JPH09118858A - Aqueous resin dispersion for coating material - Google Patents

Aqueous resin dispersion for coating material

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JPH09118858A
JPH09118858A JP29889495A JP29889495A JPH09118858A JP H09118858 A JPH09118858 A JP H09118858A JP 29889495 A JP29889495 A JP 29889495A JP 29889495 A JP29889495 A JP 29889495A JP H09118858 A JPH09118858 A JP H09118858A
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JP
Japan
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weight
aqueous
methacrylate
monomer
macromonomer
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Application number
JP29889495A
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Japanese (ja)
Inventor
Yumiko Ito
由美子 伊藤
Shiro Kojima
史郎 児島
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Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toagosei Co Ltd filed Critical Toagosei Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an aqueous resin dispersion for a coating material giving a coated film having excellent water repellent.oil repellent properties, resistance to pollution, gloss and smoothness by emulsion polymerizing a vinyl monomer in an aqueous medium containing a specific aqueous graft copolymer. SOLUTION: This aqueous resin dispersion for a coating material is obtained by polymerizing (A)0.1-50wt.% macromonomer bonding a radically polymerizable group at a chain end of a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture composed of (i) 20-65wt.% perfluoroalkyl acrylate and/or perfluoroalkyl methacrylate with (ii) 80-35wt.% another vinyl-basedmonomer [preferably a (meth)acrylate] and containing >=70wt.% of a methacrylate-based monomer, (B) 3-40wt.% of a radically polymerizable group-containing water-soluble organic acid or its salt, (C) 1-30wt.% styrene, (D) 20-60wt.% of an alkyl methacrylate and (E) 0-75.9wt.% of other vinyl monomers to obtain an aqueous graft copolymer and then emulsion polymerizing a vinyl monomer in an aqueous medium containing the resultant copolymer.

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、撥水および撥油性に優
れる被膜を形成する含フッ素樹脂系塗料用の水性樹脂分
散体に関するものである。本発明の水性樹脂分散体は、
撥水および撥油性に優れる被膜を形成し、屋外耐汚染性
塗料、電子部品の防湿塗料、落書き防止用塗料および自
動車用塗料などの各種塗料として好適に使用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aqueous resin dispersion for a fluororesin-based coating material which forms a film having excellent water and oil repellency. The aqueous resin dispersion of the present invention,
By forming a film having excellent water and oil repellency, it can be suitably used as various paints such as outdoor stain-resistant paints, moisture-proof paints for electronic parts, paints for preventing graffiti and paints for automobiles.

【0002】[0002]

【従来技術およびその問題点】水性塗料は、無公害性お
よび省資源であるという理由から、近年需要が増してい
る。撥水および撥油性に優れる含フッ素樹脂系塗料に関
しても、水性エマルジョン型のものが望まれているが、
含フッ素単量体は際立った疎水性を有するためにエマル
ジョン重合が容易でなく、工業的に採用し得る含フッ素
樹脂系水性塗料の製造方法は、まだ得られていないのが
現状である。含フッ素樹脂系の水性エマルジョンに関す
る提案としては、例えば以下のようなものがある。すな
わち、特開平6−192342号公報には、アクリル酸
エステル系単量体および不飽和カルボン酸を乳化重合し
て得られるカルボキシル基含有樹脂エマルジョンの存在
下に、アクリル酸パーフルオロアルキルを含む単量体混
合物を乳化重合させるという2段重合法が開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Water-based paints have been in increasing demand in recent years because they are non-polluting and resource-saving. As for the fluorine-containing resin-based coating material which is excellent in water repellency and oil repellency, an aqueous emulsion type is desired,
Since the fluorine-containing monomer has outstanding hydrophobicity, emulsion polymerization is not easy, and at present, a method for industrially adopting a fluorine-containing resin-based water-based paint has not yet been obtained. For example, the following are proposals regarding the fluororesin-based aqueous emulsion. That is, in JP-A-6-192342, a monomer containing perfluoroalkyl acrylate is added in the presence of a carboxyl group-containing resin emulsion obtained by emulsion polymerization of an acrylic acid ester-based monomer and an unsaturated carboxylic acid. A two-stage polymerization method of emulsion-polymerizing a body mixture is disclosed.

【0003】[0003]

