JP6382045B2 - ポリオレフィン系樹脂水性分散体 - Google Patents
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Description
例えば、エチレン、ビニルシクロヘキサン及び不飽和カルボン酸類の共重合体を分散質として有する水性エマルションが開示されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に記載の水性分散体は分散安定性を向上させる目的で界面活性剤を使用しているため、塗膜の耐水性の低下や塗膜から界面活性剤がブリードアウトするという問題があった。
また、特許文献1では乳化分散性の観点から架橋したポリオレフィン系樹脂を用いることができず、皮膜の機械的強度、耐溶剤性に劣るという問題があった。
[式中、R1及びR2はそれぞれ独立に炭素数2〜10のアルキレン基を表し、aは1〜5の整数を表し、Xは一般式(2)で示される。]
これらのうち、カルボキシル基を導入する際の変性のし易さ及び入手のし易さの観点から好ましいのは、減成されたポリオレフィンであり、更に好ましいのは熱減成されたポリオレフィンである。前記熱減成によれば、後述のとおり1分子当たりの平均二重結合数が1.5〜2個の低分子量ポリオレフィンが容易に得られ、前記低分子量ポリオレフィンはカルボン酸無水物基を導入して変性することが容易である。
装置(一例):「HLC−8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSKgelGMHXL」[東ソー(株)製](2本)
「TSKgelMultiporeHXL−M」[東ソー(株)製](1本)
試料溶液:0.3重量%のオルトジクロロベンゼン溶液
溶液注入量:100μl
流量:1ml/分
測定温度:135℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYSTYRENE)12点(分子量:500、1,050、2,800、5,970、9,100、18,100、37,900、96,400、190,000、355,000、1,090,000、2,890,000)[東ソー(株)製]
炭素数2〜30のオレフィンとしては、炭素数2〜30のα−オレフィン及び炭素数4〜30のジエンが挙げられる。
炭素数2〜30のα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−イコセン及び1−テトラコセン等が挙げられる。
炭素数4〜30のジエンとしては、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン及び1,11−ドデカジエン等が挙げられる。
炭素数2〜30のオレフィンのうち、分子量制御の観点から好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4〜12のα−オレフィン、ブタジエン、イソプレン及びこれらの混合物であり、更に好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4〜10のα−オレフィン、ブタジエン及びこれらの混合物、特に好ましいのはエチレン、プロピレン、1−ブテン、ブタジエン及びこれらの混合物である。
(P1)中の二重結合の数は、反応時の粘度及び乾燥皮膜の機械的強度の観点から好ましくは炭素数1,000個当たり1〜40個であり、更に好ましくは2〜20個、特に好ましくは3〜10個である。
熱減成法により低分子量ポリオレフィンを得る方法を用いると、Mn800〜6,000の範囲で、1分子当たりの二重結合の平均数が1.5〜2個の(P1)が容易に得られる[村田勝英、牧野忠彦、日本化学会誌、192頁(1975)]。
カルボン酸無水物基を有するポリオレフィン系樹脂(P2)としては、(P1)をα,β−不飽和ジカルボン酸無水物で変性した構造を有するポリオレフィンが使用できる。
また、(P2)の酸価は、(b)との反応性及びブロックポリマー(A)の熱可塑性の観点から、好ましくは4〜280mgKOH/g、更に好ましくは10〜100mgKOH/g、特に好ましくは15〜80mgKOH/gである。
尚、製造に当たっては、必要により任意成分である前記有機溶剤(S)及びその他の添加剤が併用される。
また、(P3)と水性媒体(M)との分散混合装置内の滞留時間は、好ましくは0.1〜60分、更に好ましくは10〜30分である。
反応させる時間は、使用する装置や化合物(B)の種類等により適宜選択することができるが、一般的に10分〜100時間が好ましく、更に好ましくは30分〜30時間であり、特に好ましくは60分〜10時間である。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン[ポリプロピレン(MFR:10g/10min)を410±0.1℃、窒素通気下(80mL/分)に16分間熱減成して得られたもの。Mn:3,400、炭素数1,000個当たりの二重結合数:7.0、1分子当たりの二重結合の平均数:1.8]90重量部、無水マレイン酸10重量部及びキシレン30重量部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、カルボン酸無水物基を有するポリオレフィン系樹脂(P2−1)を得た。