JP6917764B2 - Polymer particle aqueous dispersion and coating film - Google Patents
Polymer particle aqueous dispersion and coating film Download PDFInfo
- Publication number
- JP6917764B2 JP6917764B2 JP2017093612A JP2017093612A JP6917764B2 JP 6917764 B2 JP6917764 B2 JP 6917764B2 JP 2017093612 A JP2017093612 A JP 2017093612A JP 2017093612 A JP2017093612 A JP 2017093612A JP 6917764 B2 JP6917764 B2 JP 6917764B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aqueous dispersion
- group
- water
- coating film
- polymer particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
本発明は、重合体粒子水分散体、及びコーティング膜に関する。 The present invention relates to an aqueous dispersion of polymer particles and a coating film.
近年、世界的な温暖化現象により環境に対する人々の意識が高まり、炭酸ガス等の温暖化ガスを発生しない、新しいエネルギーシステムが関心を集めている。その中でも、安全性及び扱いやすさに優れることから、太陽電池が注目を浴びている。太陽電池の多くには、防眩性、光透過性等の観点から、表面に凹凸構造を有する基材、例えばテクスチャーガラス基材が、その保護カバーとして用いられている。 In recent years, people's awareness of the environment has increased due to the global warming phenomenon, and new energy systems that do not generate greenhouse gases such as carbon dioxide are attracting attention. Among them, solar cells are attracting attention because of their excellent safety and ease of handling. In many solar cells, a base material having an uneven structure on the surface, for example, a textured glass base material, is used as a protective cover from the viewpoint of antiglare property, light transmission, and the like.
太陽電池の出力を増加あるいは長期間維持させるために、太陽電池カバーガラス表面にコーティング膜を形成させる方法が知られている。 A method of forming a coating film on the surface of the solar cell cover glass is known in order to increase the output of the solar cell or maintain it for a long period of time.
例えば、特許文献1には、重合体粒子及びシリカ粒子の水分散体から成る塗料を塗布することで形成された、反射防止性と防汚性を有するコーティング膜が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a coating film having antireflection and antifouling properties, which is formed by applying a coating material composed of an aqueous dispersion of polymer particles and silica particles.
しかしながら、表面に凹凸構造を有する基材の表面に塗料を塗布する上記特許文献1記載のコーティング膜は、表面の凹部分に塗料の液が溜まることに起因して、乾燥させた後の膜厚が、基材の凹部分では厚く基材の凸部分では薄くなる、膜厚ムラが生じる。
膜厚ムラを低減させる方法の一つとして、塗料中の揮発性溶剤量を増やして、乾燥速度を増加させる方法がある。しかし、多くの重合体粒子水分散体は揮発性溶剤に対して不安定で、コーティング膜の光学特性が低下する問題がある。
However, the coating film described in Patent Document 1 in which the paint is applied to the surface of a base material having an uneven structure on the surface has a film thickness after drying due to the accumulation of the paint liquid in the concave portion of the surface. However, the concave portion of the base material is thick and the convex portion of the base material is thin, resulting in uneven film thickness.
As one of the methods for reducing the film thickness unevenness, there is a method of increasing the amount of volatile solvent in the paint to increase the drying rate. However, many polymer particle aqueous dispersions are unstable to volatile solvents, and there is a problem that the optical properties of the coating film are deteriorated.
そこで、本発明は、コーティング膜を形成する際に、優れた光学特性を発現できる、重合体粒子水分散体を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a polymer particle aqueous dispersion capable of exhibiting excellent optical properties when forming a coating film.
本発明らは、上記従来技術の問題点について鋭意検討した結果、沸点が100℃未満の水溶性溶剤を50〜95質量%を含む重合体粒子水分散体であって、前記重合体粒子水分散体中の水溶性溶剤濃度を10質量%以下になるまで水希釈した際の重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径が、水希釈前の体積平均粒子径に対し、50〜200%である重合体粒子水分散体であれば、コーティング膜を形成する際に、優れた光学特性を発現できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies on the problems of the prior art, the present inventions are polymer particle aqueous dispersions containing 50 to 95% by mass of a water-soluble solvent having a boiling point of less than 100 ° C., and the polymer particle aqueous dispersion. The volume average particle size of the solid content particles contained in the aqueous dispersion of polymer particles when the water-soluble solvent concentration in the body is diluted with water to 10% by mass or less is larger than the volume average particle size before water dilution. We have found that an aqueous dispersion of polymer particles having a content of 50 to 200% can exhibit excellent optical properties when forming a coating film, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の諸態様は以下のとおりである。
[1]
沸点が100℃未満の水溶性溶剤を50〜95質量%を含む重合体粒子水分散体であって、前記重合体粒子水分散体中の水溶性溶剤濃度を10質量%以下になるまで水希釈した際の重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径が、水希釈前の体積平均粒子径に対し、50〜200%である重合体粒子水分散体。
[2]
基材の表面に形成された、上記[1]に記載の重合体粒子水分散体のコーティング膜。
[3]
太陽電池用カバーガラス表面に形成された、上記[2]に記載のコーティング膜。
That is, various aspects of the present invention are as follows.
[1]
A polymer particle aqueous dispersion containing 50 to 95% by mass of a water-soluble solvent having a boiling point of less than 100 ° C., diluted with water until the concentration of the water-soluble solvent in the polymer particle aqueous dispersion becomes 10% by mass or less. A polymer particle aqueous dispersion in which the volume average particle diameter of the solid content particles contained in the polymer particle aqueous dispersion is 50 to 200% of the volume average particle diameter before water dilution.
[2]
The coating film of the aqueous dispersion of polymer particles according to the above [1], which is formed on the surface of a base material.
[3]
The coating film according to the above [2], which is formed on the surface of a cover glass for a solar cell.
本発明によれば、優れた光学特性を有するコーティング膜を形成できる重合体粒子水分散体が得られる。 According to the present invention, a polymer particle aqueous dispersion capable of forming a coating film having excellent optical properties can be obtained.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。
以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜変形して実施できる。
なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートの両方を意味する。また、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びそれに対応するメタクリル酸の両方を意味する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, abbreviated as “embodiments”) will be described in detail.
The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of the gist thereof.
In addition, in this specification, "(meth) acrylate" means both acrylate and the corresponding methacrylate. Further, "(meth) acrylic acid" means both acrylic acid and the corresponding methacrylic acid.
<重合体粒子水分散体>
本発明の重合体粒子水分散体は、沸点(大気圧下)が100℃未満の水溶性溶剤を50〜95質量%を含む重合体粒子水分散体であって、前記重合体粒子水分散体中の水溶性溶剤の濃度を10質量%以下になるまで水希釈した際の重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径が、水希釈前の体積平均粒子径に対し、50〜200%である。
好ましくは、重合体粒子水分散体中の水溶性溶剤の濃度を10質量%以下になるまで水希釈した際の重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径は、水希釈前の体積平均粒子径に対し60〜180%であってよく、より好ましくは60〜150%であってよい。
重合体粒子水分散体の水希釈による体積平均粒子径の変化率が上記範囲内であることによって、優れた光学特性を有するコーティング膜を形成することができる。ここでの「優れた光学特性」の指標の1つは、典型的にはヘーズであり、例えばJIS K7361−1に規定される方法によって測定されるヘーズが5%以下、好ましくは4%以下、より好ましくは3%以下、さらに好ましくは2%以下、最も好ましくは1%以下であることを指す。
<Polymer particle aqueous dispersion>
The polymer particle aqueous dispersion of the present invention is a polymer particle aqueous dispersion containing 50 to 95% by mass of a water-soluble solvent having a boiling point (under atmospheric pressure) of less than 100 ° C. The volume average particle size of the solid content particles contained in the aqueous dispersion of polymer particles when the concentration of the water-soluble solvent in the solvent is diluted with water to 10% by mass or less is larger than the volume average particle size before water dilution. It is 50 to 200%.
Preferably, the volume average particle size of the solid content particles contained in the aqueous dispersion of the polymer particles when the concentration of the water-soluble solvent in the aqueous dispersion of the polymer particles is diluted with water to 10% by mass or less is diluted with water. It may be 60 to 180%, more preferably 60 to 150% of the previous volume average particle size.
When the rate of change in the volume average particle size due to water dilution of the polymer particle aqueous dispersion is within the above range, a coating film having excellent optical properties can be formed. One of the indicators of "excellent optical properties" here is typically haze, for example, haze measured by the method specified in JIS K7361-1 is 5% or less, preferably 4% or less. It means that it is more preferably 3% or less, further preferably 2% or less, and most preferably 1% or less.
沸点が100℃未満の水溶性溶剤として、以下に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等が挙げられる。 Examples of the water-soluble solvent having a boiling point of less than 100 ° C. include, but are not limited to, alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol and t-butyl alcohol, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile and the like. Can be mentioned.
重合体粒子水分散体中の水溶性溶剤は50〜95質量%であり、好ましくは60〜95質量%であり、さらに好ましくは70〜95質量%である。上記範囲の水溶性溶剤を含む重合体粒子水分散体を基材に塗布することで、膜厚ムラを低減したコーティング膜を得ることができる。 The water-soluble solvent in the aqueous dispersion of the polymer particles is 50 to 95% by mass, preferably 60 to 95% by mass, and more preferably 70 to 95% by mass. By applying a polymer particle aqueous dispersion containing a water-soluble solvent in the above range to a substrate, a coating film with reduced film thickness unevenness can be obtained.
重合体粒子水分散体は、水溶性溶剤の濃度を50〜95質量%から10重量%になるまで水希釈した際の重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径が、水希釈前の体積平均粒子径に対し、50〜200%であり、好ましくは60〜150%、より好ましくは80〜130%である。上記範囲の体積平均粒子径変化を示す重合体粒子水分散体を基材に塗布することで、塗膜ヘイズの低い、光学特性が良好なコーティング膜を得ることができる。水希釈による体積平均粒子径変化が上記範囲の重合体粒子水分散体は、重合体のモノマー種類や比率、架橋度により、水溶性溶剤による重合体のブリード成分を抑制することで得ることができる。
なお、本明細書において、重合体粒子水分散体の水希釈は、通常、スターラ―で撹拌した重合体粒子水分散体に蒸留水を加え、濃度を調整することによって行うことができる。また、本明細書において、体積平均粒子径の測定は、通常、動的光散乱法を用いて行うことができる。
The polymer particle aqueous dispersion has a volume average particle diameter of solid content particles contained in the polymer particle aqueous dispersion when the concentration of the water-soluble solvent is diluted with water from 50 to 95% by mass to 10% by weight. It is 50 to 200%, preferably 60 to 150%, and more preferably 80 to 130% with respect to the volume average particle size before dilution with water. By applying a polymer particle aqueous dispersion showing a change in volume average particle size in the above range to a substrate, a coating film having a low coating film haze and good optical characteristics can be obtained. A polymer particle aqueous dispersion having a volume average particle size change in the above range due to water dilution can be obtained by suppressing the bleeding component of the polymer by a water-soluble solvent depending on the monomer type and ratio of the polymer and the degree of cross-linking. ..
In the present specification, the aqueous dilution of the polymer particle aqueous dispersion can be usually carried out by adding distilled water to the polymer particle aqueous dispersion stirred with a stirrer to adjust the concentration. Further, in the present specification, the measurement of the volume average particle size can usually be performed by using a dynamic light scattering method.
重合体粒子水分散体を構成する重合体として、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリ(メタ)アクリレート系、ポリ(メタ)アクリレート−シリコーン系共重合体、ポリビニルアセテート系、ポリブタジエン系、ポリ塩化ビニル系、塩素化ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリスチレン−(メタ)アクリレート系共重合体が挙げられる。
重合体粒子水分散体を構成する重合体の体積平均粒子径は、特に限定されるわけではないが、通常10nm〜500nmであり、より典型的には20nm〜100nmであってよい。
The polymer constituting the polymer particle aqueous dispersion is not limited to the following, and is, for example, a polyurethane-based, polyester-based, poly (meth) acrylate-based, poly (meth) acrylate-silicone-based copolymer, and the like. Examples thereof include polyvinyl acetate-based, polybutadiene-based, polyvinyl chloride-based, chlorinated polypropylene-based, polyethylene-based, polystyrene-based, and polystyrene- (meth) acrylate-based copolymers.