【解決すべき課題】他方、特開平2−132101号公
報には、含フッ素樹脂からなる水性エマルジョンの存在
下に、各種ビニル単量体を乳化重合させるという方法が
開示されている。含フッ素樹脂を次の重合のシードとす
る上記公報開示の方法によれば、特開平6−19234
2号による提案の方法と比較して、含フッ素単量体によ
る構造単位をより効率的にエマルジョン製品中に導入で
き、得られるエマルジョンからは、撥水・撥油性に優れ
る塗膜が形成できる。しかしながら、特開平2−132
101号公報に開示の含フッ素樹脂エマルジュンは、塗
料用に使用したとき、塗膜の光沢および平滑性に劣り、
用途的な制約があった。本発明は、撥水・撥油性、光沢
および平滑性に優れる塗膜を形成する含フッ素樹脂水性
分散体を提供することを目的とした。
On the other hand, JP-A-2-132101 discloses a method of emulsion-polymerizing various vinyl monomers in the presence of an aqueous emulsion of a fluorine-containing resin. According to the method disclosed in the above publication, which uses a fluorine-containing resin as a seed for the next polymerization, JP-A-6-19234 is used.
As compared with the method proposed by No. 2, the structural unit composed of a fluorine-containing monomer can be more efficiently introduced into an emulsion product, and a coating film having excellent water and oil repellency can be formed from the obtained emulsion. However, JP-A-2-132
The fluorine-containing resin Emuljun disclosed in Japanese Patent No. 101 is inferior in gloss and smoothness of a coating film when used for a paint.
There were restrictions on usage. An object of the present invention is to provide a fluororesin aqueous dispersion which forms a coating film having excellent water / oil repellency, gloss and smoothness.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、下記マクロモノマー
0.1〜50重量%、ラジカル重合性基を有する水溶性
有機酸またはその塩3〜40重量%、スチレン1〜30
重量%、アルキルメタクリレート20〜60重量%およ
びその他のビニル単量体0〜75.9重量%からなる単
量体混合物を重合させて得られる水性グラフト共重合体
を含む水性媒体中で、ビニル単量体を乳化重合させてな
る塗料用水性樹脂分散体である。 マクロモノマー:(a)パーフロロアルキルアクリレー
トおよび/またはパーフロロアルキルメタクリレート2
0〜65重量%ならびに(b)その他のビニル単量体8
0〜35重量%からなり、かつメタクリレート系単量体
を70重量%以上含有する単量体混合物を重合して得ら
れる共重合体の片末端にラジカル重合性基の結合したマ
クロモノマー。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, the present invention provides the following macromonomer 0.1 to 50% by weight, a radically polymerizable group-containing water-soluble organic acid or salt thereof 3 to 40% by weight, and styrene 1 to 30.
In an aqueous medium containing an aqueous graft copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture consisting of 20% to 60% by weight of alkyl methacrylate and 0 to 75.9% by weight of other vinyl monomer. It is an aqueous resin dispersion for coating material obtained by emulsion polymerization of a polymer. Macromonomer: (a) Perfluoroalkyl acrylate and / or perfluoroalkyl methacrylate 2
0 to 65% by weight and (b) other vinyl monomer 8
A macromonomer having a radically polymerizable group bonded to one end of a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing 0 to 35% by weight and containing a methacrylate monomer in an amount of 70% by weight or more.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。まず、本発明におけるマクロモノマーにつ
いて説明する。本発明におけるマクロモノマーは、前記
の共重合体すなわちパーフロロアルキル基を有する特定
の構成の共重合体(以下マクロモノマー骨格という)の
片末端にラジカル重合性基が結合したものであり、マク
ロモノマー骨格を形成する単量体(a)のパーフロロア
ルキルアクリレートおよび/またはパーフロロアルキル
メタクリレート〔以下パーフロロアルキル(メタ)アク
リレートと総称する〕としては、炭素数3〜15のパー
フルオロアルキル基を有するものが好ましく、炭素数8
〜15のパーフルオロアルキル基を有するものがさらに
好ましい。パーフロロアルキル(メタ)アクリレートの
具体例としては、以下の化学式で表されるものが挙げら
れる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, the macromonomer in the present invention will be described. The macromonomer in the present invention is a copolymer having a specific structure having a perfluoroalkyl group (hereinafter referred to as macromonomer skeleton) having a radically polymerizable group bonded to one end thereof. The perfluoroalkyl acrylate and / or perfluoroalkyl methacrylate (hereinafter referred to as perfluoroalkyl (meth) acrylate) of the monomer (a) forming the skeleton has a perfluoroalkyl group having 3 to 15 carbon atoms. Those having 8 carbon atoms are preferable.
Those having from ~ 15 perfluoroalkyl groups are more preferred. Specific examples of the perfluoroalkyl (meth) acrylate include those represented by the following chemical formula.

