JP7389538B2 - 有機ケイ素化合物の加水分解縮合物分散液の製造方法 - Google Patents
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Description
工程1は、有機溶剤(B)中で、加水分解縮合反応の触媒の少なくとも1種としてスルホ基を有する化合物(C)を使用して、アルキルアルコキシシラン(a1)を含む有機ケイ素化合物(a)を加水分解縮合させて加水分解縮合物(A)分散液(i)を得る工程である。
アルキルアルコキシシラン(a1)は、一分子内に、アルキル基を有するアルコキシシランである。本明細書において、上記アルキル基は、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
R1 aSiX4-a (1)
(式中、R1は互いに同一であっても異なってもよいアルキル基であり、Xは互いに同一であっても異なってもよいアルコキシ基であり、aは1~3の整数である。)
前記アルキル基R1は、得られる加水分解縮合物の貯蔵安定性及び形成される塗膜の耐擦り傷性等の観点から、炭素数1~10のアルキル基であることが好ましく、炭素数3~8のアルキル基であることがより好ましく、炭素数3~8の無置換アルキル基であることが特に好ましい。
本発明に係る有機ケイ素化合物(a)は、上記アルキルアルコキシシラン(a1)を必須成分とし、さらに、該アルキルアルコキシシラン(a1)以外の有機ケイ素化合物を含んでも良い。
有機溶剤(B)としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、ブタノール、メチルイソブチルカルビノール、2-エチルヘキサノール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶剤;アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸メチル、プロピオン酸メチル等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶剤;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール等のグリコールエーテル系溶剤;芳香族炭化水素系溶剤;脂肪族炭化水素類系溶剤が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、得られる加水分解縮合物の貯蔵安定性及び形成される塗膜の耐擦り傷性等の観点から、有機溶剤(B)がアルコール系溶剤を含有することが好ましく、なかでも炭素数3~8のアルコール系溶剤を含有することがより好ましく、2-プロパノールを含有することが特に好ましい。
スルホ基を有する化合物(C)は、一分子内に、1個以上のスルホ基を有する化合物である。
工程1においては、加水分解縮合工程の溶液内に、上記アルキルアルコキシシラン(a1)を含む有機ケイ素化合物(a)、有機溶剤(B)及びスルホ基を有する化合物(C)以外の、その他の成分を含有することができる。
上記シリカ粒子としては、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、シリカゲル、カルシウムイオン交換シリカ微粒子、コロイダルシリカ等が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、得られる加水分解縮合物の貯蔵安定性及び形成される塗膜の耐擦り傷性等の観点から、水酸基及び/又はアルコキシ基を粒子表面に有し、分散媒に分散されたシリカ微粒子であるコロイダルシリカが好ましい。
前記樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、得られる加水分解縮合物の分散安定性等の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましい。
酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に酸基と重合性不飽和結合とをそれぞれ1個以上有する化合物である。該モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及び無水マレイン酸などのカルボキシル基含有モノマー;ビニルスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基含有モノマー;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-3-クロロプロピルアシッドホスフェート、2-メタクロイルオキシエチルフェニルリン酸などの酸性リン酸エステル系モノマーなどを挙げることができる。これらは1種で又は2種以上を使用することができる。
具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート,tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名)、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アクリロキシエチルトリメトキシシラン、メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン等を挙げることができる。これらのうち好ましいアルコキシシリル基含有重合性不飽和モノマーとして、ビニルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
具体的には、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等を挙げることができる。
