JPH0656916A - Water-base emulsion and its production - Google Patents

Water-base emulsion and its production

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Publication number
JPH0656916A
JPH0656916A JP22920692A JP22920692A JPH0656916A JP H0656916 A JPH0656916 A JP H0656916A JP 22920692 A JP22920692 A JP 22920692A JP 22920692 A JP22920692 A JP 22920692A JP H0656916 A JPH0656916 A JP H0656916A
Authority
JP
Japan
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water
cellulose acetate
emulsion
meth
acrylate
Prior art date
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Application number
JP22920692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunio Shimizu
邦雄 清水
Naoto Hamazaki
直人 濱崎
Masahiro Asami
正廣 浅見
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
Priority to JP22920692A priority Critical patent/JPH0656916A/en
Publication of JPH0656916A publication Critical patent/JPH0656916A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a water-base emulsion which does not contain a low- molecular emulsifier, is excellent in resistance to water and solvents, and can form a transparent film. CONSTITUTION:A water-base emulsion is obtd. by subjecting a radical- polymerizable unsatd. monomer to emulsion polymn. in water in the presence of a water-sol. cellulose acetate. The cellulose acetate may be one having a low degree of substitution, e.g. of about 0.1-1.0%, and is used in an amt. of 5-50-wt.% of the sum of it and the monomer. The emulsion, excellent in transparency, is useful as a coating binder, a coating material, or an adhesive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、低分子量の乳化剤を含
まない、いわゆるソープフリー水性エマルジョンおよび
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called soap-free aqueous emulsion containing no low molecular weight emulsifier and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】水性エマルジョンは、通常、低分子量の
界面活性剤などを乳化剤として、ラジカル重合性不飽和
単量体を乳化重合することにより得られる。しかし、前
記乳化剤が水溶性でしかも低分子量であるため、前記水
性エマルジョンにより形成される被膜の耐水性が著しく
低下する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Aqueous emulsions are usually obtained by emulsion polymerization of radically polymerizable unsaturated monomers using a low molecular weight surfactant or the like as an emulsifier. However, since the emulsifier is water-soluble and has a low molecular weight, the water resistance of the coating film formed by the aqueous emulsion is significantly reduced.

【0003】そのため、低分子量の乳化剤を含まず、被
膜特性に優れ、塗料などのバインダーとして有用なソー
プフリーエマルジョンが提案されている。例えば、特公
昭61−44901号公報には、グラフト化セルロース
誘導体の存在下、ラジカル重合性不飽和単量体を重合す
る方法が開示されている。しかし、この方法では、高分
子乳化剤であるグラフト化セルロース誘導体を得るため
の工程を必要とする。そのため、水性エマルジョンを得
るための製造工程が複雑化し、工業的に不利である。
Therefore, there has been proposed a soap-free emulsion which does not contain a low-molecular weight emulsifier, has excellent coating properties and is useful as a binder for paints and the like. For example, Japanese Patent Publication No. 61-44901 discloses a method of polymerizing a radically polymerizable unsaturated monomer in the presence of a grafted cellulose derivative. However, this method requires a step for obtaining a grafted cellulose derivative which is a high molecular weight emulsifier. Therefore, the manufacturing process for obtaining the aqueous emulsion is complicated, which is industrially disadvantageous.

【0004】また、特開昭51−28188号公報、特
開平2−151601号公報には、硝酸セルロースやリ
グニンスルホン酸とその塩の存在下、ラジカル重合性不
飽和単量体を重合する方法が開示されている。しかし、
これらの方法により得られる水性エマルジョンは着色
し、被膜が不透明である。そのため、水性エマルジョン
の用途が制限される。
Further, JP-A-51-28188 and JP-A-2-151601 disclose a method of polymerizing a radically polymerizable unsaturated monomer in the presence of cellulose nitrate or ligninsulfonic acid and its salt. It is disclosed. But,
The aqueous emulsions obtained by these methods are colored and the coating is opaque. Therefore, the use of the aqueous emulsion is limited.

【0005】一方、医薬品のコーティング剤、錠剤のバ
インダー、水性糊などには、半合成ポリマーである水溶
性酢酸セルロースが使用されている。この水溶性酢酸セ
ルロースは、セルロース誘導体である酢酸セルロース
を、酸性触媒の存在下、脱アセチル化反応を行ない、置
換度を低下させることにより得られる(例えば、米国特
許明細書第2129052号)。しかし、このような水
溶性酢酸セルロースを乳化重合における高分子乳化剤と
して使用することは知られていない。
On the other hand, water-soluble cellulose acetate, which is a semi-synthetic polymer, is used as a coating agent for pharmaceuticals, a binder for tablets, an aqueous paste and the like. This water-soluble cellulose acetate is obtained by subjecting cellulose acetate, which is a cellulose derivative, to a deacetylation reaction in the presence of an acidic catalyst to reduce the degree of substitution (for example, US Pat. No. 21,290,52). However, it is not known to use such water-soluble cellulose acetate as a polymeric emulsifier in emulsion polymerization.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、低分子量の乳化剤を含まず、耐水性、耐溶剤性に優
れ、透明な被膜を形成できる水性エマルジョンを提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an aqueous emulsion which does not contain a low molecular weight emulsifier and has excellent water resistance and solvent resistance and which can form a transparent film.