【0006】 CF3 CH2 OCOC(CH3 )=CH2 CF3 CF2 CH2 OCOCH=CH2 CF3 (CF2 4 CH2 OCOC(CH3 )=CH2 CF3 (CF2 5 (CH2 2 OCOC(CH3 )=CH2 CF3 (CF2 6 (CH2 2 OCOC(CH3 )=CH2 CF3 (CF2 7 (CH2 2 OCOCH=CH2 CF3 (CF2 7 (CH2 2 OCOC(CH3 )=CH2 CF3 (CF2 7 (CH2 4 OCOC(CH3 )=CH2 (CF3 2 CF(CF2 5 (CH2 2 OCOCH=CH2 (CF3 2 CF(CF2 6 (CH2 3 OCOCH=CH2 (CF3 2 CF(CF2 8 (CH2 3 OCOCH=CH2 (CF3 2 CF(CF2 10(CH2 3 OCOCH=CH2 (CF3 2 CF(CF2 6 CH2 CH(OH)CH2 OCOCH=CH2 CF 3 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 CF 3 CF 2 CH 2 OCOCH = CH 2 CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 CF 3 (CF 2 ) 5 ( CH 2) 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 CF 3 (CF 2) 6 (CH 2) 2 OCOC (CH 3) = CH 2 CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 OCOCH = CH 2 CF 3 (CF 2) 7 (CH 2 ) 2 OCOC (CH 3) = CH 2 CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 4 OCOC (CH 3) = CH 2 (CF 3) 2 CF (CF 2) 5 ( CH 2) 2 OCOCH = CH 2 (CF 3) 2 CF (CF 2) 6 (CH 2) 3 OCOCH = CH 2 (CF 3) 2 CF (CF 2) 8 (CH 2) 3 OCOCH = CH 2 (CF 3) 2 CF (CF 2) 10 (CH 2) 3 OCOCH = CH 2 (CF 3) 2 CF (CF 2 6 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH = CH 2

【0007】マクロモノマー骨格を得るための重合に供
する単量体混合物におけるパーフロロアルキル(メタ)
アクリレートの割合は、全単量体の合計量を基準にし
て、20〜65重量%であり、さらに好ましくは、30
〜50重量%である。パーフロロアルキル(メタ)アク
リレートの重合割合が、20重量%未満であると得られ
る水性樹脂分散体に撥水、撥油性および耐汚染性が発現
せず、一方65重量%を越えると水性樹脂分散体による
被膜の平滑性が劣る。
Perfluoroalkyl (meth) in a monomer mixture that is subjected to polymerization to obtain a macromonomer skeleton
The proportion of acrylate is 20 to 65% by weight, based on the total amount of all monomers, and more preferably 30.
5050% by weight. When the polymerization ratio of perfluoroalkyl (meth) acrylate is less than 20% by weight, the resulting aqueous resin dispersion does not exhibit water repellency, oil repellency and stain resistance, while when it exceeds 65% by weight, the aqueous resin dispersion is dispersed. The smoothness of the body coating is poor.

【0008】マクロモノマー骨格を上記単量体(a)と
ともに構成する(b)その他のビニル単量体としては、
(メタ)アクリレート類が好ましく、具体的にはメチル
(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、n−ブチル(メタ)ア
クリレート、i−ブチル(メタ)アクリレートおよびシ
クロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メ
タ)アクリレート;ヒドロキシエチルアクリレート、ヒ
ドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタ
クリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリ
エチレングリコールモノアクリレートおよびポリエチレ
ングリコールモノメタクリレート等が挙げられる。
As the other vinyl monomer (b) which constitutes the macromonomer skeleton together with the above-mentioned monomer (a),
(Meth) acrylates are preferable, and specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate,
Alkyl (meth) acrylates such as propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate and cyclohexyl (meth) acrylate; hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate , Polyethylene glycol monoacrylate and polyethylene glycol monomethacrylate.

【0009】また、マクロモノマー骨格を得るための単
量体混合物におけるメタクリレート系単量体の合計量、
すなわちパーフロロアルキルメタクリレート、アルキル
メタクリレートおよびヒドロキシアルキルメタクリレー
ト等の合計量は、全単量体の70重量%以上であること
が必要である。上記単量体混合物におけるメタクリレー
ト系単量体の合計量が70重量%未満であると、得られ
る水性樹脂分散体から形成される塗膜の耐候性が劣る。
Further, the total amount of the methacrylate-based monomers in the monomer mixture for obtaining the macromonomer skeleton,
That is, the total amount of perfluoroalkylmethacrylate, alkylmethacrylate, hydroxyalkylmethacrylate, etc. must be 70% by weight or more of the total monomers. If the total amount of the methacrylate-based monomers in the monomer mixture is less than 70% by weight, the weather resistance of the coating film formed from the resulting aqueous resin dispersion will be poor.

【0010】マクロモノマー骨格となる共重合体の片末
端に結合するラジカル重合性基としては、(メタ)アク
リロイル基、スチリル基およびアリル基等が挙げられ
る。本発明におけるマクロモノマーの好ましい分子量
は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポ
リスチレン換算の数平均分子量で、1,000〜30,
000であり、より好ましくは2,000〜10,00
0である。マクロモノマーの数平均分子量が1,000
未満であると、得られる水性樹脂分散体の撥水性、撥油
性が不足し易く、一方30,000を超えると、マクロ
モノマーの重合性が劣り、未重合のマクロモノマーが水
性樹脂分散体中に残り易い。なお、マクロモノマーは、
公知の方法により合成でき、具体的には、前記パーフロ
ロアルキル(メタ)アクリレートおよびアルキル(メ
タ)アクリレートをカルボキシル基を有する連鎖移動剤
の存在下にラジカル重合させ、得られるカルボキシル基
含有共重合体にグリシジルメタクリレートを付加させる
という方法等により合成できる。
Examples of the radical-polymerizable group bonded to one end of the copolymer serving as the macromonomer skeleton include (meth) acryloyl group, styryl group and allyl group. The preferred molecular weight of the macromonomer in the present invention is 1,000 to 30, in terms of polystyrene-reduced number average molecular weight by gel permeation chromatography.
000, and more preferably 2,000 to 10,000
0. Number average molecular weight of macromonomer is 1,000
When it is less than 3, the water-repellent and oil-repellent properties of the resulting aqueous resin dispersion tend to be insufficient, while when it exceeds 30,000, the polymerizability of the macromonomer is poor, and unpolymerized macromonomer is contained in the aqueous resin dispersion. Easy to remain. The macromonomer is
It can be synthesized by a known method, specifically, a carboxyl group-containing copolymer obtained by radically polymerizing the perfluoroalkyl (meth) acrylate and alkyl (meth) acrylate in the presence of a chain transfer agent having a carboxyl group. It can be synthesized by a method such as adding glycidyl methacrylate to.

