JPH06299039A - 水分散性ハイブリッドポリマー - Google Patents

水分散性ハイブリッドポリマー

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JPH06299039A JP6019840A JP1984094A JPH06299039A JP H06299039 A JPH06299039 A JP H06299039A JP 6019840 A JP6019840 A JP 6019840A JP 1984094 A JP1984094 A JP 1984094A JP H06299039 A JPH06299039 A JP H06299039A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に、クリアコート透明膜タイプの水性塗料
組成物を使用することにより施与された上塗りの耐酸性
に関し厳しい要求が課される時に該水性塗料組成物にお
ける使用のために抜群に適しているところの水分散性ハ
イブリッドポリマーを提供する。 【構成】その上に付加ポリマー鎖(シェル)が重合によ
り備えられているところのエチレン性不飽和ポリウレタ
ン(コア)を含む水分散性ハイブリッドポリマーにおい
て、ポリウレタンの不飽和がジメチル‐m‐イソプロペ
ニルベンジルイソシアネートをその中へ組み込むことに
より達成されており、かつシェルポリマーの酸価が30
〜120(mg KOH/g)の範囲であることを特徴
とする水分散性ハイブリッドポリマー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、その上に付加ポリマー
鎖(シェル)が重合により備えられているところのエチ
レン性不飽和ポリウレタン(コア)を含む水分散性ハイ
ブリッドポリマー、そのようなポリマーを含んでいる水
性分散物、及び塗料組成物としてのそのような分散物の
使用に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のタイプの水分散性ハイブリッドポ
リマーは、国際出願公開第91/15528号公報から
公知である。
【0003】国際出願公開第91/15528号公報に
おいて、ポリウレタン中のエチレン性不飽和基は、ポリ
エステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオール
及び/又はエチレン性不飽和基に加えてNCO基に対し
て反応性の基を示す化合物から生じる。適当なエチレン
性不飽和化合物の例としては、トリメチロールプロパン
モノアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテ
ル、ペンタエリトリトールジアリルエーテル、及びアル
ケンジカルボン酸例えばマレイン酸及び不飽和二量化脂
肪酸を挙げることができる。該文献中に記述された組成
物は、いわゆる下塗りタイプの塗料組成物としての使用
のために専ら推奨される。特に、これらの組成物を使用
することにより施与された上塗りの耐酸性に関し厳しい
要求が課される時、これらはいわゆる透明膜タイプの塗
料組成物としての使用のためにあまり適していないこと
が分かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はここに、国際
出願公開第91/15528号公報に掲げられたと同じ
用途で使用するために適しているばかりでなく、クリア
コートタイプの塗料組成物における使用のために抜群に
適している水分散性ハイブリッドポリマーを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明中、冒頭の段落で
述べた公知のタイプの水分散性ハイブリッドポリマーに
おいて、ポリウレタン不飽和は、ジメチル‐m‐イソプ
ロペニルベンジルイソシアネートのその中への組み込み
により達成され、そしてシェルポリマーの酸価は30〜
120(mg KOH/g)の範囲である。
【0006】水性媒体中に分散すると、本発明のハイブ
リッドポリマーは、塩基による付加ポリマー鎖のカルボ
キシル基の少なくとも一部の中和の後、40重量%以上
の高い濃度でさえ、100nm以下の平均粒子径で、比
較的低い粘度の安定な分散物を生じることが分かった。
【0007】ハイブリッドポリマー自身は、有機溶剤中
で使用されたポリマーの酸価に比べて比較的低い酸価を
持つ。これらのハイブリッドポリマーの水性分散物は、
比較的高い固形分含有量を持つ水性の塗料組成物におい
て使用されるために適している。そのような塗料組成物
で得られたフィルムは、好ましい機械的及び物理的性質
を持っており、そしてまた水、化学品、及び酸による腐
食に対し良好な抵抗を持つことが分かった。良好な耐酸
性は、いわゆるクリアコートタイプの上塗りにおける使
用の場合に非常に重要であることが分かった。
【0008】本発明のハイブリッドポリマーは、好まし
くは40〜90重量%のコア及び10〜60重量%のシ
ェルから作られている。これらの範囲内で、ハイブリッ
ドポリマーは、個々の成分の有利な性質の最適な組合わ
せを持つことが分かった。ポリウレタンの有利な性質の
中に、好ましい機械的特性及び良好な耐酸性がある。化
学作用及び加水分解に対する良好な抵抗は、付加ポリマ
ーにより作られたシェルの組成に主に依存する。
【0009】コア 特に適当なポリマーは、そのコアが、ジオール及び脂肪
族、脂環族及び/又はアルアリファティックジイソシア
ネートから調製されたポリウレタンを含むハイブリッド
ポリマーである。適当なジイソシアネートの例として
は、テトラメチレン‐1,4‐ジイソシアネート、ヘキ
サメチレン‐1,6‐ジイソシアネート、シクロヘキシ
ル‐1,4‐ジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネート、ジシクロヘキシルメタン‐4,4´‐ジイソシ
アネート、1,5‐ジメチル‐2,4‐ビス(イソシア
ナトメチル)ベンゼン、1,5‐ジメチル‐2,4‐ビ
ス(ω‐イソシアナトエチル)ベンゼン、1,3,5‐
トリメチル‐2,4‐ビス(イソシアナトメチル)ベン
ゼン、1,3,5‐トリエチル‐2,4‐ビス(イソシ
アナトメチル)ベンゼン、及びジシクロヘキシルジメチ
ルメタン‐4,4´‐ジイソシアネートを挙げることが
できる。
【0010】通常、芳香族ジイソシアネートに基づいた
ポリウレタンが紫外照射により変色を受けるので、非芳
香族ジイソシアネートに基づいたポリウレタンが好まし
い。紫外線と接触させられない上塗りのための塗料組成
物例えばフィラーやプライマーにおいて、そのコアが芳
