JPH04249587A - 水性常乾架橋型塗料用樹脂組成物 - Google Patents
水性常乾架橋型塗料用樹脂組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
脂組成物に関する。
危険物化(消防法)などの点から塗料の分野では水性エ
マルジョン塗料への関心が強くなってきている。しかし
、エマルジョン塗料の造膜は、粒子の融合によるため、
常乾塗料用としては、樹脂のTgを高くすることは困難
である。樹脂Tgが低いことから、時には、乾燥後塗膜
に粘着性が残り、耐汚染性が低下するばかりでなく、膜
の強靭性が得られない。また、樹脂Tgを十分高くしよ
うとすると、造膜性が低下し、耐水性等が問題となる。 これを解決する方法として、架橋塗膜とすることが考え
られる。この方法の有力な手段として、U.S.P.3
,345,336にカルボニル基含有エマルジョンをポ
リヒドラジド化合物で架橋する方法が開示されている。 しかし、この方法を普通のエマルションに適用すると貯
蔵中に架橋が進行し、事実上一液型塗料としての使用は
困難である。
−179910に開示されている。すなわち、エマルジ
ョン重合のモノマー成分としてアクリル酸、メタクリル
酸、アクリルアミド、メタクリルアミドを比較的多量に
用い、そのかわりに架橋性を低く押える方法である。し
かし、この方法では初期における架橋性は、エマルジョ
ン粒子中のアクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド
、メタクリルアミドの各ユニットの官能基により促進さ
れるが、架橋成分の絶対量不足のため、十分な塗膜性能
を得るにはいたらない。我々は、先にこの解決のために
架橋性基が多く存在しても貯蔵安定性の良い、アクリル
酸、メタクリル酸のない、カチオン系のエマルジョンを
提供した。(特願昭63−309639号)しかし、実
際の工業面での塗料製造は、現行の製造ラインがアニオ
ン系であるために、問題が多く、実用上不満足な点があ
った。
エマルジョン塗料の問題点を、アニオンエマルジョン系
で解決するべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに
至った。かくして、本発明に従えば、 (a)ダイアセトンアクリルアミド及び/又はダイアセ
トンメタクリルアミドを2〜30重量%、(b)アクリ
ル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミ
ドの総量を0〜1.5重量%、(c)スチレンを0〜3
0重量%、及び(d)モノマー混合体のSP値が8.0
〜9.3である、(a)〜(c)以外のモノマー混合体
を38.5〜98重量%含む重合性モノマー混合物を、
(e)重合性モノマー混合物に対して、0.1〜6.0
重量%のポリオキシエチレン及び/又はポリオキシプロ
ピレン鎖含有アニオン界面活性剤存在下に乳化重合して
得られるエマルジョンに、 (f)下記化学式1で示されるジヒドラジド化合物を、
エマルジョン粒子のカルボニル基1当量に対し、ヒドラ
ジド基が0.1〜2.0当量になる様に加えてなる水性
常乾型塗料用樹脂組成物が提供される。
H−NH2 (n≦8)
マルジョン塗料に本発明の水性常乾型塗料用樹脂組成物
を用いることにより、エマルジョンおよび塗料の貯蔵安
定性が良く、乾燥性、耐水性等に優れた塗膜が得られる
。本発明によれば、酸、アミドのように、架橋反応を促
進する官能基をエマルジョン粒子中に出来る限り少量に
するために架橋性モノマー自体が水溶性で、アミドに類
似する構造を有するダイアセトンアクリルアミドおよび
/又はダイアセトンメタアクリルアミドを乳化重合モノ
マー成分の1つとして用いる。そして、ダイアセトンア
クリルアミドおよび/又はダイアセトンメタアクリルア
ミドを粒子中に適度に分散する粒子内組成とし、スチレ
ン量を30重量%以下とし、ダイアセトンアクリルアミ
ド、ダイアセトンメタアクリルアミド、アクリル酸、メ
タアクリル酸、アクリルアミド、メタアクリルアミドの
