JPH0247107A - ゲル化微粒子重合体の水分散液の製造方法 - Google Patents

ゲル化微粒子重合体の水分散液の製造方法

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JPH0247107A
JPH0247107A JP19705588A JP19705588A JPH0247107A JP H0247107 A JPH0247107 A JP H0247107A JP 19705588 A JP19705588 A JP 19705588A JP 19705588 A JP19705588 A JP 19705588A JP H0247107 A JPH0247107 A JP H0247107A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はゲル化微粒子重合体及びその製造方法に関する
ものであり、さらに詳細には反応性乳化剤を用いて乳化
重合せしめてなる内部架橋されたゲル化微粒子重合体、
および乳化重合するに際し、重合開始剤として水溶性ア
ゾアミド化合物を用いることにより行う重合安定性良好
なゲル化微粒子重合体の製造方法に関するものである。
(従来技術) 粒子内の架橋反応によりゲル化された微粒子重合体及び
その製造方法は従来から広く知られており、例えば少く
とも2個のエチレン性二重結合を含む架橋用単量体を含
有する単量体混合物を水系媒体中で非反応性界面活性剤
を用いて乳化重合せしめる方法(英国特許967051
号)、グリシジル(メタ)アクリレートと(メタ)アク
リル酸などを含有する単量体混合物を分散安定剤を用い
て非水系で分散重合せしめると同時にこれらの官能基を
反応せしめることにより得る方法(特公昭57−348
46号)等が提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) ゲル化微粒子重合体は、塗料組成物に添加されてレオロ
ジー特性や物理特性に影響を及ぼし、その結果塗料のス
プレー効率、塗膜のたれ防止、金属性顔料のパターンコ
ントロール等の改善に寄与するが、従来の方法によって
得られるゲル化微粒子重合体は多くは非水分散物である
か、或いは水系分散物であったとしても非反応性界面活
性剤を用いて乳化重合せしめて得られる分散物であって
、塗膜の耐水性、耐溶剤性、耐薬品性等の諸性質に悪影
響を及ぼすことが知られている。
(問題点を解決するだめの手段) 本発明者は塗料用ビヒクルとして有用なゲル化微粒子重
合体を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、界面活性能を
有する基が化学結合により樹脂粒子表面に組み込まれた
内部架橋ゲル化微粒子重合体が前記問題点の解決に極め
て有効であることを見出した。即ち、このものは良好な
分散安定性を有し、塗料組成物に添加されると、塗膜の
耐水性、耐溶剤性、耐薬品性当の諸性質に悪影響を及ぼ
すことなしにレオロジー特性や物理特性の向上に極めて
有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして、本発明に従えば、 (a)  分子内に少くとも2個のラジカル重合可能な
不飽和基を含有する重合性モノマー1および(b)  
前記(a)以外のラジカル重合性不飽和モノマー を分子内にアリル基を含有する反応性乳化剤を用いて乳
化重合せしめてなることを特徴とするゲル化微粒子重合
体、及び (a)  分子内に少くとも2個のラジカル重合可能な
不飽和基を含有する重合性モノマー1および(b)  
前記(a)以外のラジカル重合性不飽和モノマー を分子内にアリル基を含有する反応性乳化剤を用いて乳
化重合、するに際し、重合開始剤として水溶性アゾアミ
ド化合物を用いることを特徴とする重合安定性良好なゲ
ル化微粒子重合体の製造方法が提供される。
本発明においてゲル化微粒子重合体を構成するモノマー
は、 (a)  分子内に少くとも2個のラジカル重合可能な
不飽和基を含有する重合性モノマー及び(b)  ビニ
ル性二重結合を含有する重゛合性不飽和モノマー である。
上記(a)の分子内に少くとも2個のラジカル重合可能
な不飽和基を含有する重合性モノマーとしては、多価ア
ルコールの重合性不飽和モノカルボン酸エステル、多塩
基酸の重合性不飽和アルコールエステル及び2個以上の
ビニル基で置換された芳香族化合物などがあり、それら
の例としては、エチレングリコールジアクリレート、エ
チレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリ
コールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジ
メタクリレート、l、3−ブチレングリコールジメタク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、l、4−
ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジアクリレート、1.6−ヘキサンジオールジアクリ