香族ジイソシアネートを含むハイブリッドポリマーが有
利に利用されることができる。適当な芳香族ジイソシア
ネートの例は、トルエンジイソシアネート及びジフェニ
ルメタン‐4,4´‐ジイソシアネートを含む。
【0011】2〜12個の炭素原子を持つ直鎖並びに分
枝したジオールが、使用のために適している。適当なジ
オールの例は、グリコール、1,3‐プロパンジオー
ル、1,6‐ヘキサンジオール、1,12‐ドデカンジ
オール、3‐メチル‐1,5‐ペンタンジオール、2,
2,4‐トリメチル‐1,6‐ヘキサンジオール、2,
2‐ジメチル‐1,3‐プロパンジオール、及び2‐メ
チル‐2‐シクロヘキシル‐1,3‐プロパンジオール
を含む。また、エステルジオールが使用され得る。その
例としては、ヒドロキシピバリン酸のネオペンチルグリ
コールエステルを挙げることができる。
【0012】加えて、ポリエステルジオールが使用され
ることができ、但しそれらは低い酸価 (5mg KO
H/gより少ない)を有する。それらは好ましくは、芳
香族及び/又は脂環族ジカルボン酸又はその誘導体及び
上記のジオールから調製される。
【0013】術語「(環状)脂肪族又は芳香族ジカルボ
ン酸の誘導体」は、その無水物又は1〜4個の炭素原子
のアルキル基を持つアルキルエステルをいう。適当な
(環状)脂肪族又は芳香族ジカルボン酸又はその誘導体
としては、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフ
タル酸、無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフ
タル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサクロロエン
ドメチレンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、フタル酸、p‐カルボ
キシメチル安息香酸、ジクロロフタル酸、テトラクロロ
フタル酸、ジメチルテレフタレート、ジメチルヘキサヒ
ドロテレフタレート、ナフタレン‐2,6‐ジカルボン
酸、及び4,4´‐オキシジ安息香酸を挙げることがで
きる。8〜10個の炭素原子を持つジカルボン酸例えば
イソフタル酸及びテレフタル酸が特に好ましい。本発明
のハイブリッドポリマーがクリアコートタイプの上塗り
において使用されるとき、(環状)脂肪族ジカルボン酸
が好ましい。なぜならこれが紫外線に対する抵抗を改善
するであろうからである。
【0014】更に、好ましい結果は、上記ジオールと
(環状)脂肪族又は芳香族ジカルボン酸無水物とのハー
フエステルと、モノエポキシド例えば1,2‐エポキシ
‐オクタン又は好ましくは下記式(I)に従うカルボン
酸のグリシジルエステルとの転化により調製されたポリ
エステルジオールを使用することにより得られた。
【0015】
【化2】 (ここで、R1 は4〜40個の炭素原子を持つアルキル
基である。)ポリウレタンが、 a)ジイソシアネートのnモル、 b)5(mg KOH/g)未満の酸価及び70〜20
00の分子量(Mn)を持つジオールのn+1モル(こ
こでnは1〜10である)、及び c)ジメチル‐m‐イソプロペニルベンジルイソシアネ
ートの0.05〜1.0モル から成る時、最適な結果が得られることが分かった。
【0016】ジイソシアネートに加えて、トリイソシア
ネートが本発明の水分散性ハイブリッドポリマーの調製
のために使用されることができる。適当なトリイソシア
ネートの例は、ヘキサメチレン‐1,6‐ジイソシアネ
ートの3モルと水の1モルの反応生成物(商標 Des
modur N、Bayer社製)、ヘキサメチレン‐
1,6‐ジイソシアネートのイソシアヌレート三量体
(商標 Desmodur N 3390、Bayer
社製、又は商標 Tolonate HDT、Rhon
e‐Poulenc社製)、イソホロンジイソシアネー
トのイソシアヌレート三量体、及びトリメチロールプロ
パンの1モルとイソホロンジイソシアネートの3モルの
反応生成物を含む。
【0017】トリイソシアネートに基づいたポリウレタ
ンのための、最適な結果は、 a)トリイソシアネートの1モル、 b)5(mg KOH/g)未満の酸価及び70〜20
00の分子量(Mn)を持つジオールの3〜3.6モル
(ここでジオールの二つのヒドロキシル基はイソシアネ
ート基に対し異なった反応性を示す)、及び c)ジメチル‐m‐イソプロペニルベンジルイソシアネ
ートの0.05〜1.0モル を使用することにより発見された。
【0018】トリイソシアネートを使用するときゲル化
を防ぐために、ジオール又はポリエステルジオールは、
夫々イソシアネートに対し異なった反応性を持つ二つの
ヒドロキシル基を含むことが重要である。異なった反応
性のヒドロキシル基を持つジオールの例は、2‐エチル
‐1,3‐ヘキサンジオール、2‐メチル‐1,3‐ヘ
キサンジオール、2‐プロピル‐1,3‐ヘキサンジオ
ール、2‐ブチル‐2‐エチルプロパンジオール‐1,
3、並びに2〜12個の炭素原子と2個の第一級ヒドロ
キシル基を持つ直鎖又は分枝したジオールのハーフエス
テル及び(環状)脂肪族又は芳香族ジカルボン酸無水物
及びモノエポキシド例えば1,2‐エポキシ‐オクタン
又は好ましくは式(I)に従うカルボン酸のグリシジル
エステルから調製されたポリエステルジオールを含む。
【0019】ゲル化を防ぐために、ジメチル‐m‐イソ
プロペニルベンジルイソシアネートはポリウレタンの1
モル当り1モルより少ない量で使用されることが重要で
ある。この場合、ポリウレタンがジイソシアネートを用
いて調製されたならポリウレタンの1モル当り0.05
〜0.6モルを使用すること、及びポリウレタンがトリ
イソシアネートから調製されたならポリウレタンの1モ
ル当り0.05〜0.4モルを使用することが好まし
い。しかし、該エチレン性不飽和モノイソシアネートの
使用される最適量はまた、シェルの調製に使用されるモ
ノマー、開始剤、及び鎖長調節剤(もし用いるなら)に
依存する。
【0020】ポリウレタンは、乾燥雰囲気中、50〜1
20℃の範囲、好ましくは60〜100℃の範囲の温度
で調製される。任意に、0.01〜0.1重量%の慣用
量で触媒例えばアミン又は有機金属(例えば、すず)化
合物を使用することができる。安定剤又は重合禁止剤と
して、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテ
ル、ニトロベンゼン又はジターシャリー‐ブチルフェノ
ールを50〜1000ppmの慣用量で使用することが
できる。
【0021】シェル ハイブリッドポリマーは、上記のエチレン性不飽和ポリ