【0011】次に、本発明における水性グラフト共重合
体を得る方法について説明する。水性グラフト共重合体
は、以下の成分を共重合することにより得られる。 前記マクロモノマー ── 0.1〜50重量% ラジカル重合性基を有する水溶性有機酸またはその塩──3〜40重量% スチレン ── 1〜30重量% アルキルメタクリレート ──20〜60重量% その他のビニル単量体 ── 0〜75.9重量% (但し、上記成分の合計量を100重量%とする) マクロモノマーの割合が、0.1重量%未満であると撥
水・撥油性が発現せず、一方50重量%を越えると塗膜
の平滑性、光沢に劣る。ラジカル重合性基を有する水溶
性有機酸またはその塩の割合が、3重量%未満であると
得られるグラフト共重合体が安定な状態で水中に溶解ま
たは分散することができず、一方40重量%を越えると
塗膜の耐水性が劣る。スチレンの割合が、1重量%未満
であると塗膜が加水分解による劣化が顕著であり、一方
30重量%を越えると塗膜の耐候性が劣る。アルキルメ
タクリレートの割合が、20重量%未満であると、塗膜
の耐候性が劣り、一方60重量%を越えると塗膜の基材
密着性が劣る。
Next, the method for obtaining the aqueous graft copolymer of the present invention will be described. The aqueous graft copolymer is obtained by copolymerizing the following components. Macromonomer: 0.1-50% by weight Water-soluble organic acid having a radical-polymerizable group or salt thereof: 3-40% by weight Styrene: 1-30% by weight Alkyl methacrylate: 20-60% by weight Vinyl monomer: 0 to 75.9% by weight (however, the total amount of the above components is 100% by weight) If the proportion of macromonomer is less than 0.1% by weight, water and oil repellency will be reduced. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the coating film is inferior in smoothness and gloss. If the proportion of the water-soluble organic acid having a radical polymerizable group or its salt is less than 3% by weight, the resulting graft copolymer cannot be dissolved or dispersed in water in a stable state, while 40% by weight. If it exceeds, the water resistance of the coating film becomes poor. When the proportion of styrene is less than 1% by weight, the coating film is significantly deteriorated by hydrolysis, while when it exceeds 30% by weight, the weather resistance of the coating film is poor. If the proportion of alkyl methacrylate is less than 20% by weight, the weather resistance of the coating film will be poor, while if it exceeds 60% by weight, the adhesion of the coating material to the substrate will be poor.

【0012】上記ラジカル重合性基を有する水溶性有機
酸またはその塩としては、(メタ)アクリル酸、クロト
ン酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸ま
たはそれらのアンモニア塩もしくはアミン塩;スチレン
スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸等の不飽和スルホン酸またはそれらのアンモ
ニア塩もしくはアミン塩;アシッドホスホオキシエチレ
ンメタクリレート等のリン酸基を有する不飽和有機酸等
が挙げられる。中和用のアミン具体例としては、トリエ
チルアミン、トリメチルアミン、ジイソプロピルアミ
ン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミン等
が好ましい。グラフト共重合体の構成単位が塩である方
が、有機酸の場合より、グラフト共重合体の親水性は高
いので、この点を参考にして有機酸または塩を適宜選択
すればよい。酸性基の中和は、重合反応が終了した後に
行ってもよい。
Examples of the water-soluble organic acid having a radical polymerizable group or a salt thereof include unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid and itaconic acid, or their ammonium salts or amine salts; styrene. Examples thereof include unsaturated sulfonic acids such as sulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, or their ammonium salts or amine salts; unsaturated organic acids having a phosphoric acid group such as acid phosphooxyethylene methacrylate, and the like. Specific examples of amines for neutralization are preferably triethylamine, trimethylamine, diisopropylamine, diethanolamine and triethanolamine. When the constitutional unit of the graft copolymer is a salt, the hydrophilicity of the graft copolymer is higher than in the case of an organic acid. Therefore, the organic acid or salt may be appropriately selected with reference to this point. The acid group may be neutralized after the polymerization reaction is completed.

