JPH07100776B2 - 熱硬化性アクリル樹脂塗料 - Google Patents

熱硬化性アクリル樹脂塗料

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JPH07100776B2
JPH07100776B2 JP18777286A JP18777286A JPH07100776B2 JP H07100776 B2 JPH07100776 B2 JP H07100776B2 JP 18777286 A JP18777286 A JP 18777286A JP 18777286 A JP18777286 A JP 18777286A JP H07100776 B2 JPH07100776 B2 JP H07100776B2
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康三 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、熱硬化性アクリル樹脂塗料に関するものであ
り、詳しくは、アクリル系エステルと二重結合を有する
ペルオキシ化合物とを、該ペルオキシ化合物のペルオキ
シ基が存在するように共重合して得られる、それ自体で
架橋機能を有する共重合体を塗膜形成成分とする熱硬化
性アクリル樹脂塗料に関するものである。
[従来の技術] 従来、熱硬化性アクリル樹脂塗料としては、ポリウレタ
ン/アクリル樹脂塗料やエポキシ/アクリル樹脂塗料等
が知られている。この場合のポリウレタン/アクリル樹
脂塗料はアクリルポリオール化合物に多官能イソシアネ
ート化合物を架橋剤として加え、加熱硬化して塗膜形成
するものであり、エポキシ/アクリル樹脂塗料は、アク
リルポリオール化合物に架橋剤として多官能エポキシ樹
脂を反応させることによって塗膜形成するものである。
これら熱硬化性アクリル樹脂塗料は、ポリマーの分子鎖
が架橋剤によって三次元的につながって塗膜形成される
ので、耐熱性、耐候性、耐溶剤性等の塗膜特性に優れて
おり、種々の産業分野で、塗装材料として広く用いられ
ている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来の熱硬化性アクリル樹脂塗料は、上
述のようなアクリルポリオール化合物(主剤)と架橋剤
の2液混合系であるため、塗装に先立って混合操作を必
要とし、取扱いが煩雑であるという問題点がある。ま
た、主剤と架橋剤の混合と同時に反応が進行し、塗料粘
度の増大、ゲル化といった現象が生じるので、該塗料の
主剤と架橋剤とを別々の容器に入れて供給しなければな
らない他、一旦混合した塗料はその時点で全量を使い切
る必要があり、残量を次の塗装時点まで保存しておくこ
とができない等の問題点もある。
そこで本発明は、かかる従来のものの有する問題点を解
消するために提案されたものであって、架橋機能を直接
付与することによって混合操作を不要とするとともに、
上記従来の熱硬化性アクリル樹脂塗料の優れた塗膜特性
を損うことのない塗料を提供することを目的とするもの
である。
[問題点を解決するための手段] 本発明者等は、架橋機能を有するアクリル系樹脂塗料を
開発せんものと長期に亘り鋭意研究の結果、架橋機能を
付与する単量体として二重結合を有するペルオキシ化合
物が有用で、このペルオキシ化合物のペルオキシ基をア
クリル系重合体組成物中に導入し、加熱等の操作により
ペルオキシ基を分解させ架橋構造を形成させることによ
り、共重合体に熱硬化性アクリル樹脂としての性能を付
与するのに有効に作用するとの知見を得るに至った。
しかしながら、アクリル系エステルと二重結合を有する
ペルオキシ化合物の共重合性は必ずしも良好ではなく、
得られた共重合体を塗膜形成成分とした塗料塗膜は、耐
衝撃性、付着性等に劣るという問題点のあることが判明
した。かかる問題点を改善すべく、本発明者等は、さら
に研究を進めた結果、アクリル系エステルと二重結合を
有するペルオキシ化合物の共重合に際し、アクリル系ア
リルエステルを用いると、両者の共重合性が著しく改善
され、上述の問題点が解消し得るという新たな知見を得
るに至った。
本発明は、このような知見に基づいて完成されたもので
あって、 (A)一般式 (式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素
数1〜18のアルキル基を表す。) で示されるアクリル系エステル 85〜99.8重量% (B)一般式 (式中、R3は水素原子またはメチル基を表し、R4,R5
それぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表し、R6は水素原
子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜7のシ
クロアルキル基を表し、nは0〜4の整数を表す。) で示される二重結合を有するペルオキシ化合物 0.1〜10
重量% (C)一般式 (式中、R1は水素原子又はメチル基を表す。) で示されるアクリル系アリルエステル 0.1〜5重量% の組成からなり、かつ、上記ペルオキシ化合物のペルオ