ウレタンの存在下で、ラジカルの影響下に重合し得るモ
ノマーの付加重合により調製される。この方法におい
て、付加ポリマー鎖はエチレン性不飽和結合との共重合
によってポリウレタンに共有結合される。
【0022】付加ポリマー鎖のためのラジカルの影響下
に重合し得るモノマーは、広い範囲から選ばれることが
でき、エチレン性不飽和モノカルボン酸例えば(メタ)
アクリル酸及びクロトン酸;(シクロ)アルキル基中に
1〜12個の炭素原子を持つ(シクロ)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、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、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、オクチル(メタ)アクリレート、イソボル
ニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレ
ート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレート;ジカ
ルボン酸例えばマレイン酸(及び無水物)、フマル酸、
イタコン酸(及び無水物);(シクロ)アルキル基中に
1〜12個の炭素原子を持つそのようなジカルボン酸の
(シクロ)アルキルエステル例えばジメチルマレエー
ト、ジエチルマレエート、ジエチルフマレート、ジプロ
ピルマレエート、ジブチルマレエート、ジブチルフマレ
ート、2‐エチルヘキシルマレエート、2‐エチルヘキ
シルフマレート、オクチルマレエート、イソボルニルマ
レエート、ドデシルマレエート、及びシクロヘキシルマ
レエート;エーテル基を持つ(メタ)アクリレート例え
ば2‐メトキシ‐エチルメタクリレート、2‐エトキシ
エチルメタクリレート、及び3‐メトキシ‐プロピルメ
タクリレート;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレー
ト例えば2‐ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、
2‐ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4‐ヒ
ドロキシブチルアクリレート、6‐ヒドロキシヘキシル
アクリレート、p‐ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)
アクリレート;ヒドロキシポリエチレングリコール(メ
タ)アクリレート;ヒドロキシポリプロピレングリコー
ル(メタ)アクリレート及びそのアルコキシ誘導体;モ
ノビニル芳香族化合物例えばスチレン、ビニルトルエ
ン、α‐メチルスチレン、及びビニルナフタレン;他の
置換された(メタ)アクリレート化合物例えば(メタ)
アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、N‐メチ
ロール(メタ)アクリルアミド、及びN‐アルキル(メ
タ)アクリルアミド;他のモノ不飽和化合物例えば塩化
ビニル、酢酸ビニル、ビニルプロピオネート、及びビニ
ルピロリドンを含む。
【0023】付加ポリマー鎖を形成するために著しく適
したモノマー混合物のために、欧州特許第000060
1号公報が参照される。次のモノマー混合物は、該公報
からの特定の例である。即ち、スチレン及び/又はα‐
メチルスチレンの25〜55モル%、下記式(II)の化
合物の20〜40モル%
【0024】
【化3】 (ここで、R2 は水素原子又はメチル基を示し、そして
3 は4〜40個の炭素原子を持つアルキル基を示
す)、アクリル酸及び/又はメタクリル酸の10〜30
モル%、及び上記の何等かの他のモノ不飽和化合物の0
〜30モル%である。
【0025】欧州特許第0000601号公報に記載さ
れたモノマー混合物の他の特定の例は、次の通りであ
る。即ち、スチレン及び/又はα‐メチルスチレンノ2
5〜55モル%、アクリル酸及び/又はメタクリル酸の
20〜50モル%、及び上記の何等かの他のモノ不飽和
化合物の0〜30モル%であり、ここで、重合中又は後
に、反応生成物は、30〜120(mg KOH/g)
の範囲の得られたシェルポリマーの酸価を与えるであろ
う量の式(I)のカルボン酸のグリシジルエステルと反
応される。
【0026】上記のように、特定のモノマー及びモノマ
ー混合物は、生ずるシェルポリマーが30〜120(m
g KOH/g)の範囲の酸価を持つことを確実にする
ように選ばれなければならない。酸価が30より小さい
時、通常安定な分散物を得ることができず、一方酸価が
120より高ければ、分散物の耐水性が容認できなくな
る。
【0027】もちろん、モノマー及び/又はモノマー混
合物の選択は、ハイブリッドポリマーの最終的な用途を
含む種々の因子に依存する。実際上は、当業者がこれら
の及び他の因子を考慮し、そして意図される用途に沿っ
てモノマーの選択を調節することは非常に容易である。
【0028】エチレン性不飽和ポリウレタンの存在下に
おけるエチレン性不飽和モノマーの共重合は、通常(例
えば窒素の)不活性雰囲気中及びラジカル開始剤の存在
下で実行される。重合温度は、60〜200℃、好まし
くは100〜160℃の範囲でありうる。
【0029】適当なラジカル開始剤としては、2,2‐
アゾビス‐2‐メチルブチロニトリル、2,2‐アゾビ
スイソブチロニトリル、ジベンゾイルパーオキシド、ジ
クミルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシ
ド、クメンヒドロパーオキシド、ターシャリーブチロキ
シ‐2‐エチルヘキサノエート、ターシャリーブチルパ
ーベンゾエート、ターシャリーブチルクミルパーオキシ
ド、ジ‐ターシャリーブチルパーオキシド、ジ‐ターシ
ャリーブチルパーオキシ‐3,5,5‐トリメチルシク
ロヘキサン、1,3‐ビス(ターシャリーブチル)パー
オキシイソプロピルベンゼンを挙げることができる。ま
た、上記開始剤の混合物も、使用に適している。通常、
ラジカル開始剤は、モノマー混合物の全部の重量に基づ
いて約0.05重量%〜約10重量%、好ましくは約1
重量%〜5重量%の量で使用される。任意的に、また鎖
長調節剤例えばn‐オクチルメルカプタン、ドデシルメ
ルカプタン又は3‐メルカプトプロピオン酸を使用する
ことができる。
【0030】60〜200℃の温度で有機溶剤(10〜
30重量%)中で重合反応を実行することが好ましい。
この反応に使用される有機溶剤は、水混和性でなければ
ならない。そのような溶剤の適当な例は、グリコールエ