レート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリート、ペンタエリスリトール
テトラアクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリ
し−−1−、ペンタエリスリトールトリメタクリレート
、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセ
ロールジメタクリレート、グリセロールジアクリレート
、グリセロールアリロキシジメタアクリレート、l、l
、I−トリスヒドロキシメチルエタンジアクリレート、
I、l、1−1−リスヒドロキシメチルエタントリアク
リレート、1゜1.1−トリスヒドロキシメチルエタン
ジメタクリレート、1,1.1−トリスヒドロキシメチ
ルエタントリメタクリレ−1−11,1,1−トリスヒ
ドロキシメチルプロパンジアクリレート、1..1.1
−トリスヒドロキシメチルプロパントリアクリレート、
1.1.1−トリスヒドロキシメチルプロパンジメタク
リレート、1,1.1−1−リスヒドロキシメチルプロ
パントリメタクリレート、トリアリルシアヌレート、ト
リアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート
、ジアリルテレフタレート、ジアリルフタレートおよび
ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
前記(b)のラジカル重合性不飽和モノマーはゲル微粒
子重合体を構成する残りの成分であり、それらは以下の
グループに分けられる。
■) カルボキシル基含有単量体、例えばアクリル酸、
メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸など。
■) ヒドロキシル基含有単量体、例えば2−ヒドロキ
シエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(
メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリ
レート、アリルアルコール、メタアリルアルコールなど
■) 含窒素アルキル(メタ)アクリレート、例えばジ
メチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど。
■) 重合性アミド、例えばアクリル酸アミド、メタク
リル酸アミド、N、N−ジメチルアクリル酸アミド、N
、N−ジメチルアミノプロピル酸アミドなど。
■) 重合性ニトリル、例えばアクリロニトリル、メタ
クリロニトリルなど。
■) アルキル(メタ)アクリレート、例えばメチル(
メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n
−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(
メタ)アクリレートなど。
■) 重合性グリシジル化合物、例えばグリシジル(メ
タ)アクリレートなど。
■) 重合性芳香族化合物、例えばスチレン、α−メチ
ルスチレン、ビニルトルエン、t−z’チルスチレンな
ど。
[)  α−オレフィン、例えばエチレン、プロピレン
なと゛。
X) ビニル化合物、例えば酢酸ヒニノ呟 プロピオン
酸ビニルなど。
XI)  ジエン化合物、例えばブタジェン、イソプレ
ンなど。
)G[)  加水分解性アルコキシシラン基含有単量体
、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、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラ
ン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン
、ビニルトリアセトオキシシランなど。
これらの(b)の七ツマ−は、所望の特性に応じて適宜
選択され、それぞれ単独で用いてもよく、あるいは、2
種またはそれ以上を組み合わせて使用することができる
本発明におけるゲル化微粒子重合体を構成する前記モノ
マー(a)および(b)の配合割合は、(a)モノマー
81〜99重量%、好ましくは3〜20重量% (b)モノマー:1〜99重量%、好ましくは80〜9
7重量% の範囲である。
本発明に用いる分子内にアリル基を含有する反応性乳化
剤としては以下のグループに分けられる。
上Σ アリル基含有アニオン性反応性乳化剤代表的なも
のとして下記一般式■または■CH−C○O(A O)
 n CHz  C= CHz  ■CH2COOR2 I CHCOO(A O) n CHz  C= CH2C
H−cooRz                ■S
O,Ml (式中R1は水素またはメチル基、R2は炭化水素基ま
たは置換基を有する炭化水素またはオキシアルキレン基
を含む有機基、Aは炭素数2ないし4個のアルキレン基
または置換されたアルキレン基、nは0または正の数、
