JP5972281B2 - 多段ポリマー分散液、該分散液の製造方法および該分散液の使用 - Google Patents
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Description
変数は以下の意味を有する:
n=0〜2、
R1,R2,R3=互いに独立に、水素またはメチル基、
X=OまたはNH、
Y=H、アルカリ金属、NH4]の少なくとも1のモノマーを含んだ水性多段ポリマー分散液に関する。
変数は以下の意味を有する:
n=0〜2、
R1,R2,R3=互いに独立に、水素またはメチル基、
X=OまたはNH、
Y=H、アルカリ金属、NH4]の少なくとも1のモノマーを含んだ多段ポリマー分散液は、卓越した白華防止性および耐ブロッキング特性と同時に高度な耐候性を備えた皮膜をもたらすことが見出された。
−2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(AMPS)
−メタクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−アクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−メタクリル酸−(2’−スルホエチル)−エステル
一般式Iのモノマーのアルカリ金属塩のうち、特に、ナトリウム金属塩、アンモニウム金属塩およびカリウム金属塩が適している。
(i)総じて第1段および第2段で重合されるモノマーの100質量%を基準として、5〜50質量%の量にて使用され、
(ii)少なくとも80質量%かつ99質量%までが、C1〜C10−アルキル(メタ)アクリレート、α,β−不飽和C3−C6−カルボン酸のアミドおよびヒドロキシアルキルエステル、特に好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートまたは1,4−ブタンジオールモノアクリレートおよびこれらのモノマーの混合物、特に、n−ブチルアクリレート、メチルメタクリレートおよびアクリルアミドからなる群から選択された主モノマーから構成され、かつ
(iii)少なくとも0.1質量%かつ5質量%までが、好ましくは、
−2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(AMPS)
−メタクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−アクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−メタクリル酸−(2’−スルホエチル)−エステル
からなる群から選択されたモノマーIから構成されている
コポリマーである。
−2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(AMPS)
−メタクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−アクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル
−メタクリル酸−(2’−スルホエチル)−エステル
一般式Iのモノマーのアルカリ金属塩のうち、特に、ナトリウム金属塩、アンモニウム金属塩およびカリウム金属塩が適している。
x1,x2,…xnはモノマー1,2,…nの質量分率を意味し、Tg1,Tg2,…Tgnはそれぞれモノマー1,2,…nのいずれか1つのみから構成されたポリマーのガラス転移温度K、を意味する]が当てはまる。大半のモノマーのホモポリマーに関するTg値は公知であり、たとえば、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd.5, Vol.A21, p.169, VCH Weinheim, 1992,に挙げられている;ホモポリマーのガラス転移温度に関するその他の出典をなすものは、たとえば、J.Brandrup, E.H.Immergut, Polymer Handbook, 1stEd., J.Wiley, New York 1966, 2ndEd. J.Wiley, New York 1975, および3rdEd. J.Wiley, New York 1989,である。エチルアクリレートについては、−13℃の値が使用される。
第1段で使用されるモノマーの量と第2段で使用されるモノマーの量との質量比は、好ましくは、5:95〜50:50である。
1)比較分散液Tg(理論)=44℃
配量装置および温度制御系を装備した重合容器内に以下が予備装入された:
予備装入物:
402.1g 水
13.26g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
8.71g ドデシルジフェニルエーテル−ジスルホン酸ナトリウム塩の45%水溶液
1供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
560.2g 水
19.89g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
34.85g ドデシルジフェニルエーテル−ジスルホン酸ナトリウム塩の45%水溶液
5.23g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
13.07g アクリルアミドの50%水溶液
392.0g n−ブチルアクリレート
908.2g メチルメタクリレート
第3の供給液容器に以下が用意された:
供給液3
56.00g ナトリウムペルオキソジスルフェートの7%水溶液
配量装置および温度制御系を装備した重合容器内に以下が予備装入された:
予備装入物:
389.7g 水
51.07g ポリスチレンシードラテックス(33%水中)
第1の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液1
323.9g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
9.07g アクリル酸の50%水溶液
462.3g n−ブチルアクリレート
178.8g メチルメタクリレート
第2の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液2
320.7g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
10.37g アクリルアミドの50%水溶液
9.07g アクリル酸の50%水溶液
210.0g n−ブチルアクリレート
431.0g メチルメタクリレート
第3の供給液容器に以下が用意された:
供給液3
55.6g ナトリウムペルオキソジスルフェートの7%水溶液
配量装置および温度制御系を装備した重合容器内に以下が予備装入された:
予備装入物:
389.7g 水