ーテル及びプロピレングリコールエーテル例えばメトキ
シプロパノール、ブトキシエタノール、イソプロパノー
ル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、プロポキシプロパ
ノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、及び
N‐メチルピロリドンである。あるいは、水非混和性有
機溶剤例えばエチルメチルケトン及びメチルイソブチル
ケトンの少量を使用することができる。ハイブリッドポリマーの分散物 また、本発明は上記のハイブリッドポリマーの水性分散
物に関する。付加ポリマー鎖のカルボキシル基の少なく
とも一部が中和された後、これらは水性媒体中で容易に
分散する。カルボキシル基のための適当な中和剤の群
は、有機及び無機塩基の広い範囲を含む。例としては、
アンモニア、第一級、第二級、及び第三級アミン例えば
エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジブ
チルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、
モルホリン、ピペリジン、及びトリエタノールアミンを
挙げることができる。第三級アミン例えばジメチルエタ
ノールアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、及びトリブチルアミンの使用が好ましい。中和度は
好ましくは、当量に基づき50〜130%である。
【0031】中和に続いて、ハイブリッドポリマーは、
好ましくは50〜約100℃の範囲の高められた温度
で、慣用の方法で水性媒体中に容易に分散され得る。本
発明のハイブリッドポリマーが使用される時、多くの場
合に40重量%及びそれより高い固体含有量を持つ安定
な分散物が得られうる。
【0032】ハイブリッドポリマーの分散物の塗料組成物 初めに述べたように、ハイブリッドポリマーの分散物
は、塗料組成物において使用するために著しく適してい
る。本発明のハイブリッドポリマーの分散物がそのよう
に利用されるとき、塗料組成物はまた、ハイブリッドポ
リマーのヒドロキシル基を介しての硬化のために硬化剤
を含むことができる。本発明の塗料組成物のフィルム
は、優れた物理的及び機械的性質例えば柔軟性、硬さ、
及び光沢を示すことが分かった。
【0033】適当な硬化剤としては、通常N‐メチロー
ル及び/又はN‐メチロールエーテル含有アミノプラス
トを挙げることができる。メチロール基の少なくとも三
つがメタノール、ブタノール、及び/又はホルムアルデ
ヒドとN,N´‐エチレンジウレウム(diureu
m)のメタノール又はブタノール縮合生成物でエステル
化されているところの、一分子当り4〜6個のメチロー
ル基を含むメチロールメラミンを使用するとき、好まし
い結果が達成される。他の適当な硬化剤は、水分散性の
ブロックされたイソシアネート例えばメチルエチルケト
キシムでブロックされたもの、及びポリイソシアネート
とヒドロカルボン酸例えばジメチルプロピオン酸のイソ
シアネート基含有アダクトを含む。
【0034】一般に、ヒドロキシル基と反応する硬化剤
は、0.7〜1.5の範囲の、ハイブリッドポリマー中
のヒドロキシル基の数対硬化剤の反応性基の数の比を与
えるであろう量で使用される。
【0035】これらの利用分野に依存して、塗料組成物
は、塗料工業に普通の種々の他の添加剤例えば顔料、着
色材、顔料分散剤、及びチキソトロピー又は他のレオロ
ジー剤を含むことができる。所望なら、また塗料組成物
は硬化反応のための促進剤例えばp‐トルエンスルホン
酸及びそのブロックされた誘導体を含むことができる。
【0036】本発明の塗料組成物は、任意の公知の基材
例えば木、合成物質、及び金属上に施与され得る。適当
な施与法は、ローラー、スプレー、振りかけ、浸漬、及
び静電スプレーを含む。もちろん、また単純な刷毛塗り
により塗料組成物を施与することもできる。
【0037】塗料組成物は、種々の条件下例えば室温で
乾燥及び硬化され得る。早められた硬化は100〜16
0℃の範囲の高められた温度で20〜60分間焼付ける
ことにより達成され得る。
【0038】これらの塗料組成物は、広い範囲の用途に
おける使用のために適当である。しかし、これらはプラ
イマー/フィラーとして並びにクリア及び着色塗料中で
の使用のために特に適当である。
【0039】更に本発明を、非限定的な多数の実施例に
より説明する。
【0040】
【実施例】次の実施例において、多くの安定な水性ポリ
マー分散物が本発明に従って調製された。これらの分散
物の種々の性質が測定され、結果は表1に掲げられた。
【0041】例えば、分散物の平均粒子径は、分散物が
0.1重量%の固形分濃度に希釈されて、動的光散乱に
より測定された。粘度は、ブルックフィールド粘度計
(LV‐4;60rpm)で測定された。分散物の固形分
含有量は、ASTM法1644‐59に従って、30分
間で140℃まで加熱して測定された。
【0042】分散物の調製 約2000〜4000の理論分子量を持つポリウレタン
が、ジブチルすずジアセテート(DBTDA)を触媒と
して使用して、ジオール中間体及びポリイソシアネート
から調製された。下記の三つのジオール中間体(中間体
A〜C)が使用された。
【0043】中間体A 攪拌機、温度計、冷却器、及び滴下漏斗を備えた3リッ
トルフラスコ中で、混合物が均一にされた。混合物は、
1,6‐ヘキサンジオールの236g、ネオペンチルグ
リコールの208g、無水シス‐ヘキサヒドロフタル酸
の616g、及びベンジルトリフェニルホスホニウムク
ロリドの6gを含んでいた。
【0044】滴下漏斗に、1,1‐ジメチル‐1‐ヘプ
タンカルボン酸のグリシジルエステル(商標 Card
ura E‐10、シェル社製)の1000gを入れ
た。
【0045】通気後、フラスコ及び滴下漏斗は窒素雰囲
気下にされた。フラスコの内容物は、120℃まで加熱
された。この温度で1時間反応後、フラスコの内容物
は、140℃まで加熱された。滴下漏斗の内容物は、2
時間でフラスコに滴下により添加された。4時間後、反
応混合物は8.5(mg KOH/g樹脂)の酸価を持
った。次に、Cardura E‐10の80gが添加
された。2時間後、反応混合物の酸価は、1(mg K
OH/g樹脂)未満であった。このように調製された中
間体の分子量は、理論上537であった。
【0046】中間体B 攪拌機、温度計、冷却器、及び滴下漏斗を備えた3リッ
トルフラスコ中で、混合物が均一にされた。混合物は、
1,6‐ヘキサンジオールの265.5g、ネオペンチ
ルグリコールの234.0g、無水フタル酸の666.