ような極めて親水性の高いモノマーおよび逆にSP値が
高いが親水性にとぼしいスチレンを除くモノマー混合体
のSP値を8.0〜9.3の範囲とし、これらを乳化重
合のモノマー成分とすることにより、エマルジョンの貯
蔵安定性と塗膜の耐水性のバランスをとることが可能で
ある。ここで、SP値とは、溶解パラメータ(solu
bility parameter) の略号で、液体
分子の分子間相互作用の尺度を表す。重合性モノマーの
SP値は、J.Paint Technology,v
ol.42,176(1970) にまとめられている
。モノマー混合体のSP値は下記数式1を用いて計算す
る。
n ×fwn上記の数式1において、SP1 ,SP2
…SPnは各モノマーのSP値、fw1,fw2…f
wnは各モノマーのモノマー総量に対する重量分率を表
す。
の界面活性剤として、アニオン性イオン基と、粒子に配
向する部分がオキシエチレンまたはオキシプロピレンに
より適度に離れたものを使用することにより、エマルジ
ョン貯蔵中の架橋をおさえることが可能である。さらに
エマルジョン粒子中のカルボニル基と反応する架橋剤の
下記化学式1のポリヒドラジドは、適度に親水性があり
、界面活性剤の存在ではミセル中に保護され、貯蔵中に
エマルジョン粒子と反応せず、良好なエマルジョン貯蔵
安定性が得られる。
H−NH2 (n≦8)本発明の水性常乾型
塗料用樹脂組成物は、上記した特徴を有し、これらの特
徴により、この組成物を用いた塗料に優れた貯蔵安定性
や、優れた塗膜乾燥性、耐水性を与えることができる。
マーとしては、親水性でそれ自身粒子の安定性に寄与す
る一方で、あまり水中に突出して貯蔵安定のそこなわな
い、ダイアセトンアクリルアミドおよび/またはダイア
セトンメタアクリルアミドを2〜30重量%、好ましく
は、3〜15重量%使用する。2重量%より少ない量で
あると架橋点が不足し、高性能塗膜が得られない。また
、30重量%より多すぎても、貯蔵安定効果が少なくな
る。本発明に使用されるアクリル酸、メタクリル酸、ア
クリルアミド、メタクリルアミドの総量は0〜1.5重
量%で、好ましくは1.0重量%未満である。これらモ
ノマーは、ほとんどの工業用エマルジョンに粒子安定化
の目的で1〜3%使用されている。また、本架橋反応で
は、その促進にこれらモノマーが有利であるが、貯蔵安
定性を害するために、上記カルボニル基含有モノマー量
の範囲内では、1.5重量%以上加えることは実用上好
ましくない。本発明に使用されるスチレン量は0〜30
重量%であり好ましくは、20重量%以下である。スチ
レンは、架橋性モノマーとの相容性に問題があり、その
ために量が30重量%より多くなると親水性の架橋性モ
ノマーの粒子内での配位置が悪くなり、十分な耐水性が
得られなくなる。
そのトータルの性質において架橋性モノマーとの親和性
を持つ必要がある。そのため少なくてもその70重量%
以上、好ましくは80重量%以上さらに好ましくは、9
0重量%以上は炭素数1〜8のアルコールのアクリル酸
またはメタアクリル酸とのエステル化合物を使用する。 70重量%未満では架橋性モノマーとの親和性が小さく
なる。これらモノマーのトータルのSP値は8.0〜9
.3であり、好ましくは8.3〜9.0である。SP値
が8.0未満又は、9.3以上であると、エマルジョン
の貯蔵安定性と塗膜の耐水性等のバランスをとることが
困難となる。その他のモノマーのうち、上記以外のラジ
カル重合性モノマーは30重量%以下の範囲で使用でき
る。使用できるモノマーの例としては、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、2−ヒドロキシ
エチルアクリレート、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アクリレート、ヒドロキシ
プロピルメタアクリレート、ビニルピリジン、塩化ビニ
ル、エチレン、プロピレン、メトキシエチルアクリレー
ト、メトキシエチルメタアクリレート、ブトキシエチル