グリシジル基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中にグリシジル基と重合性不飽和結合とをそれぞれ1個以上有する化合物であり、具体的には、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等を挙げることができる。
例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル](メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を挙げることができる。
例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、バーサティック酸ビニルエステル等を挙げることができる。バーサティック酸ビニルエステルとしては、市販品である「ベオバ9」、「ベオバ10」(以上、商品名、三菱ケミカル社製)等を挙げることができる。
Tg(℃)=Tg(K)-273 (2)
各式中、W1、W2、・・は共重合に使用されたモノマーのそれぞれの質量分率、T1、T2、・・はそれぞれの単量体のホモポリマ-のTg(K)を表わす。
なお、T1、T2、・・は、Polymer Hand Book(Second Edition,J.Brandup・E.H.Immergut 編)III-139~179頁による値である。また、モノマーのホモポリマーのTgが明確でない場合のガラス転移温度(℃)は、静的ガラス転移温度とし、例えば示差走査熱量計「DSC-220U」(セイコーインスツルメント社製)を用いて、試料を測定カップにとり、真空吸引して完全に溶剤を除去した後、3℃/分の昇温速度で-20℃~+200℃の範囲で熱量変化を測定し、低温側の最初のベースラインの変化点を静的ガラス転移温度とした。
工程2は、工程1で得られた加水分解縮合物(A)分散液(i)における有機溶媒(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合を、該有機溶媒(B)の合計量を基準として、40~100質量%の範囲内に調整し、該加水分解縮合物(A)分散液(i)中の前記スルホ基を有する化合物(C)をスルホ基の塩を有する化合物(C’)とする工程である。
炭素数が3以上のアルコール(b1)としては、例えば、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、イソブチルアルコール、4-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、1-オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
方法(I):前記工程1で得られた加水分解縮合物(A)分散液(i)における有機溶媒(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合を、該有機溶媒(B)の合計量を基準として、40~100質量%の範囲内に調整した後に、該加水分解縮合物(A)分散液(i)中のスルホ基を有する化合物(C)をスルホ基の塩を有する化合物(C’)とする方法、
方法(II):上記加水分解縮合物(A)分散液(i)中のスルホ基を有する化合物(C)をスルホ基の塩を有する化合物(C’)とした後に、加水分解縮合物(A)分散液(i)における有機溶媒(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合を、該有機溶媒(B)の合計量を基準として、40~100質量%の範囲内に調整する方法、
等を用いることができる。
本発明はまた、上記製造方法で得られた加水分解縮合物(A)分散液、バインダー成分(D)を含有する塗料組成物(以下、「本発明の塗料組成物」と略称する場合がある)を提供する。
バインダー成分(D)は、それ自体、成膜性を有するものであり、非架橋型及び架橋型のいずれであってもよく、なかでも架橋型であることが好ましい。該バインダー成分(D)としては、従来から塗料のバインダー成分として使用されているそれ自体既知の被膜形成性樹脂を使用することができる。
水酸基含有樹脂(D1)は、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する樹脂である。水酸基含有樹脂(D1)としては、公知の樹脂を広く使用でき、例えば、水酸基を有するアクリル樹脂、水酸基を有するポリエステル樹脂、水酸基を有するアクリル変性ポリエステル樹脂、水酸基を有するポリエーテル樹脂、水酸基を有するポリカーボネート樹脂、水酸基を有するポリウレタン樹脂、水酸基を有するエポキシ樹脂、水酸基を有するアルキド樹脂等の樹脂が挙げられる。これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。なかでも、水酸基含有樹脂(D1)は、形成される塗膜の耐擦り傷性及び耐水性等の観点から、水酸基含有アクリル樹脂(D1’)を含むことが好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(D1’)は、例えば、水酸基含有重合性不飽和モノマー及びその他の重合性不飽和モノマー(水酸基含有重合性不飽和モノマー以外の重合性不飽和モノマー)を共重合することにより得ることができる。
酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に酸基と重合性不飽和結合とをそれぞれ1個以上有する化合物である。該モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及び無水マレイン酸などのカルボキシル基含有モノマー;ビニルスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基含有モノマー;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-3-クロロプロピルアシッドホスフェート、2-メタクロイルオキシエチルフェニルリン酸などの酸性リン酸エステル系モノマーなどを挙げることができる。これらは1種で又は2種以上を使用することができる。酸基含有重合性不飽和モノマーを使用する場合、得られる塗膜の耐擦り傷性、耐水性及び硬化性等の観点から、水酸基含有アクリル樹脂(D1’)の酸価が、0.5~15mgKOH/g、特に1~10mgKOH/gとなる量とすることが好ましい。
