子にネオ構造を有する分岐状のネオ脂肪酸と比較して、経済的に魅力のある費用で容易に入手可能である。本発明のコポリマー組成物中に存在するビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートは、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体を有する3,5,5−トリメチルヘキサン酸から誘導される。
【0025】
本発明のコポリマー組成物は、任意に、次の、
(i) 40〜1pphwm、好ましくは35〜5pphwm、より好ましくは25〜10pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 10〜0.1pphwm、好ましくは8〜0.5pphwm、より好ましくは、8〜2pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー、
(iii) 40〜1pphwm、好ましくは30〜5pphwm、より好ましくは20〜5pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸、
を含む群から選択される一種又は多種の追加のコモノマー及び/又は官能性モノマーを含有し得る。
【0026】
前述のコポリマーは、一般的なエマルションに関連して有用であるように、例えば、織物又は不織製品のような繊維基材のためのバインダー、塗料、多孔質又は非多孔質基材、建築用セメント系組成物、再分散可能な粉末のための接着剤として有用となるよう構成及び合成される。
【0027】
さらに、本発明のコポリマーはまた、分散物を乾燥させることによって得られる再分散可能な粉末の形態、タイル接着剤組成物中に又は溶液の形態で、建築基材のためのプライマーとしても使用することができる。
【0028】
“官能性モノマー”という語は、自己架橋性モノマー、並びに、架橋性材料などと反応可能なイオン基又は水酸基のような安定化部分を含む官能性部分を有するモノマー単位を包含する。
【0029】
“pphwm”という略語は、別途示さない限り、反応媒体に供給されたモノマーに基づく、百重量部当たりのモノマー部(parts per hundred weight monomer)を意味する。
【0030】
“アルキル(メタ)アクリレート”という用語は、アルキルアクリレート及び/又はアルキルメタクリレート、典型的には、C1−C12アルキル、例えば、ブチルアクリレート又は2−エチルヘキシルアクリレート等を意味する。
【0031】
α−オレフィンモノマーのような追加のモノマーもまた提供される。適当なα−オレフィンモノマーの例には、エチレン、プロピレン、α−ブチレン、α−ペンチレン、α−ヘキシレン又はα−オクチレンが包含される。
【0032】
好ましいポリマーは、ここで開示のエマルション共重合体を含むが、その他のコモノマーの任意の含有も考慮される。他の可能な有用なコモノマーは、1−ヘプテン、ブタジエン、ヘキサジエン、イソプレン、スチレン、メチルスチレン又はジビニルベンゼンである。さらに別の、エチレン性不飽和モノマーの代表例は、ハロゲン化モノマー、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレン又はクロロスチレンを包含する。
【0033】
本発明のコポリマーは、酢酸ビニルポリマーが製造される、Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,3th.Ed.,Vol.23,pp.831−845(Wiley 1983)(非特許文献7)に記載されるようなバルク法、溶液法、懸濁法及びエマルション法を含む様々な技術によって製造できる。本発明の組成物の製造は、フリーラジカル乳化重合の連続又は非連続法を用いて実行することができる。重合は、慣用的な反応容器、例えば、ループ反応器又は撹拌反応器を用いて行うことができる。好ましくは、非連続法を用いて行われる。
【0034】
使用可能なエチレン性不飽和カルボン酸のエステルの代表例は、アルキルアクリレート及びアルキルメタクリレートも包含し、ここで、アルキル基は、1〜12個又は1〜10個の炭素原子を含有し、そして、ブテン酸、マレイン酸、フマル酸又はイタコン酸のような酸のエステルも包含される。エチレン性不飽和性を有する代表的なその他のエステルは、好ましくは、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル又は酪酸ビニルを含む。アクリルエステルラテックス中のポリマー骨格は、親水性あるいは疎水性であることができ、そして重合したソフトモノマー(soft monoers)及び/又はハードモノマー(hard monomers)を含むことができる。ソフトモノマー及びハードモノマーは、重合したとき、軟質ポリマー又は硬質ポリマー、あるいは、それらの間のポリマーを生成する。好ましい、ソフトアクリルモノマーは、2〜8個の炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルアクリレートから選択され、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート及び2−エチルヘキシルアクリレートを包含する。ハードアクリルエステルモノマーは、3個までの炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルメタクリレート、及び非アクリル系モノマー、例えば、スチレン及び置換スチレン、アクリロニトリル、塩化ビニル及び、一般的に適合するいずれかのモノマーであって、そのホモポリマーが50℃超のTgを有する該モノマーから選択される。好ましいアクリルエステルモノマーは、1〜12個の炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルメタクリレートから選択され、特に、メチルメタクリレートである。