Mはアルカリまたはアルカリ土類金属、アンモニウム、
有機アミン塩基、または有機第四級アンモニウム塩基な
どを意味し、mはMの原子価またはイオン価である。)
で示されるスルホン酸塩、または下記一般式■または■
So3MI      OH CH2COOCHz CHCH20CH2C−CH’ 
2H CHCOO(A O) n R+ ■ 03M1 (式中、R1は置換基を有してもよい炭化水素基、フェ
ニル基、アミノ基またはカルボン酸残基を、R2は水素
原子またはメチル基を示し、Aは炭素数2ないし4のア
ルキレン基を、nは0ないしlOOの正の数を示し、M
は1価または2価の陽イオンを、mはMのイオン価を示
す。)で示されるスルホコハク酸ジエステル塩、または
下記一般弐〇 (式中、R1は炭素数4〜18のアルキル基、アルケニ
ル基、もしくはアラルキル基、R,は水素または炭素数
4〜I8のアルキル基、アルケニル基、もしくはアラル
キル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、もしくは置
換アルキレン基、nは2〜200の整数であり、Mはア
ルカリ金属原子、NH,、アルカノールアミン残基であ
る。)で示される化合物などがある。これらのものは公
知であり(例えば特公昭49−46291号、特開昭5
8−203960号、特開昭62−221431号、特
開昭63−23725号など参照。)、エレミノールJ
S−2(商品名、三洋化成工業株式会社製)、ラテルム
Sシリーズ(商品名、花王株式会社製)、アクアロンH
Sシリーズ(商品名、第−工業製薬株式会社製)などと
して市販されている。
本発明では重合中途々に重合体に取り込まれてゆくアニ
オン性反応性乳化剤が適しており、中でも比較的低反応
性の基であるアリル基を含有するアニオン性反応性乳化
剤であれば前記したものに限定されず広く包含される。
また、アリル基を含有するアニオン性反応性乳化剤の使
用量は通常ゲル化微粒子重合体固形分100重量部に対
して0.1〜30重量%好ましくは0.5〜5重量%の
範囲で用いるのがよい。
II)−アリル基含有カチオン性反応性乳化剤代表的な
ものとして下記一般式■ R30H (式中、R1は置換基を有してもよい炭素数8〜22の
炭化水素基を、R2およびR3は炭素数1〜3のアルキ
ル基を、R4は水素原子またはメチル基を示し、XQは
1価の陰イオンを示す。)で表わされる第四級アンモニ
ウム塩を有する反応性乳化剤がある。このものは公知で
あり(特開昭60−78947号)、ラテムルに−18
0(商品名、花王株式会社製)として市販されている。
本発明では重合中途々に重合体に取り込まれてゆくカチ
オン性反応性乳化剤が適しており、中でも比較的低反応
性の基であるアリル基を含有するカチオン性反応性乳化
剤であれば前記したものに限定されることなく広く包含
される。まj;、アリル基を含有するカチオン性反応性
乳化剤の使用量は通常ゲル化微粒子重合体固形分100
重量部に対して0.1〜30重量%好ましくは0.5〜
5重量%の範囲で用いるのがよい。
■) アリル基含有非イオン性反応性乳化剤代表的なも
のとして下記一般式■ (式中、R1は炭素数4〜18のアルキル基、アルケニ
ル基、もしくはアラルキル基%R2は水素または炭素数
4〜18のアラルキル基、アルケニル基、もしくはアラ
ルキル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、もしくは
置換アルキレン基、nは2〜200の整数である。)で
示される化合物がある。このものは公知であり(特開昭
62−100502号) 、H−3355N (商品名
、第−工業製薬製)として市販されている。
本発明では重合中途々に重合体に取り込まれてゆく非イ
オン性反応性乳化剤が適しており、中でも比較的低反応
性の基であるアリル基を含有する非イオン性反応性乳化
剤であれば前記したものに限定されることなく広く包含
される。またこのものはアニオン性反応性乳化剤または
カチオン性反応乳化剤と任意の割合で混合して使用され
、その混合比率は所望の特性に応じて適宜選択される。
また、アニオン性反応性乳化剤と非イオン性反応性乳化
剤の混合物またはカチオン性反応性乳化剤と非イオン性
反応性乳化剤の混合物の使用量は通常ゲル化微粒子重合
体固形分100重量部に対して0.1〜30重量%好ま
しくは0.5〜5重量%の範囲で用いるのがよい。
本発明に用いる重合開始剤としては下記一般弐H3 OCR,0 (式中、Xは炭素原子数2〜12個の直鎖または分岐鎖
アルキレン基を表わす)または (式中、XI、X2及びX3は少くとも1個が水酸基、
他は水素) で示される水溶性アゾアミド化合物が特に適している。
これらのものは公知であり(特開昭61−218618
号、特開昭61−63643号)、VAシリーズ(商品
名、和光純薬工業株式会社製)として市販されている。
重合開始剤の必要使用量は、当該技術分野において明ら
かである。
殻内に、最適必要量はゲル化微粒子重合体固形分100
重量部に対して0.1〜1.5重量部である。
上記(a)および(b)の不飽和モノマーの共重合は、