0g、及びベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド
の6.8gを含んでいた。
【0047】滴下漏斗に、Cardura E‐10の
1125gを入れた。
【0048】通気後、フラスコ及び滴下漏斗は窒素雰囲
気下にされた。フラスコの内容物は、136℃まで加熱
された。滴下漏斗の内容物は、1.5時間でフラスコに
滴下により添加された。3時間後、反応混合物は9.7
(mg KOH/g樹脂)の酸価を持った。次に、Ca
rdura E‐10の100gが添加された。2時間
後、反応混合物の酸価は、1(mg KOH/g樹脂)
未満であった。中間体Bの分子量は、理論上533であ
った。
【0049】中間体C 樹脂は、この時中間体の分子量が理論上520であった
ことを除き、生成物Bのために示されたと類似の方法で
調製された。
【0050】
【実施例1】攪拌機、温度計、還流凝縮器、及び二つの
滴下漏斗を備えた2リットルフラスコ中で、混合物が均
質にされた。混合物は、中間体Aの261.6g、N‐
メチルピロリドン(NMP)の55.0g、DBTDA
の0.1gを含んでいた。
【0051】第一の滴下漏斗は、イソホロンジイソシア
ネート(IPDI)の72.1gを入れられていた。そ
して第二の滴下漏斗は、ジメチル‐m‐イソプロペニル
ベンジルイソシアネート(商標 m‐TMI、Cyan
amid社製)の16.3gを入れられていた。
【0052】空気湿度を防ぎながら、フラスコの内容物
は90℃まで加熱された。1時間後、第一の滴下漏斗の
内容物は、フラスコに滴下された。90℃で2時間反応
後、反応混合物は100℃まで加熱された。15分間で
第二の滴下漏斗の内容物は、フラスコに滴下された。続
いて反応混合物は、更に1時間この温度で保持された。
【0053】次に、一つの滴下漏斗が、スチレンの3
8.2g、メチルメタクリレートの9.2g、アクリル
酸の33.1g、Cardura E‐10の66.0
g、ジクミルパーオキシドの2.7g、3‐メルカプト
プロピオン酸の0.8g、及び2‐ブトキシエタノール
の51.9gの均一混合物を入れられた第三の滴下漏斗
で置き換えられた。
【0054】換気後にフラスコ及び滴下漏斗は窒素雰囲
気下にされた。フラスコの内容物は、130℃まで加熱
された。滴下漏斗の内容物は、1時間でフラスコに滴下
により添加された。反応混合物は、3時間この温度で保
持された。115℃まで冷却した後、N,N‐ジメチル
エタノールアミンの18.1gが添加された。90℃ま
で冷却後、脱イオン水の782gが、フラスコ内容物の
激しい攪拌を伴って、3時間でフラスコに滴下された。
【0055】
【実施例2】次の成分、即ち中間体Aの286.0g、
NMPの50.0g、及びDBTDAの0.1gをこの
時使用したことを除いて、実施例1に示されたと類似の
方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0056】第一の滴下漏斗は、ヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDI)の59.7gを入れられていた。
第二の滴下漏斗は、m‐TMIの14.3gを入れられ
ていた。第一の反応は80℃で実行された。第三の滴下
漏斗は、この時、スチレンの30.6g、メチルメタク
リレートの7.3g、アクリル酸の26.4g、Car
dura E‐10の52.8g、ジクミルパーオキシ
ドの2.2g、3‐メルカプトプロピオン酸の0.7
g、及び1‐メトキシプロパノール‐2の45.1gの
均一混合物を入れられていた。
【0057】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの14.5g及び脱イオン水の711.8gが
添加された。
【0058】
【実施例3】この時フラスコが次の成分、即ち中間体A
の283.0g、NMPの40.0g、及びDBTDA
の0.1gを入れられていたことを除き、実施例1に示
されたと類似の方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0059】第一の滴下漏斗は、HDIの66.4gを
入れられていた。第二の滴下漏斗は、m‐TMIの1
0.6gを入れられていた。
【0060】第三の滴下漏斗は、スチレンの30.6
g、メチルメタクリレートの7.3g、アクリル酸の2
6.4g、Cardura E‐10の52.8g、ジ
クミルパーオキシドの2.2g、3‐メルカプトプロピ
オン酸の0.7g、及び1‐メトキシプロパノール‐2
の32.0gの均一混合物を入れられていた。
【0061】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの14.5g及び脱イオン水の604.2gが
添加された。
【0062】
【実施例4】この時フラスコが次の成分、即ち中間体A
の281.3g、NMPの40.0g、及びDBTDA
の0.1gを入れられていたことを除き、実施例1に示
されたと類似の方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0063】第一の滴下漏斗は、HDIの70.3gを
入れらていた。第二の滴下漏斗は、m‐TMIの8.4
gを入れられていた。
【0064】第三の滴下漏斗は、スチレンの30.6
g、メチルメタクリレートの7.3g、アクリル酸の2
6.4g、Cardura E‐10の52.8g、ジ
クミルパーオキシドの2.2g、3‐メルカプトプロピ
オン酸の0.7g、及び1‐メトキシプロパノール‐2
の32.0gの均一混合物を入れられていた。
【0065】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの14.5g及び脱イオン水の604.2gが
滴下により添加された。
【0066】
【実施例5】この時フラスコが次の成分、即ち中間体B
の280.7g、NMPの40.0g、及びDBTDA
の0.1gを入れられていたことを除き、実施例1に示
されたと類似の方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0067】第一の滴下漏斗は、HDIの70.8gを
入れられていた。第二の滴下漏斗は、m‐TMIの8.
