JP6857639B2 - 水分散体 - Google Patents
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Description
本実施形態では、重合体を構成するモノマーとして、ポリオキシアルキレンプロペニルフェニルエーテルリン酸エステルおよび/またはそのアンモニウム塩(モノマー(A))を用いる。モノマー(A)は、酸型のリン酸エステルでもよく、そのアンモニウム塩でもよく、またはこれらの併用でもよい。アンモニウム塩の場合、水分散体の加熱・乾燥時にその多くがアンモニアの脱離により酸型のリン酸エステルになる。このように少なくとも塗膜の状態で重合体がリン酸構造を有することにより、金属への密着性を向上することができる。なお、塗膜の状態では酸型であることが金属への密着性を向上する観点から好ましいが、水分散体の状態では塗膜の成膜性の観点からアンモニウム塩であることがより好ましい。ここで、モノマー(A)は、リン酸モノエステルでも、リン酸ジエステルでも、両者の混合物でもよい。なお、モノマー(A)としてはリン酸エステルの金属塩は含まれないが、後述するようにその他のモノマーとしてポリオキシアルキレンプロペニルフェニルエーテルリン酸エステル金属塩を併用することを除外するものではない。
(X)kP(=O)(OL)3−k (1)
式(1)中、Xは、下記(2)で表される基であり、kは1又は2であり、k=1のものとk=2のものとの混合物でもよい。式(1)中のLは、水素原子またはアンモニウムを表し、一分子中にLを複数有する場合、それらは同一でも異なってもよい。また、Lが水素原子である酸型のものとLがアンモニウムであるアンモニウム塩との混合物でもよい。
本実施形態では、重合体を構成するモノマーとして、更に(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物および酢酸ビニルからなる群から選択される少なくとも1種(モノマー(B))を用いることが好ましい。一実施形態において、モノマー(B)は、塗膜を構成する重合体の主成分であり、これに上記モノマー(A)を含有させることによってモノマー(B)からなる重合体を改質して金属に対する密着性を向上することができる。
本実施形態に係る重合体は、上記モノマー(A)およびモノマー(B)以外のモノマーを構成モノマーとして含んでもよい。そのような他のモノマーとしては、例えば、上記モノマー(A)の金属塩(ポリオキシアルキレンプロペニルフェニルエーテルリン酸エステル金属塩)、(メタ)アクリル酸、アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジオレフィンモノマー、エチレン、無水マレイン酸、マレイン酸メチル等が挙げられる。
本実施形態に係る重合体は、構成モノマーとして、モノマー(A)を含む重合体であり、好ましくは更にモノマー(B)を含み、更に他のモノマーを含んでもよい共重合体である。すなわち、該重合体は、モノマー(A)由来の構成単位を含み、好ましくは更にモノマー(B)由来の構成単位を含み、更に他のモノマー由来の構成単位を含んでもよい。ここで、構成モノマーとは、重合体を構成するモノマーのことであるが、必ずしも重合体を重合する際に用いるモノマーを意味するものではなく、重合体での各構成単位に相当する構造を持つモノマーを意味し、例えば、モノマー(A)であれば、重合後に塩型を酸型に変換したものでもよく、また重合後に酸型をアンモニアで中和してアンモニウム塩にしてもよい。
本実施形態に係る水分散体は、上記重合体と、脂肪族系アニオン性乳化剤(C)とを含むものである。上記重合体とともに、乳化剤として脂肪族系アニオン性乳化剤(C)を用いることにより、金属に対する優れた密着性を持つ塗膜を形成することができる。
R2O−(R3O)m−SO3M (3)
式(3)中、R2は、炭素数が8〜20であるアルキル基又はアルケニル基を表し、直鎖でも分岐でもよい。アルキル基及びアルケニル基の炭素数は、10〜18であることがより好ましい。
本実施形態に係る水分散体の製造方法は、特に限定されず、公知の乳化重合法を用いて製造することができる。例えば、重合用溶媒として水を用い、乳化剤として脂肪族系アニオン性乳化剤(C)を用いて、上記モノマー(A)を含むモノマーを重合させる。詳細には、モノマー(A)を含むモノマーを、脂肪族系アニオン性乳化剤(C)を用いて水中に乳化させ、これに重合開始剤を加えて反応させることにより重合体が合成され、必要に応じてアンモニアで中和することにより、水分散体が得られる。すなわち、一実施形態において、脂肪族系アニオン性乳化剤(C)は、上記モノマーを重合して水分散体を得る際に乳化剤として用いられるものである。
本実施形態に係る水分散体において、上記重合体の濃度は特に限定されず、例えば20〜70質量%でもよく、35〜55質量%でもよい。
撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器に、フェノール94g(1.0モル)、NaOH40g(1.0モル)およびアセトン210gを仕込み、撹拌しながら内温を40℃に昇温した。次にアリルクロライド76g(1.0モル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに40℃に2時間保ち、反応を行った。反応生成物を濾過し、副生したNaClを除去した後、減圧下にアセトンを除去し、アリルフェニルエーテル134gを得た。
無水リン酸の使用量を94g(0.33モル)とした以外は合成例1と同様の操作を行うことにより、上記式で表されるリン酸モノエステルと下記式で表されるリン酸ジエステルとの混合物であるポリオキシエチレン(3モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸セスキエステル(A−2)を得た。