51.07g ポリスチレンシードラテックス(33%水中)
第1の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液1
323.9g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
9.07g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
462.3g n−ブチルアクリレート
178.8g メチルメタクリレート
第2の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液2
320.7g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
10.37g アクリルアミドの50%水溶液
9.07g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
210.0g n−ブチルアクリレート
431.0g メチルメタクリレート
第3の供給液容器に以下が用意された:
供給液3
55.6g ナトリウムペルオキソジスルフェートの7%水溶液
配量装置および温度制御系を装備した重合容器内に以下が予備装入された:
予備装入物:
389.7g 水
51.07g ポリスチレンシードラテックス(33%水中)
第1の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液1
129.6g 水
3.89g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
9.26g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
3.63g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
184.9g n−ブチルアクリレート
71.50g メチルメタクリレート
第2の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液2
515.0g 水
15.56g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
37.04g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
10.37g アクリルアミドの50%水溶液
14.52g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
336.0g n−ブチルアクリレート
689.6g メチルメタクリレート
第3の供給液容器に以下が用意された:
供給液3
55.6g ナトリウムペルオキソジスルフェートの7%水溶液
配量装置および温度制御系を装備した重合容器内に以下が予備装入された:
予備装入物:
389.7g 水
51.07g ポリスチレンシードラテックス(33%水中)
第1の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液1
327.2g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
5.19g アクリルアミドの50%水溶液
9.07g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
3.24g 3−メタクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン
465.4g n−ブチルアクリレート
175.7g メチルメタクリレート
第2の供給液容器に以下の成分からなるエマルションが製造された:
供給液2
331.7g 水
9.7g C16-18−脂肪アルコールポリエトキシレートの20%水溶液
23.15g ナトリウムラウリル−ポリエトキシスルフェートの28%水溶液
5.19g アクリルアミドの50%水溶液
9.07g 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の50%水溶液
7.78g t−ドデシルメルカプタン
1.30g アリルメタクリレート
3.24g 3−メタクリルオキシプロピル−トリメトキシシラン
207.5g n−ブチルアクリレート
432.2g メチルメタクリレート
第3の供給液容器に以下が用意された:
供給液3
55.6g ナトリウムペルオキソジスルフェートの7%水溶液
適用技術検査:液状塗料
(5日間にわたる+60℃水蒸気浴暴露後にサンプリング)
本発明による分散液の適用技術的特性を決定するために、以下の配合による塗料が製造された:
92g 水
0.5g Tylose 30000YP2(ShinEtsu Tylose GmbH & Co.KG, Wiesbaden)
0.5g アンモニア25%
15g Ultradispers MD20(分散助剤、BASF SE, Ludwigshafen)
3g Byk 024(除泡剤、Byk Chemie, Wesel)
30.2g 二酸化チタン(Kronos 2310)(Kronos International Inc., Leverkusen)
173.2g 酸化鉄ブラック
26.5g 炭酸カルシウム(Omyacarb 850 OG, Omya GmbH, Koeln)
595.8g 結合剤分散液
8.5g 水
15g Dowanol DPnB(Dow Chemical Germany, Schwalbach)
24g ワックス分散液(Michem Lube 368.E, Michelman Inc., Capellen,Luxemburg)
8g Acticide MKB3(Thor GmbH, Speyer)
続いて、皮膜被着されたファイバーセメントボードは、30分間、80℃にて乾燥された。乾燥後、皮膜形成されたファイバーセメントボードは、5日間、60℃の温水浴上に対面曝露された。
1 白化現象なし
2 わずかな白化点
3 わずかな白化斑
4 若干のやや広い白化面
5 白化面の発生
0=白華現象の発生なし
1=白華現象の発生ほぼなし
2=軽度の白華現象の発生
3=中度の白華現象の発生
4=強度の白華現象の発生
5=非常に強度の白華現象の発生
0=明度差なし
1=わずかな明度差が認められる
2=顕著な明度差が認められる
塗料は、予熱(80℃)された硬化済みファイバーセメントボード上に、被着重量約10gで噴霧された。続いて、皮膜被着されたファイバーセメントボードは、30分間、80℃にて乾燥された。乾燥後、皮膜形成された2枚ずつのファイバーセメントボードは互いに対面されて、10×10cmの面積に50℃にて180キログラムの重さが24時間作用させられた。その後、ボードは室温にまで冷やされ、ボードの剥離が試みられた。
0=被験体同士は力を加えずに互いに分離する。
1=力をかけなくても被験体同士を分離できる。