【0007】本発明の他の目的は、塗料用バインダー、
コーティング剤などとして有用な水性エマルジョンを提
供することにある。
Another object of the present invention is a binder for paints,
It is to provide an aqueous emulsion useful as a coating agent and the like.

【0008】本発明のさらに他の目的は、前記の如き優
れた特性を有するエマルジョンを工業的に有利に製造で
きる水性エマルジョンの製造方法を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous emulsion which can industrially advantageously produce an emulsion having the above-mentioned excellent properties.

【0009】[0009]

【発明の構成】本発明者らは、前記目的を達成するため
鋭意検討の結果、水溶性酢酸セルロースを用いて乳化重
合すると、安定性に優れ、透明性が極めて高い被膜を形
成できる水性エマルジョンが得られることを見いだし、
本発明を完成した。
The present inventors have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, emulsion polymerization using water-soluble cellulose acetate produces an aqueous emulsion having excellent stability and extremely high transparency. Find what you get,
The present invention has been completed.

【0010】すなわち、本発明は、乳化剤の存在下、水
を分散媒としてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合
して得られるエマルジョンであって、乳化剤として水溶
性酢酸セルロースを含む水性エマルジョンを提供する。
That is, the present invention is an emulsion obtained by emulsion-polymerizing a radical-polymerizable unsaturated monomer using water as a dispersion medium in the presence of an emulsifier, which is an aqueous emulsion containing water-soluble cellulose acetate as an emulsifier. provide.

【0011】前記水性エマルジョンにおいて、水溶性酢
酸セルロースの量は、ラジカル重合性不飽和単量体50
〜95重量%に対して5〜50重量%であるのが好まし
い。
In the above aqueous emulsion, the amount of water-soluble cellulose acetate is 50% by weight of the radically polymerizable unsaturated monomer.
It is preferably 5 to 50% by weight with respect to 95% by weight.

【0012】本発明は、水溶性酢酸セルロースの存在
下、水を分散媒としてラジカル重合性不飽和単量体を重
合する水性エマルジョンの製造方法も提供する。
The present invention also provides a method for producing an aqueous emulsion in which water is used as a dispersion medium to polymerize a radically polymerizable unsaturated monomer in the presence of water-soluble cellulose acetate.

【0013】なお、本明細書において、「水性エマルジ
ョ」とは、ラテックスと称されることがある水性分散体
も含む意味に用いる。
In the present specification, the term "aqueous emulsion" is used to include an aqueous dispersion sometimes called a latex.

【0014】前記水溶性酢酸セルロースは、水溶性であ
り、かつポリマー粒子に対する分散能を有する酢酸セル
ロースであればよい。このような水溶性酢酸セルロース
は、通常、低置換度酢酸セルロースで構成され、その置
換度は、例えば、0.3〜1.0、好ましくは0.4〜
0.9程度である。酢酸の置換度は、酢酸セルロースを
酸性触媒の存在下で脱アセチル化することにより調整で
きる。
The water-soluble cellulose acetate may be any water-soluble cellulose acetate having a dispersibility for polymer particles. Such water-soluble cellulose acetate is usually composed of low-substituted cellulose acetate, and its substitution degree is, for example, 0.3 to 1.0, preferably 0.4 to
It is about 0.9. The degree of substitution of acetic acid can be adjusted by deacetylating cellulose acetate in the presence of an acidic catalyst.

【0015】水溶性酢酸セルロースの重合度は、耐水
性、重合操作性などを損わない範囲であればよく、例え
ば、20〜1600、好ましくは50〜1000、さら
に好ましくは100〜800程度である。水溶性酢酸セ
ルロース水溶液の粘度は特に制限されず、例えば、6重
量%の水溶液粘度10〜1500cps程度であっても
よい。
The degree of polymerization of the water-soluble cellulose acetate may be within a range that does not impair the water resistance, the operability of polymerization, etc., and is, for example, 20 to 1600, preferably 50 to 1000, and more preferably 100 to 800. . The viscosity of the water-soluble cellulose acetate aqueous solution is not particularly limited, and may be, for example, a 6 wt% aqueous solution viscosity of about 10 to 1500 cps.

【0016】水溶性酢酸セルロースは、ラジカル重合性
不飽和単量体の乳化重合により、水性エマルジョン中の
ポリマー粒子を安定化させ、透明性の高い被膜を形成す
るという特色がある。
The water-soluble cellulose acetate has a feature that it stabilizes the polymer particles in the aqueous emulsion by emulsion polymerization of the radical-polymerizable unsaturated monomer and forms a highly transparent film.