【0035】
任意に、本発明の重合性組成物は、ポリヒドロキシポリマー、例えば、米国特許第5354803号明細書(特許文献12)に開示されるようなポリビニルアルコールにグラフトされる。組成物を適当なポリマーでグラフトするのに適した技術はいずれも使用できる。グラフトのための他の適当なポリヒドロキシ化合物には、糖、エーテル化セルロース誘導体及びでんぷんが包含され得る。
【0036】
使用可能なエチレン性不飽和カルボン酸のエステルの代表例は、アルキルアクリレート及びアルキルメタクリレートも包含し、ここで、アルキル基は、1〜12個又は1〜10個の炭素原子を含有し、そして、ブテン酸、マレイン酸、フマル酸又はイタコン酸のような酸のエステルも包含される。エチレン性不飽和性を有する代表的なその他のエステルは、好ましくは、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル又は酪酸ビニルを含む。アクリルエステルラテックス中のポリマー骨格は、親水性あるいは疎水性であることができ、そして重合したソフトモノマー(soft monoers)及び/又はハードモノマー(hard monomers)であることができる。ソフトモノマー及びハードモノマーは、重合したとき、軟質ポリマー又は硬質ポリマー、あるいは、それらの間のポリマーを生成する。好ましい、ソフトアクリルモノマーは、2〜8個の炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルアクリレートから選択され、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート及び2−エチルヘキシルアクリレートを包含する。ハードアクリルエステルモノマーは、3個までの炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルメタクリレート、及び非アクリル系モノマー、例えば、スチレン及び置換スチレン、アクリロニトリル、塩化ビニル及び、一般的に適合するいずれかのモノマーであって、そのホモポリマーが50℃超のTgを有する該モノマーから選択される。好ましいアクリルエステルモノマーは、1〜12個の炭素原子をアルキル基中に含有するアルキルメタクリレートから選択され、特に、メチルメタクリレートである。
【0037】
ビニルエステルと共重合可能なさらなるモノマーは、エチレン性不飽和のイオン性モノマー、例えば、二重結合単位に直接隣接する少なくとも一つのカルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基もしくはホスホン酸基を有するか、又はそれらにスペーサーを介して結合された化合物である。例としては、α,β−不飽和C3−C8−モノカルボン酸、α,β−不飽和C5−C8−ジカルボン酸、及びそれらの無水物、及びα,β−不飽和C4−C8−モノカルボン酸のモノエステルが包含される。
【0038】
不飽和モノカルボン酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、及びクロトン酸及びそれらの無水物;不飽和ジカルボン酸、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びシトラコン酸及びそれらのC1−C12−アルカノールとのモノエステル、例えば、マレイン酸モノメチル及びマレイン酸n−ブチルが好ましい。さらに好ましいエチレン性不飽和のイオン性モノマーは、エチレン性不飽和スルホン酸、例えば、ビニルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、2−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、及びビニルベンゼンスルホン酸、及びエチレン性不飽和ホスホン酸、例えば、ビニルホスホン酸である。
【0039】
さらに、上述の酸と同様に、それらの塩、好ましくはそれらのアルカリ金属塩又はそれらのアンモニウム塩、特に、それらのナトリウム塩、例えば、ビニルスルホン酸のナトリウム塩及び2−アクリルアミド−2−スルホン酸のナトリウム塩を使用することも可能である。
【0040】
上述のエチレン性不飽和の遊離酸は、主として、アニオン性形態である、それらの共役塩基の形態で水溶液中にpH11で存在し、そして、上述の塩と同様、アニオン性モノマーと呼ぶことができる。
【0041】
官能性モノマーには、しばしば、当分野で自己架橋性モノマーと呼ばれる後架橋性コモノマーが含まれる。これらのモノマーには、例えば、アクリルアミドグリコール酸、メタクリルアミドグリコール酸メチル、N−メチロールアクリルアミド、N−イソブトキシメチルアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、アリル−N−メチロールカルバメート、アルキルエーテル、例えば、N−メチロールアリールアミド、N−メチロールメタクリルアミド、及びアリル−N−メチロールカルバメートのイソブトキシエーテルもしくはエステルが包含される。