キシ基が存在するように共重合された重合体を主要塗膜
形成成分として含有することを特徴とする熱硬化性アク
リル樹脂塗料に関するものである。
本発明の熱硬化性アクリル樹脂塗料において、塗膜形成
成分の主体となるアクリル系エステル(A)は、一般式 (式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素
数1〜18のアルキル基を表す。) で示されるアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エス
テルであって、具体的にはメチルアクリレート、エチル
アクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシ
ルアクリレート、ノニルアクリレート、オクタデシルア
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、ブチルメタクリレート、イソ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、ドデシルメタ
クリレート等の二重結合を有する単量体であり、特にR2
の炭素数が1〜8のアクリレートが有用である。また、
ペルオキシ化合物(B)は、一般式 (式中、R3は水素原子またはメチル基を表し、R4,R5
それぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表し、R6は水素原
子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜7のシ
クロアクルル基を表し、nは0〜4の整数を表す。) で示される化合物であって、分子内に加熱等により容易
に分解して架橋構造を形成するペルオキシ基と、他の成
分と共重合するための二重結合とを有する単量体で、例
示すれば、t−ブチルペルオキシビニルカーボネート、
t−ヘキシペルオキシビニルカーボネート、t−ブチル
ペルオキシアリルカーボネート、t−ヘキシルペルオキ
シアリルカーボネート、1,1,3,3−テトラメチルプロピ
ルペルオキシアリルカーボネート、t−ブチルペルオキ
シメタアリルカーボネート、t−ブチルペルオキシ(3
−ブテニル)カーボネート等である。
アクリル系アリルエステル(C)は、一般式 (式中、R1は水素原子又はメチル基を表す。) で示される化合物であって、上記のアクリルエステル
(A)及びペルオキシ化合物(B)両者との共重合性が
良く、特にアクリルエステル(A)主体の共重合体中に
効率良くペルオキシ化合物(B)を共重合させる役割を
果す単量体である。例示すれば、アリルアクリレート、
アリルメタクリレートである。
上記アクリル系エステル(A)、ペルオキシ化合物
(B)、及び上記アクリル系アリルエステル(C)の共
重合させることにより得られる共重合体には、その分子
中にペルオキシ基にもとづく架橋機能が付与され、熱硬
化性アクリル樹脂塗料の塗膜形成成分として好ましい特
性が得られるが、塗膜の付着性、耐摩耗性、可撓性等を
さらに改善する目的で、あるいは架橋密度を向上させる
目的で、該共重合体には、上記(A)、(B)及び
(C)以外の、その他の単量体を共重合させてもさしつ
かえない。
そのような、その他の単量体としては、分子内に水酸
基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物等の反応性
基の少なくとも1つと二重結合を有する単量体(例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール
酸、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレー
ト、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、無
水マレイン酸、クロトン酸等)及び、分子内に不飽和結
合を有するその他の共重合性単量体(例えば、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、酢酸アリル等の非共役モノマ
ーや、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、フルフ
リルアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメ
タクリレート、フェニルメタクリレート、スチレン、ビ
ニルトルエン、クロロメチルスチレン、メトキシエチル
アクリレート、エトキシエチルアクリレート、カルビト
ールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シク
ロヘキシルメタクリレート、イソボニルメタクリレー
ト、2−クロロエチルメタクリレート、2−クロロエチ
ルアクリレート等)であり、これらその他の単量体は、
最終的に得られる塗料の塗膜特性に悪影響を及ぼさない