【0013】上記アルキルメタクリレートとしては、メ
チルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピル
メタクリレート、n−ブチルメタクリレート、i−ブチ
ルメタクリレートおよびシクロヘキシルメタクリレート
等が挙げられる。さらに、その他のビニル単量体として
は、スチレン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレー
ト、炭素数1〜8のアルキル基を有するアルキルアクリ
レート、アクリルアミドおよび酢酸ビニル等が挙げられ
る。
Examples of the alkyl methacrylate include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate and cyclohexyl methacrylate. Further, other vinyl monomers include styrene, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, alkyl acrylates having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, acrylamide, vinyl acetate and the like.

【0014】上記各成分の共重合は、有機溶剤中でラジ
カル重合開始剤を用いる重合法によることが好ましい。
重合溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、イ
ソプロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチ
ルセロソルブおよびブチルセロソルブ等の水と任意の割
合で混じり合う溶剤が好ましく、それらは単独でまたは
2種以上混合して使用できる。上記親水性有機溶剤を用
いて得られる重合体溶液は、溶媒を水に変換することが
容易である。重合開始剤としては、アゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾビスメチルブチロニトリルなどのアゾ系
ラジカル発生化合物、またはクメンヒドロパーオキサイ
ド、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物が好ましく使用
でき、その使用量は、単量体100重量部当たり0.5
〜8部程度が適量である。また、重合温度は、60〜1
00℃が適当である。上記重合によって得られる水性グ
ラフト共重合体の好ましい数平均分子量は、5,000
〜100,000である。メルカプト酢酸、メルカプト
プロピオン酸またはドデシルメルカプタン等の連鎖移動
剤を重合系へ添加することにより、水性グラフト共重合
体の分子量の調節をすることができる。
The copolymerization of the above components is preferably carried out by a polymerization method using a radical polymerization initiator in an organic solvent.
The polymerization solvent is preferably a solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, isopropanol, butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve or butyl cellosolve, which is miscible with water at an arbitrary ratio, and these can be used alone or in admixture of two or more. The polymer solution obtained by using the hydrophilic organic solvent can easily convert the solvent into water. As the polymerization initiator, an azo radical generating compound such as azobisisobutyronitrile or azobismethylbutyronitrile, or cumene hydroperoxide, an organic peroxide such as benzoyl peroxide can be preferably used, and the amount thereof is used. Is 0.5 per 100 parts by weight of the monomer.
An appropriate amount is about 8 parts. The polymerization temperature is 60 to 1
00 ° C is appropriate. The preferred number average molecular weight of the aqueous graft copolymer obtained by the above polymerization is 5,000.
~ 100,000. The molecular weight of the aqueous graft copolymer can be adjusted by adding a chain transfer agent such as mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid or dodecyl mercaptan to the polymerization system.

【0015】上記重合により、水性グラフト共重合体の
有機溶剤溶液が得られる。本発明においては、例えば以
下のような操作により上記有機溶剤溶液から得られる、
水性グラフト共重合体の水溶液または水性乳化分散液を
重合媒体として、ビニル単量体を乳化重合させる。水性
グラフト共重合体の有機溶剤溶液の溶剤を水に転換させ
るには、該溶液に水を加えた後に加熱して有機溶剤を蒸
発させるか、または有機溶剤の大半を蒸発させた後に水
を加えるという手段が採用できる。重合媒体として用い
る水性グラフト共重合体の水溶液または水性乳化分散液
における該共重合体の好ましい含有量は、5〜20重量
%であり、かかる重合媒体に仕込む塗料化単量体の好ま
しい量は、重合後の反応液の固形分濃度が30〜60重
量%となる量である。さらに、水性グラフト共重合体と
ビニル単量体から形成される重合体との好ましい割合
は、得られる水性樹脂分散体の塗膜物性の点で、両者の
合計量を基準にして水性グラフト共重合体15〜40重
量%、およびビニル単量体から形成される重合体85〜
60重量%である。
By the above polymerization, a solution of the aqueous graft copolymer in an organic solvent is obtained. In the present invention, for example, obtained from the organic solvent solution by the following operations,
The vinyl monomer is emulsion polymerized using an aqueous solution or aqueous emulsion dispersion of the aqueous graft copolymer as a polymerization medium. To convert the solvent of the organic solvent solution of the aqueous graft copolymer into water, water is added to the solution and then heated to evaporate the organic solvent, or most of the organic solvent is evaporated and then water is added. Means can be adopted. The preferred content of the copolymer in the aqueous solution or aqueous emulsion dispersion of the aqueous graft copolymer used as the polymerization medium is 5 to 20% by weight, and the preferred amount of the paint-forming monomer charged into the polymerization medium is The amount is such that the solid content concentration of the reaction liquid after polymerization is 30 to 60% by weight. Further, the preferable ratio of the aqueous graft copolymer and the polymer formed from the vinyl monomer is, in terms of coating film physical properties of the resulting aqueous resin dispersion, based on the total amount of both, the aqueous graft copolymer. 15-40% by weight of polymer and 85-polymer formed from vinyl monomer
60% by weight.