アクリル共重合体を製造するためのそれ自体公知の方法
である乳化重合法によって行なことができる。上記のモ
ノマー混合物を水媒体中でアリル基を含有する反応性乳
化剤及び水溶性アゾアミド化合物重合開始剤の存在下に
通常約50〜100 ’O好ましくは80〜95°Cの
反応温度において約I〜約20時間反応を続けることに
より行なう事ができる。
本発明によるゲル化微粒子重合体は、通常その水分散液
は総重量に基づいて約10〜40重量%の樹脂固形分含
有を有する。ゲル化微粒子重合体の粒径は500nm以
下、好ましくはlO〜300 n m、より好ましくは
50−100 n mである。粒径の調整は分子内にア
リル基を含有する反応性乳化剤の量および/または比率
を調節することによって行なうことができ、容易に所望
の範囲の粒径を有するゲル化微粒子重合体を得ることが
できる。
(作用及び効果) 本発明のゲル化微粒子重合体は架橋度と硬度が任意にコ
ントロール出来るのが特徴で、硬度が低い場合は自然乾
燥によって粒子は相互に融着して連続皮膜を形成し、初
期モジュラス値の大きい弾力性に富んだ被膜を形成させ
ることができる。また、硬度や架橋密度が高くなると重
合体フィルムの透明性は悪くなり、多数の網目様のスジ
や亀裂が生じるが、造膜助剤を併用するが乾燥温度を高
くすることによって均一フラットな皮膜を生成し得る。
また本発明のゲル化微粒子重合体はそのまま塗膜を形成
するエマルジョン塗料のビヒクルとして用いることも可
能であるが、重合開始剤である水溶性アゾアミド化合物
から化学結合によって重合体中に効果的に導入された水
酸基を有しているため、メチロール化メラミン樹脂のよ
うなアミノプラスト樹脂と混合して焼付硬化を行う水性
焼付塗料の素材として用いることもできる。また、粉末
化したゲル化微粒子重合体は粉体塗料に添加してブロッ
キング性および塗膜物性の向上に有用であるし、有機溶
剤中に分散しても一次粒子のままでありかつ低粘性であ
ることからハイソリッド系塗料素材としても有用である
。その他、既存の溶剤型塗料、水溶性塗料、エマルジョ
ン塗料に混合して当該塗料の性能を向上させるのに使用
できる。
本発明の乳化重合法により、上記のゲル化微粒予室合体
が安定に製造される理由は現時点では必ずしも明らかで
ないが、重合開始剤として用いる水溶性アゾアミド化合
物が比較的高温での乳化重合に極めて有用な重合開始剤
であるために、重合温度が80〜95°Cという比較的
高温の重合条件下でも生成するゲル化微粒子重合体の合
一が抑制されていること、また界面活性能を有する基が
化学結合によりゲル化微粒子表面に組み込まれているこ
と及びゲル化微粒子重合体が重合開始剤である水溶性ア
ゾアミド化合物から化学結合により微粒子表面に効果的
に導入された水酸基を有しているために連続相である水
との親和性が極めて良好であり、そのために水中に安定
に存在することができることによるものと考えられる。
(実施例) 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
部及び%はそれぞれ重量部及び重量%を示す。
実施例 1−10 撹拌装置、温度計、冷却管及び加熱マントルを備えた1
12フラスコに、表−1に示す量の脱イオン水及び表−
1に示す種類の乳化剤を表−1に示す量だけ加え、撹拌
しながら90°Cまで昇温しな。
これに表−1に示す重合開始剤12,5部を脱イオン水
500部に溶解した水溶液の20%を加えた。15分後
に表−1に示す七ツマー混合物の5%を加えた。ついで
、さらに30分間撹拌した後、残りのモノマー混合物及
び重合開始剤の滴下を開始した。モノマー混合物の滴下
は3時間で、重合開始剤の滴下は3.5時間かけてそれ
ぞれ行ない、その間重合温度は90℃に保った。重合開
始剤水溶液の滴下終了後も30分間加熱して90°Cに
保った後室温に冷却し、炉布を用いて取り出し、固形分
20%のゲル化微粒子重合体を得た。これらのものの性
質を表−2に示す。
比較例 1 112フラスコ中へ仕込み物を脱イオン水3543.1
部及びアニオン性反応性乳化剤であるニュLコール27
1A(商品名、日本乳化剤株式会社製、45%水溶液)
44.4部に変更した以外は実施例1と同様の処方によ
り表−2に示す性質を有するゲル化微粒子重合体を得た
比較例 2 1f27ラスク中への仕込み物を脱イオン水3567.
5部及びアニオン性ビニル系反応性乳化剤であるp−ス
チレンスルホン酸ナトリウム20部に変更した以外は実
施例1と同様の処方により乳化重合を行なったところ、
七ツマー滴下途中で系は凝集し、ゲル化微粒子重合体は
得られなかった。
比較例 3 1Qフラスコ中への仕込み物を脱イオン水3567.5
部及びオリゴエステルアクリレート系アニオン性反応性
乳化剤であるニューフロンティアA−229E (商品
名、第−工業製薬製)20部に変更した以外は実施例I
と同様の処方により乳化重合を行なったところ、七ツマ
ー滴下途中で系は凝集し、ゲル化微粒子重合体は得られ
なかった。
比較例 4 112フラスコ中への仕込み物を脱イオン水3555.