5gを入れらていた。
【0068】第三の滴下漏斗は、スチレンの30.6
g、メチルメタクリレートの7.3g、アクリル酸の2
6.4g、Cardura E‐10の52.8g、ジ
クミルパーオキシドの2.2g、3‐メルカプトプロピ
オン酸の0.7g、及び1‐メトキシプロパノール‐2
の32.0gの均一混合物を入れられていた。
【0069】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの14.5g及び脱イオン水の549.8gが
添加された。
【0070】
【実施例6】この時フラスコが次の成分、即ち中間体C
の333.5g、及びDBTDAの0.45gを入れら
れていたことを除き、実施例1に示されたと類似の方法
で、ポリマー分散物が調製された。
【0071】第一の滴下漏斗は、ヘキサメチレン‐1,
6‐ジイソシアネートのイソシアヌレート三量体(商標
Tolonate HDT、Rhone‐Poule
nc社製)の106.7g及びNMPの60.0gの均
一混合物を入れられていた。第二の滴下漏斗は、m‐T
MIの9.8gを入れられていた。
【0072】空気湿度を防ぎながら、フラスコの内容物
は80℃まで加熱された。1時間で、第一の滴下漏斗の
内容物は、フラスコに滴下された。80℃で3時間反応
後、反応混合物は100℃まで加熱された。第二の滴下
漏斗の内容物は、15分間でフラスコに滴下された。続
いて反応混合物は、更に1時間この温度で保持された。
【0073】次に、一つの滴下漏斗が、スチレンの3
8.1g、メチルメタクリレートの9.2g、アクリル
酸の33.0g、Cardura E‐10の65.9
g、ジクミルパーオキシドの2.75g、3‐メルカプ
トプロピオン酸の1.10g、及びジエチレングリコー
ルモノブチルエーテルの30.0gの均一混合物を入れ
られた第三の滴下漏斗で置き換えられた。
【0074】換気後に、フラスコ及び滴下漏斗は窒素雰
囲気下にされた。フラスコの内容物は、130℃まで加
熱された。滴下漏斗の内容物は、1時間でフラスコに滴
下により添加された。反応混合物は、3時間この温度で
保持された。115℃まで冷却した後、N,N‐ジメチ
ルエタノールアミンの16.8gが添加された。90℃
まで冷却後、脱イオン水の1006gが、2時間で滴下
により添加された。
【0075】
【実施例7】この時、第三の滴下漏斗が、スチレンの3
6.7g、2‐ヒドロキシエチルメタクリレートの1
1.5g、アクリル酸の31.7g、Cardura
E‐10の66.1g、ジクミルパーオキシドの2.6
g、3‐メルカプトプロピオン酸の1.3g、及びジエ
チレングリコールモノブチルエーテルの30.0gを入
れられていたことを除き、実施例6に示されたと類似の
方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0076】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の914.8gが
添加された。
【0077】
【実施例8】この時フラスコが次の成分、即ち中間体C
の335.0g、及びDBTDAの0.45gを入れら
れていたことを除き、実施例7に示されたと類似の方法
で、ポリマー分散物が調製された。
【0078】第一の滴下漏斗は、Tolonate H
DTの107.2g及びNMPの60.0gの均一混合
物を入れられていた。
【0079】第二の滴下漏斗は、m‐TMIの7.8g
を入れられていた。
【0080】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の793.2gが
添加された。
【0081】
【実施例9】この時フラスコが次の成分、即ち中間体C
の336.5g、及びDBTDAの0.45gを入れら
れていたことを除き、実施例7に示されたと類似の方法
で、ポリマー分散物が調製された。
【0082】第一の滴下漏斗は、Tolonate H
DTの107.6g及びNMPの60.0gの均一混合
物を入れられていた。
【0083】第二の滴下漏斗は、m‐TMIの5.9g
を入れられていた。
【0084】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の721.8gが
添加された。
【0085】
【実施例10】この時フラスコが次の成分、即ち中間体
Cの337.9g、及びDBTDAの0.45gを入れ
られていたことを除き、実施例7に示されたと類似の方
法で、ポリマー分散物が調製された。
【0086】第一の滴下漏斗は、Tolonate H
DTの108.1g及びNMPの60.0gの均一混合
物を入れられていた。
【0087】第二の滴下漏斗は、m‐TMIの3.9g
を入れられていた。
【0088】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の612.0gが
添加された。
【0089】
【実施例11】この時フラスコが次の成分、即ち中間体
Aの339.2g、及びDBTDAの0.45gを入れ