具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート,tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名)、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
アルコキシシリル基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中にアルコキシシリル基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物である。該アルコキシシリル基含有重合性不飽和モノマーとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アクリロキシエチルトリメトキシシラン、メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン等を挙げることができる。
これらのうち好ましいアルコキシシリル基含有重合性不飽和モノマーとして、ビニルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
具体的には、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等を挙げることができる。
グリシジル基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中にグリシジル基と重合性不飽和結合とをそれぞれ1個以上有する化合物であり、具体的には、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等を挙げることができる。
例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル](メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を挙げることができる。
例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、バーサティック酸ビニルエステル等を挙げることができる。バーサティック酸ビニルエステルとしては、市販品である「ベオバ9」、「ベオバ10」(以上、商品名、三菱ケミカル(株)製)等を挙げることができる。
架橋剤(D2)は、前記水酸基含有樹脂(D1)中の水酸基と反応し得る官能基を有する化合物である。
本発明の塗料組成物が上塗りトップクリヤコート塗料として塗装される複層塗膜形成方法としては、被塗物に順次、少なくとも1層の着色ベースコート塗料及び少なくとも1層のクリヤコート塗料を塗装することにより複層塗膜を形成する方法であって、最上層のクリヤコート塗料として本発明の塗料組成物を塗装することを含む複層塗膜形成方法を挙げることができる。
製造例1
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えたセパラブルフラスコに、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)27部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら150℃で攪拌し、この中にスチレン20部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート32.5部、イソブチルメタクリレート47.5部及びジターシャリアミルパーオキサイド(重合開始剤)6.0部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、150℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸イソブチルを21部加えて希釈し、固形分濃度65質量%の水酸基含有アクリル樹脂(Ac-1)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(Ac-1)の水酸基価は139mgKOH/g、重量平均分子量は5,500、ガラス転移温度38℃であった。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えたセパラブルフラスコに、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)27部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら150℃で攪拌し、この中にスチレン15部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート38部、イソブチルメタクリレート17部、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン30部及びジターシャリアミルパーオキサイド(重合開始剤)3.5部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、150℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸イソブチルを21部加えて希釈し、固形分濃度65質量%の水酸基含有アクリル樹脂(Ac-2)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(Ac-2)の水酸基価は164mgKOH/g、重量平均分子量は10000、ガラス転移温度13℃であった。