【0016】乳化重合に用いる重合開始剤としては、過
硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムおよび過酸化水素等
の水溶性ラジカル発生化合物が好ましい。上記ビニル単
量体としては、建築材料、自動車および家電製品等の塗
料用重合体を製造する際に一般的に使用される単量体を
使用すればよく、具体的には、炭素数1〜8のアルキル
基を有するアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ
エチル(メタ)アクリレート、スチレン、アクリロニト
リル、アクリルアミドおよび酢酸ビニル等から選択され
る1種または2種以上の単量体が挙げられる。上記乳化
重合において、低分子量の界面活性剤を乳化剤として用
いてもよいが、それを使用しない方が得られる水性樹脂
分散体の塗膜が耐水性に優れる。
As the polymerization initiator used for emulsion polymerization, water-soluble radical generating compounds such as ammonium persulfate, potassium persulfate and hydrogen peroxide are preferable. As the vinyl monomer, a monomer generally used in producing a coating material polymer for building materials, automobiles, home appliances, etc. may be used, and specifically, it has 1 to 1 carbon atoms. One or more monomers selected from alkyl (meth) acrylates having 8 alkyl groups, hydroxyethyl (meth) acrylate, styrene, acrylonitrile, acrylamide, vinyl acetate and the like can be mentioned. In the above emulsion polymerization, a low molecular weight surfactant may be used as an emulsifier, but the use of no such emulsifier gives a coating film of an aqueous resin dispersion having excellent water resistance.

【0017】上記乳化重合によって得られる塗料用水性
樹脂分散体には、成膜助剤としてジプロピレングリコー
ルモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプ
ロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテ
ル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレートま
たはブチルカルビトールアセテートを添加することがで
きる。特に好ましい成膜助剤は、ジプロピレングリコー
ルモノブチルエーテルおよびトリメチルペンタンジオー
ルモノイソブチレートである。
The aqueous resin dispersion for paints obtained by the above emulsion polymerization contains dipropylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, trimethylpentanediol monoisobutyrate or butyl carbyl as a film forming aid. Tall acetate can be added. Particularly preferred film forming aids are dipropylene glycol monobutyl ether and trimethylpentanediol monoisobutyrate.

【0018】以下、参考例および実施例を挙げて、本発
明をさらに詳しく説明する。 <参考例1〜2> (マクロモノマーの合成)撹拌機、2個の滴下ロート、
ガス導入管および温度計の付いたガラスフラスコに、表
1記載の単量体混合液30g、連鎖移動剤のメルカプト
プロピオン酸1.8gおよびメチルイソブチルケトン1
00gを仕込み、90℃に昇温した。その後、一方の滴
下ロートから、単量体混合液70gを2時間かけて滴下
すると共に、同時にもう一方のロートからメチルイソブ
チルケトン54gに溶解したアゾビス−2−メチルブチ
ロニトリル0.8gを5時間かけて滴下した。その後さ
らに、1時間反応を継続させ、重合体を得た。次いで、
得られた片末端にカルボキシル基を有する重合体の溶液
中に、ハイドトキノンモノメチルエーテル0.04g、
テトラブチルアンモニウムブロマイド1g、グリシジル
メタクリレート2.7gおよびメチルイソブチルケトン
10gを添加して、空気を吹き込みながら90℃で6時
間反応させ、メタクリロイル基が末端に導入されたマク
ロモノマーを99%の純度で得た。得られたマクロモノ
マーの数平均分子量は、6000であった。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Reference Examples and Examples. <Reference Examples 1-2> (Synthesis of macromonomer) Stirrer, two dropping funnels,
In a glass flask equipped with a gas inlet tube and a thermometer, 30 g of the monomer mixed solution shown in Table 1, 1.8 g of a chain transfer agent, mercaptopropionic acid, and 1 methylisobutylketone.
00 g was charged and the temperature was raised to 90 ° C. After that, 70 g of the monomer mixture solution was added dropwise from one dropping funnel over 2 hours, and simultaneously, 0.8 g of azobis-2-methylbutyronitrile dissolved in 54 g of methyl isobutyl ketone was added from the other funnel for 5 hours. It dripped over. Then, the reaction was further continued for 1 hour to obtain a polymer. Then
0.04 g of hydridoquinone monomethyl ether was added to the obtained solution of the polymer having a carboxyl group at one end.
Tetrabutylammonium bromide 1 g, glycidyl methacrylate 2.7 g and methyl isobutyl ketone 10 g were added and reacted at 90 ° C. for 6 hours while blowing air to obtain a macromonomer having a methacryloyl group introduced at a terminal with a purity of 99%. It was The number average molecular weight of the obtained macromonomer was 6000.