The volume average particle size of the polymer constituting the polymer particle aqueous dispersion is not particularly limited, but is usually 10 nm to 500 nm, and more typically 20 nm to 100 nm.
一実施形態において、重合体粒子水分散体は、コーティング膜の光学特性の観点から、加水分解性珪素化合物とビニル化合物とを重合して得られるものであることが好ましい。 In one embodiment, the aqueous dispersion of polymer particles is preferably obtained by polymerizing a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound from the viewpoint of the optical properties of the coating film.
加水分解性珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば下記式で表される化合物やその縮合生成物、シランカップリング剤等が挙げられる。
式:SiWxRy
ここで、式中、Wは炭素数1〜20のアルコキシ基、水酸基、炭素数1〜20のアセトキシ基、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20のオキシム基、エノキシ基、アミノキシ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表す。Rは、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭化水素基を表す。xは1以上4以下の整数であり、yは0以上3以下の整数である。また、x+y=4である。
The hydrolyzable silicon compound is not particularly limited, and examples thereof include a compound represented by the following formula, a condensation product thereof, and a silane coupling agent.
Formula: SiW x Ry
Here, in the formula, W is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, an acetoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a hydrogen atom, an oxime group having 1 to 20 carbon atoms, an enoxy group, an aminoxic group and an amide. Represents at least one group selected from the group consisting of groups. R is a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, and an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or 1 carbon group. Represents at least one hydrocarbon group selected from the group consisting of ~ 20 alkoxy groups or aryl groups having 6 to 20 carbon atoms substituted with halogen atoms. x is an integer of 1 or more and 4 or less, and y is an integer of 0 or more and 3 or less. Further, x + y = 4.
シランカップリング剤とは、ビニル重合性基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基、イソシアネート基等の有機物と反応性を有する官能基が分子内に存在するシラン誘導体を意味する。 The silane coupling agent means a silane derivative in which a functional group reactive with an organic substance such as a vinyl polymerizable group, an epoxy group, an amino group, a methacryl group, a mercapto group and an isocyanate group is present in the molecule.
重合体粒子水分散体を構成する加水分解性珪素化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン類;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘプチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリn−プロポキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ペンチルジメトキシシラン、ジ−n−ペンチルジエトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジエトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジメトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジエトキシシラン、ジ−n−オクチルジメトキシシラン、ジ−n−オクチルジエトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等のジアルコキシシラン類;トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のモノアルコキシシラン類が挙げられる。 The hydrolyzable silicon compound constituting the aqueous dispersion of polymer particles is not limited to the following, and is, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetra. Tetraalkoxysilanes such as -n-butoxysilane; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane , Isopropyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-pentyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-heptiltiltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, vinyltri Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3 , 3,3-Trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-hydroxyethyltrimethoxysilane, 2, -Hydroxyethyltriethoxysilane, 2-hydroxypropyltrimethoxysilane, 2-hydroxypropyltriethoxysilane, 3-hydroxypropyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercapto Propyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-) Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3- (meth) acrylicoxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acrylicoxypropyltriethoxysilane, 3-( Meta) acryloyloxypropyltri n-propoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropyltriisopropoxysi Trialkoxysilanes such as orchids, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, di-n-propyldimethoxysilane, Di-n-propyldiethoxysilane, diisopropyldimethoxysilane, diisopropyldiethoxysilane, di-n-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-pentyldimethoxysilane, di-n-pentyldiethoxy Silane, di-n-hexyldimethoxysilane, di-n-hexyldiethoxysilane, di-n-heptyldimethoxysilane, di-n-heptyldiethoxysilane, di-n-octyldimethoxysilane, di-n-octyldi Dialkoxysilanes such as ethoxysilane, di-n-cyclohexyldimethoxysilane, di-n-cyclohexyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane; trimethylmethoxysilane , Monoalkoxysilanes such as trimethylethoxysilane.
上述した加水分解性珪素化合物は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 As the above-mentioned hydrolyzable silicon compound, only one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
加水分解性珪素化合物は、チオール基を有するシランカップリング剤や、ビニル重合性基を有する加水分解性珪素化合物を含んでもよい。 The hydrolyzable silicon compound may include a silane coupling agent having a thiol group or a hydrolyzable silicon compound having a vinyl polymerizable group.
チオール基を有するシランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 The silane coupling agent having a thiol group is not particularly limited, and examples thereof include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane.
ビニル重合性基を有する加水分解性珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリn−プロポキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、2−トリメトキシシリルエチルビニルエーテル等のビニル重合性基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。 The hydrolyzable silicon compound having a vinyl polymerizable group is not particularly limited, and for example, 3- (meth) acrylicoxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acrylicoxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloyl. Oxypropylmethyldimethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropyltri n-propoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropyltriisopropoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, 2- Examples thereof include a silane coupling agent having a vinyl polymerizable group such as trimethoxysilylethyl vinyl ether.
これらシランカップリング剤は、後述するビニル単量体との共重合又は連鎖移動反応により化学結合を生成し得る。このため、ビニル重合性基やチオール基を有するシランカップリング剤を上述した加水分解性珪素化合物と混合若しくは複合化させて用いた場合、加水分解性珪素化合物の重合生成物と後述するビニル化合物の重合生成物とを化学結合により複合化し得る。 These silane coupling agents can form a chemical bond by copolymerization with a vinyl monomer described later or a chain transfer reaction. Therefore, when a silane coupling agent having a vinyl polymerizable group or a thiol group is mixed or compounded with the above-mentioned hydrolyzable silicon compound, the polymerization product of the hydrolyzable silicon compound and the vinyl compound described later are used. The polymerization product can be compounded by a chemical bond.
ビニル重合性基を有する加水分解性珪素化合物における「ビニル重合性基」としては、例えばビニル基、アリル基等が挙げられる。非限定的な具体例としては、3−(メタ)アクリルオキシプロピル基が挙げられる。 Examples of the "vinyl polymerizable group" in the hydrolyzable silicon compound having a vinyl polymerizable group include a vinyl group and an allyl group. Non-limiting specific examples include 3- (meth) acrylic oxypropyl groups.
加水分解性珪素化合物は、環状シロキサンオリゴマーを含んでいてもよい。環状シロキサンオリゴマーとしては、下記式で表される化合物を例示することができる。
式:(R’2SiO)m
ここで、式中、R’は、水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。mは整数であり、2≦m≦20である。
中でも、反応性等の点からオクタメチルシクロテトラシロキサン等の環状ジメチルシロキサンオリゴマーが好ましい。
The hydrolyzable silicon compound may contain a cyclic siloxane oligomer. Examples of the cyclic siloxane oligomer include compounds represented by the following formulas.
Formula: (R '2 SiO) m
Here, in the formula, R'is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, and an unsubstituted or branched alkyl group having 5 to 20 carbon atoms. At least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms substituted with a halogen atom is shown. m is an integer and 2 ≦ m ≦ 20.
Of these, cyclic dimethylsiloxane oligomers such as octamethylcyclotetrasiloxane are preferable from the viewpoint of reactivity and the like.
重合体粒子水分散体の中に含まれる、加水分解性官能基を4個以上含む加水分解性珪素化合物(例えばテトラアルコキシシラン類の加水分解縮合物)の加水分解縮合物の質量比が、重合体粒子水分散体全体の固形分に対し20%以上50%以下であることが好ましく、25%以上40%以下がより好ましい。
さらに、前記テトラアルコキシシラン類の加水分解縮合物等の加水分解性官能基を4個以上含む加水分解性珪素化合物は、前記重合体粒子の最外層に存在することがより好ましい。最外層に加水分解縮合物が存在することで、重合体粒子の水溶性溶剤に対する安定性が向上する傾向がある。
The mass ratio of the hydrolyzed condensate of the hydrolyzable silicon compound (for example, the hydrolyzed condensate of tetraalkoxysilanes) containing 4 or more hydrolyzable functional groups contained in the polymer particle aqueous dispersion is heavy. It is preferably 20% or more and 50% or less, and more preferably 25% or more and 40% or less, based on the solid content of the entire aqueous dispersion of the coalesced particles.
Further, it is more preferable that the hydrolyzable silicon compound containing four or more hydrolyzable functional groups such as a hydrolyzable condensate of the tetraalkoxysilanes is present in the outermost layer of the polymer particles. The presence of the hydrolyzed condensate in the outermost layer tends to improve the stability of the polymer particles to the water-soluble solvent.
加水分解性珪素化合物と重合させるためのビニル化合物(上述のビニル重合性基を有する加水分解性珪素化合物を除く)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物;カルボキシル基含有ビニル化合物、水酸基含有ビニル化合物、エポキシ基含有ビニル化合物、カルボニル基含有ビニル化合物のような官能基を含有する化合物が挙げられる。中でも2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル化合物は、コーティング組成物中に使用されるシリカ等の金属酸化物との間の水素結合性が強まる傾向にあるため、好ましい。 The vinyl compound (excluding the above-mentioned hydrolyzable silicon compound having a vinyl polymerizable group) for polymerizing with the hydrolyzable silicon compound is not limited to the following, but for example, (meth) acrylamide, ( Meta) Acrylic acid esters, aromatic vinyl compounds, vinyl cyanide compounds; compounds containing functional groups such as carboxyl group-containing vinyl compounds, hydroxyl group-containing vinyl compounds, epoxy group-containing vinyl compounds, and carbonyl group-containing vinyl compounds can be mentioned. .. Among them, a vinyl compound having a secondary amide group and / or a tertiary amide group is preferable because the hydrogen bond property with a metal oxide such as silica used in the coating composition tends to be strengthened.
カルボキシル基含有ビニル化合物の例としては、特に限定されないが、(メタ)アクリル酸、2−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸若しくはフマル酸のような各種の不飽和カルボン酸類;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノ−n−ブチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノ−n−ブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノ−n−ブチルのような不飽和ジカルボン酸類と飽和1価アルコール類とのモノエステル類(ハーフエステル類);アジピン酸モノビニル若しくはコハク酸モノビニルのような各種の飽和ジカルボン酸のモノビニルエステル類;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸若しくは無水トリメリット酸のような各種の飽和ポリカルボン酸の無水物類と上述の各種の水酸基含有ビニル系単量体類との付加反応生成物;上述の各種のカルボキシル基含有単量体類とラクトン類とを付加反応して得られる単量体類等が挙げられる。 Examples of the carboxyl group-containing vinyl compound are not particularly limited, but various unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, 2-carboxyethyl (meth) acrylate, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid. With unsaturated dicarboxylic acids such as monomethyl itaconate, mono-n-butyl itaconate, monomethyl maleate, mono-n-butyl maleate, monomethyl fumarate, mono-n-butyl fumarate and saturated monovalent alcohols. Monoesters (half esters); monovinyl esters of various saturated dicarboxylic acids such as monovinyl adipate or monovinyl succinate; various monovinyl esters such as succinic anhydride, glutaric anhydride, phthalic anhydride or trimellitic anhydride. Addition reaction product of the above-mentioned unsaturated polycarboxylic acid anhydrides and the above-mentioned various hydroxyl group-containing vinyl-based monomers; obtained by the addition reaction of the above-mentioned various carboxyl group-containing monomers and lactones. Examples thereof include monomers.