【0017】ラジカル重合性不飽和単量体としては、種
々のα,β−エチレン性不飽和化合物、例えば、アクリ
ロイル基、メタクリロイル基、ビニル基などを有する化
合物が使用できる。より具体的には、前記単量体には、
次のような単量体が含まれる。なお、以下、特に断りが
ない限り、(メタ)アクリレートとはアクリレート及び
メタクリレートを含む意味に用いる。
As the radically polymerizable unsaturated monomer, various α, β-ethylenically unsaturated compounds, for example, compounds having an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group and the like can be used. More specifically, the monomer includes
The following monomers are included. In addition, unless otherwise specified, the term “(meth) acrylate” is used below to mean acrylate and methacrylate.

【0018】(a)(メタ)アクリレート (メタ)アクリレートとしては、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、イソブチル
(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレー
ト、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)
アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エ
チルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)ア
クリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリ
ル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アク
リレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル
(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリ
レート、エトキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙
げられる。
(A) (Meth) acrylate Examples of (meth) acrylate include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl. (Meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth)
Acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) Examples thereof include acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate.

【0019】好ましい(メタ)アクリレートには、メチ
ルメタクリレート、エチル(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)
アクリレートなどの炭素数1〜12程度のアルキル基を
有するアルキル(メタ)アクリレートが含まれる。
Preferred (meth) acrylates are methyl methacrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth).
An alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having about 1 to 12 carbon atoms such as acrylate is included.

【0020】(b)芳香族ビニル化合物 芳香族ビニル化合物には、例えば、スチレン、α−メチ
ルスチレン、ビニルトルエンなどが含まれる。芳香族ビ
ニル化合物としてスチレンが繁用される。
(B) Aromatic Vinyl Compound The aromatic vinyl compound includes, for example, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene and the like. Styrene is often used as the aromatic vinyl compound.

【0021】(c)官能基を有する単量体 このような単量体には、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、アリルアルコールなどのヒドロキシ
ル基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物;ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ
エチル(メタ)アクリレートなどのアミノ基を有する
α,β−エチレン性不飽和化合物;(メタ)アクリルア
ミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミドなどのアミド
基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物;グリシジ
ル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテルな
どのグリシジル基を有するα,β−エチレン性不飽和化
合物;N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メ
トキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメ
チル(メタ)アクリルアミドなどのN−メチロール基又
はN−アルコキシメチル基を有するα,β−エチレン性
不飽和化合物などが挙げられる。
(C) Monomer Having Functional Group Such a monomer has a hydroxyl group such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate and allyl alcohol. α, β-ethylenically unsaturated compounds; α, β-ethylenically unsaturated compounds having amino groups such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate; (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide Α, β-ethylenically unsaturated compounds having amide groups such as; α, β-ethylenically unsaturated compounds having glycidyl groups such as glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether; N-methylol (meth) acrylamide, N -Methoxymethyl (meth) acrylamide, - alpha having a N- methylol group or N- alkoxymethyl groups such as ethoxymethyl (meth) acrylamide, and β- ethylenically unsaturated compound.

【0022】(d)酸性モノマー 酸性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸半エステ
ル、マレイン酸、マレイン酸半エステルなどのα,β−
エチレン性不飽和カルボン酸;スチレンスルホン酸ナト
リウム、ビニルスルホン酸ナトリウムなどのα,β−エ
チレン性不飽和スルホン酸などが挙げられる。好ましい
酸性モノマーには、アクリル酸、メタクリル酸などの
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸が含まれる。
(D) Acidic monomer Examples of the acid monomer include α, β-, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, itaconic acid half ester, maleic acid, and maleic acid half ester.
Ethylenically unsaturated carboxylic acids; α, β-ethylenically unsaturated sulfonic acids such as sodium styrenesulfonate and sodium vinylsulfonate. Preferred acidic monomers include α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid.

【0023】(e)ビニルエステル ビニルエステルには、酢酸ビニル、カプロン酸ビニル、
プロピオン酸ビニルや、バーサチック酸ビニル等のVe
oVaと称されるビニルエステルが含まれる。
(E) Vinyl Ester Vinyl ester includes vinyl acetate, vinyl caproate,
Ve such as vinyl propionate and vinyl versatate
Included is a vinyl ester called oVa.

【0024】(f)その他の単量体 エチレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなど
のオレフィン;(メタ)アクリロニトリル;塩化ビニ
ル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル;酢酸アリ
ルなどのアリルエステル;メチルビニルケトンなどのビ
ニルケトン;メチルビニルエーテルなどのビニルエーテ
ル;クロトンアルデヒド;ジエチルフマレート、ジプロ
ピルフマレート、ジブチルフマレート、ジ(2−エチル
ヘキシル)フマレートなどのフマル酸エステルやこれら
に対応するマレイン酸エステルなどが例示される。
(F) Other monomers Olefin such as ethylene, butadiene, isoprene and chloroprene; (meth) acrylonitrile; vinyl halide such as vinyl chloride and vinylidene chloride; allyl ester such as allyl acetate; methyl vinyl ketone and the like. Examples thereof include vinyl ketones; vinyl ethers such as methyl vinyl ether; crotonaldehyde; fumaric acid esters such as diethyl fumarate, dipropyl fumarate, dibutyl fumarate, di (2-ethylhexyl) fumarate and maleic acid esters corresponding thereto.