(P2−1)の酸価は27.5、Mnは3,600であった。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン[ポリ(プロピレン−ブテン)共重合体(MFR:7g/10min)を410±0.1℃、窒素通気下(80mL/分)に16分間熱減成して得られたもの。Mn:3,300、炭素数1,000個当たりの二重結合数:7.1、1分子当たりの二重結合の平均数:1.8]90重量部、無水マレイン酸10重量部及びキシレン30重量部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、カルボキシル基を有するポリオレフィン(P2−2)を得た。(P2−2)の酸価は27.8、Mnは3,500であった。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜にジエチレントリアミン386部及びメチルイソブチルケトン1124部を仕込み、120±5℃で生成水を反応系中から留去しつつ10時間反応させ、ジエチレントリアミンの両末端のアミノ基をメチルイソブチルケトンでケチミン化したケチミン化合物を得た。続いて撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、前記ケチミン化合物100部及び水酸化カリウム2部仕込み、反応容器内を0.01MPaまで減圧した。次いで120±10℃でEO817部を21時間かけて吹き込み、前記ケチミン化合物のイミノ基にEOが付加した化合物を得た。続いて撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製反応釜に前記ケチミン化合物のイミノ基にEOが付加した化合物100部にイオン交換水2部を仕込んで90℃で1時間攪拌した後、撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製反応釜に移し、イオン交換水15部を仕込んで90±5℃で生成するメチルイソブチルケトンを反応系中から留去しつつ10時間反応させ、減圧脱水を行いジエチレントリアミンのイミノ基のみにEOが付加したポリアミン(a1−1)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、製造例3で得られたジ
エチレントリアミンの両末端のアミノ基をメチルイソブチルケトンでケチミン化したケチ
ミン化合物379部、水酸化カリウム1部仕込み、反応容器内を0.01MPaまで減圧
した。次いで120±10℃でEO620部を10時間かけて吹き込み前記ケチミン化合
物のイミノ基にEOが付加した化合物を得た。続いて製造例1と同様の処理を行いジエチレントリアミンのイミノ基のみにEOが付加したポリアミン(a1−2)を得た。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜にポリオレフィン系樹脂(P2−1)100部、キシレン100部、ポリアミン(a1−1)55.9部を投入し、170℃まで昇温して溶融させ、同温度で1時間反応させた。次いで、キシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−1)を得た。(P3−1)のアミン価は28.1、Mnは8,000であった。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜にポリオレフィン系樹脂(P2−2)100部、キシレン100部、ポリアミン(a1−1)55.8部を投入し、170℃まで昇温して溶融させ、同温度で1時間反応させた。次いで、キシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−2)を得た。(P3−2)のアミン価は28.0、Mnは7,900であった。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜にポリオレフィン系樹脂(P2−2)100部、キシレン100部、ポリアミン(a1−2)13.4部を投入し、170℃まで昇温して溶融させ、同温度で1時間反応させた。次いで、キシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−3)を得た。(P3−3)のアミン価は47.2、Mnは4,200であった。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−1)50部、テトラヒドロフラン50部及び水117部を投入し、120℃で1時間攪拌しポリオレフィン系樹脂水性分散体(E1−1)を得た。ついでポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル[ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX−931」] 3.0部を投入し、室温で30分攪拌した後に100℃まで昇温し3時間反応させた。その後、減圧下に70℃でテトラヒドロフランを留去し、ポリオレフィン系樹脂水性分散体(E2−1)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−1)50部、酢酸1部及び水75部を投入し、140℃で2時間攪拌しポリオレフィン系樹脂水性分散体(E1−2)を得た。ついでネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル[ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX−211」] 1.7部を投入し、室温で30分攪拌した後に100℃まで昇温し3時間反応させた。その後、減圧下に70℃でテトラヒドロフランを留去し、ポリオレフィン系樹脂水性分散体(E2−2)を得た。
