JPH09169823A - シリコーン/有機共重合体エマルシヨン - Google Patents

シリコーン/有機共重合体エマルシヨン

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JPH09169823A
JPH09169823A JP8289457A JP28945796A JPH09169823A JP H09169823 A JPH09169823 A JP H09169823A JP 8289457 A JP8289457 A JP 8289457A JP 28945796 A JP28945796 A JP 28945796A JP H09169823 A JPH09169823 A JP H09169823A
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latex
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acrylate
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JP8289457A
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Donald Taylor Liles
タイラー リリース ドナルド
David Logan Murray
ローガン マーレイ デビッド
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    • C08F290/08Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated side groups
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    • C08F290/148Polysiloxanes

Abstract

(57)【要約】 【課題】特定の架橋剤、すなわちシロキサン又はシラザ
ンと有機単量体の乳化共重合法を提供することである。 【構成】有機単量体から生成した重合体連鎖から成る粒
子を有するエマルシヨンが生成される。架橋剤および反
応条件に依存して、これらの乳化重合体連鎖は架橋され
たり、架橋されない。未架橋重合体連鎖は、後で適当な
触媒の添加によって架橋される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重合体ラテックス
の製造法およびそれから得られた重合体に関する。本発
明は、水の蒸発時に安定な架橋皮膜に縮合するシリコー
ン官能重合体の導入にも関する。
【0002】
【従来の技術】「重合体ラテックス」は技術的に周知で
あって、極微細粒子の形で存在する水不溶性重合体の水
性分散系をいう。重合体ラテックスはしばしば水性エマ
ルシヨン重合体という。重合体ラテックスは表面塗料組
成物の中間生成物として広範囲の用途を有する。それら
は、しばしば塗料における皮膜形成剤および接着剤とし
て使用される。
【0003】当業者は、これまでにアルコキシシラン又
はアルコキシシラン誘導体を利用することによってシロ
キサン官能価を組み込んだ重合体の製造を試みている。
米国特許第3,294,725号は、重合剤として強塩
基又は強鉱酸を使用することなくかつ別の乳化剤を使用
しないでオルガノシロキサンおよびシルカルバンの水性
乳化重合を特許請求している。この特許はドデシルベン
ゼンスルホン酸(DBSA)のような表面活性スルホン
酸触媒を使用することによって乳化重合を達成してい
る。しかしながら、それはオルガノシロキサンおよびシ
ルカルバンの単独重合および種々のオルガノシロキサン
相互又はオルガノシロキサンとシルカルバンとの共重合
体に限定される。
【0004】米国特許第3,449,293号はオルガ
ノシランと不飽和単量体、さらに詳しくは、アルコキシ
シランとアクリル酸エステルの乳化重合をさせて固体重
合体を製造する方法を開示している。これらの固体重合
体は通常の有機溶媒に不溶性である。この不溶性は、重
合体が実質的に架橋されたことを示す。その固体重合体
は、シロキサンの組込みなしに対応する不飽和単量体の
重合により生成した非架橋重合体と比較して優れた熱安
定性をもつものとして開示されている。その乳化共重合
機構は、従来の過酸化物系水溶性遊離基開始剤、レドッ
クス開始剤系および乳化剤を使用して開始された同時添
加と縮合反応である。
【0005】米国特許第3,575,910号もシロキ
サン−アクリレート共重合体およびこれらの重合体粒子