【0042】
また、官能性モノマーとして適しているのは、架橋性エポキシド官能性コモノマー、例えば、グリシジルメタクリレート及びグリシジルアクリレートである。さらなる例には、シリコン−官能性コモノマー、例えば、アクリルオキシ−プロピルトリ(アルコキシ)シラン及びメタクリルオキシプロピルトリ(アルコキシ)シラン、ビニルトリアルキルオキシシラン及びビニルメチルジアルコキシシランが包含され、ここで、これらのアルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基及びエトキシプロピレングリコールエーテル基である。ヒドロキシ基又はカルボニル基を有する有用なモノマー、例えば、ヒドロキシアルキルメタクリレート及びアクリレート、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートもしくはヒドロキシブチルアクリレート、又はメチルメタクリレート、及びジアセトンアクリルアミド及びアセチルアセトキシエチルアクリレートもしくはアセチルアセトキシエチルメタクリレートのような米国特許出願公開第2007/0112117号明細書(特許文献13)に開示されるような化合物も挙げることができる。
【0043】
本発明と組み合わせて官能性モノマーとして使用できる架橋剤はまた、架橋性コモノマー、例えば、アジピン酸ジビニル、ベンゼンジビニル、ヘキサンジオールジアクリレート、マレイン酸ジアリル、メタクリル酸アリル又はシアヌル酸トリアリルなどのエチレン性不飽和コモノマーを掛け合わせたものである。
【0044】
コポリマー組成物の好ましい実施形態は次の、
a) 5〜89pphwm、好ましくは20〜85pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 40〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、
c) 40〜1pphwm、好ましくは20〜5pphwmのアルキル(メタ)アクリレートモノマー単位、
を含み、ここで、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有し、
保護コロイドとしての、0.5〜15pphwm、好ましくは4〜10pphwmのポリビニルアルコールの存在下での乳化重合によって製造される。得られたラテックスは、噴霧乾燥法によって再分散可能な粉末に転化でき、そして最終的に、タイル接着剤の形態で使用できる。
【0045】
アルキル(メタ)アクリレートモノマー単位は、一般に、C1−C12アルキル(メタ)アクリレート単位から選択され、例えば、ブチルアクリレート単位であってよい。
【0046】
本発明のさらなる実施形態では、次の、
a) 10〜90pphwm、好ましくは60〜90pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 40〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、
を含む、コポリマー組成物が提供され、ここで、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する。
【0047】
官能性モノマー単位は、好ましくは架橋性モノマー単位であり、そしてより好ましくは、自己架橋性モノマー単位である。好ましい実施形態にておいて、コポリマー組成物は、0.3〜5pphwmの自己架橋性モノマー単位、例えば、ビニルトリアルキルオキシシランを含む。コポリマーは、乳化重合によって製造でき、そして最終的なラテックスは、塗料用バインダーとして使用することができる。
【0048】
本発明さらなる実施形態では、次の、
a) 10〜90pphwm、好ましくは60〜90pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 40〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、
を含む、コポリマー組成物が提供され、ここで、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸は、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する。
【0049】
コポリマーは、酢酸メチルを溶媒として用いる溶液重合によって製造され、そして得られる溶液は、しっくい又はセメントのような建築基材の溶媒プライマーとして使用することができる。
【0050】
上述したように、本発明のコポリマー組成物は、塗料調合物中のバインダーとして使用でき、一般に、50〜70重量部のフィラー及び顔料当たり5〜35重量部のコポリマー組成物である。
【0051】
