JPH05271549A - ポリシロキサン複合重合体の製造法およびコーティング組成物 - Google Patents

ポリシロキサン複合重合体の製造法およびコーティング組成物

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JPH05271549A JP10899392A JP10899392A JPH05271549A JP H05271549 A JPH05271549 A JP H05271549A JP 10899392 A JP10899392 A JP 10899392A JP 10899392 A JP10899392 A JP 10899392A JP H05271549 A JPH05271549 A JP H05271549A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ゾル−ゲル法によりポリシロキサン複合重合
体を製造するに際し、(A)アミノ基を有せず且つアル
コキシ基を1個〜4個有するオルガノシラン類、その加
水分解物およびこれらの重縮合物からなる群から選択さ
れる少なくとも1種と(B)(メタ)アクリル酸系重合
体とを、(C)アミノ基を有するオルガノアルコキシシ
ランの存在下に複合化させるポリシロキサン複合重合体
の製造法、ならびに該製造法で得られる複合重合体を主
成分として含有するコーティング組成物。 【効果】 硬度、光沢、透明性、密着性、耐溶剤性に優
れ、且つ適度の耐水性を有するポリシロキサン複合重合
体を比較的安価に収得できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリシロキサン複合重
合体の製造法および該製造法で得られる複合重合体を主
成分として含有するコーティング組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、硬度、耐化学薬品性、耐熱性など
の無機材料の長所と、柔軟性などの有機重合体の長所を
合わせ持ち、同時に両者の短所を補完する機能を有する
材料として、無機−有機複合体が注目されている。
【0003】有機重合体の一例としてのアクリル酸系重
合体または(メタ)アクリル酸系重合体(以下(メタ)
アクリル酸系重合体という)は、通常は水溶性ポリマ
ー、親水性ポリマー、吸水性ポリマーなどに有用な材料
であるが、硬度やある程度の耐水性を要求される用途に
は不適当である。
【0004】テトラメトキシシラン、テトラエトキシシ
ランなどのオルガノシラン類、その加水分解物またはこ
れらの重縮合物は、ゾル−ゲル法によりシリカガラスを
生成するが、該皮膜性質は高硬度であるが非常に脆いこ
とが周知である。
【0005】前記無機−有機複合体の目的に照らし、単
にポリ(メタ)アクリル酸と前記オルガノシラン類との
混合物を使用して無機−有機の複合化を試みた場合に
は、ポリ(メタ)アクリル酸のカルボキシル基とオルガ
ノシラン類のシラノール基との反応が起こらず、化学結
合を伴わない単なる混合体のままとなる。そのため、両
成分の相溶性が悪く、相分離の発生、皮膜の不透明性、
耐水性不良などの不利がある。また、ポリ(メタ)アク
リル酸とコロイダルシリカとの混合物も同様の不利があ
る。
【0006】Polymer Preprints,J
apan,Vol.39,No.3395(1990)
には、ポリアクリル酸とテトラエトキシシランとの複合
化の試みがなされ多孔質ゲルについて記載されている
が、ポリアクリル酸とテトラエトキシシランとを化学結
合させるための教示や示唆はない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、(メタ)ア
クリル酸系重合体とオルガノシラン類とを複合化させる
ことにより、硬度、光沢、透明性、密着性、耐溶剤性に
優れ、且つ(メタ)アクリル酸系重合体に比べ耐水性が
向上するなどの良好な諸性質を有するポリシロキサン複
合重合体を製造する方法、および該製造法で得られる複
合重合体を主成分とするコーティング組成物を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記従来技術
における課題に照らし、優れた諸性能を発揮しうる(メ
タ)アクリル酸系重合体−ポリシロキサン複合体(以
下、ポリシロキサン複合重合体という)を提供すべく鋭
意研究を行った。その結果、意外にも、特定の結合剤を
介して(メタ)アクリル酸系重合体とオルガノシラン類
とを複合化させることにより、初めて前記課題を悉く解
決しうることを見出した。
【0009】すなわち本発明は、ゾル−ゲル法によりポ
リシロキサン複合重合体を製造するに際し、(A)アミ
ノ基を有せず且つアルコキシ基を1個〜4個有するオル
ガノシラン類、その加水分解物およびこれらの重縮合物
からなる群から選択される少なくとも1種と(B)(メ
タ)アクリル酸系重合体とを、(C)アミノ基を有する
オルガノアルコキシシランの存在下に複合化させること
を特徴とするポリシロキサン複合重合体の製造法に関す
る。更に本発明は、該製造法で得られる複合重合体を主
成分として含有するコーティング組成物に関する。
【0010】本発明によれば、前記(A)成分から由来
のシラノール基と前記(C)成分中のアルコキシシリル
基とが反応し、更には前記(C)成分中のアミノ基と前
記(B)成分中のカルボキシル基とがイオン結合を生ず
る。これにより、(C)成分を介して(A)成分と
(B)成分が化学結合により複合化されるため、生成複
合体が(A)成分と(B)成分に相分離することはな
い。しかも該複合体を加熱した場合には(C)成分中の
アミノ基と(B)成分中のカルボキシル基との間で脱水
反応してアミド結合を生じ、前記イオン結合より強固な
結合が生起する。
【0011】本発明で用いる(A)成分としては、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
ラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、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、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、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロ
ピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、
ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン
などのオルガノシラン類、該オルガノシラン類の加水分
解物およびこれらの重縮合物が挙げられ、これらは1種
単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。これ
らの内、好ましくはテトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、これらの加水分解物およびこれらの重縮合
物である。該(A)成分には例えばチタン、アルミニウ
ム等の各種金属のアルコキシドを併用できる。なお、該
(A)成分は、必要に応じて水および/または有機溶剤
に溶解させて使用することもできる。
【0012】本発明で用いる(B)成分としては、例え
ばポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸が好ましいが、
本発明の目的を逸脱しない限り、必要に応じてアクリル
酸、メタアクリル酸と共重合可能なモノマーとの共重合
体を使用しても良い。
【0013】本発明で用いる(C)成分としては、例え
ば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、N−2−アミノエチル−
3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−アミ
ノエチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ト
リメトキシシリルプロピルジエチレントリアミン、トリ
エトキシシリルプロピルジエチレントリアミン、N−
(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチ
ルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメト
キシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン等各種公知の化合物を挙げることできる。好ましく
は、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である。これらは単独使
用の他、適宜に2種以上を併用することができる。ま
た、必要によりアミノ基を有しないシランカップリング
剤を併用することもできる。
【0014】本発明のポリシロキサン複合重合体を製造
するには、前記(A)成分、前記(C)成分およびあら
かじめ水に希釈した前記(B)成分を所定の割合で混合
する。混合時、必要に応じて、水および/またはメタノ
ール、エタノールなどの親水性溶剤を加えて、低粘度化
しても良い。その後、通常のゾル−ゲル法を採用すれば
良く、例えば50℃で5時間〜1日かけて、混合物中の
アルコキシシリル基を加水分解させると均一な溶液が得
られる。この溶液を適当な基材(ガラスなど)上に塗布
し、塗膜を80〜200℃で加熱硬化させると高硬度な
コ−ティング膜を得ることができる。また、この溶液を
適当な容器(テフロンなど)の中に流し込み、1日程度
自然乾燥した後、80〜200℃で加熱硬化させ、高硬
度な成型材料となすこともできる。更には、多孔質基材
に該溶液を含浸させた後、加熱しても良い。
【0015】前記(A)成分と(B)成分との混合割合
は、通常は(A)成分100重量部に対し(B)成分が
10〜1000重量部であり、好ましくは50〜500
重量部である。また、前記(C)成分の使用量は、前記
(B)成分100重量部に対し、通常0.5〜50重量
部であり、好ましくは1〜20重量部である。
【0016】本発明方法で得られたポリシロキサン複合
重合体は、無機材料と有機材料の各長所を具備するもの
であり、例えば各種基材表面に塗布することにより、該
基材の防曇、結露防止剤などの用途に使用できる。ま
た、該ポリシロキサン複合重合体は、適度の親水性を保
持するため、水分吸放出機能を持つ透明ポリマーとして
使用できる。
【0017】
【発明の効果】本発明方法により、しかも硬度、光沢、
透明性、密着性、耐溶剤性に優れ、且つ適度の耐水性を
有するポリシロキサン複合重合体を比較的安価に収得で
きるという多大な効果が奏せられる。
【0018】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0019】実施例1 反応容器にポリアクリル酸水溶液(固形分15%、粘度
40000cps)100g、エタノール30g、テト
ラエトキシシラン15gおよびアミノプロピルトリエト
キシシラン0.75gを撹拌しながら仕込んだ後、50
℃で5時間撹拌を続行して均一透明溶液を得た。
【0020】実施例2 反応容器に前記ポリアクリル酸水溶液100g、エタノ
ール30g、テトラエトキシシラン7.5gおよびアミ
ノプロピルトリエトキシシラン0.75gを撹拌しなが
ら仕込んだ後、50℃で5時間撹拌を続行して均一透明
溶液を得た。
【0021】実施例3 反応容器に前記ポリアクリル酸水溶液100g、エタノ
ール30g、テトラエトキシシラン30gおよびアミノ
プロピルトリエトキシシラン0.75gを撹拌しながら
仕込んだ後、50℃で5時間撹拌を続行して均一な透明
溶液を得た。
【0022】実施例4 反応容器に前記ポリアクリル酸水溶液100gとエタノ
ール30g、テトラエトキシシラン15gおよびアミノ
プロピルトリエトキシシラン0.375gを撹拌しなが
ら仕込んだ後、50℃で5時間撹拌を続行して均一透明
溶液を得た。
【0023】実施例5 実施例1においてテトラエトキシシラン15gに変え、
テトラメトキシシラン11gを使用した以外は実施例1
と同様の操作を行い、均一透明溶液を得た。
【0024】実施例6 実施例1においてアミノプロピルトリエトキシシラン
0.75gに変え、アミノプロピルトリメトキシシラン
0.61gを使用した以外は実施例1と同様の操作を行
い、均一透明溶液を得た。
【0025】比較例1 アミノプロピルトリエトキシシランを加えないで、実施
例1と同様の操作を行い、ポリアクリル酸−テトラエト
キシシラン加水分解溶液を得たが、この液は不均一で白
濁していた。
【0026】比較例2 反応容器に前記ポリアクリル酸水溶液100gと酸性コ
ロイダルシリカ(固形分20%、商品名アデライトAT
−20Q、旭電化工業(株)製)22gとを混合し、微
濁溶液を得た。
【0027】比較例3 ポリアクリル酸(固形分15%)のみを供試溶液とし
た。
【0028】(コ−ティング膜の調整)実施例1〜6お
よび比較例1〜3の溶液を、アプリケ−タ−(3MI
L)を使用して、それぞれガラス板に塗布した。その
後、循風乾燥器にて、80℃で30分、100℃で30
分、150℃で30分、200℃で30分と昇温加熱
し、ガラス板上に皮膜を調製した。室温にて1日調湿
後、皮膜の状態、硬度および耐水性を評価した。
【0029】(コ−ティング膜の性能試験) 皮膜状態 目視観察により評価 ○ ---- 透明皮膜 × ---- 濁りまたは白化 鉛筆硬度 JIS K 5400 6.14に準拠 耐水性 コ−ティングされたガラス板を水中に1
日浸漬した後の皮膜状態を目視観察により評価 ○ ---- 透明皮膜のまま × ---- 濁り、白化または膨潤 これらの結果を表1に示す。また、各溶液の安定性(1
ヶ月)を表1に示す。
【0030】(水分吸放出性測定用テストピースの調
製)実施例1〜6および比較例1〜3の溶液を、テフロ
ンガラスクロスで作成した舟型(10cm2 )にそれぞ
れ3g流し入れ、室温で1日自然乾燥させた。その後、
循風乾燥器にて、80℃で30分、100℃で30分、
150℃で30分、200℃で30分と昇温加熱し、テ
ストピースを調製した。室温にて1日調湿後、水分吸放
出性の評価を行った。
【0031】(水分吸放出テスト)テストピースの重量
を秤量し、その値をM1 とする。水中に1日浸漬後、濾
紙で軽く、水滴を拭き取り、その重量をM2 とする。そ
の後、室温にて1日放置後の重量をM3 とする。更に同
様にして、水中に1日浸漬後の重量をM4 とし、その
後、室温にて1日放置後の重量をM5 とする。吸水倍率
(M2 /M1 、M3 /M1 、M4 /M1 、M5 /M1
に関する測定結果を表2に示す。
【0032】(ガラス板上での水分吸放出性測定用コ−
ティング膜の調製)実施例1〜6の溶液を、ガラス板上
(200cm2 )にバーコーター(R.D.S.12)
を用いてそれぞれ塗布した。その後、循風乾燥器にて、
80℃で30分、100℃で30分、150℃で30
分、200℃で30分と昇温加熱し、ガラス板上に皮膜
を調製した。室温にて1日調湿後、水分吸放出性の評価
を行った。
【0033】ガラス板の重量をG1 とし、皮膜形成後の
1日調湿後のガラス板の重量をG2とする。そのガラス
板を水中に1日浸漬後、濾紙で軽く、水滴を拭き取り、
その時のガラス板の重量をG3 とする。その後、室温に
て1日放置した後のガラス板の重量をG4 とする。 吸水倍率を(G3 −G1 )/(G2 −G1 )=Ga、
(G4 −G1 )/(G2 −G1 )=Gr で表す。この結果を表3に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】 比較例1〜3では吸水すると元の形状にもどらず、含水
ゲル状となり、水分吸放出性の評価が出来なかった。
【0036】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 183/08 PMU 8319−4J

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゾル−ゲル法によりポリシロキサン複合
    重合体を製造するに際し、(A)アミノ基を有せず且つ
    アルコキシ基を1個〜4個有するオルガノシラン類、そ
    の加水分解物およびこれらの重縮合物からなる群から選
    択される少なくとも1種と(B)(メタ)アクリル酸系
    重合体とを、(C)アミノ基を有するオルガノアルコキ
    シシランの存在下に複合化させることを特徴とするポリ
    シロキサン複合重合体の製造法。
  2. 【請求項2】 前記(B)成分がアクリル酸系重合体で
    ある請求項1記載の複合重合体の製造法。
  3. 【請求項3】 前記複合化時に水および/または親水性
    溶剤を使用する請求項1または2記載の複合重合体の製
    造法。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3で得られる複合重
    合体を主成分として含有するコーティング組成物。
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