【0025】これらのラジカル重合性不飽和単量体は単
独で又は二種以上併用できる。水性エマルジョンにより
被膜を形成する場合、好ましいラジカル重合性不飽和単
量体は、全体としてガラス転移温度(Tg)が10℃以
上、好ましくは15〜75℃、さらに好ましくは20〜
50℃程度の重合体を構成するように選択される。ま
た、水性エマルジョンを粘着剤などとして使用する場合
には、ラジカル重合性不飽和単量体は、全体としてガラ
ス転移温度(Tg)が10℃以下、好ましくは−100
℃〜0℃程度の重合体を構成するように選択される。
These radically polymerizable unsaturated monomers may be used alone or in combination of two or more. When forming a film with an aqueous emulsion, the preferable radically polymerizable unsaturated monomer has a glass transition temperature (Tg) of 10 ° C. or higher as a whole, preferably 15 to 75 ° C., more preferably 20 to
It is selected to constitute a polymer at around 50 ° C. When the aqueous emulsion is used as a pressure-sensitive adhesive or the like, the radically polymerizable unsaturated monomer has a glass transition temperature (Tg) of 10 ° C. or less as a whole, preferably −100.
It is selected so as to constitute a polymer at about 0 ° C to 0 ° C.

【0026】また、アクリル系水性エマルジョンを構成
する場合、ラジカル重合性不飽和単量体は、例えば、ガ
ラス転移温度50℃以上、好ましくは70℃〜130℃
程度の硬質重合体を形成するハードモノマーと、ガラス
転移温度20℃以下、好ましくは−100℃〜0℃程度
の軟質重合体を形成するソフトモノマーとを組合せて使
用される場合が多い。代表的なハードモノマーとして
は、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸t−ブ
チル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられ、代
表的なソフトモノマーとしては、例えば、アクリル酸エ
チル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキ
シルなどなどが挙げられる。ハードモノマーとソフトモ
ノマーとの割合は、モノマーの種類、所望するポリマー
粒子のガラス転移温度に応じて、広い範囲で選択でき、
例えば、ハードモノマー/ソフトモノマー=10〜90
/90〜10(重量比)、好ましくは25〜75/75
〜25(重量比)程度である。
When the acrylic aqueous emulsion is constituted, the radical-polymerizable unsaturated monomer may have a glass transition temperature of 50 ° C. or higher, preferably 70 ° C. to 130 ° C.
In many cases, a hard monomer forming a hard polymer and a soft monomer forming a soft polymer having a glass transition temperature of 20 ° C. or lower, preferably about −100 ° C. to 0 ° C. are used in combination. Typical hard monomers include, for example, methyl methacrylate, t-butyl methacrylate, styrene, acrylonitrile, and the like, and typical soft monomers include, for example, ethyl acrylate, butyl acrylate, acrylate-2. -Ethylhexyl and the like can be mentioned. The ratio of the hard monomer and the soft monomer can be selected in a wide range according to the kind of the monomer and the glass transition temperature of the desired polymer particles,
For example, hard monomer / soft monomer = 10 to 90
/ 90 to 10 (weight ratio), preferably 25 to 75/75
It is about 25 (weight ratio).

【0027】水性エマルジョンのポリマー粒子は、
(1)ポリマー粒子のガラス転移温度を容易に調整でき
るアクリル系ポリマーまたはスチレン−アクリル系ポリ
マー、(2)酢酸ビニルなどのビニルエステルを構成単
位として含むビニルエステル系ポリマー、(3)スチレ
ンを構成単位として含むスチレン系ポリマーで形成する
場合が多い。
The polymer particles of the aqueous emulsion are
(1) Acrylic polymer or styrene-acrylic polymer capable of easily adjusting the glass transition temperature of polymer particles, (2) Vinyl ester polymer containing vinyl ester such as vinyl acetate as a constituent unit, (3) Styrene as a constituent unit It is often formed from a styrene-based polymer containing as.

【0028】なお、ガラス転移温度とは、下記のトボル
スキ(Tobolsky) の計算式により算出される値を意味す
る。
The glass transition temperature means a value calculated by the following Tobolsky calculation formula.

【0029】1/Tg =Wa /Tga+Wb /Tgb+… [式中、Tg は共重合体のガラス転移温度(゜K)、T
gaはモノマーaのホモポリマーのガラス転移温度(゜
K)、Tgbはモノマーbのホモポリマーのガラス転移温
度(゜K)、Wa はモノマーaの重量分率、Wb はモノ
マーbの重量分率を示す]さらに好ましいラジカル重合
性不飽和単量体は、水性エマルジョンの安定性を高める
ため、酸性モノマー、特にα,β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸を含んでいる。また、α,β−エチレン性不飽
和カルボン酸のカルボキシル基を、アンモニア、アミン
類などの塩基性物質で中和すると、水性エマルジョンの
安定性をさらに高めることができる。α,β−エチレン
性不飽和カルボン酸の使用量は、ラジカル重合性不飽和
単量体の全量中、0.1〜15重量%、好ましくは0.
5〜10重量%程度である。
1 / Tg = Wa / Tga + Wb / Tgb + ... [wherein Tg is the glass transition temperature (° K) of the copolymer, T
ga is the glass transition temperature (° K) of the homopolymer of monomer a, Tgb is the glass transition temperature (° K) of the homopolymer of monomer b, Wa is the weight fraction of monomer a, and Wb is the weight fraction of monomer b. Shown] Further preferred radically polymerizable unsaturated monomers contain acidic monomers, especially α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids, in order to enhance the stability of the aqueous emulsion. Further, the stability of the aqueous emulsion can be further enhanced by neutralizing the carboxyl group of the α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid with a basic substance such as ammonia or amines. The amount of the α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid used is 0.1 to 15% by weight, preferably 0.1% by weight based on the total amount of the radically polymerizable unsaturated monomer.
It is about 5 to 10% by weight.