2=わずかな力で被験体同士を分離できる。
3=やや大きな力を加えて被験体同士を分離できる。
4=強い力を加えて初めて被験体同士を分離できる。
5=もはや被験体同士を分離できない。
ファイバーセメントボードに被着された塗料の耐候性を検査するため、DIN EN ISO 11341(Cycle A)に準拠した塗料に関するキセノン灯耐候試験が実施され、それぞれ500時間後にサンプリングが行なわれた。このキセノン灯耐候試験において、皮膜被着された5×13cmの寸法のファイバーセメントボードはそれぞれ、交互に、102分間乾燥状態にて照射され、ボードが微細な霧で湿潤される湿潤状態にて18分間照射される。相対湿度は50%に調整され、黒体標準温度は65℃である。照射強度は、光波長300〜400nmにて60W紫外光、または光波長340nmにて0.51W/(m2・nm)に等しい。
比較分散液1:強度の光沢損失、小さな亀裂が可視、光沢損失70%
比較分散液2:可視的な光沢損失、光沢損失50%
実施例分散液3:軽度の光沢損失、光沢損失20%
実施例分散液4:識別し得るいかなる光沢損失もなし、光沢損失0%
実施例分散液5:軽度の光沢損失、光沢損失15%
Claims (10)
- ラジカル開始水性乳化重合によって得られる水性多段ポリマー分散液であって、軟質相と硬質相とを有し、硬質相の軟質相に対する段比は25〜95質量%対75〜5質量%であり、第1段としての前記軟質相のガラス転移温度(Tg)は−30〜0℃であり、かつ第2段としての前記硬質相のガラス転移温度(Tg)は20〜60℃であり、かつ、以下の一般式I
n=0〜2、
R1,R2,R3=互いに独立に、水素またはメチル基、
X=OまたはNH、
Y=H、アルカリ金属、NH4]の少なくとも1のモノマーを含み、
ここで、前記第1段のポリマーは、コポリマーであって、前記コポリマーは、
(i)総じて前記第1段および第2段で重合されるモノマーの100質量%を基準として、5〜50質量%の量にて使用され、
(ii)少なくとも80質量%かつ99質量%までが、C1〜C10−アルキル(メタ)アクリレート、α,β−不飽和C 3 −C 6 −カルボン酸のアミドおよびヒドロキシアルキルエステル、特に好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートまたは1,4−ブタンジオールモノアクリレートおよびこれらのモノマーの混合物、特に、n−ブチルアクリレート、メチルメタクリレートおよびアクリルアミドからなる群から選択された主モノマーから構成され、かつ
(iii)少なくとも0.1質量%かつ5質量%までが、好ましくは、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(AMPS)、メタクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル、アクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル、メタクリル酸−(2’−スルホエチル)−エステルからなる群から選択されたモノマーIを含んでいるコポリマーであり、
前記双方の段階においてシランモノマーが使用される、水性多段ポリマー分散液。 - 第1段としての前記軟質相は−20〜0℃のTgを有し、第2段としての前記硬質相は30〜50℃のTgを有することを特徴とする、請求項1記載の水性ポリマー分散液。
- シランモノマーとしてビニルトリアルコキシシラン、たとえばビニルトリメトキシシラン、アルキルビニルジアルコキシシラン、メチルビニルジアルコキシシラン、または、(メタ)アクリルオキシアルキルトリアルコキシシラン、たとえば(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシランおよび(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシランが使用されることを特徴とする、請求項1または2に記載の水性ポリマー分散液。
- 前記シランモノマーは、モノマーの総質量を基準として、2質量%までの量にて使用されることを特徴とする、請求項3に記載の水性ポリマー分散液。
- 軟質相と硬質相とを有し、硬質相の軟質相に対する段比は25〜95質量%対75〜5質量%であり、第1段としての前記軟質相のガラス転移温度(Tg)は−30〜0℃であり、かつ第2段としての前記硬質相のガラス転移温度(Tg)は20〜60℃であり、かつ、以下の一般式I
n=0〜2、
R1,R2,R3=互いに独立に、水素またはメチル基、
X=OまたはNH、
Y=H、アルカリ金属、NH4]の少なくとも1のモノマーを含み、
ここで、前記第1段のポリマーは、コポリマーであって、前記コポリマーは、
(i)総じて前記第1段および第2段で重合されるモノマーの100質量%を基準として、5〜50質量%の量にて使用され、
(ii)少なくとも80質量%かつ99質量%までが、C1〜C10−アルキル(メタ)アクリレート、α,β−不飽和C 3 −C 6 −カルボン酸のアミドおよびヒドロキシアルキルエステル、特に好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートまたは1,4−ブタンジオールモノアクリレートおよびこれらのモノマーの混合物、特に、n−ブチルアクリレート、メチルメタクリレートおよびアクリルアミドからなる群から選択された主モノマーから構成され、かつ
(iii)少なくとも0.1質量%かつ5質量%までが、好ましくは、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(AMPS)、メタクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル、アクリル酸−(3’−スルホプロピル)−エステル、メタクリル酸−(2’−スルホエチル)−エステルからなる群から選択されたモノマーIを含んでいるコポリマーであり、前記双方の段階においてシランモノマーが使用される水性多段ポリマー分散液の、ラジカル開始水性乳化重合による製造方法。 - 請求項1から4までのいずれか1項に記載の水性ポリマー分散液の皮膜形成剤としての使用。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載の水性ポリマー分散液の結合剤としての使用。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載の水性ポリマー分散液の無機物質または非無機物質のための添加剤としての使用。
- 皮膜が請求項1から4までのいずれか1項に記載の水性ポリマー分散液を含んでいる無機物成形体。
- 皮膜が請求項1から4までのいずれか1項に記載の水性ポリマー分散液を含んでいるファイバーセメントボード。
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