【0019】[0019]

【表1】 なお、表1中のFMA、MMA、EAおよびi−BMA
は、それぞれ以下の化合物の略称である。 FMA:パーフルオロオクチルエチルメタクリレート MMA:メチルメタクリレート EA :エチルアクリレート i−BMA:イソブチルメタクリレート
[Table 1] In addition, FMA, MMA, EA and i-BMA in Table 1
Are the abbreviations of the following compounds, respectively. FMA: Perfluorooctylethylmethacrylate MMA: Methylmethacrylate EA: Ethylacrylate i-BMA: Isobutylmethacrylate

【0020】<参考例3〜4> (水性グラフト共重合体の合成)撹拌機、滴下ロート、
ガス導入管および温度計の付いたガラスフラスコに、メ
チルエチルケトン44g、メルカプトプロピオン酸1.
5gおよび表2に記載の単量体100gを仕込み、75
℃に昇温した。その後、滴下ロートから、メチルエチル
ケトン50gに溶解したアゾビスメチルブチロニトリル
1gを3時間かけて滴下した。その後1.5時間反応を
継続させた後、メチルエチルケトン4gに溶解したアゾ
ビスメチルブチロニトリル0.5gを添加した。さらに
2時間反応を継続させ、重合体を得た。該重合体の数平
均分子量は8,000であった。得られた反応液に、濃
度25重量%のアンモニア水溶液を加えて中和し、さら
に蒸留水230gを撹拌しながら徐々に加えた。その
後、釜温50℃、圧力200mmHgで有機溶剤200
gを蒸発させた。得られた水溶液に蒸留水を加え、固形
分濃度:30%の水性グラフト共重合体分散液を得た。
分散粒子の平均粒径は、約0.1μmであった。
<Reference Examples 3 to 4> (Synthesis of aqueous graft copolymer) Stirrer, dropping funnel,
In a glass flask equipped with a gas inlet tube and a thermometer, 44 g of methyl ethyl ketone, mercaptopropionic acid 1.
5 g and 100 g of the monomer shown in Table 2 were charged, and 75
The temperature was raised to ° C. Then, 1 g of azobismethylbutyronitrile dissolved in 50 g of methyl ethyl ketone was dropped from the dropping funnel over 3 hours. After continuing the reaction for 1.5 hours, 0.5 g of azobismethylbutyronitrile dissolved in 4 g of methyl ethyl ketone was added. The reaction was further continued for 2 hours to obtain a polymer. The number average molecular weight of the polymer was 8,000. Aqueous ammonia solution having a concentration of 25% by weight was added to the obtained reaction solution for neutralization, and further 230 g of distilled water was gradually added with stirring. Then, the organic solvent 200 at a pot temperature of 50 ° C and a pressure of 200 mmHg
g was evaporated. Distilled water was added to the obtained aqueous solution to obtain an aqueous graft copolymer dispersion having a solid content concentration of 30%.
The average particle size of the dispersed particles was about 0.1 μm.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】表2中のF−MM(1)およびF−MM
(2)は、それぞれ参考例1および参考例2で得られる
フッ素系単量体単位を有するマクロモノマーであり、ま
た、AA−6、HEMA、MAA、St、n−BMA、
HMAおよびPEGMAは、以下の化合物の略称であ
る。 AA−6:東亞合成株式会社製 マクロモノマー(ポリ
メチルメタクリレート型マクロモノマー,重合性基;メ
タクリロイル基,数平均分子量6,000) HEMA:ヒドロキシエチルメタクリレート MAA:メタクリル酸 St:スチレン n−BMA:n−ブチルメタクリレート HMA:2−エチルヘキシルメタクリレート PEGMA:ポリエチレングリコールモノメタクリレー
ト(エチレングリコールの重合度n=9)
F-MM (1) and F-MM in Table 2
(2) is a macromonomer having a fluorine-based monomer unit obtained in Reference Example 1 and Reference Example 2, respectively, and is AA-6, HEMA, MAA, St, n-BMA,
HMA and PEGMA are abbreviations for the following compounds. AA-6: Toagosei Co., Ltd. macromonomer (polymethylmethacrylate type macromonomer, polymerizable group; methacryloyl group, number average molecular weight 6,000) HEMA: hydroxyethyl methacrylate MAA: methacrylic acid St: styrene n-BMA: n -Butyl methacrylate HMA: 2-ethylhexyl methacrylate PEGMA: Polyethylene glycol monomethacrylate (degree of polymerization of ethylene glycol n = 9)

【0023】[0023]