範囲、例えば、上記(A)、(B)及び(C)の単量体
合計100重量部に対し、50重量部を越えない範囲で用い
ることができる。
本発明塗料の塗膜形成成分は、上記の単量体を所定の割
合いで混合し、適宜な重合開始剤の存在下で共重合させ
ることにより、有用な共重合体が得られる。ここで使用
可能な重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤やペルオ
キシ系重合開始剤等であるが、共重合成分として配合さ
れているペルオキシ化合物(B)のペルオキシ基が分解
しない程度の、比較的低い温度(例えば40〜100℃)で
充分な重合反応を進めることのできる重合開始剤を選択
する必要がある。好ましいアゾ系重合開始剤は、アゾビ
スイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメ
チル)バレロニトリル、1,1′−アゾビス−(シクロヘ
キサン)カルボニトリル等であり、好ましいペルオキシ
系重合開始剤は、t−ブチルペルオキシピバレート、t
−ブチルペルオキシネオデカノレート、t−ブチルペル
オキシイソブチレート、クミルペルオキシネオデカノレ
ート、t−ブチルペルオキシ(2−エチルヘキサノエー
ト)、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシ
ド等である。
上記共重合体を得るための重合方法に特別な制限はな
い。適宜な有機溶媒中で上記単量体混合物を重合する溶
液重合法の他、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法等
によっても共重合体を得ることができる。また、各単量
体の所定量全量を混合して共重合を行ってもよく、ある
いは、単量体の1部で重合を開始し、重合過程の途中又
は、第1段の重合終了後、残りの単量体を加えて引続き
第2段の重合をおこなう、いわゆる分割重合法ないしは
多段重合法によって重合を行ってもよい。得られる共重
合体の分子量は5000〜150000の重量平均分子量を有する
のが好ましい。
本発明塗料の塗膜形成成分である共重合体が、溶液重合
法によって得られた共重合体溶液である場合には、該溶
液にさらに塗料業界で慣用されている種々の添加剤(例
えば、顔料、染料、レベリング剤、沈降防止剤、紫外線
吸収剤、消泡剤、安定剤、改質用樹脂等)を加えること
ができる。また、共重合体が乳化重合法によって得られ
た場合にはエマルエマルジョン塗料として、懸濁重合法
または塊状重合法によって共重合体が得られた場合に
は、粉体塗料の塗膜形成成分として、あるいは該共重合
体を適宜な溶媒に溶解して液状塗料として利用できる
が、いずれの場合も前記と同様、種々の塗料添加剤を加
えることは可能である。
以上のようにして得られたアクリル樹脂塗料は、被塗布
物に常法に従って塗布した後、100〜200℃、好ましくは
120〜150℃で5〜15分加熱すると、塗料塗膜中で架橋反
応が進行して好ましい特性の硬化塗膜が形成される。そ
の際の架橋反応機構は主に次の(a)及び/又は(b)
であろうと推定される。
(a)一般に(メタ)アクリル酸エステルをラジカル重
合させた場合、不均化停止反応が優勢であり、できた共
重合体の末端の少なくとも30%は二重結合になると考え
られ、本発明で得られる共重合体中のペルオキシ基と末
端の二重結合が反応し架橋する。
(b)ペルオキシ基により、アクリル酸エステルのα位
の水素の引き抜きが起こり架橋する。
[実 施 例] 次に実施例にもとづいて本発明を具体的に説明する。な
お、実施例中の部及び配合量はすべて重量部である。
実施例1 冷却コンデンサー、温度計、攪拌器及び窒素導入管を備
えた4口丸底フラスコ内にメチルメタクリレート68.5
部、エチルアクリレート30部、t−ブチルアリルカーボ
ネート1部、アリルメタクリレート0.5部、トルエン150
部、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.3
部を仕込み、窒素置換しながら70℃に温度を保ち、12時
間溶液重合を行い、樹脂分40%、粘度1800cps(25℃)
の共重合体溶液を得た。
得られた共重合体溶液について、塗膜形成成分としての
特性を試験するため、乾燥後の膜厚が30μmになるよう
にアルミ板に塗布し、140℃で10分間加熱乾燥して試験
板を作成し、次の(1)〜(6)の試験方法に従って試
験を行った。また、得られた共重合体溶液について、次
の(7)の試験方法に従って試験を行い、それぞれの試
験結果を表−2に示した。
(1)耐候性試験 サンシャインウエザオメーター(スガ試験機社製)で10
00時間(ブラックパネル温度=65℃)暴露後、塗膜外観
を次の評価基準で評価する。
○…異常なし △…わずかに白化が認められるが、実用上の許容範囲 ×…クラック及び白化が認められ、実用不可 (2)耐溶剤性試験 ガソリンをしみ込ませたガーゼを試験板の塗膜の上に起
き、ガソリンが揮発しないようにガラスで蓋をして24時
間放置後、塗膜の状態を次の評価基準で評価する。