【0030】また、被膜の密着性、耐水性及び可撓性を
さらに高めるためには、グリシジル基、N−メチロール
基またはN−アルコキシメチル基などの架橋性官能基を
有するラジカル重合性不飽和単量体を使用するのが有効
である。なお、グリシジル基を有する単量体は、カルボ
キシル基などの活性水素原子を有する単量体と組合せて
使用する場合が多い。架橋性官能基を有する単量体の量
は、ラジカル重合性不飽和単量体の全量中、0.1〜2
0重量%、好ましくは0.5〜15重量%程度である。
Further, in order to further improve the adhesion, water resistance and flexibility of the coating film, a radical polymerizable unsaturated monomer having a crosslinkable functional group such as glycidyl group, N-methylol group or N-alkoxymethyl group. It is effective to use a polymer. The monomer having a glycidyl group is often used in combination with a monomer having an active hydrogen atom such as a carboxyl group. The amount of the monomer having a crosslinkable functional group is 0.1 to 2 in the total amount of the radically polymerizable unsaturated monomer.
It is 0% by weight, preferably about 0.5 to 15% by weight.

【0031】水溶性酢酸セルロースとラジカル重合性不
飽和単量体との割合は、乳化重合の操作性、水性エマル
ジョンの安定性などを考慮して広い範囲で選択できる
が、通常、水溶性酢酸セルロース/ラジカル重合性不飽
和単量体=5〜50/95〜50(重量%)、好ましく
は10〜40/90〜60(重量%)、さらに好ましく
は15〜35/85〜65(重量%)程度である。水溶
性酢酸セルロースの使用量が5重量%未満では水性エマ
ルジョンの安定性が低下し易く、50重量%を越える
と、水性エマルジョンの固形分にもよるが、通常、粘度
が高くなり、重合操作性が低下し易い。
The ratio of the water-soluble cellulose acetate to the radically polymerizable unsaturated monomer can be selected within a wide range in consideration of the operability of emulsion polymerization and the stability of the aqueous emulsion, but usually the water-soluble cellulose acetate is used. / Radical polymerizable unsaturated monomer = 5 to 50/95 to 50 (wt%), preferably 10 to 40/90 to 60 (wt%), more preferably 15 to 35/85 to 65 (wt%) It is a degree. If the amount of the water-soluble cellulose acetate used is less than 5% by weight, the stability of the aqueous emulsion tends to decrease, and if it exceeds 50% by weight, the viscosity is usually high although it depends on the solid content of the aqueous emulsion, and the polymerization operability is high. Is easy to decrease.

【0032】水性エマルジョン中のポリマー粒子の構造
は、均質構造に限らず、ミクロドメイン構造、コア/シ
ェル構造などの異相構造いずれであってもよい。また、
ポリマー粒子の形状も、球状に限らず、異形であっても
よい。ポリマー粒子の平均粒子径は、分散安定性、粘度
および被膜特性などの観点から適当に設定でき、例え
ば、10nm〜100μm、好ましくは50nm〜50
μm程度である。
The structure of the polymer particles in the aqueous emulsion is not limited to a homogeneous structure, and may be any of a heterophase structure such as a microdomain structure or a core / shell structure. Also,
The shape of the polymer particles is not limited to the spherical shape, and may be an irregular shape. The average particle size of the polymer particles can be appropriately set from the viewpoints of dispersion stability, viscosity, coating properties, etc., and is, for example, 10 nm to 100 μm, preferably 50 nm to 50 nm.
It is about μm.

【0033】水性エマルジョンの固形分濃度は、用途な
どにより変化するので一概に決定できないが、例えば、
10〜60重量%程度である。
The solid content concentration of the aqueous emulsion cannot be unconditionally determined because it varies depending on the application.
It is about 10 to 60% by weight.

