JPH06279733A - 水性被覆組成物 - Google Patents

水性被覆組成物

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JPH06279733A
JPH06279733A JP9212993A JP9212993A JPH06279733A JP H06279733 A JPH06279733 A JP H06279733A JP 9212993 A JP9212993 A JP 9212993A JP 9212993 A JP9212993 A JP 9212993A JP H06279733 A JPH06279733 A JP H06279733A
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進 川上
Masao Taki
政雄 滝
Yasuhiro Owaki
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、耐水性、密着性、耐侯性を有
し、更に防錆、防食性に優れた塗料や接着剤等として使
用される水性被覆組成物を提供することにある。 【構成】分子内にリン酸基を含有する重合体Aと、一分
子中に少なくとも一個の加水分解性シリル基とエポキシ
基とを有する化合物Bとからなり、水希釈可能とされ、
リン酸基とエポキシ基の開環反応、リン酸基のエポキシ
基および加水分解性シリル基に対する触媒作用によって
柔軟性を維持しつゝ架橋を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐水性、密着性、耐侯性
を有し、更に防錆、防食性に優れた塗料や接着剤等とし
て使用される水性被覆組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の水性被覆組成物としては、例え
ば第3級アミノ基含有ビニル単量体を含む水溶性共重合
体存在下にアルコキシル基で置換されたシリル基含有ビ
ニル単量体と他のビニル単量体とをエマルジョン重合し
たものが開示されている(特開昭60−127376
号)。上記水性被覆組成物では共重合体中に含まれるア
ルコキシル基で置換されたシリル基が、加水分解してシ
ロキサン結合による架橋鎖を形成し、耐水性、耐薬品性
に優れた塗膜が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水性被覆組成物では、架橋反応が充分でなく低温短
時間のキュアー出は満足な塗膜性能が得られない。例え
ば金属関係では防錆防食、外装材では耐侯性や耐凍結融
解性、プラスチックフィルム類では柔軟性や密着性と云
う物性が特に重要になるが、現在これら諸物性を満足さ
せる水性被覆組成物は提供されていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、分子内にリン酸基を含有
する重合体Aと、一分子中に少なくとも一個の加水分解
性シリル基とエポキシ基とを有する化合物Bとからな
り、水希釈可能とされている水性被覆組成物を提供する
ものである。
【0005】〔分子内にリン酸基を含有する重合体A〕
本発明において使用される分子内にリン酸基を含有する
重合体Aとは、分子内にリン酸基を含有する重合性単量
体(リン酸基含有単量体)と、該単量体と共重合可能な
他の重合性単量体との共重合体であり、該リン酸基含有
単量体は該共重合体中に1〜30重量%、望ましくは1
〜10重量%の範囲で含有される。上記リン酸基含有単
量体としては、例えば
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】 あるいはリン酸とグリシジルメタクリレート、アリルグ
リシジルエーテル等のエポキシ基を有する化合物との反
応物リン酸と
【化5】 との反応物があげられる。上記リン酸基含有単量体は二
種以上併用されてもよい。
【0006】上記リン酸基含有単量体と共重合可能な他
の単量体としては、例えばメチルアクリレート、エチル
アクリレート、n-ブチルアクリレート、iso-ブチルアク
リレート、2-エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキ
シルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレー
ト、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-
ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタクリレート、2-
エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレ
ート、ラウリルメタクリレート、メチルビニルエーテ
ル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテ
ル、n-ブチルビニルエーテル、iso-ブチルビニルエーテ
ル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩
化ビニリデン、弗化ビニル、弗化ビニリデン、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クリ
レート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロ
キシプロピルメタクリレート、アリルアルコール、グリ
シジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリ
シジルアリルエーテル、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、
シトラコン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N
−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリ
ルアミド等のビニル単量体がある。上記単量体は二種以
上併用されてもよい。
【0007】本発明のリン酸基含有重合体Aは上記リン
酸基含有単量体と上記他の単量体との混合物を溶液重合
あるいはエマルジョン重合することによって得られる
が、溶液重合の場合には通常の水可溶性の溶媒が使用出
来、上記水可溶性の溶媒としては、例えばメタノール、
エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン類、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ブ
チルエーテル等のグリコールエーテル類、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン等の一種または二種以上、あるいは
上記水可溶性有機溶媒の一種または二種以上と若干量の
水との混合溶媒等があり、重合開始剤としては、ベンゾ
イルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、クメンハ
イドロパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾビスジメチルバレロニトリル等の油溶性開始剤があ
る。
【0008】またエマルジョン重合には通常のアニオン
性、ノニオン性、カチオン性の界面活性剤のいずれも用
いられ、例えばアニオン性界面活性剤としては高級アル
コールサルフェート(Na塩またはアミン塩)、アルキ
ルアリルスルフォン酸塩(Na塩)、アルキルナフタレ
ンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩
縮合物、アルキルフォスフェート、ジアルキルスルフォ
サクシネート、ロジン石鹸等があり、ノニオン性界面活
性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポ
リオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアマイド、
ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソル
ビタンアルキルエステル等があり、カチオン性界面活性
剤としてはトリメチルアミノエチルアルキルアミドハロ
ゲニド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメ
チルアンモニウムハロゲニド等がある。更に上記界面活
性剤以外に例えば下記一般式を有する界面活性剤(花王
石鹸株式会社製:商品名ラムテルS−120,120
A,180,180A)
【化6】 ここにRはC12またはC13のアルキル基、MはNa,N
4 である。あるいは下記一般式を有する界面活性剤
(三洋化成株式会社製:商品名エレミノールJS−2)
【化7】 あるいは下記一般式を有する界面活性剤(第一工業製薬
株式会社製:商品名アクアロンHS−10)
【化8】 等のビニル基を有する反応性界面活性剤は本発明にとっ
て望ましいものである。上記反応性界面活性剤は上記単
量体混合物と共重合するので得られる共重合体組成物の
耐水性に殆ど悪影響を及ぼさない。そして上記界面活性
剤は二種以上混合されてもよい。
【0009】本発明のエマルジョン重合に用いられる重
合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸
カリウム、過硫酸ナトリウム、過硼酸ナトリウム等の水
溶性無機開始剤、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、2,2'- アゾビス(2-
メチル−N−フェニルプロピオンアミジン)ジハイドロ
クロライド等の水溶性有機開始剤、あるいは上記無機ま
たは有機開始剤と亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウ
ム、次亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸等の還元剤と
を併用したレドックス開始剤系が例示される。上記各例
示は本発明を限定するものではない。
【0010】リン酸基含有単量体と他の単量体とを混合
した上記単量体混合物は、上記界面活性剤を溶解した水
溶液中において上記重合開始剤を用いてエマルジョン重
合される。上記エマルジョン重合における上記単量体混
合物の濃度は通常20〜60重量%程度とされ、上記重
合開始剤は上記単量体混合物に対して通常0.01〜5
重量%程度とされ、重合温度は通常常温から90℃程度
とされる。そして重合は所望なれば窒素ガス等の不活性
ガス雰囲気で行なわれる。
【0011】〔加水分解性シリル基とエポキシ基とを有
する化合物B〕一分子中に少なくとも一個の加水分解性
シリル基とエポキシ基とを有する化合物Bとしては、例
えば
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】 等があり、これらを特定の触媒により加水分解物あるい
は部分加水分解物とすることで水希釈可能とすることが
出来る。また上記シラン化合物以外の例えば ここにR:CH3 ,C25 CH2=CHSiCl3 CH2=CHSi(OC24OCH33 CH2=CHSi(OC253 CH2=CHSi(OCH33 CH2=C(CH3)COOC36Si(OCH332NC24NHC36Si(OCH33 HSC36Si(OCH33 等のシランカップリング剤を前記の加水分解性のシリル
基とエポキシ基を有するシラン化合物との共存下におい
て縮合させることにより分子中に加水分解性シリル基と
エポキシ基を有する化合物を合成することも出来る。上
記合成反応の触媒としては塩酸、酢酸等の酸類、ジオク
チルスズマレート、ジブチルスズジラウレート等の有機
錫類、アセチルアセトンアルミニウム、アセト酢酸エチ
ルアルミニウム等のアルミキレート化剤等の公知の触媒
が使用出来る。
【0012】〔調合〕上記化合物Bは上記重合体Aに対
し1〜100重量%,望ましくは5〜50重量%程度混
合される。上記化合物Bの混合割合はこの程度の範囲で
諸物性のバランスにおいて好適であるが、本発明はこれ
に限定されるものではない。
【0013】〔コーティグ〕このようにして得られた本
発明の被覆組成物は基材にスプレー、ロールコーター、
フローコーター、スピンコート、ディッピング等の通常
の塗装法によってコーティグされ、塗膜厚は1μm〜1
00μm程度に目的にあったように塗装される。上記コ
ーティグによって得られた塗膜は常温乾燥においても架
橋するが、加熱によって強制乾燥することで硬化時間を
短縮することも可能である。
【0014】
【作用】本発明の被覆組成物は水希釈性があり、有機溶
剤の使用を最小限に止めることが出来、有機溶剤の毒
性、引火性等の問題は解消される。そして本発明の被覆
組成物を基材にコーティングした場合には、塗膜におい
て重合体Aのリン酸基と化合物Bのエポキシ基との開環
反応あるいはリン酸が触媒的に働き化合物Bにおいてポ
リエーテル反応が生じ、これにより塗膜に可撓性が付与
される。金属系基材に対してはリン酸は密着性を付与す
ることは公知であるが、またリン酸は加水分解性シリル
基のシロキサン結合の硬化触媒としての作用も同時に発
揮するため、これらによって得られた塗膜は常温でも強
固に架橋し、密着性、柔軟性、耐侯性等に優れた塗膜と
なる。
【0015】
【実施例】
〔実施例1〕(リン酸基を有する共重合体Aの製造) 攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備え
た反応器にイソプロピルアルコール200重量部(以下
単に部とする)を仕込み温度を80℃に昇温する。別に
用意した滴下ロートにメチルメタクリレート40部、2-
ヒドロキシエチルメタクリレート25部、ホスマーM
(ユニケミカル社製商品名:アシッドフォスホキシエチ
ルメタクリレート)20部、ブチルアクリレート15
部、アゾビスイソブチロニトリル0.5部の混合液を入
れ2時間かけて反応器に滴下する。1時間経過後アゾビ
スイソブチロニトリル0.1部をメチルエチルケトン3
0部に溶解した溶液を添加し80℃で5時間反応させ
た。このようにして得られた溶液重合体は固形分が3
0.3重量%(以下単に%とする)の無色透明な樹脂液
であった。次にジメチルエタノールアミン16.2部、
イオン交換水233部を加え共沸により有機溶剤を2時
間かけて除去して固形分が30%の乳白色の共重合体溶
液を得た。この溶液を共重合体Iとする。
【0016】〔実施例2〕(リン酸基を有する共重合体
Aの製造) 実施例1と同様の設備で、反応器にイオン交換水100
部を仕込み窒素置換しながら80℃に昇温する。別にメ
チルメタクリレート80部、ブチルアクリレート50
部、ホスマーM10部、イオン交換水170部、アクア
ロンHS−10(第一工業製薬商品名:アニオン性反応