実施例1
温度計、攪拌機、還流冷却機及び窒素導入管を取り付けたセパラブルフラスコに「KBM-3033」(商品名、信越化学工業社製、n-プロピルトリメトキシシラン、固形分100%)33部(固形分33部)及び「ES28」(商品名、信越化学工業社製、テトラエトキシシラン、固形分100%)30部(固形分30部)を入れ、窒素ガスを吹き込みながら室温で攪拌し、この中に脱イオン水9.9部及び「Nacure5076」(商品名、King Industries社製、ドデシルベンゼンスルホン酸の2-プロパノール溶液、固形分70%)0.23部(固形分0.16部)を添加した。次いで、攪拌しながら、マントルヒーターを用いて65℃とした後、「IPA-ST」(商品名、日産化学工業社製、2-プロパノール分散シリカゾル、シリカ濃度:30質量%、シリカ粒子径:10~15nm)12.5部(シリカ固形分3.75部)を加え、60℃に降温させた後、同温度で3時間攪拌した。次いで、攪拌しながら、製造例1で得た水酸基含有アクリル樹脂(Ac-1)40部(固形分26部)を加え、60℃で3時間攪拌して加水分解縮合物分散液(i-1)を得た。次いで、得られた加水分解縮合物分散液(i-1)について、減圧装置にて留去した水及び有機溶剤の合計量が19部となるまで脱水及び脱溶剤を行った。次いで、2-プロパノールを41部添加した後、減圧装置にて留去した水及び有機溶剤の合計量が22部となるまで脱水及び脱溶剤を行った。次いで、攪拌しながら、トリエチルアミン0.035部を加え、30分間攪拌して、加水分解縮合物分散液(A-1)を得た。得られた加水分解縮合物分散液(A-1)の、加水分解縮合物の含有割合は38質量%、有機溶剤(B)中の2-プロパノールの含有割合は76質量%、有機溶剤(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の合計含有割合は76質量%であった。なお、上記加水分解縮合物分散液(A-1)中の、炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合は、ガスクロマトグラフィーによって測定した。
実施例1において、各成分の配合を下記表1に示す配合に変更する以外は実施例1と同様にして加水分解縮合物分散液(A-2)~(A-16)を得た。上記加水分解縮合物分散液の、加水分解縮合物の含有割合、及び有機溶剤(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合を表1に併せて示す。
実施例1において、脱水及び脱溶剤後にトリエチルアミンを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして加水分解縮合物分散液(A-17)を得た。得られた加水分解縮合物分散液(A-17)の、加水分解縮合物の含有割合は38質量%、有機溶剤(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合は76質量%であった。
(注2)「KBM-403」(商品名、信越化学工業社製、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、固形分100%)
(注3)「正珪酸メチル」(商品名、多摩化学工業社製、固形分100%)
(注4)「Nacure155」(商品名、King Industries社製、ジノニルナフタレンジスルホン酸のイソブタノール溶液、固形分55%)
加水分解縮合物分散液の評価
上記のようにして得られた各加水分解縮合物分散液について、下記の方法により貯蔵安定性を評価し、表1にその結果を示した。
加水分解縮合物分散液の貯蔵安定性:得られた加水分解縮合物分散液について、B型粘度計(「LVDV-I」、商品名、BROOKFIELD社製)を用いて、温度23℃、ローター回転数60回転/分の測定条件で、測定開始1分後の粘度を測定した(貯蔵前の粘度)。次いで、該加水分解縮合物分散液を密閉容器内で50℃で30日間静置した。その後、B型粘度計(「LVDV-I」、商品名、BROOKFIELD社製)を用いて、温度23℃、ローター回転数60回転/分の測定条件で、測定開始1分後の粘度を測定した(貯蔵後の粘度)。次いで、下記式より貯蔵前後における粘度変化率(%)を算出し、下記基準で粘度安定性を評価した。評価結果がA、B又はCであれば合格である。
粘度変化率(%)=(|貯蔵後の粘度-貯蔵前の粘度|/貯蔵前の粘度)×100
A:粘度変化率が10%未満
B:粘度変化率が10%以上50%未満
C:粘度変化率が50%以上110%未満
D:粘度変化率が110%以上200%未満
E:粘度変化率が200%以上。
製造例3
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)27部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら150℃で攪拌し、この中にスチレン20部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート32.5部、イソブチルメタクリレート46.5部、アクリル酸1.0部及びジターシャリアミルパーオキサイド(重合開始剤)1.5部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、150℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸ブチルを34部加えて希釈し、固形分濃度60質量%の水酸基含有アクリル樹脂(D1-1)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(D1-1)の水酸基価は140mgKOH/g、酸価は8.0mgKOH/g、重量平均分子量は10,000、ガラス転移温度は39℃であった。