【0034】本発明の方法においては、水溶性酢酸セル
ロースの存在下、水を分散媒としてラジカル重合性不飽
和単量体を乳化重合する。乳化重合方法は、特に制限さ
れず、例えば、(1)水溶性ラジカル重合開始剤の存在
下、水溶性酢酸セルロースの水溶液と、ラジカル重合性
不飽和単量体とを混合して重合する方法、(2)水溶性
ラジカル重合開始剤の存在下、水溶性酢酸セルロースの
水溶液に、ラジカル重合性不飽和単量体を段階的又は連
続的に滴下して重合する方法、(3)水溶性ラジカル重
合開始剤の存在下、水溶性酢酸セルロースの水溶液に、
組成の異なるラジカル重合性不飽和単量体を段階的又は
連続的に滴下して重合する多段重合法などが例示され
る。
In the method of the present invention, the radical-polymerizable unsaturated monomer is emulsion-polymerized in the presence of water-soluble cellulose acetate using water as a dispersion medium. The emulsion polymerization method is not particularly limited, and, for example, (1) a method of mixing an aqueous solution of water-soluble cellulose acetate and a radical-polymerizable unsaturated monomer in the presence of a water-soluble radical polymerization initiator, and polymerizing the mixture. (2) A method in which a radical-polymerizable unsaturated monomer is added dropwise to an aqueous solution of water-soluble cellulose acetate in the presence of a water-soluble radical polymerization initiator in a stepwise or continuous manner to perform polymerization, (3) water-soluble radical polymerization In the presence of an initiator, to an aqueous solution of water-soluble cellulose acetate,
A multi-stage polymerization method in which radical-polymerizable unsaturated monomers having different compositions are dropped and polymerized stepwise or continuously is exemplified.

【0035】水溶性重合開始剤としては、慣用の化合
物、例えば、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アン
モニウム、2,2−アゾビス(2−アミノプロパン)ハ
イドロクロライド、レドックス系重合開始剤などが例示
できる。水溶性重合開始剤の使用量は、通常、ラジカル
重合性不飽和単量体に対して、0.01〜5重量%程度
である。
Examples of the water-soluble polymerization initiator include conventional compounds such as hydrogen peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate, 2,2-azobis (2-aminopropane) hydrochloride and redox type polymerization initiator. it can. The amount of the water-soluble polymerization initiator used is usually about 0.01 to 5% by weight based on the radically polymerizable unsaturated monomer.

【0036】乳化重合温度は、重合開始剤の種類などに
応じて選択でき、通常0〜120℃程度である。なお、
ラジカル重合性単量体の種類に応じて、加圧下で乳化重
合してもよい。
The emulsion polymerization temperature can be selected according to the type of the polymerization initiator and the like, and is usually about 0 to 120 ° C. In addition,
Emulsion polymerization may be performed under pressure depending on the type of radically polymerizable monomer.

【0037】水溶性酢酸セルロースの存在下で乳化重合
すると、水溶性酢酸セルロースとラジカル重合性不飽和
単量体との間でグラフト重合反応も生じるようである。
そのため、得られた水性エマルジョンを用いると、耐水
性、耐溶剤性などに優れるとともに、強靭で透明な被膜
を形成できる。
When emulsion polymerization is carried out in the presence of water-soluble cellulose acetate, it seems that a graft polymerization reaction also occurs between the water-soluble cellulose acetate and the radically polymerizable unsaturated monomer.
Therefore, when the obtained aqueous emulsion is used, it is possible to form a tough and transparent film while being excellent in water resistance and solvent resistance.

【0038】なお、乳化重合に際して、必要に応じて、
緩衝剤、連鎖移動剤などの慣用の成分を使用してもよ
い。また、耐水性などの被膜の特性を損わない限り、水
溶性酢酸セルロースに加えて、アニオン系界面活性剤、
ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界
面活性剤などの界面活性剤、および水溶性ポリマー、水
溶性オリゴマー等の保護コロイドから選択された少なく
とも一種の乳化剤を併用して乳化重合してもよい。ま
た、乳化剤は、必要に応じて、乳化重合により得られた
水性エマルジョンに添加してもよい。界面活性剤として
は、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を単
独で又は組合せて使用する場合が多い。
In emulsion polymerization, if necessary,
Conventional ingredients such as buffers, chain transfer agents and the like may be used. In addition to water-soluble cellulose acetate, anionic surfactants, as long as the characteristics of the coating such as water resistance are not impaired,
Emulsion polymerization is performed by using a nonionic surfactant, a cationic surfactant, a surfactant such as an amphoteric surfactant, and at least one emulsifier selected from protective colloids such as water-soluble polymers and water-soluble oligomers. Good. Moreover, you may add an emulsifier to the aqueous emulsion obtained by emulsion polymerization as needed. As the surfactant, anionic surfactants and nonionic surfactants are often used alone or in combination.

【0039】このようにして得られた水性エマルジョン
には、有機溶剤を添加してもよい。有機溶剤としては、
例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系
溶剤;シクロヘキサンなどの脂環族系溶剤;ヘキサンな
どの脂肪族系溶剤;メチルアルコール、エチルアルコー
ル、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;酢酸
エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;アセトン、メチ
ルエチルケトンなどのケトン類;これらの混合溶剤など
が挙げられる。
An organic solvent may be added to the aqueous emulsion thus obtained. As an organic solvent,
For example, aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene; alicyclic solvents such as cyclohexane; aliphatic solvents such as hexane; alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, etc. And the like; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; and mixed solvents thereof.