アクリレート、ブトキシエチルメタアクリレート、α−
メチルスチレン、ビニルトルエン等である。
て使用できる界面活性剤は、主として疎水部分と親水性
のアニオン部分の間にポリオキシエチレンまたは、ポリ
オキシプロピレン鎖を有するノニオン性アニオン界面活
性剤である。このような界面活性剤は粒子表面に付着し
た場合、粒子のポリマー相と水中のアニオンとの間に親
水性のノニオン界面活性部分があり貯蔵中における粒子
表面での架橋をアニオンが促進することをさまたげる。 このような界面活性剤の例としては、Newcol 5
60SN, Newcol 560SF, Newco
l 707SF, Newcol 861SE, Ne
wcol 1305SN (以上日本乳化剤製)、ハイ
テノールシリーズ(第一工業製薬製)、ラテムルWX,
エマールNC−35,レベノールWZ(以上花王製)等
である。その使用量は0.1〜6重量%、好ましくは0
.2〜5重量%である。0.1重量%未満では、エマル
ジョン重合安定性が得られにくく、6重量%を超えると
、塗膜の耐水性を低下させ、粘着性も残る。上記界面活
性剤の他、ノニオン界面活性剤を追加することもできる
。また、小量であれば他のアニオン活性剤も併用可能で
ある。
乳化重合の手法による。得られたエマルジョンに添加す
る架橋剤は、適度の水溶性を持つ、下記化学式1の構造
を有するジヒドラジド化合物である。
H−NH2 (n≦8)上記化学式1におい
てnは、0〜8で好ましくは、1〜6、より好ましくは
n=4であるアジピン酸ジヒドラジドである。nが9以
上の場合、親水性が低下し、前記界面活性剤を用いた系
では、水に溶解または分散することが困難となる。架橋
剤の含有量については、エマルジョン組成物中のカルボ
ニル基1当量に対して0.1〜2.0当量、好ましくは
、0.2〜1.2当量のヒドラジド基となる架橋剤量を
必要とする。その量が0.1当量より少ないと十分な架
橋が期待できず、耐水性等で高性能が得られにくい。ま
た2.0当量より多く配合しても、その量の割には、性
能の向上が見られなくなる。かくして得られた水性常乾
架橋型塗料用樹脂組成物には必要に応じて、着色顔料、
体質顔料、増粘剤、消泡剤、顔料分散剤、その他添加剤
を適宜加えて使用される。また、本発明品は、常乾でも
十分な性能を出すことができるが、さらに加熱乾燥して
造膜させても問題はない。本発明の組成物は、マスチッ
ク材、一般塗料、床、屋上コート材、屋根補修剤、紙、
繊維の防水処理剤、接着剤用のエマルジョンとしても有
用である。
明する。特にことわらないかぎり、すべての部および%
は重量部および重量%を示す。
例1 2リットルの4つ口フラスコに脱イオン水242部、N
ewcol 707SF(第一工業製薬製、固形分30
%)2.4部を加え、窒素置換後、80℃に保つ。下記
組成のプレエマルジョンを滴下する直前に0.7部の過
硫酸アンモニウムを加え、プレエマルジョンを3時間に
わたって滴下した。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
67部アクリル酸
3.2部スチレン
118.2部メチルメタクリレート
120部2−エ
チルヘキシルアクリレート 120部n
−ブチルアクリレート
243部Newcol 707SF
64.5部過硫酸ア
ンモニウム
1.3部滴下終了後30分より、30分間0.7部の過
硫酸アンモニウムを7部の脱イオン水に溶かした溶液を
滴下し、さらに2時間80℃に保ってエマルジョンAを
得た。
例1と同様の方法でエマルジョンBを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
33部アクリル酸
3.3部スチレン
101部メチルメタクリレ
ート 251部2
−エチルヘキシルアクリレート 104
部n−ブチルアクリレート
179部Newcol 707SF
64.5部過硫
酸アンモニウム
1.3部
例1と同様の方法でエマルジョンCを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