水酸基含有ビニル化合物の例としては、特に限定されないが、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート若しくは4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートのような各種のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル若しくは4−ヒドロキシブチルビニルエーテルのような各種の水酸基含有ビニルエーテル類;2−ヒドロキシエチルアリルエーテルのような各種の水酸基含有アリルエーテル類;ポリエチレングリコールに代表される種々のポリエーテルポリオールと、(メタ)アクリル酸に代表される種々の不飽和カルボン酸とから得られるポリオキシアルキレングリコールのモノエステル類;上述の各種の水酸基含有単量体類とε−カプロラクトンに代表される種々のラクトン類との付加物;グリシジル(メタ)アクリレートに代表される種々のエポキシ基含有不飽和単量体と酢酸に代表される種々の酸類との付加物;(メタ)アクリル酸に代表される種々の不飽和カルボン酸類と「カーデュラE」(オランダ国シェル社製の商品名)に代表されるα−オレフィンのエポキサイド以外の種々のモノエポキシ化合物との付加物等が挙げられる。 Examples of the hydroxyl group-containing vinyl compound are not particularly limited, but various hydroxyalkyl (meth) such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate or 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. Acrylates; Various hydroxyl group-containing vinyl ethers such as 2-hydroxyethyl vinyl ether or 4-hydroxybutyl vinyl ether; Various hydroxyl group-containing allyl ethers such as 2-hydroxyethyl allyl ether; Various polys represented by polyethylene glycol. Monoesters of polyoxyalkylene glycols obtained from ether polyols and various unsaturated carboxylic acids typified by (meth) acrylic acid; the various hydroxyl group-containing monomers described above and ε-caprolactone typified. Additives with various lactones; Additives with various epoxy group-containing unsaturated monomers represented by glycidyl (meth) acrylate and various acids represented by acetic acid; represented by (meth) acrylic acid Examples thereof include additions of various unsaturated carboxylic acids and various monoepoxide compounds other than epoxide of α-olefin represented by “Cardura E” (trade name manufactured by Shell Co., Ltd. of the Netherlands).
上述したビニル化合物は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 As the above-mentioned vinyl compound, only one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
上記式:式:SiWxRyで表される加水分解性珪素化合物の加水分解縮合物(b2)が用いられる場合の重合体粒子水分散体におけるビニル化合物(b1)と加水分解性珪素化合物の加水分解縮合物(b2)の質量比(b1)/(b2)は、1/100〜1/1が好ましく、1/50〜1/2がより好ましく、1/20〜1/4がさらに好ましい。上記範囲のときに重合体粒子の水溶性溶剤に対する安定性が向上する傾向がある。 The above formula: formula: of the vinyl compound (b1) and the hydrolyzable silicon compound in the polymer particle aqueous dispersion when the hydrolyzable condensate (b2) of the hydrolyzable silicon compound represented by SiW x R y is used. The mass ratio (b1) / (b2) of the hydrolyzed condensate (b2) is preferably 1/100 to 1/1, more preferably 1/50 to 1/2, and even more preferably 1/20 to 1/4. .. Within the above range, the stability of the polymer particles with respect to a water-soluble solvent tends to improve.
重合体粒子の合成の際には、水と共に乳化剤を使用してもよい。
乳化剤として、以下に限定されるものではないが、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルスルホン酸等の酸性乳化剤;酸性乳化剤のアルカリ金属(Li、Na、K等)塩、酸性乳化剤のアンモニウム塩、脂肪酸石鹸等のアニオン性界面活性剤;アルキルトリメチルアンモニウムブロミド、アルキルピリジニウムブロミド、イミダゾリニウムラウレート等の四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩型のカチオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル等のノニオン型界面活性剤、ラジカル重合性の二重結合を有する反応性乳化剤が挙げられる。
An emulsifier may be used together with water in the synthesis of the polymer particles.
The emulsifier includes, but is not limited to, alkylbenzene sulfonic acid, alkyl sulfonic acid, alkyl sulfosuccinic acid, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl aryl sulfate, polyoxyethylene distyrylphenyl ether sulfonic acid, and the like. Acid emulsifiers; alkali metal (Li, Na, K, etc.) salts of acidic emulsifiers, ammonium salts of acidic emulsifiers, anionic surfactants such as fatty acid soaps; alkyltrimethylammonium bromide, alkylpyridinium bromide, imidazolinium laurate, etc. Tertiary ammonium salt, pyridinium salt, imidazolinium salt type cationic surfactant; polyoxyethylene alkylaryl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene oxypropylene block copolymer, polyoxyethylene distyrylphenyl ether Examples thereof include nonionic surfactants such as, and reactive emulsifiers having a radically polymerizable double bond.
上述した乳化剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 The above-mentioned emulsifier may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合性の二重結合を有する反応性乳化剤としては、特に限定されないが、スルホン酸基又はスルホネート基を有するビニル単量体、硫酸エステル基を有するビニル単量体、及びそれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、ポリオキシエチレン等のノニオン基を有するビニル単量体、並びに、4級アンモニウム塩を有するビニル単量体等が挙げられる。 The reactive emulsifier having a radically polymerizable double bond is not particularly limited, but is limited to a vinyl monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group, a vinyl monomer having a sulfate ester group, and an alkali metal salt thereof. Examples thereof include a vinyl monomer having a nonionic group such as an ammonium salt and polyoxyethylene, and a vinyl monomer having a quaternary ammonium salt.
スルホン酸基又はスルホネート基を有するビニル単量体としては、特に限定されないが、例えばラジカル重合性の二重結合を有し、かつスルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩のような置換基により一部が置換された、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜4のアルキルエーテル基、炭素数2〜4のポリアルキルエーテル基、フェニル基、ナフチル基、及びコハク酸基からなる群より選ばれる置換基を有する化合物;スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩のような置換基が結合しているビニル基を有するビニルスルホネート化合物等が挙げられる。 The vinyl monomer having a sulfonic acid group or a sulfonate group is not particularly limited, but is, for example, a substituent having a radically polymerizable double bond and a substituent such as an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of the sulfonic acid group. Consists of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, a polyalkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group, and a succinic acid group partially substituted with. Compounds having a substituent selected from the group; examples thereof include vinyl sulfonate compounds having a vinyl group to which a substituent such as an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of a sulfonic acid group is bonded.
硫酸エステル基を有するビニル単量体としては、特に限定されないが、例えばラジカル重合性の二重結合を有し、かつ硫酸エステル基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩のような置換基により一部が置換された、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜4のアルキルエーテル基、炭素数2〜4のポリアルキルエーテル基、フェニル基、及びナフチル基からなる群より選ばれる置換基を有する化合物等が挙げられる。 The vinyl monomer having a sulfate ester group is not particularly limited, but is partially limited by, for example, having a radically polymerizable double bond and partially due to a substituent such as an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of the sulfate ester group. Substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, a polyalkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, a phenyl group, and a naphthyl group substituted with Examples thereof include compounds having.
スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩のような置換基により一部が置換されたコハク酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、アリルスルホコハク酸塩等が挙げられる。より詳しくは、例えばエレミノールJS−2(三洋化成社製、商品名)、ラテムルS−120、S−180A又はS−180(花王社製、商品名)等が挙げられる。 The compound having a succinic acid group partially substituted with a substituent such as an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of a sulfonic acid group is not particularly limited, and examples thereof include allyl sulfosuccinate. More specifically, for example, Eleminor JS-2 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., trade name), Latemul S-120, S-180A or S-180 (manufactured by Kao Corporation, trade name) and the like can be mentioned.
スルホン酸基のアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩のような置換基により一部が置換された、炭素数2〜4のアルキルエーテル基又は炭素数2〜4のポリアルキルエーテル基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えばアクアロンHS−10又はKH−1025(第一工業製薬社製、商品名)、アデカリアソープSE−1025N又はSR−1025(旭電化工業社製、商品名)等が挙げられる。 As a compound having an alkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms or a polyalkyl ether group having 2 to 4 carbon atoms, which is partially substituted with a substituent such as an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt of a sulfonic acid group. Although not particularly limited, for example, Aqualon HS-10 or KH-1025 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name), Adecaria Soap SE-1025N or SR-1025 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., trade name) and the like can be mentioned. Be done.
ノニオン基を有するビニル単量体としては、特に限定されないが、例えばα−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(商品名:アデカリアソープNE−20、NE−30、NE−40等、旭電化工業社製)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル(商品名:アクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50等、第一製薬工業社製)が挙げられ。 The vinyl monomer having a nonionic group is not particularly limited, and is, for example, α- [1-[(allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene (trade name: Adecaria). Thorpe NE-20, NE-30, NE-40, etc., manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), Polyoxyethylene alkyl propenylphenyl ether (trade names: Aqualon RN-10, RN-20, RN-30, RN-50, etc.) (Made by Daiichi Pharmaceutical Co., Ltd.).
重合体粒子合成の際の乳化剤の使用量は、重合安定性の観点から、加水分解性珪素化合物とビニル化合物の合計100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは0.001〜5質量部である。 From the viewpoint of polymerization stability, the amount of the emulsifier used in the synthesis of polymer particles is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 0.001 parts, based on 100 parts by mass of the total of the hydrolyzable silicon compound and the vinyl compound. ~ 5 parts by mass.
重合体粒子水分散体の合成において、重合触媒の存在下で加水分解性珪素化合物及びビニル化合物の重合を行うことが好ましい。 In the synthesis of the polymer particle aqueous dispersion, it is preferable to polymerize the hydrolyzable silicon compound and the vinyl compound in the presence of a polymerization catalyst.
加水分解性珪素化合物の重合触媒としては、重合に用いる成分等に応じて適宜選択できる。このような重合触媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、塩酸、フッ酸等のハロゲン化水素類、酢酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、乳酸等のカルボン酸類;硫酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸類;アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルスルホン酸等の酸性乳化剤類;酸性又は弱酸性の無機塩、フタル酸、リン酸、硝酸のような酸性化合物類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、酢酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、エタノールアミン類、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリメトキシシランのような塩基性化合物類;ジブチル錫オクチレート、ジブチル錫ジラウレートのような錫化合物が挙げられる。
これらの中で、重合触媒のみならず乳化剤としての作用を有する観点から、酸性乳化剤類が好ましく、炭素数が5〜30のアルキルベンゼンスルホン酸がより好ましい。
The polymerization catalyst of the hydrolyzable silicon compound can be appropriately selected depending on the components used for the polymerization and the like. Such polymerization catalysts are not limited to the following, but are, for example, hydrogen halides such as hydrochloric acid and fluoric acid, and carboxylic acids such as acetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and lactic acid; sulfuric acid, p-. Sulfonic acids such as toluene sulfonic acid; acidic emulsifiers such as alkylbenzene sulfonic acid, alkyl sulfonic acid, alkyl sulfosuccinic acid, polyoxyethylene alkyl sulfuric acid, polyoxyethylene alkylaryl sulfuric acid, polyoxyethylene distyrylphenyl ether sulfonic acid; acidic or Weakly acidic inorganic salts, acidic compounds such as phthalic acid, phosphoric acid and sulfuric acid; sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium acetate, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium hydroxide, tributylamine, diah Basic compounds such as zabicycloundecene, ethylenediamine, diethylenetriamine, ethanolamines, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) -aminopropyltrimethoxysilane; dibutyltin octylate, dibutyltin dilaurate Examples of tin compounds such as.
Among these, acidic emulsifiers are preferable, and alkylbenzene sulfonic acid having 5 to 30 carbon atoms is more preferable, from the viewpoint of having an action as an emulsifier as well as a polymerization catalyst.
ビニル化合物の重合触媒としては、熱又は還元性物質等によってラジカル分解してビニル化合物の付加重合を起こさせるラジカル重合触媒が好ましい。
このような重合触媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、t−ブチルヒドロパーオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ヒドロクロリド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が挙げられる。
As the polymerization catalyst of the vinyl compound, a radical polymerization catalyst that undergoes radical decomposition by heat or a reducing substance to cause addition polymerization of the vinyl compound is preferable.