使用される好ましいフィラーは、例えば、炭酸カルシウム、マグネサイト、ドロマイト、カオリン、雲母、タルク、シリカ、硫酸カルシウム、長石、硫酸バリウム及びプラスチックビーズである。フィラーは個別成分として使用できる。フィラーの混合物、例えば、炭酸カルシウム/カオリン及び炭酸カルシウム/カオリン/タルクは、実用に際して特に有用であることがわかっている。隠蔽力を高め、そして二酸化チタンを節約するために、微細化フィラー、例えば、微細化炭酸カルシウム及び異なる粒度分布を有する種々の炭酸カルシウムの混合物がしばしば用いられる。
【0052】
使用される白色顔料の例は、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、塩基性炭酸鉛、三酸化アンチモン、リトポン(硫酸亜鉛+硫酸バリウム)、及び、好ましくは二酸化チタンである。好ましく使用される無機着色顔料の例は、鉄酸化物、カーボンブラック、グラファイト、蛍光顔料、亜鉛黄、亜鉛緑、ウルトラマリン及びマンガン黒である。適当な有機着色顔料は、好ましくは、例えば、インジゴ、アゾ染料、アントラキノン及びインディジ(indigi)染料及びアゾメチン系の金属錯体顔料である。
【0053】
フィラー及び顔料に加えて、塗料調合物は、水及び助剤、例えば、当分野で公知の分散剤、増粘剤、泡止め剤及び保存料を含む。
【実施例】
【0054】
以下の実施例は本発明をさらに説明するために提供するものであり、本発明を限定するものではない。ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートは、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、市場から入手可能な3,5,5−トリメチルヘキサン酸をベースとして使用した。
【0055】
実施例1
120gの水、733gのMowiol 1388(水中12%w/w)の溶液、0.6gの硫酸(第一)鉄の1%水溶液、及び31gのホルムアルデヒド・スルホキシル酸ナトリウムの5%水溶液を、アンカーもしくは框式撹拌装置(gate stirrer)、凝縮装置、熱電対及び外側ジャケットを備え、恒温槽に接続された3−リットル反応装置中へ装入する。窒素をフラッシング後、58gの酢酸ビニル、12gの酢酸ブチル及び8gのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートを含有するモノマーの混合物を該反応装置に仕込む。
【0056】
反応装置の装入物を50℃に加熱し、その後、酸化水素の5%水溶液40.5g、ホルムアルデヒド・スルホキシル酸ナトリウムの5%水溶液36g及び重炭酸ナトリウム67.5gを、4時間30分の間反応装置へ供給する。重合開始後(温度の上昇…ΔT・3℃)、767gの酢酸ビニル、98gの酢酸ビニル及び157gのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートの混合物を4時間かけて反応装置中へ供給する。供給が完了したら、残存モノマーのレベルを低減するために、付加量の開始剤を添加し、生成物を最高温度で30分間維持する。重合が終了すると、50%の固形含有量、<300mPa・sのBrookfield RVT粘度(23°、20rpm、スピンドル1)、75ミクロンでのふるい残留量<0.03%、pH=4.5〜5.5を有する分散物が得られた。
【0057】
次いで、噴霧乾燥法によってラテックスを再分散可能な粉末に転化し、そして最終的に、タイル接着剤調合物中で使用する。技術的特徴は、参照して得られたもの、つまり、ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートが、同量(w/w)のVeova(登録商標) 10で置き換えられた場合と同じ処方で製造されたラテックスに匹敵する。
【0058】
実施例2
267gの酢酸メチル、181gの酢酸ビニル、46gのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート、0.05gのクエン酸及び0.290gのジ−(4−tert−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート)を、アンカーもしくは框式撹拌装置(gate stirrer)、凝縮装置、熱電対及び外側ジャケットを備え、恒温槽に接続された3−リットル反応装置中へ装入する。1gのジ−(4−tert−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート)を、78gの酢酸メチルに溶解させる(S1)。
【0059】
反応装置の装入物を、重合の熱発火のために65℃に加熱し、反応の開始後、47gのS1及び672gの酢酸ビニルと167gのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートとの混合物を反応装置に4時間かけて供給する。供給の間(開始時=0)、以下の添加で進める:t=30分、88gの酢酸メチルの添加;t=1時間、10.6gのS1添加、そして、恒温槽は75℃の温度に設定;t=2時間、10.6gのS1添加;t=3時間、10.6のS1及び590gの酢酸メチル添加。供給が完了したら、生成物を最高温度で1時間保つ。重合が終了すると、51%の固形含有量及び8,000mPa・sのBrookfield RVT粘度(23℃、20rpm、スピンドル5)を有する溶液が得られた。
【0060】
実施例3