を含有する水性エマルシヨンに関する。その共重合体
は、45〜65モル%のD型(R2 SiO)単量体と3
5〜55モル%のT型(RSiO3/2)単量体から生
成された10〜75重量%シロキサン共重合体と25〜
90重量%アクリレートを含有する。そのシロキサン‐
アクリレート共重合体は、最初にシロキサン共重合体を
生成し次に該シロキサン共重合体の存在下でアクリレー
ト単量体を該シロキサン共重合体に重合させる乳化重合
によって生成される。この特許の別の方法(実施例1
3)は、遊離基開始剤および緩衝剤を段階的に添加する
が、強酸触媒を添加することなくアクリレートとシロキ
サン単量体を同時に重合させている。
【0006】米国特許第3,706,697号は、55
〜90重量%のアクリル酸エステル、0.5〜6重量%
のγ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(M
ATS)又はγ‐アクリロキシプロピルトリメトキシシ
ランおよび9.5〜44.5重量%の別の共重合性遊離
基開始単量体(これはシロキサン官能価をもたない)の
遊離基開始水性乳化重合を開示している。
【0007】米国特許第3,729,438号は、酢酸
ビニルとビニル加水分解性シラン、例えばMATS又は
ビニルトリメトキシシラン(VTMS)の共重合体から
生成されたシロキサン官能価を含有するエマルシヨンを
示している。これらの共重合体は加水分解性シロキサン
官能価によって後架橋できるものとして開示されてい
る、そして早期縮合架橋を抑制するために開示された手
段はpHが3.5〜6の範囲内の水性エマルシヨンのp
H制御による。
【0008】Bourneらは、シロキサンを含有する
乳化重合体の過剰の早期架橋は問題があることを述べて
いる(“Feasibility of Using
Alkoxy Silane‐Functional
Monomers forthe Developme
nt of Crosslinking Emulsi
ons”,T.R.Bourne,B.G.Bufki
n,G.C.Wildman and J.R.Gra
ve, Journal of Coatings T
echnologyVol.54,No.684,J
anuary1982)。その著者らは、安定なコロイ
ド系を提供する最適な反応条件にもかかわらずアルコキ
シシランの加水分解‐縮合反応を許容レベルに抑制する
ことができないことを認めている。加水分解をさらに抑
制する架橋性官能価を与えるために、著者らはさらに立
体障害のアルコキシシラン基をもったビニル系単量体、
例えばγ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシ
ラン(γ−MAPMDES)の使用を提案した。しかし
ながら、水性環境下における(アルコキシ−O−Si)
結合の時間依存性および厳しい加水分解を防止できない
ために、著者らはγ−MAPMDESを含むかかる立体
障害アルコキシシラン単量体の使用は主に予備架橋エマ
ルシヨン系を必要とする用途に限定すると結論した。そ
の論文の最終結論は、アルコキシ‐シラン官能エマルシ
ヨンがさらに遍在した状態を得る場合には、加水分解抵
抗単量体又は水性バリヤー技術を開発してアルコキシシ
ラン部分の早期架橋を防止しなければならないというこ
とであった。
【0009】乳化重合体のシロキサン部分の架橋に依存
する2つの特許は米国特許第3,898,300号およ
びヨーロッパ特許A−O153600号である。その米
国特許は、架橋ポリオルガノシロキサン粒子のスチレン
共重合体マトリックス中への添加により重合体の衝撃強
さが改善されることを記載している。ヨーロッパ特許
は、皮膜形成単量体でのシロキサンの乳化重合が溶媒基
配合物用レオロジー改質剤として作用する架橋ポリオル
ガノシロキサン微粒子を有する塗料を提供することを示
している。
【0010】米国特許第5,214,095号は、少な
くとも1つの遊離基開始可能単量体、少なくとも1つの
線状シロキサン先駆物質単量体および少なくとも1つの
二官能性シラン単量体(両者は共に遊離基重合性および
シリコン官能基を有する)の遊離基およびカチオン開始
同時乳化重合によって調製された共重合体を得ている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特許又は論文はいずれも我々の乳化重合体の製造法を示
唆していない。
【0012】本発明はシリコーン有機ラテックスおよび
それから得られる組成物にも関する。我々は、特定の架
橋剤、すなわち、シロキサン又はシラザンを有機単量体
と乳化重合させることによって、予想外に優れたエマル