Such polymerization catalysts are not limited to the following, and include, for example, potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, t-butylhydroperoxide, t-butylperoxybenzoate, 2 , 2-Azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (2-diaminopropane) hydrogen peroxide, 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile).
ビニル化合物の重合触媒の使用量としては、全ビニル化合物100質量部に対して、好ましくは0.001〜5質量部である。なお、重合速度の促進、及び70℃以下での低温の重合を望む場合、例えば重亜硫酸ナトリウム、塩化第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガリット等の還元剤をラジカル重合触媒と組み合わせて用いると有利である。 The amount of the vinyl compound polymerization catalyst used is preferably 0.001 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total vinyl compound. If it is desired to accelerate the polymerization rate and polymerize at a low temperature of 70 ° C. or lower, it is advantageous to use a reducing agent such as sodium bisulfite, ferrous chloride, ascorbic acid salt, or longalite in combination with a radical polymerization catalyst. be.
加水分解性珪素化合物の重合と、ビニル化合物の重合とは、別々に実施することも可能であるが、同時に実施すると水素結合等によるミクロな有機・無機複合化が達成できるので好ましい。 The polymerization of the hydrolyzable silicon compound and the polymerization of the vinyl compound can be carried out separately, but it is preferable to carry out the polymerization at the same time because a micro-organic-inorganic composite by hydrogen bonds or the like can be achieved.
重合体粒子水分散体を得る方法として、乳化剤がミセルを形成するのに十分な量の水の存在下に加水分解性珪素化合物とビニル化合物とを重合する、いわゆる乳化重合が適している。乳化重合の方法としては、例えば加水分解性珪素化合物及びビニル化合物、更には必要に応じて乳化剤をそのまま、又は乳化した状態で、一括若しくは分割して、又は連続的に反応容器中に滴下し、重合触媒の存在下、好ましくは大気圧から必要により10MPaまでの圧力下で、約30〜150℃の反応温度で重合させる方法等が挙げられる。ただし、必要に応じて、これ以上の圧力で、又はこれ以下の温度条件で重合してもよい。 As a method for obtaining an aqueous dispersion of polymer particles, so-called emulsion polymerization in which a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound are polymerized in the presence of an amount of water sufficient for an emulsifier to form micelles is suitable. As a method of emulsion polymerization, for example, a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound, and if necessary, an emulsifier as it is or in an emulsified state are collectively or divided, or continuously added dropwise into a reaction vessel. Examples thereof include a method of polymerizing at a reaction temperature of about 30 to 150 ° C. in the presence of a polymerization catalyst, preferably under a pressure from atmospheric pressure to 10 MPa if necessary. However, if necessary, polymerization may be carried out at a pressure higher than this or under temperature conditions lower than this.
重合原液の配合について、重合安定性の観点から、全固形分質量が0.1〜70質量%、好ましくは1〜55質量%の範囲になるように、加水分解性珪素化合物、ビニル化合物及び水、ならびに好ましくは乳化剤の各成分を配合するのが好ましい。全固形分質量(質量%)は、重合体粒子水分散体を100℃に加温したオーブンに2時間入れて乾燥させた乾燥質量を求め、下記式に基づいて求めることができる。
全固形分質量(質量%)=乾燥質量/重合体粒子水分散体の質量×100
From the viewpoint of polymerization stability, the hydrolyzable silicon compound, vinyl compound and water are blended so that the total solid content mass is in the range of 0.1 to 70% by mass, preferably 1 to 55% by mass. , And preferably each component of the emulsifier. The total solid content mass (mass%) can be determined based on the following formula by determining the dry mass of the aqueous dispersion of polymer particles placed in an oven heated to 100 ° C. for 2 hours and dried.
Total solid content mass (mass%) = dry mass / mass of polymer particle aqueous dispersion × 100
乳化重合を行うに際して、得られる重合体粒子の粒子径を適度に成長又は制御する観点から、シード重合法を用いることが好ましい。シード重合法とは、予め水相中にエマルジョン粒子(シード粒子)を存在させて重合させる方法である。シード重合法を行う際の重合系中のpHとしては、好ましくは1.0〜10.0、より好ましくは1.0〜6.0である。そのpHは、リン酸二ナトリウム、ボラックス、炭酸水素ナトリウム、アンモニア等のpH緩衝剤を用いて調節することが可能である。 When carrying out emulsion polymerization, it is preferable to use a seed polymerization method from the viewpoint of appropriately growing or controlling the particle size of the obtained polymer particles. The seed polymerization method is a method in which emulsion particles (seed particles) are present in the aqueous phase in advance and polymerized. The pH in the polymerization system when the seed polymerization method is carried out is preferably 1.0 to 10.0, more preferably 1.0 to 6.0. The pH can be adjusted with a pH buffer such as disodium phosphate, borax, sodium bicarbonate, ammonia and the like.
重合体粒子水分散体を得る方法として、加水分解性珪素化合物を重合させるのに必要な乳化剤及び水の存在下、加水分解性珪素化合物及びビニル化合物を、必要により溶剤存在下で重合した後、重合生成物がエマルジョンとなるまで水を添加する手法も適用できる。 As a method for obtaining an aqueous dispersion of polymer particles, the hydrolyzable silicon compound and vinyl compound are polymerized in the presence of an emulsifying agent and water necessary for polymerizing the hydrolyzable silicon compound, and then in the presence of a solvent, if necessary. A method of adding water until the polymerization product becomes an emulsion can also be applied.
重合体粒子水分散体は、得られる塗膜の基材密着性を向上させる観点から、コア層と、当該コア層を被覆する1層又は2層以上のシェル層とを備えたコア/シェル構造を有することが好ましい。当該コア/シェル構造を形成する方法としては、乳化重合を多段で行う、多段乳化重合が非常に有用である。コア/シェル構造は、例えば透過型電子顕微鏡等による形態観察や粘弾性測定による解析等により観察することができる。 The polymer particle aqueous dispersion has a core / shell structure including a core layer and one or more shell layers covering the core layer from the viewpoint of improving the adhesion of the obtained coating film to the substrate. It is preferable to have. As a method for forming the core / shell structure, multi-stage emulsion polymerization in which emulsion polymerization is carried out in multiple stages is very useful. The core / shell structure can be observed by, for example, morphological observation with a transmission electron microscope or analysis by viscoelasticity measurement.
多段乳化重合は、具体的には、例えば第1段階として、任意選択で乳化剤及び水の存在下、加水分解性珪素化合物及びビニル化合物(または加水分解性珪素化合物のみ)を重合してシード粒子を形成し、第2段階として、当該シード粒子の存在下、加水分解性珪素化合物及びビニル化合物を含む重合原液を添加して重合する(2段重合法)。3段以上の多段乳化重合を実施する場合、例えば第3段階として、さらに加水分解性珪素化合物及びビニル化合物を含む重合原液を添加して重合することができる。このような方法は、重合安定性の観点からも好適である。 Specifically, in the multi-stage emulsion polymerization, specifically, for example, as a first step, a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound (or only a hydrolyzable silicon compound) are optionally polymerized in the presence of an emulsifier and water to obtain seed particles. It is formed, and as a second step, a polymerization stock solution containing a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound is added and polymerized in the presence of the seed particles (two-step polymerization method). When three or more stages of multi-stage emulsion polymerization are carried out, for example, as the third stage, a polymerization stock solution containing a hydrolyzable silicon compound and a vinyl compound can be further added for polymerization. Such a method is also suitable from the viewpoint of polymerization stability.
2段重合法を採用する場合、上記第1段階において用いられる重合原液中の固形分質量(M1)と上記第2段階において添加される重合原液中の固形分質量(M2)との質量比((M1)/(M2))は、重合安定性の観点から、好ましくは9/1〜1/9、より好ましくは8/2〜2/8である。 When the two-stage polymerization method is adopted, the mass ratio of the solid content mass (M1) in the polymerization stock solution used in the first step to the solid content mass (M2) in the polymerization stock solution added in the second step (M2). (M1) / (M2)) is preferably 9/1 to 1/9, more preferably 8/2 to 2/8, from the viewpoint of polymerization stability.
重合体粒子水分散体を得るための重合原液には、必要に応じて、公知のいずれかの連鎖移動剤及び/又は分散安定剤を用いてもよい。
連鎖移動剤としては、特に限定されないが、例えば、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンのようなアルキルメルカプタン類;ベンジルメルカプタン、ドデシルベンジルメルカプタンのような芳香族メルカプタン類;チオリンゴ酸のようなチオカルボン酸又はそれらの塩若しくはそれらのアルキルエステル類、又はポリチオール類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジ(メチレントリメチロールプロパン)キサントゲンジスルフィド及びチオグリコール、α−メチルスチレンのダイマー等のアリル化合物等が挙げられる。
分散安定剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリカルボン酸及びスルホン酸塩からなる群より選ばれる各種の水溶性オリゴマー類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、澱粉、マレイン化ポリブタジエン、マレイン化アルキッド樹脂、ポリアクリル酸(塩)、ポリアクリルアミド、水溶性又は水分散性アクリル樹脂等の合成又は天然の水溶性又は水分散性の各種高分子物質等が挙げられる。
If necessary, any known chain transfer agent and / or dispersion stabilizer may be used as the polymerization stock solution for obtaining the polymer particle aqueous dispersion.
The chain transfer agent is not particularly limited, and is, for example, alkyl mercaptans such as n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, and t-dodecyl mercaptan; aromatic mercaptans such as benzyl mercaptan and dodecyl benzyl mercaptan; thioalonic acid. Such as thiocarboxylic acids or salts thereof or alkyl esters thereof, or polythiols, diisopropylxanthogen disulfides, di (methylenetrimethylolpropane) xanthogen disulfides and thioglycols, allyl compounds such as dimers of α-methylstyrene and the like. Be done.
The dispersion stabilizer is not particularly limited, and for example, various water-soluble oligomers selected from the group consisting of polycarboxylic acids and sulfonates, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, starch, maleated polybutadiene, maleized alkyd resin, and the like. Examples thereof include synthetic or natural water-soluble or water-dispersible polymer substances such as polyacrylic acid (salt), polyacrylamide, water-soluble or water-dispersible acrylic resin, and the like.
重合体粒子水分散体には、使用方法等に応じて、さらに他の成分を添加してもよい。このような他の成分の例としては、特に限定されないが、硬化剤、金属酸化物粒子、増粘剤、レベリング剤、チクソ化剤、消泡剤、凍結安定剤、艶消し剤、架橋反応触媒、顔料、硬化触媒、架橋剤、充填剤、皮張り防止剤、分散剤、湿潤剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、レオロジーコントロール剤、消泡剤、成膜助剤、防錆剤、染料、可塑剤、潤滑剤、還元剤、防腐剤、防黴剤、消臭剤、黄変防止剤、静電防止剤又は帯電調整剤を配合することができる。
これらの任意成分は、通常、重合体粒子水分散体中、10質量部以下、5質量部以下、または3質量部以下の配合量で用いることができる。
Other components may be further added to the aqueous dispersion of polymer particles depending on the method of use and the like. Examples of such other components are not particularly limited, but are a curing agent, a metal oxide particle, a thickener, a leveling agent, a tinxing agent, a defoaming agent, a freeze stabilizer, a matting agent, and a cross-linking reaction catalyst. , Pigments, curing catalysts, cross-linking agents, fillers, anti-skinning agents, dispersants, wetting agents, light stabilizers, antioxidants, UV absorbers, leology control agents, antifoaming agents, film-forming aids, rust preventives Agents, dyes, plasticizers, lubricants, reducing agents, preservatives, fungicides, deodorants, anti-yellowing agents, anti-static agents or anti-static agents can be blended.
These optional components can usually be used in an amount of 10 parts by mass or less, 5 parts by mass or less, or 3 parts by mass or less in the aqueous dispersion of polymer particles.