8部及びカチオン系非反応性乳化剤であるコータミソ8
6Pコンク(商品名、ステアリルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、花王株式会社製、63%水溶液)に変更
した以外は実施例7と同様の処方により、表−2に示す
性質を有するゲル化微粒子重合体を得た。
比較例 5 重合開始剤を水溶性アゾアミジン化合物であるV−50
(2,2’−アゾビス(2−メチルグロピオンアミジン
)ジハイドロクロライド、和光純薬工業株式会社製)に
変更した以外は実施例7と同様の処方により乳化重合を
行なったところ、モノマー滴下途中で系は凝集し、ゲル
化微粒子重合体は得られなかった。
比較例 6 モノマー混合物として下記モノマー混合物を用いた以外
は実施例6と同様の処方により、表−2に示す性質を有
する微粒子重合体を得た。
スチレン             500部n−ブチ
ルアクリレート       500部(注) ※ 1 表−1において、 JS−2;スルホコハク酸系アクリル基含有アニオン性
反応性乳化剤 市販品 三洋化成 エレミノールJS−
239%水溶液5−120A;スルホコハク酸系アリル
基含有アニオン性反応性乳化剤 市販品化工 ラテムル
S−120A  50%水溶液f(S−10:スルホン
酸系アリル基含有アニオン性反応性乳化剤 市販品 第
一工業製薬 アクアロンH5−10100%品H−33
55N ;アリル基含有非イオン性反応性乳化剤 市販
品 第一工業製薬100%品 に−180,第四級アンモニウム塩系アリル基含有カチ
オン性反応性乳化剤 市販品化工 ラテムルに−180
25%水溶 液 N−271A;スルホン酸系非反応性アニオン性乳化剤
 市販品 日本乳化剤 ニューコール271A  45
%水溶液 A−229E、オリゴエステルアクリレ−※2 ※3 ※4 ト系アニオン性反応性乳化剤 市販品 第一工業製薬 
ニューフロンティアA−229E  100%品 カッコ内は固型分換算の使用量を示す。
Sにスチレン n−BA;n−ブチルアクリレート 1.6−HDDA : 1.6−ヘキサンジオールジア
クリレート HEA 、2−ヒドロキシエチルアクリレート MAAc;メタクリル酸 KBM−503;γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン 市販品 信越化学工業 MMA、メチルメタクリレート VA−086,水溶性アゾアミド重合開始剤 2.2′
−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル
)−プロピオンアミド] 市販品 和光純薬工業 VA−080;水溶性アゾアミド重合開始剤 2.2′
−アゾビス(2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロ
キシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミ
ド)市販品 和光純系工業 V−50;水溶性アゾアミジン重合開始剤2.2′−ア
ゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロク
ロライド 市販品和光純薬工業 (注)表−2において、 重合終了後、微粒子重合体を100メツシユステンレス
網で濾過したとき、ステンレス網上に残る凝塊物を充分
水洗いした後、重量を測定し、この重量の仕込み七ツマ
−との百分率をもって評価した。この百分比が、 0.5%以下のとき   :◎ 0.5%〜2%のとき  :0 2%〜5%のとき   :△ 5%以上のとき    :× として評価した。
コールタ−社ナノサイザーN−4で測定しIこ 。
微粒子重合体を60°Cで乾燥した後アセトンに再分散
し、コールタ−社ナノサイザーN−4で測定した。
ガラス板上に作成したポリマーフィルムを水中に浸漬し
、フィルムの白化状況を評価し tこ 。
※5 ※6 ※7 ※8 1時間経過後、全く白化なし:◎ 1時間経過後、やや白化  :0 10〜30分で白化    :△ 直ちに白化        :×

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)分子内に少くとも2個のラジカル重合可能な
    不飽和基を含有する重合性モノマー、および (b)前記(a)以外のラジカル重合性不飽和モノマー
    を、分子内にアリル基を含有する反応性乳化剤を用いて
    乳化重合せしめてなることを特徴とするゲル化微粒子重
    合体。 2、(a)分子内に少くとも2個のラジカル重合可能な
    不飽和基を含有する重合性モノマー、および(b)前記
    (a)以外のラジカル重合性不飽和モノマーを、分子内
    にアリル基を含有する反応性乳化剤を用いて乳化重合す
    るに際し、重合開始剤として水溶性アゾアミド化合物を
    用いることを特徴とするゲル化微粒子重合体の製造方法
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