33部アクリル酸
3.3部スチレン
134部メチルメタクリレ
ート 255部2
−エチルヘキシルアクリレート 147
部n−ブチルアクリレート
98部Newcol 707SF
64.5部過
硫酸アンモニウム
1.3部
例1と同様の方法でエマルジョンDを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
100部メタクリル酸
8部スチレン
201部メチルメタクリレ
ート 67部
2−エチルヘキシルメタクリレート 294
部Newcol 707SF
64.5部過硫酸アンモニウ
ム 1.3部
例1と同様の方法でエマルジョンEを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
33部アクリル酸
3.3部スチレン
134部2−エチルヘキシ
ルメタクリレート 500部Newcol
707SF
64.5部過硫酸アンモニウム
1.3部
造例6 2リットルの4つ口フラスコに脱イオン水200部を入
れ、80℃に加熱して、N2 置換を行った。これに下
記組成のプレエマルジョンを3時間にわたって滴下した
。 脱イオン水
285部ダイアセトンアクリルアミド
50部スチレン
150部メチルメタクリレート
50部2−エチルヘキシルアクリ
レート 250部レベノールWZ(固形
分26%) 58部過硫酸アンモニ
ウム 2.5
部滴下30分後に0.5部の過硫酸アンモニウムを10
部の脱イオン水に溶かした溶液を30分間滴下したあと
、さらに2時間80℃に保って、エマルジョンFを得た
。
なる様にポリオキシエチレン及び/又はポリオキシプロ
ピレン鎖を含まないアニオン界面活性剤であるエマノー
ル2Fニードル(花王製、固形分90%)を17部使用
する以外は製造例6と同様の方法でエマルジョンGを得
た。
例6と同様の方法でエマルジョンHを得た。 脱イオン水
381.4部ダイアセトンアクリルアミド
25部アクリル酸
10部スチレン
95部メチルメタクリレ
ート 70部
2−エチルヘキシルアクリレート 30
0部Newcol 707SF
50部過硫酸アン
モニウム 2
.5部
入れ、下記組成のプレエマルジョンの5%をまずフラス
コに加えて重合させた後、残りのプレエマルジョンを3
時間にわたって滴下した。滴下後の処理は、製造例6と
同じように行ないエマルジョンIを得た。 脱イオン水
285部ダイアセトンアクリルアミド
25部アクリル酸
10部アクリルアミド
25部スチレン
90部メチルメタクリレート
65部2−エチルヘキシルアクリ
レート 300部Newcol 707
SF
50部過硫酸アンモニウム
2.5部
例10 滴下するプレエマルジョンを下記組成とする以外は製造
例1と同様の方法でエマルジョンJを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
13.4部アクリル酸
13.4
部スチレン
268部メチルメタクリレート
174.2部2−エチルヘ
キシルアクリレート 201部Newc
ol 707SF
64.5部過硫酸アンモニウム
1.3部
】・製造例11 滴下するプレエマルジョンを下記組成とする以外は製造
例1と同様の方法でエマルジョンKを得た。 脱イオン水
352部ダイアセトンアクリルアミド
67部スチレン
266部メチルメタクリレート
33部2−エチルヘキシルアクリ
レート 300部Newcol 707
SF
64.5部過硫酸アンモニウム
1.3部得られたエマルジョンA
〜Kの性状値を表1に示した。
した。各モノマーのSP値として、メチルメタクリレー
トは、9.23、2−エチルヘキシルアクリレートは7
.87、2−エチルヘキシルメタクリレートは7.85
、n−ブチルアクリレートは8.63をそれぞれ使用し
た。(J.Paint Technology vol
.42,176(1970) 参照)注2)固形分は、
エマルジョン試料を150℃、30分加熱し、残量を測
定して算出した。 注3)エマルジョン粒径測定は分光光度計を用い、O.