本発明に係る重合体粒子水分散体は沸点が100℃未満の水溶性溶剤を50〜95質量%を含む限り、その固形分量は特に限定されないが、一実施形態において、典型的には1〜45質量%であってよく、典型的には3〜40質量%であってよい。
なお、ここまで説明した本発明の重合体粒子水分散体は、第1の実施態様に係る重合体粒子水分散体と称する。
第1の実施態様に係る重合体粒子水分散体は、そのままコーティング膜の形成のために用いることができ、あるいはコーティング組成物の一原料として他成分と混合され得る。
The solid content of the aqueous polymer particle dispersion according to the present invention is not particularly limited as long as it contains 50 to 95% by mass of a water-soluble solvent having a boiling point of less than 100 ° C., but in one embodiment, it is typically 1 to 1. It may be 45% by weight, typically 3-40% by weight.
The polymer particle aqueous dispersion of the present invention described so far is referred to as a polymer particle aqueous dispersion according to the first embodiment.
The aqueous dispersion of polymer particles according to the first embodiment can be used as it is for forming a coating film, or can be mixed with other components as a raw material of a coating composition.
〔コーティング膜〕
本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜は、第1の実施態様に係る重合体粒子水分散体を基材に塗布し、乾燥させることで作成することができる。
[Coating film]
The coating film of the polymer particle aqueous dispersion according to the present invention can be prepared by applying the polymer particle aqueous dispersion according to the first embodiment to a base material and drying it.
コーティング膜形成のため上記重合体粒子水分散体を基材に塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレー吹き付け法、フローコーティング法、ロールコート法、刷毛塗り法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、キャスティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等が挙げられる。 The method of applying the polymer particle aqueous dispersion to the substrate for forming a coating film is not particularly limited, but for example, a spray spraying method, a flow coating method, a roll coating method, a brush coating method, a dip coating method, or a spin. Examples include a coating method, a screen printing method, a casting method, a gravure printing method, and a flexographic printing method.
さらに、一実施形態において、コーティング膜は500℃以上の温度で焼結することが好ましい。
焼結する温度は、500℃以上800℃以下がより好ましく、600℃以上750℃以下がさらに好ましい。さらに、高圧水銀灯等の紫外線照射等の処理を同時又は直列に行うことで焼結してもよい。
上記温度で焼結することにより、重合体粒子の有機物が分解することで、コーティング膜の水接触角が低下する傾向にあり、防汚性が向上する傾向にある。
また、上記温度で焼結することにより、重合体粒子の有機物が分解し、結果として膜内部に空孔が生成しやすくなり、低屈折率化によって反射防止性能がより向上する傾向にある。
Further, in one embodiment, the coating film is preferably sintered at a temperature of 500 ° C. or higher.
The sintering temperature is more preferably 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and further preferably 600 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. Further, it may be sintered by performing treatments such as ultraviolet irradiation of a high-pressure mercury lamp at the same time or in series.
By sintering at the above temperature, the organic matter of the polymer particles is decomposed, so that the water contact angle of the coating film tends to decrease, and the antifouling property tends to improve.
Further, by sintering at the above temperature, the organic matter of the polymer particles is decomposed, and as a result, pores are easily generated inside the film, and the antireflection performance tends to be further improved by lowering the refractive index.
一実施形態において、コーティング膜は、特に限定されないが、安定的な塗膜形成の観点から、第1の実施態様に係る重合体粒子水分散体は、さらに金属酸化物粒子(A)と加水分解性珪素化合物(C)とを含むコーティング組成物として基材に塗布し、乾燥(焼結)させることで作成することが好ましい。この場合の塗布及び焼結方法としても、上述の方法を採用することができる。
第1の実施態様に係る重合体粒子水分散体に加えて、金属酸化物粒子(A)と加水分解性珪素化合物(C)とを含むコーティング組成物として用いる場合、これを第2の態様に係る重合体粒子水分散体と称する。
In one embodiment, the coating film is not particularly limited, but from the viewpoint of stable coating film formation, the polymer particle aqueous dispersion according to the first embodiment is further hydrolyzed with the metal oxide particles (A). It is preferably prepared by applying it to a substrate as a coating composition containing the sex silicon compound (C) and drying (sintering) it. As the coating and sintering method in this case, the above-mentioned method can be adopted.
When used as a coating composition containing the metal oxide particles (A) and the hydrolyzable silicon compound (C) in addition to the polymer particle aqueous dispersion according to the first embodiment, this is applied to the second embodiment. It is referred to as such a polymer particle aqueous dispersion.
金属酸化物粒子(A)としては、特に限定されないが、例えば、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、亜鉛、スズ、インジウム、ガリウム、ゲルマニウム、アンチモン、モリブデンなどの酸化物が挙げられる。光学特性、耐久性の点から、特にケイ素酸化物が好ましい。
一実施形態において、金属酸化物粒子(A)の数平均粒子径(一次粒子、二次粒子またはそれらの混合物であってよい)は、例えば1nm〜10000nmであってよい。また、金属酸化物粒子(A)の形態は、特に限定されず、粉体、分散液、ゾル等が挙げられる。
通常、コーティング組成物中で、金属酸化物粒子(A)と、これに混合される第1の態様に係る重合体粒子水分散体に含まれる固形分総量との質量比は、1/100〜100/100であってよく、好ましくは2/100〜80/100であってよい。
ケイ素酸化物粒子の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、日産化学工業株式会社製の「スノーテックス−OXS(登録商標)」、同社製「スノーテックス−O(登録商標)」、同社製「スノーテックス−OL(登録商標)」及び同社製「スノーテックス−OYL(登録商標)」等が挙げられる。
The metal oxide particles (A) are not particularly limited, and examples thereof include oxides such as silicon, aluminum, titanium, zirconium, zinc, tin, indium, gallium, germanium, antimony, and molybdenum. Silicon oxide is particularly preferable from the viewpoint of optical properties and durability.
In one embodiment, the number average particle size of the metal oxide particles (A) (which may be primary particles, secondary particles or a mixture thereof) may be, for example, 1 nm to 10000 nm. The form of the metal oxide particles (A) is not particularly limited, and examples thereof include powders, dispersions, and sol.
Usually, in the coating composition, the mass ratio of the metal oxide particles (A) and the total amount of solids contained in the aqueous dispersion of the polymer particles according to the first aspect mixed therein is 1/100 to 100. It may be 100/100, preferably 2/100 to 80/100.
Specific examples of the silicon oxide particles are not limited to the following, but for example, "Snowtex-OXS (registered trademark)" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., "Snowtex-O (registered trademark)" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., and the same company. Examples include "Snowtex-OL (registered trademark)" manufactured by the same company and "Snowtex-OYL (registered trademark)" manufactured by the same company.
一実施形態において、コーティング組成物としての第2の態様に係る重合体粒子水分散体は、重合体粒子の重合に用いられる加水分解性珪素化合物とは区別して、加水分解性珪素化合物(C)をさらに含んでもよい。これにより、本実施形態のコーティング膜は、機械的強度がより増加する傾向にある。 In one embodiment, the aqueous dispersion of polymer particles according to the second aspect as a coating composition is a hydrolyzable silicon compound (C) in distinction from the hydrolyzable silicon compound used for polymerizing polymer particles. May be further included. As a result, the coating film of the present embodiment tends to have a higher mechanical strength.
加水分解性珪素化合物(C)として用いられる加水分解性珪素含有化合物としては、下記式(1)で表される加水分解性珪素含有化合物(c1)、下記式(2)で表される加水分解性珪素含有化合物(c2)、下記式(3)で表される加水分解性珪素化合物(c3)からなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。
R1 nSiX4−n (1)
ここで、式(1)中、R1は水素原子、あるいは、ハロゲン基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基を有していてもよい、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基若しくはアリール基を表す。Xは、加水分解性基を表し、nは0〜3の整数である。加水分解性基は加水分解により水酸基が生じる基であれば特に限定されず、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、フェノキシ基、オキシム基等が挙げられる。
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
ここで、式(2)中、Xは加水分解性基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を表す。nは0又は1である。
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
ここで、式(3)中、R3は炭素数1〜6のアルキル基を表す。nは2〜8の整数である。
Examples of the hydrolyzable silicon-containing compound used as the hydrolyzable silicon compound (C) include the hydrolyzable silicon-containing compound (c1) represented by the following formula (1) and the hydrolysis represented by the following formula (2). One or more selected from the group consisting of the sex silicon-containing compound (c2) and the hydrolyzable silicon compound (c3) represented by the following formula (3) can be used.
R 1 n SiX 4-n (1)
Here, in the formula (1), R 1 may have a hydrogen atom, a halogen group, a hydroxy group, a mercapto group, an amino group, a (meth) acryloyl group or an epoxy group, and has 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group. X represents a hydrolyzable group, and n is an integer of 0 to 3. The hydrolyzable group is not particularly limited as long as it is a group in which a hydroxyl group is generated by hydrolysis, and examples thereof include a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group, an amino group, a phenoxy group and an oxime group.
X 3 Si-R 2 n- SiX 3 (2)
Here, in the formula (2), X represents a hydrolyzable group, and R 2 represents an alkylene group or a phenylene group having 1 to 6 carbon atoms. n is 0 or 1.
R 3- (O-Si (OR 3 ) 2 ) n- OR 3 (3)
Here, in the formula (3), R 3 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. n is an integer of 2-8.
加水分解性珪素化合物(c1)及び(c2)として、特に限定されないが、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ(n−プロポキシ)シラン、テトラ(i−プロポキシ)シラン、テトラ(n−ブトキシ)シラン、テトラ(i−ブトキシ)シラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス(トリフェノキシシリル)メタン、ビス(トリメトキシシリル)エタン、ビス(トリエトキシシリル)エタン、ビス(トリフェノキシシリル)エタン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)プロパン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)プロパン、1,3−ビス(トリフェノキシシリル)プロパン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラキス(トリクロロアセトキシ)シラン、テトラキス(トリフルオロアセトキシ)シラン、トリアセトキシシラン、トリス(トリクロロアセトキシ)シラン、トリス(トリフルオロアセトキシ)シラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリス(トリクロロアセトキシ)シラン、テトラクロロシラン、テトラブロモシラン、テトラフルオロシラン、トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリフルオロシラン、メチルトリクロロシラン、メチルトリブロモシラン、メチルトリフルオロシラン、テトラキス(メチルエチルケトキシム)シラン、トリス(メチルエチルケトキシム)シラン、メチルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン、フェニルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン、ビス(メチルエチルケトキシム)シラン、メチルビス(メチルエチルケトキシム)シラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジエチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルシラン、ビス(ジエチルアミノ)メチルシラン等が挙げられる。 The hydrolyzable silicon compounds (c1) and (c2) are not particularly limited, and are, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra (n-propoxy) silane, tetra (i-propoxy) silane, and tetra (n-butoxy). ) Silane, tetra (i-butoxy) silane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltri Ethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethoxysilane, diethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethyl Dimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, bis (triphenyloxysilyl) methane, bis (trimethoxysilyl) ethane, bis (triethoxysilyl) ethane, bis ( Triphenoxysilyl) ethane, 1,3-bis (trimethoxysilyl) propane, 1,3-bis (triethoxysilyl) propane, 1,3-bis (triphenyloxysilyl) propane, 1,4-bis (trimethoxy) Cyril) benzene, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-hydroxypropyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 3- Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxipropyltriethoxysilane Silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, tetraacetoxysilane, tetrax (trichloroacetoxy) silane, tetrax (trifluoroacetoxy) silane, triacetoxysilane, tris (trichloroacetoxy) silane, Tris (trifluoroacetoxy) silane, methyltriacetoxysilane, methyltris (trichloroacetoxy) silane, tetraclo Losilane, tetrabromosilane, tetrafluorosilane, trichlorosilane, tribromosilane, trifluorosilane, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrifluorosilane, tetrakis (methylethylketoxim) silane, tris (methylethylketoxim) silane, methyltris (Methylethylketoxim) silane, phenyltris (methylethylketoxim) silane, bis (methylethylketoxim) silane, methylbis (methylethylketoxim) silane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (diethylamino) ) Dimethylsilane, bis (dimethylamino) methylsilane, bis (diethylamino) methylsilane and the like can be mentioned.