性界面活性剤)2部、過硫酸カリウム0.5部をホモジ
ナイザーにより乳化したモノマーエマルジョンを2時間
にわたり滴下した後、更に85℃で3時間保持して固形
分40%の乳白色の共重合体エマルジョンを得た。この
エマルジョンを共重合体IIとする。
【0017】〔実施例3〕(加水分解性シリル基とエポ
キシ基を有する化合物Bの製造) 500mlのフラスコにγ- グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン100部、イオン交換水100部を仕込
み、酢酸を0.001g添加し、内温を10℃に制御し
ながら5時間反応させて、該γ- グリシドキシプロピル
トリメトキシシランの部分加水分解物を得た。この部分
加水分解物を化合物III とする。
【0018】〔実施例4〕(加水分解性シリル基とエポ
キシ基を有する化合物Bの製造) 500mlのフラスコにδ- グリシドキシブチルトリメト
キシシランを50g を50gとした以外は全て実施例3と同じ操作にしたが
って合成した。このようにして得られた化合物を化合物
IVとする。
【0019】〔比較例1〕(比較共重合体Vの製造) 実施例1においてホスマーMをメタクリル酸10部とし
た以外は全て同じ配合、操作にしたがって重合し固形分
が30%の無色透明の共重合体溶液である比較共重合体
Vを得た。
【0020】〔比較例2〕(比較共重合体VIの製造) 実施例2においてホスマーMをメタクリル酸10部とし
た以外は全て同じ配合、操作にしたがって重合し固形分
40%の乳白色の共重合体エマルジョンである比較共重
合体VIを得た。
【0021】〔比較例3〕(比較化合物VII の製造) 実施例3,4において化合物Bの代わりに を50g,CH2=CHSi(OCH33 を50g使用
した以外は全て同じ操作にしたがって合成した化合物を
比較化合物VII とする。
【0022】上記実施例1〜4、比較例1〜3によって
得られた共重合体または化合物を表1に示す処方で試料
を調合し、磨き軟鋼板にスプレーによって上記試料を夫
々膜厚30μmとなるように塗装し110℃×30分強
制乾燥した後、室温にて一週間放置した後の諸物性につ
いての試験結果を示す。
【表1】 ゲル分率:テフロン板上で形成した塗膜を剥離しアセト
ン中に30分間超音波機にかけ不溶解部の割合(重量
%)を算出した。 密着性:碁盤目セロテープ剥離試験 耐水性:40℃−72時間 耐塩水噴霧性:JIS−K5400に準じ120時間後
の試験結果 数値は試験後の片側最大剥離幅 耐衝撃性:デュポン式により500g荷重で50cmの高
さにより衝撃試験した結果 寒熱繰り返し試験:(−20℃:2時間/50℃:2時
間)を1サイクルとした時の試験結果 耐侯性:サンシャインウェザーメータ
【0023】表1によれば、本発明の水性被覆組成物を
調合した試料1,2は良好なゲル分率、密着性、耐水
性、耐塩水噴霧性、耐衝撃性、寒熱繰り返し性、耐侯性
を示すが、リン酸基をメタクリル酸に代えた比較共重合
体V,VIを使用した比較試料2,3,4ではたとえエポ
キシ基と加水分解性シリル基を有する化合物を使用した
場合でも物性が劣り、また比較試料1で判るようにリン
酸基を有する共重合体使用したとしてもエポキシ基を有
しない加水分解性シリル基のみを有する比較化合物VII
を配合した場合は同様に物性が劣る。
【0024】
【発明の効果】したがって、本発明においては毒性、引
火性等の危険のない水性被覆組成物を使用して密着性、
耐水性、耐塩水噴霧性、柔軟性、耐侯性の良好な塗膜が
得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分子内にリン酸基を含有する重合体Aと、
    一分子中に少なくとも一個の加水分解性シリル基とエポ
    キシ基とを有する化合物Bとからなり、水希釈可能とさ
    れていることを特徴とする水性被覆組成物
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194292A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Chuo Rika Kogyo Corp 水性下地塗料
KR20190100938A (ko) * 2016-12-29 2019-08-29 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 수성 중합체 분산액 및 이를 포함하는 수성 코팅 조성물

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JP2020514429A (ja) * 2016-12-29 2020-05-21 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 水性ポリマー分散液およびそれを含む水性コーティング組成物

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