られていたことを除き、実施例7に示されたと類似の方
法で、ポリマー分散物が調製された。
【0090】第一の滴下漏斗は、Tolonate H
DTの105.1g及びNMPの60.0gの均一混合
物を入れられていた。
【0091】第二の滴下漏斗は、m‐TMIの5.7g
を入れられていた。
【0092】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の721.8gが
添加された。
【0093】
【実施例12】攪拌機、温度計、還流凝縮器、及び二つ
の滴下漏斗を備えた2リットルフラスコ中で、混合物が
均質にされた。混合物は、2‐エチル‐1,3‐ヘキサ
ンジオールの190g、及びDBTDAの0.45gを
含んでいた。
【0094】第一の滴下漏斗は、Tolonate H
DTの238.3g及び、NMPの60.0gの均一混
合物を入れられていた。
【0095】第二の滴下漏斗は、ジメチル‐m‐イソプ
ロペニルベンジルイソシアネート(m‐TMI)の2
1.8gを入れられていた。
【0096】空気湿度を防ぎながら、フラスコの内容物
は70℃まで加熱された。フラスコの内容物を70℃に
保持しながら、第一の滴下漏斗の内容物は、フラスコに
1時間かけて滴下された。70℃で3時間反応後、反応
混合物は100℃まで加熱され、その後、15分間で第
二の滴下漏斗の内容物がフラスコに滴下された。続いて
反応混合物は、更に1時間、100℃で保持された。
【0097】次に、一つの滴下漏斗が、スチレンの3
7.5g、メチルメタクリレートの11.45g、アク
リル酸の32.95g、Cardura E‐10の6
5.80g、ジクミルパーオキシドの2.75g、3‐
メルカプトプロピオン酸の1.35g、及びジエチレン
グリコールモノブチルエーテルの30.00gの均一混
合物を入れられた第三の滴下漏斗で置き換えられた。
【0098】換気後、フラスコ及び滴下漏斗は窒素雰囲
気下にされ、その後、フラスコの内容物は、130℃ま
で加熱された。フラスコの内容物を130℃に保持しな
がら、滴下漏斗の内容物は、1時間でフラスコに滴下に
より添加された。反応混合物は、3時間この温度で保持
された。115℃まで冷却した後、N,N‐ジメチルエ
タノールアミンの18.5gが添加された。90℃まで
冷却後、脱イオン水の830gが、フラスコ内容物の激
しい攪拌を伴って、2時間でフラスコに滴下された。
【0099】
【実施例13】この時、第三の滴下漏斗が、スチレンの
34.3g、2‐ヒドロキシエチルメタクリレートの1
4.3g、アクリル酸の31.6g、Cardura
E‐10の65.9g、ジクミルパーオキシドの2.6
g、3‐メルカプトプロピオン酸の1.3g、及びジエ
チレングリコールモノブチルエーテルの30.0gの均
一混合物を入れられていたことを除き、実施例12に示
されたと類似の方法で、ポリマー分散物が調製された。
【0100】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の793gが添加
された。
【0101】
【実施例14】この時第二の滴下漏斗が、m‐TMIの
17.6gを入れられていたことを除き、実施例13に
示されたと類似の方法で、ポリマー分散物が調製され
た。
【0102】反応の終りに、N,N‐ジメチルエタノー
ルアミンの16.8g及び脱イオン水の756gが添加
された。
【0103】上記の実施例中に明示されたように調製さ
れたポリマー分散物の性質は、下記の表1中に掲げられ
ている。
【0104】
【表1】 塗料組成物の調製 下記の実施例15〜35は、分散物、メラミン硬化剤、
及び所望なら、脱イオン水を混合をすることにより、本
発明の顔料を含まない多くの塗料組成物の調製を示す。
これらの実施例で使用されたメラミン硬化剤は、Cya
namid社製のCymel 303(商標)及びCy
mel 327(商標)であった。Cymel 303
が使用された時、ジエタノールアミンでブロックされた
p‐トルエンスルホン酸が触媒として使用された。脱イ
オン水は、0.1Pa.s.のスプレー粘度[フォード
カップ(Ford Cup)No.4で、30秒の流出
粘度]へと粘度を調節するために加えられた。これらの
塗料組成物の固形分含有量は、分散物のそれと同じ方法
で測定された。結果は表2に与えられている。
【0105】
【表2】 塗料組成物の各々は、リン酸亜鉛で前処理された鋼板
(Bonder 132)上に施与され、そしてCym
el 327が使用された場合には140℃の焼付け炉
で、そしてCymel 303が使用された時は130
℃の焼付け炉中で30分間硬化された。このようにして
得られた塗料組成物の種々の性質が測定され、そして結
果は、表3に掲げられている。ペルソ(Persoz)
硬度は、フランス工業規格NF T30‐016に従っ
て測定され、ここで結果は秒で示された。自動車の塗料
のための許容し得る最小は、約180秒である。塗料組
成物の柔軟性は、0.908kgのボール重量、15.