加水分解性珪素化合物(c3)としては、特に限定されないが、例えば、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物(例えば多摩化学工業社製の商品名「Mシリケート51」、コルコート社製の商品名「MSI51」、三菱化学社製の商品名「MS51」、同「MS56」)、テトラエトキシシランの部分加水分解縮合物(多摩化学工業社製の商品名「シリケート35」、同「シリケート45」、コルコート社製の商品名「ESI40」、同「ESI48」)、テトラメトキシシランとテトラエトキシシランとの共部分加水分解縮合物(多摩化学工業社製の商品名「FR−3」、コルコート社製の商品名「EMSi48」)等が挙げられる。 The hydrolyzable silicon compound (c3) is not particularly limited, but for example, a partially hydrolyzed condensate of tetramethoxysilane (for example, a trade name “M silicate 51” manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd. MSI51 ”, product names“ MS51 ”manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.,“ MS56 ”), partial hydrolysis condensate of tetraethoxysilane (trade name“ Silicate 35 ”, same“ Silicate 45 ”manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., Corcote Product name "ESI40", product name "ESI48"), co-hydrolyzed condensate of tetramethoxysilane and tetraethoxysilane (product name "FR-3" manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., product manufactured by Corcote Co., Ltd. The name "EMSi48") and the like can be mentioned.
通常、コーティング組成物としての第2の態様に係る重合体粒子水分散体中で、第1の態様に係る重合体粒子水分散体に含まれる固形分総量と、これに混合される加水分解性珪素化合物(C)との質量比は、100/50〜100/1000であってよく、好ましくは100/100〜100/600であってよい。 Usually, in the polymer particle aqueous dispersion according to the second aspect as a coating composition, the total amount of solids contained in the polymer particle aqueous dispersion according to the first aspect and the hydrolyzability mixed therein. The mass ratio with the silicon compound (C) may be 100/50 to 100/1000, preferably 100/100 to 100/600.
本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜は、第1の態様または第2の態様に係る重合体粒子水分散体を用いて、公知の任意の基材上に形成することができる。基材は、特に限定されるものではないが、ガラス等の無機材料、天然樹脂や合成樹脂である樹脂材料が挙げられる。本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜は、特に太陽電池の分野において、太陽電池の保護カバーであるテクスチャーガラス基材等の表面に凹凸を有するガラス基材上に好適に適用される。 The coating film of the polymer particle aqueous dispersion according to the present invention can be formed on any known substrate by using the polymer particle aqueous dispersion according to the first aspect or the second aspect. The base material is not particularly limited, and examples thereof include inorganic materials such as glass, and resin materials such as natural resins and synthetic resins. The coating film of the polymer particle aqueous dispersion according to the present invention is suitably applied to a glass substrate having irregularities on the surface such as a textured glass substrate which is a protective cover for a solar cell, particularly in the field of solar cells. ..
本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜の厚みは、用途に依存して適切に調節され得る。その平均厚み(例えばランダムに選択した5箇所の値の平均)は、特に限定されないが、例えば、乾燥/焼結/冷却後で1nm〜1000nmであってよく、典型的には5nm〜500nmであってよい。 The thickness of the coating film of the aqueous dispersion of polymer particles according to the present invention can be appropriately adjusted depending on the application. The average thickness (for example, the average of five randomly selected values) is not particularly limited, but may be, for example, 1 nm to 1000 nm after drying / sintering / cooling, and typically 5 nm to 500 nm. You can do it.
本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜は、用途に依存して表面を撥水処理してよい。撥水処理の方法としては、特に限定されないが、例えばコーティング膜表面にシリコーン系及び/又はフッ素系撥水剤を塗布、乾燥して行うことができる。 The surface of the coating film of the aqueous dispersion of polymer particles according to the present invention may be water-repellent depending on the intended use. The method of water repellent treatment is not particularly limited, but for example, a silicone-based and / or fluorine-based water repellent can be applied to the surface of the coating film and dried.
本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜の表面の十点平均粗さ(RzJIS)は、用途に依存して適切に調整され得る。十点平均粗さ(RzJIS)は、特に限定されないが、例えば0.01〜50μmであってよく、典型的には0.02〜10μmであってよい。コーティング膜の表面の十点平均粗さ(RzJIS)を調整することで、塗膜の透明性、防汚性(表面親水性、又は撥水処理後の表面撥水性)を向上できる。十点平均粗さ(RzJIS)を上記範囲にするためには、金属酸化物粒子(A)の平均粒子径や量、重合体粒子の体積平均粒子径や量を調整すればよい。 The ten-point average roughness (RzJIS) of the surface of the coating film of the polymer particle aqueous dispersion according to the present invention can be appropriately adjusted depending on the application. The ten-point average roughness (RzJIS) is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 50 μm, and typically 0.02 to 10 μm. By adjusting the ten-point average roughness (RzJIS) of the surface of the coating film, the transparency and antifouling property (surface hydrophilicity or surface water repellency after water repellent treatment) of the coating film can be improved. In order to make the ten-point average roughness (RzJIS) within the above range, the average particle size and amount of the metal oxide particles (A) and the volume average particle size and amount of the polymer particles may be adjusted.
一実施形態において、本発明に係る重合体粒子水分散体のコーティング膜は、透明性、反射防止特性、防汚性にも優れた機能を付与することができる。そのため、このコーティング膜は、太陽電池用カバーガラスのコーティング膜として特に好適である。すなわち、一実施形態において、コーティング膜は、太陽電池用カバーグラス表面に形成されたものであることが好ましい。 In one embodiment, the coating film of the aqueous dispersion of polymer particles according to the present invention can be imparted with functions excellent in transparency, antireflection properties, and antifouling properties. Therefore, this coating film is particularly suitable as a coating film for a cover glass for a solar cell. That is, in one embodiment, the coating film is preferably formed on the surface of the cover glass for a solar cell.
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。
後述する合成例、実施例及び比較例における、各種の物性及び評価は下記の方法で測定及び評価した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples and comparative examples.
Various physical properties and evaluations in the synthetic examples, examples and comparative examples described later were measured and evaluated by the following methods.
(1)体積平均粒子径の測定
動的光散乱式粒度分布測定装置UPA−UZ152(マイクロトラック・ベル株式会社製)を用い、重合体粒子水分散体に含まれる固形分粒子の体積平均粒子径を評価した。
(1) Measurement of volume average particle size Using a dynamic light scattering type particle size distribution measuring device UPA-UZ152 (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), the volume average particle size of the solid content particles contained in the polymer particle aqueous dispersion Was evaluated.
(2)ヘイズの測定
実施例及び比較例で得られた試験板について、日本国日本電色工業株式会社製濁度計NDH2000を用いて、JIS K7361−1に規定される方法にてヘイズを測定した。
(2) Measurement of haze For the test plates obtained in Examples and Comparative Examples, haze was measured by the method specified in JIS K7361-1 using a turbidity meter NDH2000 manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd., Japan. did.
〔合成例〕
以下、後述する実施例及び比較例において用いた重合体粒子水分散体の合成例を記載する。
[Synthesis example]
Hereinafter, examples of synthesizing the aqueous dispersion of polymer particles used in Examples and Comparative Examples described later will be described.
(合成例1)重合体粒子水分散体(B−1)の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1000g、及びドデシルベンゼンスルホン酸7gを投入した後、撹拌しながら80℃に加温して混合液(1)を得た。
得られた混合液(1)に、コア層の原料としてジメチルジメトキシシラン250g及びフェニルトリメトキシシラン200gを混合して得られた混合液(2)を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下して混合液(3)を得た。
その後、反応容器中の温度が80℃の状態で混合液(3)を約1時間撹拌した。
次に、得られた混合液(3)に、シェル層の原料としてアクリル酸ブチル15g、テトラエトキシシラン50g、フェニルトリメトキシシラン25g、及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン3gを混合して得られた混合液(4)と、ジエチルアクリルアミド30g、アクリル酸1g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25質量%水溶液)4g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液4g、及びイオン交換水1000gを混合して得られた混合液(5)とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下して混合物(6)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(6)を約2時間撹拌した。その後、混合物(6)にテトラエトキシシラン400gを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約30分かけて滴下して混合液(7)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(7)を約2時間撹拌した。その後、混合物(7)を室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過し、精製水及びエタノールで濃度を調整して重合体粒子水分散体(B−1)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径80nm)を得た。
(Synthesis Example 1) Synthesis of Polymer Particle Water Dispersion (B-1) 1000 g of ion-exchanged water and 7 g of dodecylbenzene sulfonic acid were charged into a reactor having a reflux condenser, a dropping tank, a thermometer and a stirrer. Then, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring to obtain a mixed solution (1).
The temperature in the reaction vessel of the mixed solution (2) obtained by mixing 250 g of dimethyldimethoxysilane and 200 g of phenyltrimethoxysilane as raw materials for the core layer with the obtained mixed solution (1) was maintained at 80 ° C. In this state, the mixture was added dropwise over about 2 hours to obtain a mixed solution (3).
Then, the mixture (3) was stirred for about 1 hour while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C.
Next, the obtained mixed solution (3) was obtained by mixing 15 g of butyl acrylate, 50 g of tetraethoxysilane, 25 g of phenyltrimethoxysilane, and 3 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane as raw materials for the shell layer. Mixture (4), diethylacrylamide 30 g, acrylic acid 1 g, reactive emulsifier (trade name "Adecaria Soap SR-1025", manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., solid content 25% by mass aqueous solution) 4 g, ammonium persulfate A mixture (5) obtained by mixing 4 g of a 2 mass% aqueous solution and 1000 g of ion-exchanged water is simultaneously added dropwise over about 2 hours while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. ( 6) was obtained.
Further, as a heat curing, the mixture (6) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, 400 g of tetraethoxysilane was added dropwise to the mixture (6) over about 30 minutes while keeping the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. to obtain a mixture (7).
Further, as heat curing, the mixture (7) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, the mixture (7) is cooled to room temperature, filtered through a 100-mesh wire mesh, and the concentration is adjusted with purified water and ethanol to adjust the concentration of the polymer particle aqueous dispersion (B-1) (ethanol concentration 80% by mass, volume average). Particle size 80 nm) was obtained.
(合成例2)重合体粒子水分散体(B−2)の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1600g、及びドデシルベンゼンスルホン酸8gを投入した後、撹拌しながら80℃に加温して混合液(1)を得た。
得られた混合液(1)に、コア層の原料としてジメチルジメトキシシラン185g及びフェニルトリメトキシシラン72gを混合して得られた混合液(2)を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下して混合液(3)を得た。
その後、反応容器中の温度が80℃の状態で混合液(3)を約1時間撹拌した。次に、得られた混合液(3)に、シェル層の原料としてアクリル酸ブチル150g、テトラエトキシシラン30g、フェニルトリメトキシシラン92g、及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gを混合して得られた混合液(4)と、ジエチルアクリルアミド165g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25質量%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g、及びイオン交換水1900gを混合して得られた混合液(5)とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下して混合物(6)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(6)を約2時間撹拌した。その後、混合物(6)を室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過し、精製水及びエタノールで濃度を調整して重合体粒子水分散体(B−2)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径90nm)を得た。
(Synthesis Example 2) Synthesis of Polymer Particle Water Dispersion (B-2) 1600 g of ion-exchanged water and 8 g of dodecylbenzene sulfonic acid were charged into a reactor having a reflux condenser, a dropping tank, a thermometer and a stirrer. Then, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring to obtain a mixed solution (1).