上記水酸基含有アクリル樹脂(D1-1)は2級水酸基含有アクリル樹脂(D1’’)である。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)30部及びn-ブタノール10部を仕込んだ。反応容器に窒素ガスを吹き込みながら125℃で仕込み液を攪拌し、この中にγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン30部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート32.5部、スチレン20部、イソブチルメタクリレート17.5部及び2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(重合開始剤)7.0部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、125℃で30分間熟成させた後、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)0.5部及び「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)5.0部からなる溶液を1時間かけて均一速度で滴下した。その後、125℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸イソブチルを8部加えて希釈し、固形分濃度65質量%の水酸基含有アクリル樹脂(D1-2)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(D1-2)のアルコキシシリル基含有量は1.21mmol/g、水酸基価は140mgKOH/g、重量平均分子量は7,000、ガラス転移温度は18℃であった。上記水酸基含有アクリル樹脂(D1-2)は2級水酸基及びアルコキシシリル基を有するアクリル樹脂(D1’’’)である。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)30部及びn-ブタノール10部を仕込んだ。反応容器に窒素ガスを吹き込みながら125℃で仕込み液を攪拌し、この中にγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン30部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート32.5部、スチレン15部、n-ブチルアクリレート10部、2-エチルヘキシルアクリレート5部、メチルメタクリレート6.5部、メタクリル酸1部及び2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(重合開始剤)4.5部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、125℃で30分間熟成させた後、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)0.5部及び「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)5.0部からなる溶液を1時間かけて均一速度で滴下した。その後、125℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸イソブチルを8部加えて希釈し、固形分濃度65質量%の水酸基含有アクリル樹脂(D1-3)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(D1-3)のアルコキシシリル基含有量は1.21mmol/g、水酸基価は140mgKOH/g、酸価は6.7mgKOH/g、重量平均分子量は10,000、ガラス転移温度は20℃であった。上記水酸基含有アクリル樹脂(D1-3)は1級水酸基及びアルコキシシリル基を有するアクリル樹脂である。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)27部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら150℃で攪拌し、この中にスチレン20部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート32.5部、イソブチルメタクリレート46.5部、アクリル酸1.0部及びジターシャリアミルパーオキサイド(重合開始剤)1.5部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、150℃で1時間熟成させた後冷却し、さらに酢酸ブチルを34部加えて希釈し、固形分濃度60質量%の水酸基含有アクリル樹脂(D1-4)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(D1-4)の水酸基価は140mgKOH/g、酸価は8.0mgKOH/g、重量平均分子量は10,000、ガラス転移温度は62.6℃であった。上記水酸基含有アクリル樹脂(D1-4)は1級水酸基含有アクリル樹脂である。
実施例15