【0040】水性エマルジョンには、造膜助剤、例え
ば、エチレングリコール、アセチレングリコールなどの
多価アルコール;メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ;カルビトー
ル、ブチルカルビトールアセテートなどを添加してもよ
い。
A film-forming aid, for example, a polyhydric alcohol such as ethylene glycol or acetylene glycol; a cellosolve such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve or butyl cellosolve; carbitol or butyl carbitol acetate may be added to the aqueous emulsion. Good.

【0041】また、水性エマルジョンには、必要に応じ
て、慣用の添加剤、例えば、可塑剤、防錆剤、分散剤、
消泡剤、増粘剤、中和剤、防腐剤、凍結防止剤、帯電防
止剤、ワックス類、架橋剤などを添加してもよい。
In the aqueous emulsion, if necessary, conventional additives such as a plasticizer, a rust preventive, a dispersant, and
A defoaming agent, a thickener, a neutralizing agent, an antiseptic, an antifreezing agent, an antistatic agent, waxes, a crosslinking agent and the like may be added.

【0042】本発明の水性エマルジョンは、塗料や印刷
インキのバインダー、プラスチックフィルムセロファ
ン、紙等の包装材のコーティング剤、接着剤などとして
使用できる。水性エマルジョンは、透明な被膜を形成す
るので、そのままクリアー塗料やコーティング剤として
使用でき、染料や顔料などの着色剤を添加することによ
り塗料や印刷インキ組成物として使用できる。なお、顔
料は、分散剤により予め分散して添加してもよい。
The aqueous emulsion of the present invention can be used as a binder for paints and printing inks, cellophane for plastic films, a coating agent for packaging materials such as paper, and an adhesive. Since the aqueous emulsion forms a transparent film, it can be used as a clear paint or coating agent as it is, and can be used as a paint or a printing ink composition by adding a coloring agent such as a dye or a pigment. The pigment may be added after being dispersed in advance with a dispersant.

【0043】本発明の水性エマルジョンは、金属、セラ
ミックス、コンクリート、プラスチック、木材、紙、布
などの種々の基材に適用できる。また、塗料として用い
る場合、上塗り剤だけでなく、下塗り剤としても使用で
きる。この場合、下塗り塗膜の上には、慣用の塗料、例
えば、アクリル系塗料、ウレタン系塗料、エポキシ系塗
料、アルキッド樹脂系塗料などを塗装すればよい。
The aqueous emulsion of the present invention can be applied to various base materials such as metal, ceramics, concrete, plastic, wood, paper and cloth. When used as a paint, it can be used not only as an overcoating agent but also as an undercoating agent. In this case, a conventional paint such as an acrylic paint, a urethane paint, an epoxy paint, an alkyd resin paint, etc. may be applied on the undercoat film.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の水性エマルジョンは、高分子乳
化剤として水溶性酢酸セルロースを含むので、耐水性、
耐溶剤性に優れ、透明な被膜を形成できる。そのため、
水性エマルジョンは、塗料用バインダー、コーティング
剤、接着剤、糊料などとして有用である。
Since the aqueous emulsion of the present invention contains water-soluble cellulose acetate as a polymeric emulsifier,
It has excellent solvent resistance and can form a transparent film. for that reason,
Aqueous emulsions are useful as binders for paints, coating agents, adhesives, pastes and the like.

【0045】また、本発明の方法によれば、工業的に入
手が容易な水溶性酢酸セルロースを用い、前記の如き優
れた特性を有する水性エマルジョンを得ることができ
る。
Further, according to the method of the present invention, it is possible to obtain an aqueous emulsion having the above-mentioned excellent properties by using water-soluble cellulose acetate which is industrially easily available.

【0046】[0046]

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples.

【0047】実施例1 撹拌機、還流冷却機、温度計を備えたフラスコに、水8
84gと水溶性酢酸セルロース(置換度0.88)86
gとを仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌して溶解し、
85℃に加熱した。水溶性酢酸セルロースの水溶液に、
メタクリル酸メチル38g、アクリル酸ブチル132g
及びアクリル酸9gの単量体混合物と、過硫酸カリウム
0.6gを水50gに溶解した開始剤溶液とを、それぞ
れ3時間に亘り滴下した後、85℃で4時間攪拌して重
合し、室温まで冷却した。
Example 1 A flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with 8 parts of water.
84 g and water-soluble cellulose acetate (degree of substitution 0.88) 86
and g and dissolve while stirring while flowing nitrogen gas,
Heated to 85 ° C. In an aqueous solution of water-soluble cellulose acetate,
Methyl methacrylate 38g, butyl acrylate 132g
And a monomer mixture of 9 g of acrylic acid and an initiator solution prepared by dissolving 0.6 g of potassium persulfate in 50 g of water were added dropwise over 3 hours, respectively, and then the mixture was stirred at 85 ° C. for 4 hours for polymerization, and room temperature was obtained. Cooled down.