D.(Opticaldensity 、吸光度)が0
.1〜1.0程度になる様に希釈したエマルジョン希釈
液の430nmと、700nmにおけるO.D.(吸光
度)を測定し、そのO.D.ratio (吸光度比)
を下記数式2を用いて算出し、文献(Bull.Ind
ustrial Chemical Research
vol.42,142(1964))に記載されてい
る検量線を用いて平均粒子径を決定した。
)/O.D.(700nm)
得たエマルジョンA〜Kに、アジピン酸ジヒドラジド、
マロン酸ジヒドラジドを、アンモニア水でpHを8〜9
に調整後、表2の組み合せで配合し、実施例1〜8およ
び比較例1〜7の水性エマルジョンを得た。このエマル
ジョンの貯蔵安定性の結果を表2に示した。表中Xはア
ジピン酸ジヒドラジド、Yはマロン酸ジヒドラジドを示
す。
容器中の10日間貯蔵後のエマルジョン状態を目視で評
価した。 ◎:変化なし ○:ごく1部にかたまりが認められる。 □:かなり増粘している。 ×:全体がかたまる。 注5)MFT(minimun flow tempe
rature、最低造膜温度)の測定は、0.3mmブ
リキ板にエマルジョンを0.3mmアプリケーターで塗
装後、理化工業(株)製のMFT測定機を用いて行なっ
た。(J.Appl.Polymer Sci.,vo
l.4,81(1960))
配合のチタン白分散ペーストに200部添加し、表3の
実施例1〜8、比較例6,7の塗料を製造した。 脱イオン水
35部エチレングリコール
4部ノプ
コスパース44C 注6)
0.5部SN−デフオーマー305
注7)1.5部チタン白R−5N
注8)100部テキサノール
10部アデカノールUH−420
注9)0.8部アンモニア水
0.2部スラオ
フ72N 注10
)0.3部注6) サンノプコ社製品 顔料分
散剤注7) サンノプコ社製品 消泡剤注8)
堺化学社製品 白色顔料注9)
旭電化工業社製品 増粘剤注10)武田薬品工業
社製品 防腐剤上記塗料を、EPシーラー透明(関西
ペイント(株)製品;水系シーラー)を塗付した、3×
70×150mmのフレキシブル板(JIS A540
3 )と0.8×70×150mmのホンデ板に、エア
ースプレーで、乾燥膜厚50〜60μmになるように塗
装した。こうして作成した塗装板による各種試験結果を
表3に示した。
槽に浸漬し、24時間後に引き上げ、外観を目視で評価
した。 ◎:異常なし ○:部分的にふくれがみられる。 □:全体にふくれがみられる。 ×:全体に大きなふくれ、又は塗膜溶出。 注12)塗膜の衝撃試験は、JIS 5400(197
9)6.13.3B法に準拠して行なった。(先端半径
1/2インチの撃心を塗膜上におき、500gのおもり
を50cmの高さから撃心上に落下し、塗膜の状態を目
視で判定した。)◎:異常なし。 ×:塗膜にわれ発生。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)ダイアセトンアクリルアミド及
び/又はダイアセトンメタアクリルアミドを2〜30重
量%、 (b)アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メ
タクリルアミドの総量を0〜1.5重量%、(c)スチ
レンを0〜30重量%、及び(d)モノマー混合体のS
P値が8.0〜9.3である、(a)〜(c)以外のモ
ノマー混合体を38.5〜98重量%含む重合性モノマ
ー混合物を、(e)重合性モノマー混合物に対して、0
.1〜6.0重量%のポリオキシエチレン及び/又はポ
リオキシプロピレン鎖含有アニオン界面活性剤存在下に
乳化重合して得られるエマルジョンに (f)下記化学式1で示されるジヒドラジド化合物を、
エマルジョン粒子中のカルボニル基1当量に対し、ヒド
ラジド基が0.1〜2.0当量になる様に加えてなる水
性常乾型塗料用樹脂組成物。 【化1】H2N−NH−CO−(CH2)n−CO−N
H−NH2 (n≦8)
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- 1990-12-28 JP JP02417019A patent/JP3108442B2/ja not_active Expired - Fee Related
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