製造例3で得た水酸基含有アクリル樹脂(D1-1)溶液100部(固形分60部)、「サイメル251」(商品名、オルネクスジャパン社製、メラミン樹脂、固形分80%)50部(固形分40部)、実施例1で得た加水分解縮合物分散液(A-1)3.9部(加水分解縮合物の含有量1.5部)、「NACURE 4167」(商品名、KING INDUSTRIES社製、アルキルリン酸のトリエチルアミン塩、有効成分25%)4部(固形分1部)及び「BYK-300」(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、有効成分52%)0.4部(固形分0.2部)を均一に混合し、さらに、酢酸ブチルを加えて、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が30秒となるように調整して塗料組成物No.1を得た。
実施例15において、各成分の配合を下記表2に示す配合に変更する以外は実施例15と同様にして塗料組成物No.2~No.25を得た。なお、前記加水分解縮合物分散液の貯蔵安定性試験において、評価が不合格だった比較例2及び3の加水分解縮合物分散液(A-16)及び(A-17)については、塗料組成物の評価は行わなかった。
(試験用被塗物の作製)
リン酸亜鉛化成処理を施した冷延鋼板に、「エレクロンGT-10」(商品名、関西ペイント社製、カチオン電着塗料)を乾燥膜厚20μmとなるように電着塗装し、170℃で30分間加熱して硬化させた後、電着塗膜上に、「WP-306T」(商品名、関西ペイント社製、ポリエステルメラミン樹脂系水性中塗り塗料)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、硬化膜厚30μmとなるように静電塗装し、5分間放置後、80℃で3分間プレヒートを行なった後、140℃で30分間加熱して中塗り塗膜を形成して試験用被塗物とした。
実施例15の試験板の製造
上記試験用被塗物に、「WBC-713T No.202」(商品名、関西ペイント社製、アクリルメラミン樹脂系水性ベースコート塗料、黒塗色)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、硬化膜厚15μmとなるように静電塗装し、5分間放置後、80℃で3分間プレヒートを行なった。
上記塗料組成物No.1の試験板の作製において、塗料組成物No.1をそれぞれ塗料組成物No.2~25のいずれかとする以外は、塗料組成物No.1の試験板の作製と同様にして実施例16~37及び比較例4~5の試験板をそれぞれ作製した。
(試験方法)
耐擦り傷性:上記で得られた各試験板について、20度鏡面反射率(20°光沢値)を光沢計「Micro Tri Gross」(Byk-Gardner社製)を用いて測定した。次いで、各試験板の塗膜表面を、学振型摩擦試験機「Crock Meter M238BB CM-5」(SDL ATLAS社製)を使用して、研磨紙「ウェット・オア・ドライ・ポリッシングシート 281Q 粒度9μm」(商品名、3M社製)で、10往復摩擦した。次いで、塗膜表面をエアスプレーして試験板を清浄にした。その後、試験後の試験板の20度鏡面反射率(20°光沢値)を上記光沢計を用いて測定し、下記式より光沢保持率を算出し、下記基準にて評価した。該光沢保持率が高いほど耐擦り傷性が良好であることを表わす。評価結果がA、B又はCであれば合格である。
光沢保持率(%)=(試験後の20°光沢値/試験前の20°光沢値)×100
A:光沢保持率が85%以上、
B:光沢保持率が80%以上85%未満、
C:光沢保持率が65%以上80%未満、
D:光沢保持率が50%以上65%未満、
E:光沢保持率が50%未満。
光沢保持率(%)=(試験後の20°光沢値/試験前の20°光沢値)×100
A:光沢保持率が80%以上
B:光沢保持率が75%以上80%未満
C:光沢保持率が70%以上75%未満
D:光沢保持率が50%以上70%未満
E:光沢保持率が50%未満。
(注6)「BYK-333」(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、有効成分98%)
Claims (6)
- 下記工程1及び2に記載の工程を有する、アルキルアルコキシシラン(a1)を含む有機ケイ素化合物(a)の加水分解縮合物(A)が有機溶剤(B)中に分散された加水分解縮合物(A)分散液の製造方法。
工程1;有機溶剤(B)中で、加水分解縮合反応の触媒の少なくとも1種としてスルホ基を有する化合物(C)を使用して、アルキルアルコキシシラン(a1)を含む有機ケイ素化合物(a)を加水分解縮合させて加水分解縮合物(A)分散液(i)を得る工程。
工程2;工程1で得られた加水分解縮合物(A)分散液(i)における有機溶剤(B)中の炭素数が3以上のアルコール(b1)の含有割合を、該有機溶剤(B)の合計量を基準として、40~100質量%の範囲内に調整し、該加水分解縮合物(A)分散液(i)中の前記スルホ基を有する化合物(C)をスルホ基の塩を有する化合物(C’)とする工程であって、該スルホ基の塩を有する化合物(C’)の少なくとも1種が、スルホ基のアミン塩を有する化合物(C’’)である工程。 - 前記有機ケイ素化合物(a)が、さらにテトラアルコキシシランを含む、請求項1に記載の加水分解縮合物(A)分散液の製造方法。
- 前記スルホ基のアミン塩を有する化合物(C’’)の少なくとも1種が、スルホ基のトリエチルアミン塩を有する化合物(C’’’)である、請求項1又は2に記載の加水分解縮合物(A)分散液の製造方法。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法で得られた加水分解縮合物(A)分散液及びバインダー成分(D)を含有する塗料組成物。
- 前記バインダー成分(D)が、水酸基含有樹脂(D1)及び架橋剤(D2)を含有する請求項4に記載の塗料組成物。
- 被塗物に順次、少なくとも1層の着色ベースコート塗料及び少なくとも1層のクリヤコート塗料を塗装することにより、複層塗膜を形成する方法であって、最上層のクリヤコート塗料として請求項4又は5に記載の塗料組成物を塗装することを含む、複層塗膜形成方法。
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