【実施例1〜2】参考例3または参考例4で得られたグ
ラフト共重合体の水溶液100gを水70gに溶解し、
内温を80℃に昇温した後、一方の滴下ロートからメチ
ルメタクリレート50g、ブチルアクリレート40g、
ヒドロキシエチルメタクリレート10gおよびパーブチ
ルH0.6gの混合液を4時間かけて滴下し、もう一方
の滴下ロートから蒸留水15gにロンガリット0.7g
を溶解した液を4時間かけて滴下した。その後、1.5
時間反応を継続させ、塗料用水性樹脂分散体を得た。な
お、該水性樹脂分散体に含まれる凝集物(200メッシ
ュのネットで濾過したとき、ネットに残る樹脂粒子)の
量は、0.1g以下であった。
Examples 1 and 2 100 g of an aqueous solution of the graft copolymer obtained in Reference Example 3 or Reference Example 4 was dissolved in 70 g of water,
After raising the internal temperature to 80 ° C., 50 g of methyl methacrylate, 40 g of butyl acrylate, from one dropping funnel,
A mixed solution of 10 g of hydroxyethyl methacrylate and 0.6 g of perbutyl H was added dropwise over 4 hours, and 0.7 g of Rongalit was added to 15 g of distilled water from the other dropping funnel.
The solution in which was dissolved was added dropwise over 4 hours. Then 1.5
The reaction was continued for a time to obtain an aqueous resin dispersion for paint. The amount of aggregates (resin particles remaining on the net when filtered through a 200-mesh net) contained in the aqueous resin dispersion was 0.1 g or less.

【0024】上記水性樹脂分散体に対し、ジプロピレン
グリコールモノブチルエーテルを5重量%添加して得た
塗料組成物を、バーコータでアルミ板上に膜圧約20μ
mとなるように塗布した。25℃で一週間乾燥させた
後、以下の方法により塗膜物性を測定した。 光沢:60゜鏡面光沢度 撥水性:水に対する接触角 撥油性:n−ヘキサデカンに対する接触角 耐汚染性(カーボン):灯油に分散させたカーボンを塗
膜上に散布した後、25℃で一夜間放置し、表面のカー
ボンを紙で拭き取った後の表面汚染程度。
A coating composition obtained by adding 5% by weight of dipropylene glycol monobutyl ether to the above aqueous resin dispersion was applied on a aluminum plate with a bar coater to obtain a membrane pressure of about 20 μm.
m. After drying at 25 ° C for one week, the coating film physical properties were measured by the following methods. Gloss: 60 ° specular gloss Water repellency: Contact angle to water Oil repellency: Contact angle to n-hexadecane Contamination resistance (Carbon): Carbon dispersed in kerosene is sprayed on the coating film, then overnight at 25 ° C. The degree of surface contamination after being left to stand and wiping the surface carbon with paper.

【0025】[0025]

【表3】 [Table 3]

【0026】[0026]

【発明の効果】従来パーフルオロアルキル(メタ)アク
リレートは、水性乳化重合が容易でなく、さらにその重
合体からなる水性塗料は塗膜の物性に問題があったが、
本発明によれば、パーフルオロアルキル(メタ)アクリ
レートそのものを乳化重合させることなく、パーフルオ
ロアルキル(メタ)アクリレート単位を含む水性樹脂分
散体が得られる。しかも、本発明の塗料用水性樹脂分散
体によれば、撥水性、撥油性および耐汚染性が優れ、し
かも光沢、平滑性に優れる塗膜が形成できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Perfluoroalkyl (meth) acrylates have hitherto not been easily emulsion-polymerized by water, and water-based paints made of such polymers have problems with the physical properties of coating films.
According to the present invention, an aqueous resin dispersion containing a perfluoroalkyl (meth) acrylate unit can be obtained without emulsion-polymerizing the perfluoroalkyl (meth) acrylate itself. Moreover, according to the aqueous resin dispersion for coating material of the present invention, a coating film having excellent water repellency, oil repellency and stain resistance, and excellent gloss and smoothness can be formed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記マクロモノマー0.1〜50重量
%、ラジカル重合性基を有する水溶性有機酸またはその
塩3〜40重量%、スチレン1〜30重量%、アルキル
メタクリレート20〜60重量%およびその他のビニル
単量体0〜75.9重量%からなる単量体混合物を重合
させて得られる水性グラフト共重合体を含む水性媒体中
で、ビニル単量体を乳化重合させてなる塗料用水性樹脂
分散体。マクロモノマー:(a)パーフロロアルキルア
クリレートおよび/またはパーフロロアルキルメタクリ
レート20〜65重量%ならびに(b)その他のビニル
単量体80〜35重量%からなり、かつメタクリレート
系単量体を70重量%以上含有する単量体混合物を重合
して得られる共重合体の片末端にラジカル重合性基の結
合したマクロモノマー。
1. A macromonomer of 0.1 to 50% by weight, a water-soluble organic acid having a radical polymerizable group or a salt thereof of 3 to 40% by weight, styrene of 1 to 30% by weight, alkyl methacrylate of 20 to 60% by weight, and Water-based coating composition obtained by emulsion-polymerizing a vinyl monomer in an aqueous medium containing an aqueous graft copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing 0 to 75.9% by weight of another vinyl monomer. Resin dispersion. Macromonomer: (a) Perfluoroalkyl acrylate and / or perfluoroalkyl methacrylate 20 to 65% by weight and (b) Other vinyl monomer 80 to 35% by weight, and methacrylate type monomer 70% by weight. A macromonomer having a radically polymerizable group bonded to one end of a copolymer obtained by polymerizing the monomer mixture containing the above.
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