アンカーもしくは框式撹拌装置(gate stirrer)、凝縮装置、熱電対及び外側ジャケットを備え、恒温槽に接続された3−リットルの反応装置中へ、394gの水及び1.8gの酢酸ナトリウムを装入する。700gの酢酸ビニル、300gのビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエート及び2gのビニルトリエトキシシランを含むモノマーの混合物を、23gのCetopal O55、18gのRhodacal Ds4/E25、スルホン酸ビニルの25%水溶液11g、5.6gの酢酸ナトリウム及び0.2gの消泡剤Comiel L808Eを含有する409gの水に、撹拌下で加えてプレエマルションを形成させる。
【0061】
反応装置中の初期装入物を70℃に加熱し、それから75gのプレエマルションを加え、そして10gの水に溶解させた0.4gの過硫酸アンモニウムで反応を開始させる。それから、プレエマルションの残りを、70gの水中の3.1gの過硫酸アンモニウムを含む溶液と共に、4.5時間かけて反応装置中へ供給する。反応全体にわたり、温度を78〜84℃に維持する。供給の終了時に、生成物を最大温度で60分間維持し、それから冷却し、大気温度で、28gの酢酸ブチルジグリコールを分散物に添加する。
【0062】
分散物は、51.5%の固形含有量、100mPa・sのBrookfield RVT粘度(20rpm、スピンドル1)、44ミクロンでのふるい残留量0.03%、pH=4.5を有する。
【0063】
実施例3A(比較)
ビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートをVeova(登録商標)10(重量で同量)に置き換えた以外は、実施例3の調合を用いて分散物を製造した。
【0064】
分散物は、51.3%の固形含有量、50mPa・sのBrookfield RVT粘度(20rpm、スピンドル1)、44ミクロンでのふるい残留量0.05%、pH=4.6を有する。
【0065】
塗料調合物
実施例3及び3Aから得られる分散物を、以下の内装用エマルションペイント75%PVC(顔料体積濃厚物)調合物中でバインダーとして使用する。
【0066】
【表1】
【0067】
二つのポリマー3及び3Aのペイント及びフィルムを、以下の試験法に従って試験した。
【0068】
湿潤摩耗耐性(wet scrub resistance)
エマルションペイントの結合力を分析するために、湿潤摩耗耐性(wet scrub resistance)を、DIN 53778に従って測定する。
【0069】
ペイントの被膜を、Lenetaパネルに120μmの濡れ厚さで塗布する。23℃及び50%の相対湿度(H.R.)の標準条件下で28日間乾燥した後、適当な装置を用いて試験を行い、そしてサイクル数の測定は、ペイントの厚さ部分を除去して、ペイントが塗布されていた支持体部分をむき出して行う。サイクルの数が多い程、ペイントの湿潤摩耗耐性は高い。
【0070】
吸水性
ペイント被膜が水中にある時のその被膜の挙動を評価する方法を確立する、UNI 9589に従って、様々な重量の被膜を測定して吸水性を測定する。この方法は、ポリマーフィルムに適用する。
【0071】
ポリマー分散物を、0.2mm厚のポリエチレンのフィルム上に塗布する。7日間、フィルムを23℃及び50%H.R.で乾燥させる。試験は、以下の手順に従って、1時間、24時間、3日間及び7日間のそれぞれ、水中に浸漬させた後に二重に行う。
【0072】
60mmの径を有する8片の試料を切り出し、支持体からポリマーの試料を除去し、化学天秤で計量し、そしてそれら試料片を水に漬け、その際、各試験時間について2つの試料片を漬ける。水からフィルムを取り出し、過剰な水を乾燥させ、そして化学天秤で計量する。開始時重量と終了時重量の間の差が、吸収された水である(開始時重量からの変化をパーセントで示す。)。試験結果を表1に示す。
【0073】
【表2】
【0074】
表1に示されたデータは、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも88重量%、好ましくは少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有するビニル3,5,5−トリメチルヘキサノエートをベースとするペイント及びフィルムが、Veova(登録商標)10をベースとするペイント及びフィルムと同様の試験結果を示すことを示している。
Claims (19)
- a) 5〜95pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 95〜5pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートであって、その際、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、該ビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート、
を含むコポリマー組成物。 - 前記ビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートにおいて、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも97重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、請求項1に記載のコポリマー組成物。