The temperature in the reaction vessel of the mixed solution (2) obtained by mixing 185 g of dimethyldimethoxysilane and 72 g of phenyltrimethoxysilane as raw materials for the core layer with the obtained mixed solution (1) was maintained at 80 ° C. In this state, the mixture was added dropwise over about 2 hours to obtain a mixed solution (3).
Then, the mixture (3) was stirred for about 1 hour while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Next, 150 g of butyl acrylate, 30 g of tetraethoxysilane, 92 g of phenyltrimethoxysilane, and 1.3 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane were mixed with the obtained mixed solution (3) as raw materials for the shell layer. The obtained mixture (4), diethylacrylamide 165 g, acrylic acid 3 g, reactive emulsifier (trade name "Adecaria Soap SR-1025", manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., solid content 25 mass% aqueous solution) 13 g, excess. A mixture (5) obtained by mixing 40 g of a 2 mass% aqueous solution of ammonium sulfate and 1900 g of ion-exchanged water was simultaneously added dropwise over about 2 hours while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. The mixture (6) was obtained.
Further, as a heat curing, the mixture (6) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, the mixture (6) is cooled to room temperature, filtered through a 100-mesh wire mesh, and the concentration is adjusted with purified water and ethanol to adjust the concentration of the polymer particle aqueous dispersion (B-2) (ethanol concentration 80% by mass, volume average). Particle size 90 nm) was obtained.
(合成例3)重合体粒子水分散体(B−3)の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1600g、及びドデシルベンゼンスルホン酸8gを投入した後、撹拌しながら80℃に加温して混合液(1)を得た。
得られた混合液(1)に、コア層の原料としてジメチルジメトキシシラン185g及びフェニルトリメトキシシラン72gを混合して得られた混合液(2)を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下して混合液(3)を得た。
その後、反応容器中の温度が80℃の状態で混合液(3)を約1時間撹拌した。次に、得られた混合液(3)に、シェル層の原料としてアクリル酸ブチル150g、テトラエトキシシラン30g、フェニルトリメトキシシラン92g、及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gを混合して得られた混合液(4)と、ジエチルアクリルアミド165g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25質量%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g、及びイオン交換水1900gを混合して得られた混合液(5)とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下して混合物(6)を得た。その後、混合物(6)にテトラエトキシシラン400gを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約30分かけて滴下して混合液(7)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(7)を約2時間撹拌した。その後、混合物(7)を室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過し、精製水及びエタノールで濃度を調整して重合体粒子水分散体(B−3)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径110nm)を得た。
(Synthesis Example 3) Synthesis of Polymer Particle Water Dispersion (B-3) 1600 g of ion-exchanged water and 8 g of dodecylbenzene sulfonic acid were charged into a reactor having a reflux condenser, a dropping tank, a thermometer and a stirrer. Then, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring to obtain a mixed solution (1).
The temperature in the reaction vessel of the mixed solution (2) obtained by mixing 185 g of dimethyldimethoxysilane and 72 g of phenyltrimethoxysilane as raw materials for the core layer with the obtained mixed solution (1) was maintained at 80 ° C. In this state, the mixture was added dropwise over about 2 hours to obtain a mixed solution (3).
Then, the mixture (3) was stirred for about 1 hour while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Next, 150 g of butyl acrylate, 30 g of tetraethoxysilane, 92 g of phenyltrimethoxysilane, and 1.3 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane were mixed with the obtained mixed solution (3) as raw materials for the shell layer. The obtained mixture (4), diethylacrylamide 165 g, acrylic acid 3 g, reactive emulsifier (trade name "Adecaria Soap SR-1025", manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., solid content 25 mass% aqueous solution) 13 g, excess. A mixture (5) obtained by mixing 40 g of a 2 mass% aqueous solution of ammonium sulfate and 1900 g of ion-exchanged water was simultaneously added dropwise over about 2 hours while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. The mixture (6) was obtained. Then, 400 g of tetraethoxysilane was added dropwise to the mixture (6) over about 30 minutes while keeping the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. to obtain a mixture (7).
Further, as heat curing, the mixture (7) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, the mixture (7) is cooled to room temperature, filtered through a 100-mesh wire mesh, and the concentration is adjusted with purified water and ethanol to adjust the concentration of the polymer particle aqueous dispersion (B-3) (ethanol concentration 80% by mass, volume average). Particle size 110 nm) was obtained.
(合成例4)重合体粒子水分散体(B−4)の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1000g、及びドデシルベンゼンスルホン酸7gを投入した後、撹拌しながら80℃に加温して混合液(1)を得た。
得られた混合液(1)に、コア層の原料としてジメチルジメトキシシラン250g及びフェニルトリメトキシシラン200gを混合して得られた混合液(2)を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下して混合液(3)を得た。
その後、反応容器中の温度が80℃の状態で混合液(3)を約1時間撹拌した。
次に、得られた混合液(3)に、シェル層の原料としてアクリル酸ブチル15g、テトラエトキシシラン50g、フェニルトリメトキシシラン25g、及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン3gを混合して得られた混合液(4)と、ジエチルアクリルアミド30g、アクリル酸1g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25質量%水溶液)4g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液4g、及びイオン交換水1000gを混合して得られた混合液(5)とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下して混合物(6)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(6)を約2時間撹拌した。その後、混合物(6)にテトラエトキシシラン200gを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約30分かけて滴下して混合液(7)を得た。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で混合物(7)を約2時間撹拌した。その後、混合物(7)を室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過し、精製水及びエタノールで濃度を調整して重合体粒子水分散体(B−4)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径70nm)を得た。
(Synthesis Example 4) Synthesis of Polymer Particle Water Dispersion (B-4) 1000 g of ion-exchanged water and 7 g of dodecylbenzene sulfonic acid were charged into a reactor having a reflux condenser, a dropping tank, a thermometer and a stirrer. Then, the mixture was heated to 80 ° C. with stirring to obtain a mixed solution (1).
The temperature in the reaction vessel of the mixed solution (2) obtained by mixing 250 g of dimethyldimethoxysilane and 200 g of phenyltrimethoxysilane as raw materials for the core layer with the obtained mixed solution (1) was maintained at 80 ° C. In this state, the mixture was added dropwise over about 2 hours to obtain a mixed solution (3).
Then, the mixture (3) was stirred for about 1 hour while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C.
Next, the obtained mixed solution (3) was obtained by mixing 15 g of butyl acrylate, 50 g of tetraethoxysilane, 25 g of phenyltrimethoxysilane, and 3 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane as raw materials for the shell layer. Mixture (4), diethylacrylamide 30 g, acrylic acid 1 g, reactive emulsifier (trade name "Adecaria Soap SR-1025", manufactured by Asahi Denka Co., Ltd., solid content 25% by mass aqueous solution) 4 g, ammonium persulfate A mixture (5) obtained by mixing 4 g of a 2 mass% aqueous solution and 1000 g of ion-exchanged water is simultaneously added dropwise over about 2 hours while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. ( 6) was obtained.
Further, as a heat curing, the mixture (6) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, 200 g of tetraethoxysilane was added dropwise to the mixture (6) over about 30 minutes while keeping the temperature in the reaction vessel at 80 ° C. to obtain a mixture (7).
Further, as heat curing, the mixture (7) was stirred for about 2 hours while the temperature in the reaction vessel was 80 ° C. Then, the mixture (7) is cooled to room temperature, filtered through a 100-mesh wire mesh, and the concentration is adjusted with purified water and ethanol to adjust the concentration of the polymer particle aqueous dispersion (B-4) (ethanol concentration 80% by mass, volume average). Particle size 70 nm) was obtained.
〔実施例1〕
前記(合成例1)で合成した重合体粒子水分散体(B−1)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径80nm)をエタノール濃度10%になるまで水希釈をし、粒子径を測定したところ、体積平均粒子径100nmであり、水希釈前後の体積平均粒子径の変化率は125%であった。ここでの水希釈は、スターラ―で撹拌した重合体粒子水分散体に蒸留水を加え、濃度を調整することによって行った。
また、前記重合体粒子水分散体(B−1)を固形分濃度3%、エタノール濃度80%に調整し、基材(10cm×10cmの白板)の片面に、スピンコーターを用いて回転数1000rpmで10sec塗布した後、100℃で1分間乾燥し、コーティング膜(F−1)を有する試験板を得た。さらにコーティング膜(F−1)を有する試験板を電気炉中で700℃、3分間焼結した後に、急冷して平均膜厚(ランダムに選択した5箇所の値の平均を意味する(以下同様)。)100nmのコーティング膜を有する試験板(G−1)を得た。試験板(G−1)のヘイズは0.9%で非常に良好な光学特性を示した。
[Example 1]
The aqueous dispersion of polymer particles (B-1) synthesized in (Synthesis Example 1) (ethanol concentration 80% by mass, volume average particle diameter 80 nm) is diluted with water until the ethanol concentration reaches 10%, and the particle size is measured. As a result, the volume average particle size was 100 nm, and the rate of change in the volume average particle size before and after dilution with water was 125%. The water dilution here was carried out by adding distilled water to the aqueous dispersion of polymer particles stirred with a stirrer to adjust the concentration.
Further, the polymer particle aqueous dispersion (B-1) was adjusted to a solid content concentration of 3% and an ethanol concentration of 80%, and the rotation speed was 1000 rpm using a spin coater on one side of the base material (white plate of 10 cm × 10 cm). After coating for 10 seconds at 100 ° C., the mixture was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a test plate having a coating film (F-1). Further, the test plate having the coating film (F-1) is sintered in an electric furnace at 700 ° C. for 3 minutes, and then rapidly cooled to mean the average film thickness (the average of the values at 5 randomly selected points (the same applies hereinafter). ).) A test plate (G-1) having a coating film of 100 nm was obtained. The haze of the test plate (G-1) was 0.9%, showing very good optical characteristics.
〔実施例2〕
前記重合体粒子水分散体(B−1)に金属酸化物粒子(A)として数平均粒子径5nmの水分散コロイダルシリカ(商品名「スノーテックスOXS」、日産化学工業(株)製、固形分10質量%)、加水分解性珪素化合物(C)としてテトラエトキシシランを加え、エタノール濃度80%に調整し、重合体粒子水分散体(B−3)(体積平均粒子径90nm)を得た。このとき重合体粒子水分散体(B−3)中の組成比(固形分換算で計算した各成分の質量比率)は、(A)/(B−1)/(C)=20/100/180であった。前記重合体粒子水分散体(B−3)をエタノール濃度10%になるまで水希釈をし、粒子径を測定したところ、体積平均粒子径110nmであり、水希釈前後の体積平均粒子径の変化率は122%であった。
また重合体粒子水分散体(B−3)を固形分濃度3%、エタノール濃度80%に調整し、基材(10cm×10cmの白板)の片面に、スピンコーターを用いて回転数1000rpmで10sec塗布した後、100℃で1分間乾燥し、コーティング膜(F−2)を有する試験板を得た。このときコーティング膜(F−2)中の組成比は、重合体粒子水分散体の固形分換算で計算した各成分の質量比率と同様に、(A)/(B)/(C)=20/100/180になると考えられる。なお、ここで(A)は、上記乾燥後に得られるシリカ微粒子(A)の質量比率であり、(B)は、上記乾燥後に得られる重合体粒子(B)の質量比率であり、(C)は、上記乾燥後に得られる加水分解性珪素化合物(C)の加水分解縮合物の質量比率である。さらにコーティング膜(F−2)を有する試験板を電気炉中で700℃、3分間焼結した後に、急冷して平均膜厚100nmのコーティング膜を有する試験板(G−2)を得た。試験板(G−2)のヘイズは0.3%で非常に良好な光学特性を示した。
[Example 2]
Water-dispersed colloidal silica having a number average particle diameter of 5 nm as metal oxide particles (A) on the polymer particle aqueous dispersion (B-1) (trade name "Snowtex OXS", manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content 10% by mass), tetraethoxysilane was added as the hydrolyzable silicon compound (C), and the ethanol concentration was adjusted to 80% to obtain a polymer particle aqueous dispersion (B-3) (volume average particle diameter 90 nm). At this time, the composition ratio (mass ratio of each component calculated in terms of solid content) in the polymer particle aqueous dispersion (B-3) is (A) / (B-1) / (C) = 20/100 /. It was 180. The aqueous dispersion of polymer particles (B-3) was diluted with water until the ethanol concentration reached 10%, and the particle size was measured. As a result, the volume average particle size was 110 nm, and the change in volume average particle size before and after water dilution. The rate was 122%.