無水リン酸の使用量を126g(0.44モル)とした以外は合成例1と同様の操作を行うことにより、上記式で表されるポリオキシエチレン(3モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸ジエステル(A−3)を得た。
エチレンオキサイドの使用量を220g(5モル)とした以外は合成例1と同様の操作を行うことにより、下記式で表されるポリオキシエチレン(5モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸モノエステル(A−4)を得た。
エチレンオキサイドの使用量を220g(5モル)とした以外は合成例2と同様の操作を行い、上記式で表されるモノエステルと下記式で表されるジエステルとの混合物であるポリオキシエチレン(5モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸セスキエステル(A−5)を得た。
エチレンオキサイドの使用量を220g(5モル)とした以外は合成例3と同様の操作を行い、上記式で表されるポリオキシエチレン(5モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸ジエステル(A−6)を得た。
水107.15gに、下記表1に記載のC成分(比較例6ではa−4)を溶解した。これに表1に記載のC成分以外の原料を加え、ホモミキサーで乳化させることによりプレエマルションを得た。別途、滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、水117.11g及び炭酸水素ナトリウム0.25gを仕込み、上記プレエマルションのうち36.46gを加えて80℃に昇温して15分間混合した。次いで、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.38gを水10gに溶解した水溶液を加えて15分間反応させた後、残りのプレエマルションを3時間かけて滴下し、さらに1時間反応させた。続いて、過硫酸アンモニウム0.12gを水10gに溶解した水溶液を添加して1時間反応させた後、40℃に冷却し、アンモニア水でpH8に調整することにより、実施例1〜11及び比較例1〜6の水系樹脂分散体を得た。なお、アンモニア水で中和することにより、水分散体の段階では、A成分のリン酸エステルはアンモニウム塩になった。
・B−1:アクリル酸ブチル
・B−2:メタクリル酸メチル
・B−3:スチレン
・B−4:酢酸ビニル
[合成例7]
ラウリルアルコール186g(1モル)をオートクレーブに移し、触媒として水酸化カリウムを用いて、圧力0.15MPa、温度130℃の条件にて、エチレンオキサイド220g(5モル)を付加反応させることにより、ラウリルアルコールのエチレンオキサイド5モル付加物を得た。続いて、得られたポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数:5)を、撹拌器、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器に移し、窒素雰囲気下、温度120℃の条件にてスルファミン酸97g(1モル)を反応させた。その後、モノエタノールアミンを添加して1重量%水溶液におけるpHが7.5となるように調整し、これを濾過して生成した塩を除去することにより、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルアンモニウム(エチレンオキサイドの平均付加モル数:5)を得た。
[合成例8]
ラウリルアルコールをオレイルアルコール268g(1モル)に変更した以外は、合成例7と同様の操作を行うことにより、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸エステルアンモニウム(エチレンオキサイドの平均付加モル数:5)を得た。
・a−2:ヒドロキシエチルメタクリレートリン酸モノエステル(製品名:ライトエステルP−1M、共栄社化学(株)製)
a−3:ポリオキシエチレン(3モル)1−プロペニルフェニルエーテルリン酸モノエステルナトリウム塩(上記A−1を水酸化ナトリウムで中和したもの)
a−4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム(製品名:ハイテノールN−08、第一工業製薬(株)製)
A:剥がれの割合が0%
B:剥がれの割合が0%超20%未満
C:剥がれの割合が20%以上40%未満
D:剥がれの割合が40%以上60%未満
E:剥がれの割合が60%以上
A:3日浸漬後も文字が見える
B:3日浸漬後には文字が見えない
C:1日浸漬後には文字が見えない
A:錆なし
B:クロスカット部のみ錆が見られる
C:全体に錆が見られる
Claims (3)
- 構成モノマーとして、ポリオキシアルキレンプロペニルフェニルエーテルリン酸エステルおよび/またはそのアンモニウム塩(A)0.1〜20質量%と、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物および酢酸ビニルからなる群から選択される少なくとも1種(B)70〜99.9質量%を、含有する重合体と、
前記重合体100質量部に対して0.1〜20質量部の脂肪族系アニオン性乳化剤(C)と、
を含む水分散体からなる金属用コーティング剤。 - 前記脂肪族系アニオン性乳化剤(C)が、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩およびポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸エステル塩からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の金属用コーティング剤。
- 請求項1又は2に記載の金属用コーティング剤を用いて得られる塗膜。
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