9mmのボール直径、及び16.3mmの開口を使用す
ることによりASTM D2794‐69に従ってボー
ル衝撃試験で測定された。結果は、kg.cmで示され
る。許容し得る最小の柔軟性は、塗装された側について
35kg.cmであり、ここで最大測定可能値は、85
kg.cmである。
【0106】加えて、エリクセン押込み試験が行われ
た。結果は、mmで示される。6を超える値は、試験さ
れた塗膜が柔軟であることを示し、一方、2の値は、も
ろいことを示す。
【0107】塗料組成物の光沢は、60度及び20度で
ASTM D‐523に従って、測定された。60度で
測定された80を超える鋼基体上の光沢値は、高いと考
えられる。
【0108】
【表3】 表3の結果は、本発明のハイブリッドポリマーが、基材
上へ適用すると好ましい性質例えば高い硬度、高い柔軟
性、及び高い光沢を示す上塗りを生じるであろう塗料組
成物を調製するために使用され得ることを示す。
【0109】耐酸性 耐酸性を測定するために、数個の顔料不含の塗料組成物
が、アルミナ試験パネル上に施与され、そして上記のよ
うに硬化された。
【0110】硬化後、上塗りは、全て約40μmの層厚
を持っていた。試験を実行するために、38重量%及び
52重量%硫酸溶液の各々5滴が、夫々試験されるため
のパネルに施与され、次にパネルは4、8、及び16時
間後、何等かの腐食を視覚により評価された。この評価
の結果は、下記の0〜10の目盛りで与えられる。この
目盛りにおいて10は、パネルが全く腐食を受けていな
かったことを示し、一方、0は、激しい損傷を意味す
る。
【0111】10:損傷なし 7〜9:明らかに目に見える傷 4〜6:フィルムの曇り 0〜3:ヒビ割れかつ損傷したフィルム 測定の結果は、下記の表4に与えられている。いくつか
の市販の有機溶剤含有塗料組成物の上塗りが、参考とし
て試験計画中に組み込まれた。
【0112】参考1は、2‐ヒドロキシエチルアクリレ
ートの32.5重量%、スチレンの28.0重量%、ブ
チルアクリレートの18.5重量%、ブチルメタクリレ
ートの21.0重量%に基づいたアクリレート(Mn=
3000)の70重量%、及びヘキサメトキシメチルメ
ラミン(Cymel 303)(酸触媒化された)の3
0重量%から成る。
【0113】参考2は、2‐ヒドロキシプロピルメタク
リレートの33.5重量%、ブチルメタクリレートの2
0.0重量%、スチレンの13.0重量%、メタクリル
酸の1.5重量%、ブチルアクリレートの32.0重量
%に基づいたアクリレート(Mn=3000)の70重
量%、及びヘキサメトキシメチルメラミン(Cymel
303)(酸触媒化された)の30重量%から成る。
【0114】参考3は、参考1のアクリレートの70重
量%、及び30重量%Cymel327から成る。
【0115】参考4は、参考2のアクリレートの70重
量%、及び30重量%Cymel327から成る。
【0116】
【表4】 表4中に掲げた試験結果は、本発明の塗料組成物で得ら
れた上塗りが参考試料で得られた上塗りに比べて必ず驚
くべき好ましい対比をなすことを明らかに示す。また、
全てトリイソシアネートを基礎としたポリウレタンから
調製された実施例21〜34に基づいた塗料組成物が通
常最もよい結果を生むことが、上記表中の試験結果から
結論づけられることができる。
【0117】
【発明の効果】本発明の水分散性ハイブリッドポリマー
は、クリアコートタイプの水性塗料組成物としての使用
のために抜群に適している。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その上に付加ポリマー鎖(シェル)が重
    合により備えられているところのエチレン性不飽和ポリ
    ウレタン(コア)を含む水分散性ハイブリッドポリマー
    において、ポリウレタンの不飽和がジメチル‐m‐イソ
    プロペニルベンジルイソシアネートをその中へ組み込む
    ことにより達成されており、かつシェルポリマーの酸価
    が30〜120(mg KOH/g)の範囲であること
    を特徴とする水分散性ハイブリッドポリマー。
  2. 【請求項2】 ポリマーが40〜90重量%のコア及び
    10〜60重量%のシェルから作られていることを特徴
    とする請求項1記載の水分散性ハイブリッドポリマー。
  3. 【請求項3】 ポリウレタンが、 a)ジイソシアネートのnモル、 b)5(mg KOH/g)未満の酸価及び70〜20
    00の分子量(Mn)を持つジオールのn+1モル(こ
    こでnは1〜10である)、及び c)ジメチル‐m‐イソプロペニルベンジルイソシアネ
    ートの0.05〜1.0モルを含んで成ることを特徴と
    する請求項1記載の水分散性ハイブリッドポリマー。
  4. 【請求項4】 ポリウレタンが、 a)トリイソシアネートの1モル、 b)5(mg KOH/g)未満の酸価及び70〜20
    00の分子量(Mn)を持つジオールの3〜3.6モル
    (ここでジオールの二つのヒドロキシル基はイソシアネ
    ート基に対し異なった反応性を示す)、及び c)ジメチル‐m‐イソプロペニルベンジルイソシアネ
    ートの0.05〜1.0モルを含んで成ることを特徴と
    する請求項1記載の水分散性ハイブリッドポリマー。
  5. 【請求項5】 ジオールが2‐エチル‐1,3‐ヘキサ
    ンジオールであることを特徴とする請求項3又は4記載
    の水分散性ハイブリッドポリマー。
  6. 【請求項6】 ジオールが、2個の第一級ヒドロキシル
    基及び2〜12個の炭素原子を持つジオールと(環状)
    脂肪族又は芳香族ジカルボン酸無水物とのハーフエステ
    ルと、モノエポキシドとの反応生成物であることを特徴
    とする請求項3又は4記載の水分散性ハイブリッドポリ
    マー。
  7. 【請求項7】 モノエポキシドが1,2‐エポキシオク
    タン又は下記式に従うカルボン酸のグリシジルエステル
    である請求項6記載の水分散性ハイブリッドポリマー 【化1】 (ここで、R1 は4〜40個の炭素原子を持つアルキル
    基を示す)。
  8. 【請求項8】 シェルのポリマーがスチレン及び/又は
    α‐メチルスチレンの25〜55モル%、アクリル酸及
    び/又はメタクリル酸の20〜50モル%、及び他のモ
    ノ不飽和化合物の0〜30モル%を含んで成り、更に3
    0〜120(mg KOH/g)の範囲の酸価をシェル
    ポリマーに与えるであろう量の請求項7中の式のカルボ
    ン酸グリシジルエステルとの転化により作られたもので
    あることを特徴とする請求項1記載の水分散性ハイブリ
    ッドポリマー。
  9. 【請求項9】 シェルポリマーのカルボキシル基の少な
    くとも一部が塩基で中和されていることを特徴とする請
    求項1記載の水分散性ハイブリッドポリマー。
  10. 【請求項10】 請求項9の水分散性ハイブリッドポリ
    マーに基づいた水性分散物。
  11. 【請求項11】 請求項10の水性分散物に基づいた塗
    料組成物。
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