【0048】次いで、アンモニア水を添加してpHを
7.5に調整し、固形分濃度21.3重量%、粘度7
6.4cps(30℃)の安定な水性エマルジョンを得
た。
Then, the pH is adjusted to 7.5 by adding aqueous ammonia, the solid content concentration is 21.3% by weight, and the viscosity is 7
A stable aqueous emulsion of 6.4 cps (30 ° C) was obtained.

【0049】得られた水性エマルジョンをガラス板に塗
布し、室温で成膜したところ、極めて透明性の高い被膜
が形成された。また、ガソリンを含ませたガーゼで被膜
を擦り、被膜の状態を観察し、耐ガソリン性を調べたと
ころ、被膜は全く白化しなかった。
When the obtained aqueous emulsion was applied to a glass plate and formed into a film at room temperature, an extremely highly transparent film was formed. Further, when the coating was rubbed with gauze containing gasoline and the state of the coating was observed and the gasoline resistance was examined, the coating did not whiten at all.

【0050】実施例2 撹拌機、還流冷却機、温度計を備えたフラスコに、水8
21gと水溶性酢酸セルロース(置換度0.88)86
gとを仕込み、窒素ガスを流しながら攪拌して溶解し
た。水溶性酢酸セルロースの水溶液に、メタクリル酸メ
チル3g、アクリル酸ブチル9g及びアクリル酸1gの
単量体混合物を滴下した後、加熱し、80℃で、過硫酸
カリウム0.04gを水2.5gに溶解した開始剤溶液
を添加し、85℃まで加熱した。
Example 2 A flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with 8 parts of water.
21 g and water-soluble cellulose acetate (degree of substitution 0.88) 86
g and were charged, and the contents were dissolved by stirring while flowing nitrogen gas. After dropping 3 g of methyl methacrylate, 9 g of butyl acrylate, and 1 g of acrylic acid into the aqueous solution of water-soluble cellulose acetate, the mixture was heated, and at 80 ° C., 0.04 g of potassium persulfate was added to 2.5 g of water. The dissolved initiator solution was added and heated to 85 ° C.

【0051】次いで、メタクリル酸メチル49g、アク
リル酸ブチル169g及びアクリル酸11gの単量体混
合物と、過硫酸カリウム0.8gを水48gに溶解した
開始剤溶液とを、それぞれ3時間に亘り滴下した後、8
5℃で4時間攪拌して重合し、室温まで冷却した。
Then, a monomer mixture of 49 g of methyl methacrylate, 169 g of butyl acrylate and 11 g of acrylic acid and an initiator solution prepared by dissolving 0.8 g of potassium persulfate in 48 g of water were added dropwise over 3 hours. After 8
The mixture was stirred at 5 ° C. for 4 hours for polymerization, and cooled to room temperature.

【0052】次いで、アンモニア水を添加してpHを
7.5に調整し、固形分濃度26.4重量%、粘度9
3.6cps(30℃)の安定な水性エマルジョンを得
た。
Next, the pH is adjusted to 7.5 by adding aqueous ammonia, the solid content concentration is 26.4% by weight and the viscosity is 9%.
A stable aqueous emulsion of 3.6 cps (30 ° C.) was obtained.

【0053】得られた水性エマルジョンをガラス板に塗
布し、室温で成膜したところ、極めて透明性の高い被膜
が形成された。また、ガソリンを含ませたガーゼで被膜
を擦り、被膜の状態を観察し、耐ガソリン性を調べたと
ころ、被膜は全く白化しなかった。
When the obtained aqueous emulsion was applied to a glass plate and a film was formed at room temperature, an extremely highly transparent film was formed. Further, when the coating was rubbed with gauze containing gasoline and the state of the coating was observed and the gasoline resistance was examined, the coating did not whiten at all.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 乳化剤の存在下、水を分散媒としてラジ
カル重合性不飽和単量体を乳化重合して得られるエマル
ジョンであって、乳化剤として水溶性酢酸セルロースを
含む水性エマルジョン。
1. An emulsion obtained by emulsion-polymerizing a radically polymerizable unsaturated monomer using water as a dispersion medium in the presence of an emulsifier, the aqueous emulsion containing water-soluble cellulose acetate as an emulsifier.
【請求項2】 水溶性酢酸セルロースの量が、ラジカル
重合性不飽和単量体50〜95重量%に対して5〜50
重量%である請求項1記載の水性エマルジョン。
2. The amount of water-soluble cellulose acetate is 5 to 50 relative to 50 to 95% by weight of the radical-polymerizable unsaturated monomer.
The aqueous emulsion according to claim 1, which is a weight percent.
【請求項3】 水溶性酢酸セルロースの存在下、水を分
散媒としてラジカル重合性不飽和単量体を重合する水性
エマルジョンの製造方法。
3. A method for producing an aqueous emulsion, which comprises polymerizing a radically polymerizable unsaturated monomer using water as a dispersion medium in the presence of water-soluble cellulose acetate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114517032A (en) * 2021-12-06 2022-05-20 珠海天威新材料股份有限公司 High ink-bearing amount pyrograph ink and preparation method thereof
EP3781622B1 (en) * 2018-04-20 2022-10-12 Basf Se Adhesive compositions with a gelcontent from crosslinking of keto- or aldehyde groups

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