撹拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、アミノ基を有するポリオレフィン系樹脂(P3−3)50部、テトラヒドロフラン50部及び水117部を投入し、120℃で1時間攪拌しポリオレフィン系樹脂水性分散体(E1−3)を得た。ついでポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル[ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX−931」] 9.9部を投入し、室温で30分攪拌した後に100℃まで昇温し3時間反応させた。その後、減圧下に70℃でテトラヒドロフランを留去し、ポリオレフィン系樹脂水性分散体(E2−3)を得た。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、ポリプロピレン(MFR:3.0g/10min)50重量部、ベンゾイルパーオキサイド0.5部、無水マレイン酸3重量部及びキシレン30重量部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、ポリオレフィン系樹脂(P’3−1)を得た。(P’3−1)の酸価は9.1、Mnは50,000であった。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜に、ポリオレフィン系樹脂(P’3−1)50部及びトルエン150部を投入し、110℃で均一に混合した後、80℃まで冷却し、トリエチルアミン1.6部を投入し均一に混合した。攪拌下、ヘキサデシルアルコールのEO14モル付加物10部を水140部に溶解させた水溶液を20分かけて投入した後、減圧下に70℃でトルエンを留去し、ポリオレフィン系樹脂水性分散体(E’2−1)を得た。
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製反応釜に、ポリオレフィン系樹脂(P’3−1)50部及びトルエン150部を投入し、110℃で均一に混合した後、80℃まで冷却し、2−ジメチルアミノエタノール1.4部を投入し均一に混合した。攪拌下、ヘキサデシルアルコールのEO14モル付加物15部を水140部に溶解させた水溶液を30分かけて投入した後、減圧下に70℃でトルエンを留去し、ポリオレフィン系樹脂水性分散体(E’2−2)を得た。
ポリオレフィン系樹脂水性分散体10部を、縦10cm×横20cm×深さ1cmのポリプロピレン製モールドに、乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量を流し込み、室温で12時間乾燥後、循風乾燥機で105℃で3時間加熱乾燥することによって得られるフィルムを、50℃のイオン交換水に14日間浸漬した後、塗膜表面を目視により以下の評価基準で評価した。
○:浸漬前後で塗膜表面の変化なし。
×:浸漬後、塗膜表面が白化する。
ポリオレフィン系樹脂水性分散体を10cm×20cmの鋼板にスプレー塗布し、80℃で3分加熱して20μmの塗膜を作製した。この塗装した鋼板を25℃のジメチルホルムアミド中に1分間浸漬した後、取り出して表面を軽く拭き、塗膜表面を目視により以下の評価基準で評価した。
○:浸漬前後で塗膜表面の変化がない。
×:浸漬後、塗膜表面に凹凸がある。
ポリオレフィン系樹脂水性分散体をガラス板上に乾燥後の膜圧が0.2mmの厚みになるように塗布し、105℃の循風乾燥機で3時間乾燥した後、ガラス板から剥がすことにより、引張強度試験用フィルムを作製した。
得られた引張試験用フィルムを温度25℃、湿度65%RHに調整した室内に1日間静置した後、JIS K 6251に従い、引張強度を測定した。
Claims (5)
- 一般式(1)において、aが1である請求項1に記載のポリオレフィン系樹脂水性分散体。
- ポリオレフィン系樹脂(P3)の重量に基づくポリアミン(A)中のオキシエチレン基の重量割合が、10〜50重量%である請求項1又は2に記載のポリオレフィン系樹脂水性分散体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリオレフィン系樹脂(P3)と、さらにアミノ基と反応性を有する化合物(B)とを反応させて得られるポリオレフィン系樹脂(P4)及び水性媒体(M)を含有してなるポリオレフィン系樹脂水性分散体。
- 化合物(B)が、エポキシ化合物、アジリジン化合物、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物及びメラミ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4に記載のポリオレフィン系樹脂水性分散体。
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