○…異常なし △…わずかに膨潤が認められるが、実用上の許容範囲 ×…著しく膨潤、実用不可 (3)耐熱性試験 試験板を150℃の雰囲気中に30分間放置した後、塗膜の
状態を次の評価基準で評価する。
○…異常なし △…わずかにちぢみ模様が認められるが、実用上の許容
範囲 ×…ちぢみ模様が発生し、実用不可 (4)耐温水性試験 試験板を80℃の温水に10日間浸漬後、塗膜の状態を次の
評価基準で評価する。
○…異常なし △…わずかに白化が認められるが、実用上の許容範囲 ×…白化が著しく、実用不可 (5)耐衝撃性試験 デュポン式衝撃試験機を用い、試験板の塗膜面上に直径
1/2インチのポンチをセットし、500gの重りを種々の高
さから落下させ、塗膜に剥離、ワレ等の欠陥の発生しな
い最大落下距離(cm)で評価する。
(6)密着性試験 試験板の塗膜に1×1mmのゴバン目100個を刻み、エリク
センにて5mm押し出した後、セロテープによるコバン目
部の剥離試験を行い、剥離しないで試験板に残ったゴバ
ン目の数をかぞえ、全く剥離しないものを100/100と
し、完全に剥離するものを0/100として評価する。
(7)貯蔵安定性試験 共重合体溶液を密封容器に入れ50℃で1ケ月間放置後、
共重合体溶液の外観及び粘度変化を次の評価基準で評価
する。
○…外観及び粘度に変化が見られず良好 △…外観に変化はないが、粘度がわずかに上昇、実用上
の許容範囲 ×…ゲル化が生じ、塗装不可 実施例2〜9、比較例1〜6 下記表−1に示した配合で実施例1と同様な方法で溶液
重合を行い、得られた共重合体溶液、及び該共重合体溶
液を用いて作成した試験板について試験を行い、試験結
果を表−2に示した。
上記表−2の試験結果から明らかなように、本発明の範
囲にある実施例1〜9の共重合体は、極めて優れた塗膜
特性を有するものであり、また塗料の安定性を評価する
ための貯蔵安定性試験においても良好な結果を示した。
これに対し、ペルオキシ化合物(B)及びアクリル系ア
リルエステル(C)が含有されていない比較例1は、架
橋構造が形成されず、また、ペルオキシ化合物(B)の
含有量が本発明の範囲を外れて少ない(0.05重量%)比
較例2は、架橋構造がわずかしか形成されず、いずれも
耐溶剤性試験等において良好な結果が得られなかった。
また逆に比較例3のようにペルオキシ化合物(B)の含
有量が本発明の範囲を越えて13重量%と多すぎるもの
は、かえって性能の低下が著しいことが判明した。
さらにまた、アクリル系アリルエステル(C)が含有さ
れていない比較例4、及び含有量が本発明の範囲をはず
れて少ない(0.05重量%)比較例5の共重合体は、被膜
の下地への付着性が劣り、逆にアクリル系アリルエステ
ル(C)の含有量が多すぎる比較例6は、共重合体を製
造する際に、その共重合体溶液がゲル化し、塗料用塗膜
形成成分として、使用できないことが判明した。
[発明の効果] 本発明の熱硬化性アクリル樹脂塗料は、上述のアクリル
系アリルエステルを用いることによって、ペルオキシ化
合物を効率良く共重合させたアクリル系重合体を塗膜形
成成分としているので、該ペルオキシ化合物のペルオキ
シ基を活性点として架橋反応が起こり、耐候性、耐熱
性、耐溶剤性、耐温水性、耐衝撃性、塗膜の密着性等の
諸性能に優れ、また従来の架橋剤を組合せて用いる二液
混合型アクリル樹脂塗料と異なり、混合後のポットライ
フ等を気にする必要がなく取扱いが極めて容易であり、
さらにまた貯蔵安定性にも優れる等、極めて有用性の高
い塗料である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)一般式 (式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素
    数1〜18のアルキル基を表す。) で示されるアクリル系エステル 85〜99.8重量% (B)一般式 (式中、R3は水素原子またはメチル基を表し、R4,R5
    それぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表し、R6は水素原
    子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜7のシ
    クロアルキル基を表し、nは0〜4の整数を表す。) で示される二重結合を有するペルオキシ化合物 0.1〜10
    重量% (C)一般式 (式中、R1は水素原子又はメチル基を表す。) で示されるアクリル系アリルエステル 0.1〜5重量% の組成からなり、かつ、上記ペルオキシ化合物のペルオ
    キシ基が存在するように共重合された重合体を主要塗膜
    形成成分として含有することを特徴とする熱硬化性アク
    リル樹脂塗料。
JP18777286A 1986-08-12 1986-08-12 熱硬化性アクリル樹脂塗料 Expired - Lifetime JPH07100776B2 (ja)

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