- 次の、
(i) 40〜1pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 10〜0.1pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 40〜1pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加コモノマーを含有する、請求項1又は2に記載のコポリマー組成物。 - 少なくとも水、フィラー、顔料及び次の、
a) 5〜95pphwmの酢酸ビニル;及び
b) 95〜5pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートであって、その際、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、該ビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート、
を含むコポリマー、
を含む、塗料調合物。 - 前記コポリマーが、次の、
(i) 40〜1pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 10〜0.1pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 40〜1pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加のコモノマーを含む、請求項4に記載の塗料調合物。 - 繊維基材及びそこへ適用された、次の、
a) 5〜95pphwmの酢酸ビニル;及び、
b) 95〜5pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートであって、その際、対応する3,5,5−トリメチルヘキサン酸が、少なくとも88重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸異性体の含有量を有する、該ビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート、
を含むコポリマー組成物、
を含む繊維製品。 - 前記コポリマーが、次の、
(i) 40〜1pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 10〜0.1pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 40〜1pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加のコモノマーを含む、請求項6に記載の繊維製品。 - 請求項1、2又は3のいずれか一つに記載のコポリマーの分散物を乾燥させることによって得られる、再分散可能な粉末。
- 請求項8に記載の再分散可能な粉末を含む、タイル接着剤調合物。
- 請求項1、2又は3のいずれか一つに記載のコポリマーの溶液を含む、建築用基材のためのプライマー。
- 10〜90pphwmの酢酸ビニルを含む、請求項1に記載のコポリマー組成物。
- 90〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートを含む、請求項1に記載のコポリマー組成物。
- 10〜90pphwmの酢酸ビニル及び90〜10pphwmのビニル3,5,5−トリメチル−ヘキサノエートを含む、請求項1に記載のコポリマー組成物。
- 次の、
(i) 35〜5pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 8〜0.5pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 30〜5pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加コモノマーを含有する、請求項3に記載のコポリマー組成物。 - 請求項14に記載のコポリマー組成物の分散物を乾燥させることによって得られる、再分散可能な粉末。
- 請求項15に記載の再分散可能な粉末を含む、タイル接着剤調合物。
- 請求項14に記載のコポリマー組成物の溶液を含む、建築用基材のためのプライマー。
- 前記コポリマー組成物が、次の、
(i) 35〜5pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 8〜0.5pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 30〜5pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加のコモノマーを含む、請求項5に記載の塗料調合物。 - 前記コポリマー組成物が、次の、
(i) 35〜5pphwmの少なくとも一種のα−オレフィン、
(ii) 8〜0.5pphwmの少なくとも一種の官能性モノマー,
(iii) 35〜5pphwmの少なくとも一種のエチレン性不飽和カルボン酸のエステル、
を含む群から選択される少なくとも一つの追加のコモノマーを含む、請求項7に記載の繊維製品。
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