Further, the polymer particle aqueous dispersion (B-3) was adjusted to a solid content concentration of 3% and an ethanol concentration of 80%, and a spin coater was used on one side of the base material (white plate of 10 cm × 10 cm) at a rotation speed of 1000 rpm for 10 sec. After coating, it was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a test plate having a coating film (F-2). At this time, the composition ratio in the coating film (F-2) is (A) / (B) / (C) = 20 in the same manner as the mass ratio of each component calculated in terms of solid content of the polymer particle aqueous dispersion. It is considered to be / 100/180. Here, (A) is the mass ratio of the silica fine particles (A) obtained after the drying, and (B) is the mass ratio of the polymer particles (B) obtained after the drying, and (C). Is the mass ratio of the hydrolyzed condensate of the hydrolyzable silicon compound (C) obtained after drying. Further, the test plate having the coating film (F-2) was sintered in an electric furnace at 700 ° C. for 3 minutes, and then rapidly cooled to obtain a test plate (G-2) having a coating film having an average film thickness of 100 nm. The haze of the test plate (G-2) was 0.3%, showing very good optical characteristics.
〔実施例3〕
前記(合成例4)で合成した重合体粒子水分散体(B−4)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径70nm)をエタノール濃度10%になるまで水希釈をし、粒子径を測定したところ、体積平均粒子径133nmであり、水希釈前後の体積平均粒子径の変化率は190%であった。
また、前記重合体粒子水分散体(B−4)を固形分濃度3%、エタノール濃度80%に調整し、基材(10cm×10cmの白板)の片面に、スピンコーターを用いて回転数1000rpmで10sec塗布した後、100℃で1分間乾燥し、コーティング膜(F−3)を有する試験板を得た。さらにコーティング膜(F−3)を有する試験板を電気炉中で700℃、3分間焼結した後に、急冷して平均膜厚100nmのコーティング膜を有する試験板(G−3)を得た。試験板(G−3)のヘイズは3.0%で良好な光学特性を示した。
[Example 3]
The aqueous dispersion of polymer particles (B-4) synthesized in (Synthesis Example 4) (ethanol concentration 80% by mass, volume average particle diameter 70 nm) is diluted with water until the ethanol concentration reaches 10%, and the particle size is measured. As a result, the volume average particle size was 133 nm, and the rate of change in the volume average particle size before and after dilution with water was 190%.
Further, the polymer particle aqueous dispersion (B-4) was adjusted to a solid content concentration of 3% and an ethanol concentration of 80%, and the rotation speed was 1000 rpm using a spin coater on one side of the base material (white plate of 10 cm × 10 cm). After coating for 10 seconds at 100 ° C., the mixture was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a test plate having a coating film (F-3). Further, a test plate having a coating film (F-3) was sintered in an electric furnace at 700 ° C. for 3 minutes, and then rapidly cooled to obtain a test plate (G-3) having a coating film having an average film thickness of 100 nm. The haze of the test plate (G-3) was 3.0%, showing good optical characteristics.
〔比較例1〕
前記(合成例2)で合成した重合体粒子水分散体(B−2)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径90nm)をエタノール濃度10%になるまで水希釈をし、粒子径を測定した結果、体積平均粒子径250nmとなったことから、水希釈前後の体積平均粒子径の変化率は278%となった。
また、前記重合体粒子水分散体(B−2)を固形分濃度3%、エタノール濃度80%に調整し、基材(10cm×10cmの白板)の片面に、スピンコーターを用いて回転数1000rpmで10sec塗布した後、100℃で1分間乾燥し、コーティング膜(F−4)を有する試験板を得た。さらにコーティング膜(F−4)を有する試験板を電気炉中で700℃、3分間焼結した後に、急冷して平均膜厚100nmのコーティング膜を有する試験板(G−4)を得た。試験板(G−4)のヘイズは20.5%で塗膜の白濁がみられた。
[Comparative Example 1]
The aqueous dispersion of polymer particles (B-2) synthesized in (Synthesis Example 2) (ethanol concentration 80% by mass, volume average particle diameter 90 nm) is diluted with water until the ethanol concentration reaches 10%, and the particle size is measured. As a result, the volume average particle size was 250 nm, and the rate of change in the volume average particle size before and after dilution with water was 278%.
Further, the polymer particle aqueous dispersion (B-2) was adjusted to a solid content concentration of 3% and an ethanol concentration of 80%, and the rotation speed was 1000 rpm using a spin coater on one side of the base material (white plate of 10 cm × 10 cm). After coating for 10 seconds at 100 ° C., the mixture was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a test plate having a coating film (F-4). Further, a test plate having a coating film (F-4) was sintered in an electric furnace at 700 ° C. for 3 minutes, and then rapidly cooled to obtain a test plate (G-4) having a coating film having an average film thickness of 100 nm. The haze of the test plate (G-4) was 20.5%, and the coating film was cloudy.
〔比較例2〕
前記(合成例3)で合成した重合体粒子水分散体(B−3)(エタノール濃度80質量%、体積平均粒子径110nm)をエタノール濃度10%になるまで水希釈をし、粒子径を測定したところ、体積平均粒子径230nmであり、水希釈前後の体積平均粒子径の変化率は209%であった。
また、前記重合体粒子水分散体(B−3)を固形分濃度3%、エタノール濃度80%に調整し、基材(10cm×10cmの白板)の片面に、スピンコーターを用いて回転数1000rpmで10sec塗布した後、100℃で1分間乾燥し、コーティング膜(F−5)を有する試験板を得た。さらにコーティング膜(F−5)を有する試験板を電気炉中で700℃、3分間焼結した後に、急冷して平均膜厚100nmのコーティング膜を有する試験板(G−5)を得た。試験板(G−5)のヘイズは11.3%で塗膜の白濁がみられた。
[Comparative Example 2]
The aqueous dispersion of polymer particles (B-3) synthesized in (Synthesis Example 3) (ethanol concentration 80% by mass, volume average particle diameter 110 nm) is diluted with water until the ethanol concentration reaches 10%, and the particle diameter is measured. As a result, the volume average particle size was 230 nm, and the rate of change in the volume average particle size before and after dilution with water was 209%.
Further, the polymer particle aqueous dispersion (B-3) was adjusted to a solid content concentration of 3% and an ethanol concentration of 80%, and the rotation speed was 1000 rpm using a spin coater on one side of the base material (white plate of 10 cm × 10 cm). After coating for 10 seconds at 100 ° C., the mixture was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a test plate having a coating film (F-5). Further, a test plate having a coating film (F-5) was sintered in an electric furnace at 700 ° C. for 3 minutes, and then rapidly cooled to obtain a test plate (G-5) having a coating film having an average film thickness of 100 nm. The haze of the test plate (G-5) was 11.3%, and the coating film was cloudy.
本発明のコーティング膜は、光学特性に優れているため、太陽電池、太陽熱発電用ミラー等の防汚膜及び反射防止膜として産業上の利用可能性を有している。
Since the coating film of the present invention has excellent optical characteristics, it has industrial applicability as an antifouling film and an antireflection film for solar cells, mirrors for solar thermal power generation, and the like.
Claims (1)
前記重合体粒子水分散体が、加水分解性官能基を4個以上含む加水分解性珪素化合物を含む少なくとも1種の加水分解性珪素化合物と2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体とを重合して得られたものである、重合体粒子水分散体。
A polymer particle aqueous dispersion containing 50 to 95% by mass of a water-soluble solvent having a boiling point of less than 100 ° C., diluted with water until the concentration of the water-soluble solvent in the polymer particle aqueous dispersion reaches 10% by mass. The volume average particle size of the solid content particles contained in the aqueous dispersion of the polymer particles was 50 to 200% of the volume average particle size before water dilution.
The polymer particle aqueous dispersion is a vinyl having at least one hydrolyzable silicon compound containing a hydrolyzable silicon compound containing four or more hydrolyzable functional groups and a secondary amide group and / or a tertiary amide group. A polymer particle aqueous dispersion obtained by polymerizing a monomer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017093612A JP6917764B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Polymer particle aqueous dispersion and coating film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017093612A JP6917764B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Polymer particle aqueous dispersion and coating film |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018188575A JP2018188575A (en) | 2018-11-29 |
JP6917764B2 true JP6917764B2 (en) | 2021-08-11 |
Family
ID=64478026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017093612A Active JP6917764B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Polymer particle aqueous dispersion and coating film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6917764B2 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09188847A (en) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Aqueous dispersion for coating |
JP2009019072A (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Aqueous organic-inorganic composite composition |
JP5518299B2 (en) * | 2008-04-10 | 2014-06-11 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Coating composition for solar cell |
JP5666803B2 (en) * | 2009-11-27 | 2015-02-12 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Energy conversion device member, reflector device and solar power generation system |
JP5703088B2 (en) * | 2011-03-28 | 2015-04-15 | 積水化学工業株式会社 | Dye-sensitized solar cell electrode forming paste |
JP6456669B2 (en) * | 2014-12-09 | 2019-01-23 | 旭化成株式会社 | Functional membrane |
JP2016126327A (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | キヤノン株式会社 | Resin particles and method of manufacturing resin particles, as well as toner and method of manufacturing toner |
JP2017014356A (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | キヤノン株式会社 | Resin fine particles, and dispersion liquid and resin particles containing resin fine particles |
JP6604778B2 (en) * | 2015-08-28 | 2019-11-13 | キヤノン株式会社 | Resin fine particles and dispersion |
-
2017
- 2017-05-10 JP JP2017093612A patent/JP6917764B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018188575A (en) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102325461B1 (en) | High-durability anti-fogging film and coating composition | |
JP5728278B2 (en) | Composite composition, coating film manufacturing method using the composite composition, coating film obtained by the manufacturing method, and member comprising the coating film | |
JP5666803B2 (en) | Energy conversion device member, reflector device and solar power generation system | |
JP5965210B2 (en) | Tempered glass substrate and solar cell module | |
JP5905658B2 (en) | Functional coating | |
JP5497480B2 (en) | Thermal barrier composition, solar cell member and solar cell | |
JP2012173428A (en) | Antireflective coating composition | |
JP2010235676A (en) | Coating composition for hard coat | |
JP2012170859A (en) | Method of manufacturing functional coating film | |
JP2020050808A (en) | Coating composition | |
JP2017114949A (en) | Hard coat coated film | |
JP5466868B2 (en) | Anti-reflection coating composition | |
JP5514463B2 (en) | Heat-resistant coating composition | |
JP2011207170A (en) | Functional laminate, and method for manufacturing the same | |
JP2010235678A (en) | Antistatic coating composition | |
JP6006912B2 (en) | Coating film, manufacturing method thereof, laminate and protective member | |
JP6917764B2 (en) | Polymer particle aqueous dispersion and coating film | |
JP7026446B2 (en) | Anti-fog coating and coating composition | |
JP6105344B2 (en) | Laminate manufacturing method, laminate, solar cell cover glass, and solar power generation mirror | |
JP2010235682A (en) | Solvent resistant coating composition | |
JP5530725B2 (en) | Laminated body and method for producing the same | |
JP6794151B2 (en) | Coating film, method for producing coating film, and coating composition | |
JP6022663B2 (en) | Functional coating | |
JP5599635B2 (en) | Functional coating | |
JP2016219545A (en) | Coating film for solar cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200914 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201006 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210316 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210421 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210713 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210720 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6917764 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |