JPH05320263A - 共重合体を基材とする結合剤 - Google Patents

共重合体を基材とする結合剤

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JPH05320263A
JPH05320263A JP35222392A JP35222392A JPH05320263A JP H05320263 A JPH05320263 A JP H05320263A JP 35222392 A JP35222392 A JP 35222392A JP 35222392 A JP35222392 A JP 35222392A JP H05320263 A JPH05320263 A JP H05320263A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (a)エチレン状不飽和酸のヒドロキシアル
キルエステル; (b)全ての単量体の混合物の重量に対して計算して4
ないし20重量%の量の、明細書中で具体的に挙げたよ
うなエチレン状不飽和酸; (c)エチレン状不飽和酸のアルキルエステル; (d)ヴェオヴァ(VeoVa)9(商標)と随意に混
合されているヴェオヴァ(VeoVa)10(商標);
および (e)メタクリル酸および/またはアクリル酸のアルキ
ルエステルをラジカル溶液重合することによって得られ
る、ヒドロキシル基とカルボキシル基を含む共重合体。 【効果】 水分散性に優れ、かつ硬度、柔軟性および耐
溶剤性が程良く釣合った塗膜を形成できる塗料用結合剤
が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は共重合体を基とする結合
剤(アクリル酸とコモノマーとの共重合体)、それの製
造方法およびそれの使用方法、特に自動車塗料のような
水性塗料においてそれを使用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】経済的および生態環境上の理由から、水
性塗料に向う趨勢がある。水性の仕上塗(トップコー
ト)の開発に特別な注意が払われている。このようなト
ップコートはアルカリ性溶剤および有機溶剤(殊に塩水
およびガソリン/ディーゼル)に対するそれの抵抗性お
よび耐候性(紫外線およびボンネットの近くで遭遇する
ような熱の変動に曝されることに対する抵抗性)につい
て次第に苛酷になっている要求を満足させなければなら
ない。さらに、このような塗料のために用いられる結合
剤はプライマーに対する優れた接着性を有し、着色料、
金属粒子(メタリック ラッカー)およびその他の通常
の塗料添加物と容易に混ざり合い、そして生態環境上受
け入れられる方法で支持体上に容易に、かつ適切に塗布
されなければならない。最後に、塗布された塗料は引っ
掻きに耐えるほど十分硬くなければならないが、衝撃に
あっても散らないほど十分柔軟でなければならない。
【0003】今日では許容できる結果を導く数種の結合
剤が入手できるが、それぞれ僅かな欠点を1つまたは2
つ以上備えている。例えば、スチレン/アクリル酸を基
材とする結合剤(例えば国際特許出願WO 90/00
570)は安価で疎水性であるが、時間が経つと黄変
し、そしてどうにか許容できる顔料湿潤性を有する。
"すべてのアクリル樹脂(all−acrylic
s)”結合剤(例えばドイツ特許出願第2,032,6
47号)は優れた柔軟性を有するが、比較的値段が高
く、疎水性が比較的小さく、そしてその結果顔料湿潤性
が乏しく、そしてその塗膜は残留単量体含有量のために
生態環境上疑念が持たれる。最近出願された特許出願
(欧州特許出願第91201546.8号)の主題は、
スチレン/アクリルを基とする系の中のスチレンがC9
第三飽和モノカルボン酸のビニルエステル( "ヴェオヴ
ァ(VeoVa)9”,商標)によって置き換えられて
いる結合剤系である。この結合剤は疎水性であり、満足
な顔料湿潤性を有し、光に曝しても黄変せず、優れた耐
アルカリ性および耐溶剤性を有し、そして紫外線に対し
て優れた抵抗性を有する。とは言うものの、この結合剤
から製造されたトップコートは、優れた硬度と結び付い
た前述の有利な特性にも拘らず、それの柔軟性および費
用の点でまださらに改善される可能性がある。英国特許
第1,145,564号明細書および同第1,087,
623号明細書に開示されているようなその他の塗料
は、それがビヒクルとして有機溶剤を使用し、そしてこ
のような有機溶剤を適用しないで水性ビヒクルによって
置き換えると専ら不安定な溶液と魅力のない塗料を生ず
るので、不適当である。
【0004】現在の工業的適用の必要条件を満たすこと
ができる、品質の高い熱硬化性トップコート組成物に対
する要求がなお増大しつつあることが認められる。制御
された、高度に自動化されて標準化された塗装操作およ
び熱硬化(焼付)操作が一般的であり、そしてそれらの
操作が比較的短かく、かつ再現できる方式で遂行されな
ければならない自動車産業に関しては、比較的安価で容
易に調製できるトップコート組成物が大いに望まれてい
る。より特定的には、環境問題の関心が絶えず増大しつ
つあるために、前述の要求、特に他の特性を失わずに硬
度と可撓性との釣合について前述の要求を満たす水性の
自動車塗料、そしてより特定的には熱硬化性の自動車ト
ップコートの需要がなお増大しつつある。このような熱
硬化性の自動車トップコートのためには、共重合体およ
び比較的大量のエチレン状不飽和酸コモノマーを分散さ
せる界面活性剤は最終的な塗膜の特性を悪化させるの
で、それの使用は避けなければならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は優れた水分散性と結合して前述の特性も備えた共重合
体を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】広範囲にわたる研究と実
験の結果、驚くべきことには、この目的は、 (a) 単量体混合物の全重量に対して計算して4ない
し20重量%の量の、エチレン状不飽和酸のヒドロキシ
アルキルエステル、特に酸部分が2ないし9個の炭素原
子を含み、かつヒドロキシアルキル部分が2ないし6個
の炭素原子、好ましくは2ないし4個の炭素原子を含む
上記エステル; (b) 単量体混合物の全重量に対して計算して3ない
し20重量%の量の、エチレン状不飽和酸、特に下記に
具体的に挙げられるようなエチレン状不飽和酸; (c) 単量体混合物の全重量に対して計算して10な
いし40重量%の量の、エチレン状不飽和酸のアルキル
エステル、特にアルキル基が4ないし8個の炭素原子、
好ましくは4ないし6個の炭素原子を含むことができ
る、下記に具体的に挙げられるようなエチレン状不飽和
酸のエステル; (d) 単量体混合物の全重量に対して計算して10な
いし60重量%の量の、酸部分に10個の炭素原子を含
む分枝鎖飽和モノカルボン酸のビニルエステルの全重量
の30重量%までの、酸部分に5ないし20個の炭素原
子を含む更なる分枝鎖飽和モノカルボン酸のビニルエス
テルと随意に混合された前記ビニルエステル;および (e) 単量体混合物の全重量に対して計算して15な
いし50重量%の量の、アルキル基が1ないし3個の炭
素原子を含み、そして好ましくはメチル基を表すメタク
リル酸および/またはアクリル酸のアルキルエステル; を、上記成分の各量の合計が100%になる量で、不活
性の水混和性有機溶剤系中、110ないし150℃の範
囲の温度でラジカル溶液重合させることによって得られ
る、ヒドロキシル基とカルボキシル基を含む共重合体を
提供することによって達成できた。
【0007】2ないし9個の炭素原子を含むエチレン状
不飽和酸の好適な例はメタクリル酸、アクリル酸、クロ
トン酸、イソクロトン酸、エタクリル酸、フェニルアク
リル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸およびシト
ラコン酸である。エチレン状不飽和酸のヒドロキシアル
キルエステルの好適な例はヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチ
ルアクリレート、ヒドロキシアミルアクリレート、ヒド
ロキシエチルアクリレート、ヒドロキシオクチルアクリ
レートおよびこれらに対応するメタクリレート、クロト
ネート、イソクロトネート、マレエート、フマレートお
よびこれらに類するもの、並びに2−ヒドロキシプロピ
ルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、
3−ヒドロキシブチルアクリレートおよびこれらに対応
するメタクリレート、クロトネート、イソクロトネー
ト、マレエート、フマレートおよびこれらに類するもの
のように、第一または第二ヒドロキシル基を含んでい
る。
【0008】エチレン状不飽和酸の低級アルキルエステ
ル(成分e)の好適な例はメチル(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、イソプロピル(メタ)アクリレートであ
る。好ましいコモノマー成分(a)は前に具体的に名を
挙げたエチレン状不飽和酸のヒドロキシエチルエステル
から選ばれ、そして最も好ましいコモノマーはヒドロキ
シエチルメタクリレート( "HEMA”)またはヒドロ
キシエチルアクリレート( "HEA”)である。好まし
いコモノマー成分(b)はアクリル酸( "AA”)およ
び/またはメタクリル酸から選ばれる。好ましいコモノ
マー成分(c)は前に具体的に名を挙げた酸のn−ブチ
ルエステル、イソ−ブチルエステル、n−ペンチルエス
テル、イソペンチルエステルまたはn−ヘキシルエステ
ルから選ばれ、そして最も好ましいコモノマーはアクリ
ル酸のn−ブチルエステル( "NBA”)および/また
はメタクリル酸のn−ブチルエステルである。
【0009】コモノマー成分(d)としては、 "ヴェオ
ヴァ(VeoVa)10”(VeoVaは商標である)
の下に市販されているような、C10飽和第三モノカルボ
ン酸のビニルエステルのみが好ましく用いられる。それ
以外に付け加えられたビニルエステルを使用する場合に
は、これは好ましくはC5 またはC9 飽和第三モノカル
ボン酸のビニルエステルである。好ましいコモノマー成
分(e)はアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル(
"MMA”)、アクリル酸エチルまたはメタクリル酸エ
チルから選ばれる。より好ましいコモノマー出発混合物
においては、成分(c),(d)および(e)の量は図
1に具体的に示された範囲内で変化できるのに対して、
エチレン状不飽和酸のヒドロキシアルキルエステル(成
分(a))およびエチレン状不飽和酸(成分(b))の
量は、それぞれ8〜11重量%の範囲、好ましくは約9
重量%および4ないし8重量%の範囲、好ましくは約6
重量%に設定される。
【0010】図1は、下記に定義されるような、少なく
とも140の値を有する、秒(sec.)で表される塗
膜のケーニッヒ硬度(Y3 );下記に定義され、そして
少なくとも40の値を有する、インチ・ポンド(inc
h.lb.)で表される柔軟度(flexibilit
y)(Y4 );および下記に定義され、そして少なくと
も100の値を有する、ダブルラブ(db.rub.)
で表されるメチルエチルケトン抵抗性(Y5 )に関する
要求を満たす成分(c),(d)および(e)の与えら
れた量を含む組成物を示す3本の回帰直線Y3 ,Y4
よびY5 のスーパーインポジション(superimp
osition)であることが観察される。さらに、こ
れらの要求を満たすことによって、下記に定義され、そ
して少なくとも42の値を有する、日数で表される共重
合体水性懸濁液の貯蔵安定性(Y1 );少なくとも9
9.5重量%である、重量%で表される転化度(Y2
に関する要求も同時に満たされる。
【0011】Y1 〜Y5 の指示された最小値は自動車の
最も優れた上塗特性について設けられた要件と関係して
いる。これらの回帰直線の式は次の通りである。 (i) Y3 =62X1 −60X2 +134X3 +265X1 .X2 + 728X1 .X3 +946X2 .X3 −1924X1 .X2 .X3; (ii) Y4 =348X1 +56X2 −10X3 −765X1 .X2 − 640X1 .X3 +187X2 .X3 +1372X1 .X2 .X3; (iii) Y5 =30X1 +38X2 +335X3 −275X1 .X2 + 22X1 .X3 −837X2 .X3 +4735X1 .X2 .X3 ; 式中、X1 は少量のヴェオヴァ(VeoVa)9と随意
に混合された、好ましくはヴェオヴァ10である成分
(d)の重量率(weight fraction)を
表し;X2 は好ましくはアクリル酸ブチルである成分
(c)の重量率を表し;X3 は好ましくはメタクリル酸
メチルである成分(e)の重量率を表す。
【0012】最も好ましいコモノマー出発組成物は、合
計して100%になる量で(a)ヒドロキシエチルアク
リレート4ないし13重量%、(b)アクリル酸4ない
し11重量%、(c)アクリル酸ブチル10ないし15
重量%、(d)ヴェオヴァ10 40ないし43重量
%、および(e)メタクリル酸メチル30ないし35重
量%を含む組成物である。Y1 について用いられる "貯
蔵安定性”は40℃において測定される。共重合体懸濁
液の貯蔵安定性の指標を得るためには、約100mlの
試料について、促進された試験を40℃において遂行す
る。様々な期間の後、例えば1,2,4および8週間後
に粘度、pHおよび固体の沈降が書きとめられる。6週
間後には、全体の粘度に変化が生じないのに対して、懸
濁液は容易に再分散させることができる固体の僅かな沈
降しか示さない。
【0013】"MEKのこすり回数(rubs)”は、
メチルエチルケトンで濡らした布で塗膜がぬぐい取られ
るまで、手でその硬化した塗膜に与えられる往復のこす
り回数である。100よりも大きい "MEKこすり回
数”は満足な硬化と耐溶剤性を示す指標である。"柔軟
度”または衝撃強さは英国規格の落下球試験(Brit
ish Standard Falling Ball
test)によって測定される裏面衝撃強さとして測
定される。転化度はコモノマー出発混合物中に含まれる
筈の各単量体について分析装置の標準検定を個々に用い
て残留単量体を測定するGLC手順に従う残留単量体測
定法によって測定される。この分析は共重合体懸濁液の
調製後まもなく、かつ、もし行うならば、pHの調整前
に遂行すべきである。
【0014】このGLC法を用いると、各単量体につい
て少なくとも0.1重量%に至るまでの残留単量体濃度
(共重合体の量を基とする遊離の単量体)を個々に測定
することができる。この方法は1988年6月に発行さ
れたシェル レジンズ,ヴェオヴァ テクニカル マニ
ュアルVM2.1 "ヴェオヴァ ラテックスの設計およ
び製造の原理”(Shell Resins,VeoV
a Technical Manual VM2.1
"Principles of design and
manufacture of VeoVa lat
ices”)第24頁および第25頁に概ね記載されて
いるように装備されているガスクロマトグラフを使用す
る。この単量体含有量はこのテクニカル マニュアルの
第26頁に定義されているように計算される。塗膜Y3
の硬度はエリクソン(Erichson)(商標)装置
を用いて測定されるケーニッヒ硬度の形で測定される。
本明細書中を通して示されている "塗膜厚さ”はフィッ
シャー(Fisher)のパーマスコープ(Perma
scope)ES(商標)を用いて測定された。
【0015】本明細書中を通して示されている粘度の値
は23℃の温度でブルックフィールド(Brookfi
eld)(商標)粘度計を用いて測定された。共重合反
応は不活性の水混和性有機溶剤中で遂行され、この有機
溶剤のためにはグリコールエーテル、エステルおよびア
ルコールまたはこれらの混合物のような幾つかの有機溶
剤の型を使用することができる。好適な溶剤の例は比較
的沸点が高いアルコール、例えばn−ヘキサノール、2
−エチルヘキサノール、イソオクチルアルコール、イソ
ノニルアルコール、インデシルアルコール、イソトリデ
シルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘ
キサノール、テトラヒドロフリルアルコール、ジアセト
ンアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、
4−メチル−2−ペンタノール、トリデカノール、グリ
コールおよびグリコール誘導体、例えばエチレングリコ
ール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレ
ングリコール、ブタンジオール−1,4、ヘキシレング
リコール、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピ
レングリコール、トリヒドロキシメチルプロパンおよび
それらのエトキシル化誘導体またはエーテル誘導体であ
る。
【0016】前記ラジカル溶液重合のために使用される
好ましい種類の溶剤はジオールおよび式
【化1】 または
【化2】 に従うジオールであって、式中、R1 およびR2 は、R
1 およびR2 のうちの高々1個が水素を表すことができ
ることを条件として、それぞれ独立して水素または2な
いし6個の炭素原子、好ましくは3ないし4個の炭素原
子を有する低級アルキル基を表すことができ、そしてR
3 ,R4 およびR5 は、符号R3 ,R4 およびR5 のう
ちの高々1個がヒドロキシル、エトキシル化ヒドロキシ
ルまたはプロポキシル化ヒドロキシルを表すことができ
ることを条件として、それぞれ独立して水素、ヒドロキ
シルまたはエトキシル化ヒドロキシルまたは前に具体的
に示されたような低級アルキルを表すことができる。
【0017】最も好ましい溶剤の種類は式IまたはII
の中でR3 ,R4 およびR5 が水素であり、そしてR1
またはR2 が低級アルキルである式IまたはIIに従う
溶剤である。最も好ましい溶剤として "ブチルオキシト
ール(BUTYLOXITOL)”(エチレングリコー
ルモノ−n−ブチルエーテル;BUTYLOXITOL
およびOXITOLは両方とも登録商標である)が使用
される。溶剤は単量体全体の重量の10ないし20重量
%の量、好ましくは12ないし17重量%の量で使用さ
れる。一般にラジカル溶液重合は、指示された量の溶剤
およびその中に溶解された、ヴェオヴァ(VeoVa)
(商標)の全量の5ないし15重量%およびエチレン状
不飽和酸およびそれのエステルの全量の1ないし8重量
%の量を初めに反応器に装入して開始することによって
遂行される。好ましい実施態様によれば全体の量の10
重量%の量のヴェオヴァ(商標)および0ないし10%
の(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸が使
用される。所望の温度まで加熱され、そしてさらに添加
される間中ほぼ同じ温度に維持されるこの初めの反応器
装入物に対して、残りのヴェオヴァ(商標)および前に
具体的に挙げたようなエチレン状不飽和酸並びにエステ
ル、および単量体の全重量に対して計算して1ないし5
重量%、好ましくは2ないし4重量%の量の開始剤を、
3ないし5時間、好ましくは3.5ないし4.5時間の
時間内で徐々に加え、ついで開始剤全量のうちの付加的
な少量部分を随意に添加した後、1ないし3時間、好ま
しくは約2時間、後反応させる。
【0018】ラジカル重合用の開始剤としては非常に多
くの種類の有機ペルオキシド化合物、例えばジベンゾイ
ルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、クミルヒドロ
ペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチ
ルペルオキシベンゾエート、t−ブチルヒドロペルオキ
シド、2,2−ジ−t−ブチルペルオキシブタン、t−
アミルペルベンゾエート、1,3−ビス(t−ブチルペ
ルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジイソプロピルベン
ゼン モノヒドロペルオキシドおよびジアシルペルオキ
シド、例えばジアセチルペルオキシド;ペルオキシケタ
ール、例えば2,2−ジ(t−アミルペルオキシ)プロ
パン、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエー
トおよびエチル−3,3−ジ(t−アミルペルオキシ)
ブチラートまたは脂肪族アゾ化合物、例えばアゾビスシ
クロヘキサンニトリルが使用できる。好ましい開始剤と
して、単量体の全重量に対して計算して2ないし4重量
%の量のt−ブチルペルオキシベンゾエート(トリゴノ
ックス(Trigonox)C.商標)が使用される。
【0019】必要ならば、このラジカル溶液重合は少量
の重合調整剤、例えばメルカプト化合物、好ましくはメ
ルカプトエタノール、およびアルキルメルカプタン、例
えばt−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタ
ン、フェニルメルカプタン、オクチルデシルメルカプタ
ン、ブチルメルカプタン;チオカルボン酸、例えばチオ
酢酸またはチオ乳酸の存在下で遂行できることが理解さ
れるであろう。これらの調整剤は、必要ならば、コモノ
マー全体の重量に対して計算して、2重量%までの量で
用いることができる。好ましくは前記調整剤は徐々に添
加される単量体混合物中に溶解され、そしてそれの濃度
は重合期間中一定に保持される。重合反応が実質的に完
了した後、反応混合物は有機塩基で中和されて均質化さ
れ、そして有機相容量の10ないし1倍、好ましくは有
機相容量の5ないし1.5倍の容量の水が有機相に加え
られ、それによって共重合体の均質で安定な水性分散液
が得られる。
【0020】別法として、有機塩基を水に溶解し、そし
てこの有機塩基の水溶液に反応混合物を加えてもよく、
それによってやはり共重合体の安定な水性分散液が得ら
れる。初めに製造された共重合体のカルボキシル基の中
和はアミノメチルプロパノール、アミノメチルブタノー
ル、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールア
ミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノー
ルアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロ
パノールのような有機アミンを使用することによって遂
行することができ、これらのうち環境上好都合であるも
のが好ましい。前に具体的に挙げた共重合体の水性組成
物から誘導できる硬化性の水性塗料によって本発明の別
の局面が形成されることが理解されるであろう。これら
の硬化性水性塗料は硬化剤または架橋剤が添加されてい
る、初めに調製された共重合体の水性組成物から製造で
きる。このような硬化剤または架橋剤はアミノプラスト
樹脂、ポリイソシアネートまたは酸無水物基を含む化合
物から選ぶことができる。
【0021】前記硬化剤は共重合体中に見い出されるヒ
ドロキシル基と硬化剤の反応性基との間のモル比が0.
3:1ないし3:1の範囲にあるような量で添加され
る。硬化性の塗料にとって魅力的な硬化用樹脂または架
橋用樹脂は例えば欧州特許出願第244,897号およ
び第281,213号に開示されている樹脂である。特
に好適な架橋剤は周囲温度で硬化する反応性イソシアネ
ートおよびチオール、並びに高温で硬化するアミノプラ
スト型の樹脂、例えばホルムアルデヒドとメラミンまた
はベンゾグアナミドとのアルコキシル化反応生成物であ
る。その他の好適な架橋剤は尿素−アルデヒド樹脂、フ
ェノール−アルデヒド樹脂、ビスフェノール硬化剤また
は酸無水物硬化剤、ポリカルボキシリック化合物、ジシ
アンジアミドおよびブロックされたポリイソシアネート
を包含している。
【0022】これらの架橋剤のうちの幾つかの種類を使
用するときには、比較的低い焼付温度で硬化を達成させ
るために、触媒を硬化性塗料に加えることができる。こ
の目的で硬化性塗料中で使用できる好適な触媒はオルト
燐酸またはp−トルエンスルホン酸のような酸である。
これらの触媒は共重合体および架橋剤に対する純粋な触
媒として計算して、例えば0.05ないし2重量%の範
囲の量で使用できる。共重合体および硬化剤の重量に対
する共重合体樹脂の相対的な重量割合は典型的には、共
重合体および硬化剤の合計重量に対して計算して5ない
し50重量%である。最も好ましい硬化性水性塗料につ
いては、ヘキサメトキシメチルメラミン(シメル(Cy
mel)301、商標)のような硬化剤の重量割合は1
0ないし30重量%、そして最も好ましくは13ないし
17重量%である。本発明の硬化性塗料は当該技術で知
られている様々な方法によって、例えば吹付、電着、浸
漬またはブラシ塗もしくはローラー塗によって塗布でき
る。顔料、充填剤および塗料について知られているその
他の成分を、本発明の共重合体を含む硬化性結合剤系に
添加することができる。
【0023】このような硬化性塗料は、好ましくは吹付
による塗布および焼付の後、優れた特性を示し、そして
より特別には自動車のトップコートとして塗布されたと
き、優れた特性を示す。焼付は普通60ないし80℃、
好ましくは約70℃の温度における1ないし10分間の
蒸発分離(flash−off)段階と、それに続く1
00ないし200℃、好ましくは120ないし160℃
の温度における5ないし60分間、好ましくは20ない
し40分間の硬化段階からなる。最も好ましくは蒸発分
離段階は5分間の間70℃で遂行し、そして硬化段階は
30分間の間140℃で遂行するのが普通である。
【0024】本発明のもう1つの局面が、 (1) 成分(d)の全量のうちの0ないし15重量%
の量および(a),(b),(c)および(e)の各成
分の合計量のうちの0ないし10重量%の量が溶解され
ている、単量体全重量の10ないし20重量%の量の溶
剤の最初の反応器装入量で開始し; (2) 反応器装入物を所望の反応温度まで加熱し;そ
して (3) この実質的に一定の温度において、残りの単量
体および単量体の全重量に対して計算して1ないし5重
量%、好ましくは2ないし4重量%の量の開始剤を3な
いし5時間、好ましくは3.5ないし4.5時間の時間
内で徐々に加え、ついで1ないし3時間、好ましくは約
2時間、後反応させる ことによる、前述の共重合体および硬化性水性塗料を製
造する方法によって形成されることが理解されるであろ
う。
【0025】本発明の硬化性水性塗料の製造方法は、 (1) 本発明の共重合体を製造し; (2) 反応が実質的に完了した後に反応混合物を塩
基、好ましくは有機塩基で中和し; (3) 均質化し、そして有機相容量の10ないし1
倍、好ましくは有機相容量の5ないし1.5倍の容量の
水を有機相に加え;そして (4) 得られた均質で安定な共重合体の水性懸濁液
を、共重合体中に見い出されるヒドロキシル基と硬化剤
の反応性基との間のモル比が0.3:1ないし3:1の
範囲になるか、および/または共重合体の相対的な重量
割合が5ないし50重量%、好ましくは10ないし20
重量%、より好ましくは13ないし17重量%となるよ
うな量で、硬化剤または架橋剤と混合する、ことからな
る。本発明は以下の実施例によって例証されるが、本発
明の範囲はこれらの好ましい特定の実施態様に限定され
ない。
【0026】
【実施例】例1 以下に具体的に挙げた様々な重量割合のコモノマーから
出発して、熱電対、凝縮器、ステンレス鋼攪拌機および
窒素導入口を備えた1リットルのガラス製反応器の中で
数種の共重合体組成物を製造した(実験1〜4)。ブチ
ルオキシトール(BUTYLOXITOL)(商標)を
反応器に装入して130℃に加熱し、そしてこの時点で
コモノマー混合物およびコモノマーに基づいて2モル%
/モルの開始剤t−ブチルペルオキシベンゾエート(ト
リゴノックス(Trigonox)C,商標)を、ポン
プの助けをかりて、4時間の期間にわたり定期的に加え
た。この添加期間の後、単量体に基づいて0.75モル
%/モルの開始剤を加え、そして溶液の温度を2時間1
30℃に保つ。この期間の後、反応器の中身を室温まで
冷却させる。コモノマー全部の取入量の中のそれぞれの
コモノマーの重量割合は後記の表1に記載される。
【0027】比較のための例2 成分の量が本発明に従っていないか、またはコモノマー
混合物がヴェオヴァ10(商標)の代りにヴェオヴァ9
(商標)を含む(欧州特許出願第91201546.8
号参照)かの、いずれかのコモノマー混合物を使用した
点を相違させて、例1に述べたのとほぼ同じ手順(比較
実験A〜E)を次に遂行した。
【0028】水性結合剤の調製 生成した共重合体の水性分散液をアミノメチルプロパノ
ール(AMP)で中和することによって、この水性分散
液を調製した。AMPを注意深く加え、そして30分間
徐々に混合した。その後水を加えて約100mPa.s
の粘度を有する分散液を得た(最後の固形分20〜30
重量%)。相分離を視覚によって観察し、そして40℃
で貯蔵した場合にpHと粘度を定期的に測定することに
よって水性分散液の安定性を評価した。本発明の実験と
同様に比較実験も最小限の必要条件に合格した。
【0029】塗料 20.0gの共重合体、3.5gのヘキサメトキシメチ
ルメラミン(シメル(Cymel)301,商標)、す
なわち85/15の重量比でこれらの成分および0.0
7gのp−トルエンスルホン酸を混合することによっ
て、前記の水性分散液から塗料を調製した。これらの塗
料は初めに用いられた溶剤の約10重量%を含んでい
た。しかし、実験3の塗料は85/15(実験3a)お
よび70/30(実験3b)の共重合体/シメル(Cy
mel)301(商標)重量比を基にしていた。
【0030】焼付 裸鋼パネルの上にバーコーター(barcoater)
により20μmの乾燥塗膜厚さで塗料を塗布し、ついで
70℃において5分間蒸発分離させ、そして140℃に
おいて30分間焼付けることによって、問題としている
若干の共重合体の特性および硬化した塗膜の塗膜特性を
評価した。これらの特性を表2に記載する。硬化した塗
膜の特性については、硬化性塗料の調製から少なくとも
3日経過した後に塗膜を塗布した。
【0031】
【表1】 表1−コモノマー全部の組成 ヒドロキシ エチルアク アクリル酸 ヴェオヴァ メタクリル 実験 リレート アクリル酸 n−ブチル (VeoVa) 10* 酸メチル % m/m % m/m % m/m % m/m % m/m ──────────────────────────────────── A 9 6 10 10 65 B 9 6 65 10 10 C 9 6 10 65 10 1 9 6 10 37.5 37.5 2 9 6 28.33 28.33 28.33 3 3 9 32.1 28.3 27.6 4 9 9 28.0 28.3 25.7 ヴェオヴァ (VeoVa) 9* E 9 6 28.33 28.33 28.33 D 9 6 37.5 23.75 23.75 ──────────────────────────────────── *(商標)
【0032】
【表2】 表 2 実験 転化度 厚さ 硬 度 柔軟度 溶剤 MEK %wt μm sec inch.lb db rubs. ────────────────────────────────── A 99.5 20 186 6 >100 B 99.7 20 54 35 15 C 99.8 20 109 150 25 1 99.7 20 188 40 >100 2 99.7 20 150 45 >100 3a 99.5 20 110 65 >100 3b 99.5 20 145 50 >100 4 99.7 20 160 40 >100 D 99.6 21 162 30 100 E 99.5 21 139 50 90 ──────────────────────────────────
【0033】表2から、本発明の水性分散液から製造さ
れた塗膜はヴェオヴァ9(商標)を用いる欧州特許出願
第91201546.8号の最良の結果よりも優れた特
性の釣合を有することが明確に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 塗膜のケーニッヒ硬度(Y3 )、柔軟度(Y
4 )およびメチルエチルケトン抵抗性(Y5 )に関する
要求を満たす成分(c),(d)および(e)の与えら
れた量を含む組成物を示す3本の回帰直線Y3 −Y4
よびY5 のスーパーインポジションである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 133/00 PFY 7921−4J (72)発明者 オリヴイエル・ルイス・ピエーレ・アンド レ ベルギー国ベー−1348 オツテイグニー ズ、ロウヴアイン−ラ−ノイヴエ、アヴエ ニユー・ジヤン・モネ 1 (72)発明者 カリネ・ヘレナ・ポウラ・ゲレツツ ベルギー国ベー−1348 オツテイグニー ズ、ロウヴアイン−ラ−ノイヴエ、アヴエ ニユー・ジヤン・モネ 1 (72)発明者 ヘンリクス・ポウルス・ヒユベルタス・シ ヨールテン ベルギー国ベー−1348 オツテイグニー ズ、ロウヴアイン−ラ−ノイヴエ、アヴエ ニユー・ジヤン・モネ 1

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)単量体混合物の全重量に対して計
    算して4ないし20重量%の量の、エチレン状不飽和酸
    のヒドロキシアルキルエステル、特に酸部分が2ないし
    9個の炭素原子を含み、かつヒドロキシアルキル部分が
    2ないし6個の炭素原子、好ましくは2ないし4個の炭
    素原子を含む上記エステル; (b)単量体混合物の全重量に対して計算して3ないし
    20重量%の量の、エチレン状不飽和酸、特に発明の詳
    細な説明に具体的に挙げたようなエチレン状不飽和酸; (c)単量体混合物の全重量に対して計算して10ない
    し40重量%の量の、エチレン状不飽和酸のアルキルエ
    ステル、特にアルキル基が4ないし8個の炭素原子、好
    ましくは4ないし6個の炭素原子を含むことができる、
    発明の詳細な説明に具体的に挙げたようなエチレン状不
    飽和酸のエステル; (d)単量体混合物の全重量に対して計算して10ない
    し60重量%の量の、酸部分に10個の炭素原子を含む
    分枝鎖飽和モノカルボン酸のビニルエステルの全重量の
    30重量%までの、酸部分に5ないし20個の炭素原子
    を含む更なる分枝鎖飽和モノカルボン酸のビニルエステ
    ルと随意に混合された前記ビニルエステル;および (e)単量体混合物の全重量に対して計算して15ない
    し50重量%の量の、アルキル基が1ないし3個の炭素
    原子を含み、そして好ましくはメチル基を表すメタクリ
    ル酸および/またはアクリル酸のアルキルエステル; を、上記単量体成分の各量の合計が100%になる量
    で、不活性の水混和性有機溶剤系中、110ないし15
    0℃の範囲の温度でラジカル溶液重合させることによっ
    て得られる、ヒドロキシル基とカルボキシル基を含む共
    重合体。
  2. 【請求項2】 成分(a)がヒドロキシエチル(メタ)
    アクリレートであることを特徴とする請求項1の共重合
    体。
  3. 【請求項3】 成分(b)がアクリル酸および/または
    メタクリル酸であることを特徴とする請求項1の共重合
    体。
  4. 【請求項4】 成分(c)としてアクリル酸および/メ
    タクリル酸のn−ブチルエステルが用いられることを特
    徴とする請求項1の共重合体。
  5. 【請求項5】 成分(d)としてC10飽和第三モノカル
    ボン酸が用いられることを特徴とする請求項1の共重合
    体。
  6. 【請求項6】 成分(e)がアクリル酸メチル、メタク
    リル酸メチル、アクリル酸エチルおよびメタクリル酸エ
    チルから選ばれることを特徴とする請求項1の共重合
    体。
  7. 【請求項7】 成分(c),(d)および(e)の量が
    発明の詳細な説明で具体的に述べた範囲内で変化できる
    のに対して、エチレン状不飽和酸のヒドロキシアルキル
    エステル(成分(a))およびエチレン状不飽和酸(成
    分(b))の量がそれぞれ8〜11重量%の範囲、好ま
    しくは約9重量%および4ないし8重量%の範囲、好ま
    しくは約6重量%に設定され、そして同時に下記の式 (i) Y3 =62X1 −60X2 +134X3 +265X1 .X2 + 728X1 .X3 +946X2 .X3 −1924X1 .X2 .X3; (ii) Y4 =348X1 +56X2 −10X3 −765X1 .X2 − 640X1 .X3 +187X2 .X3 +1372X1 .X2 .X3; (iii) Y5 =30X1 +38X2 +335X3 −275X1 .X2 + 22X1 .X3 −837X2 .X3 +4735X1 .X2 .X3; 〔式中、X1 は少量のヴェオヴァ(VeoVa)9(商
    標)と随意に混合している、好ましくはヴェオヴァ(V
    eoVa)10(商標)である成分(d)の重量率を表
    し;X2 は好ましくはアクリル酸ブチルである成分
    (c)の重量率を表し;X3 は好ましくはメタクリル酸
    メチルである成分(e)の重量率を表し;そしてY1
    日数で表される共重合体の水性懸濁液の貯蔵安定性を表
    して、少なくとも42の値を有し;Y2 は少なくとも9
    9.5%である、重量%で表される転化度を表し;Y3
    は少なくとも140の値を有する。秒で表される塗膜の
    ケーニッヒ硬度を表し;Y4 はインチ・ポンドで表さ
    れ、そして少なくとも25の値を有する柔軟度を表し;
    そしてY5 は往復こすり回数で表され、そして少なくと
    も100の値を有するメチルエチルケトン抵抗性を表
    す〕を満たすことを特徴とする請求項1の共重合体。
  8. 【請求項8】 共重合体が、合計して100%になる量
    で (a)ヒドロキシエチルアクリレート4ないし13重量
    %、 (b)アクリル酸4ないし11重量%、 (c)アクリル酸ブチル10ないし15重量%、 (d)ヴェオヴァ10 40ないし45重量%、および (e)メタクリル酸メチル30ないし35重量% を含むコモノマー組成物から誘導できることを特徴とす
    る請求項1の共重合体。
  9. 【請求項9】 不活性の水混和性有機溶剤系中、110
    ないし150℃の範囲の温度において単量体成分(a)
    ないし(e)をラジカル溶液重合することからなる、請
    求項1ないし8のいずれか1つの共重合体の製造方法。
  10. 【請求項10】 (1)各単量体成分(a),(b),
    (c)および(e)の合計量の0ないし10重量%が溶
    解されている、単量体成分全重量の10ないし20重量
    %の量の溶剤の最初の反応器装入量で開始し;(2)反
    応器装入物を所望の反応温度まで加熱し;そして(3)
    この実質的に一定の温度において、残りの単量体成分お
    よびこの成分の全重量に対して計算して1ないし5重量
    %、好ましくは2ないし4.5重量%の量の開始剤を3
    ないし5時間、好ましくは3.5ないし4.5時間以内
    に徐々に加え、ついで1ないし3時間、好ましくは約2
    時間、後反応させることからなる、請求項9の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 硬化剤または架橋剤を含む硬化性の水
    性塗料、およびこの硬化性の水性塗料を熱硬化させると
    きに得られる、硬化した塗料中における請求項1ないし
    8のいずれかの共重合体の使用。
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