シヨンが得られることを発見した。本発明により、有機
重合体から生成された重合体鎖から成る粒子を有するエ
マルシヨンが生成される。架橋剤および反応条件に依存
して、これらの乳化重合体連鎖は架橋又は架橋されな
い。未架橋重合体は次に適当な触媒の添加によって後で
架橋される。
【0013】本発明は、有機単量体から乳化重合体を生
成し、架橋剤を添加することによって達成される。その
架橋剤は有機単量体の乳化重合中のいずれかの時点で有
機単量体と共重合される。例えば、架橋剤は有機単量体
と共にエマルシヨンに添加されるが、乳化重合の開始前
に添加する。或いは、架橋剤は大部分の有機単量体が重
合した後、又は乳化重合中のいずれかの時点で添加す
る。
【0014】我々は、架橋剤のSi−O−Si又はSi
−NR−Si結合が水によって開裂されてSiOH官能
化有機ラテックスを生成すると考える。これは、乳化重
合をpH1〜4、温度を50℃〜90℃で行なうことに
よって最良に達成される。シリコーン有機重合体連鎖を
有するSiOH官能化ラテックスは後で適当な触媒最も
適した有機スズ触媒の添加で架橋される。
【0015】本発明において、架橋剤は重合体ラテック
スの0.1〜2.0重量%からなる。ラテックスの全固
体含量は20〜60重量%の範囲である。我々の組成物
(架橋又は未架橋)から本質的に全ての水が除去される
と、それは透明で安定な架橋重合体皮膜に縮合すること
ができる。
【0016】要約すると、我々はある条件下では架橋さ
れ、他の条件下では触媒が添加されるまで未架橋のまま
であるシリコーン官能重合体ラテックスを教示する。ま
た、我々は、硬化性塗料、ペイント、コーキング材、接
着剤、不織物、織物、セラミック組成物に使用する、お
よび改質剤、加工助剤又は熱可塑性樹脂、セメントおよ
びアスファルトにおける添加物として使用するのに適し
たラテックスを特許請求している。我々の重合体ラテッ
クスから得られる架橋重合体皮膜はこれらの用途に適す
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明により、有機単量
体、水および界面活性剤から成るエマルシヨンを有機単
量体が不連続相を形成するように生成させ、該有機単量
体を架橋剤で共重合させる工程から成り、該架橋剤が次
式を有することを特徴とするシリコーン有機重合体ラテ
ックスの製造法が提供される:
【化1】 又は
【化2】 (式中Qはそれぞれアリル、ビニル、ヘキセニル、アク
リロキシ又はメタクリロキシ基を表し;XはO又はNR
であり;Rはそれぞれ水素原子又は炭素原子数が1〜8
のアルキル、アリールおよびアルキル/アリール基であ
り;=0、1、2又は3;=0〜200;=0〜
200、但し=0のとき、z>1;′=1〜50;
′=0〜50、但し′+3)。
【0018】本発明の重合体ラテックスは、100重量
部の有機単量体、0.25〜7重量部の界面活性剤、
0.1〜2重量部の開始剤、60〜400重量部の水お
よび次式を有する架橋剤0.1〜20重量部を有する組
成物である:
【化3】 又は
【化4】 (式中Qはそれぞれアリル、ビニル、ヘキセニル、アク
リロキシ又はメタクリロキシ基を表し;XはO又はNR
であり;Rはそれぞれ水素原子又は炭素原子数が1〜8
のアルキル、アリールおよびアルキル/アリール基であ
り;=0、1、2又は3;=0〜200;=0〜
200、但し=0のとき、z>1;′=1〜50;
′=0〜50、但し′+3)。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明は、有機単量体、水および
界面活性剤を含む成分から有機単量体が不連続相を生成
し、次にその有機単量体を架橋剤で重合させるようにエ
マルシヨンを生成することによって得られる。本発明の
エマルシヨン重合体の調製に使用する有機単量体は次式
の単量体である:
【化5】
【化6】
【化7】 (式中R′は炭素原子数か1〜20のアルキル基であ
り、R″は水素原子又は炭素原子数が1〜8のアルキル
基である)。
【0020】有用な単量体の例は酢酸ビニル、スチレ
ン、α−メチルスチレン、アクリル酸エチル、アクリル
酸n−ブチル、第三級アクリル酸ブチル、アクリル酸イ
ソブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸エチルブチ
ル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチ
ル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸
トリデシル、アクリル酸テトラデシル、アクリル酸ヘキ
サデシルおよびアクリル酸オクタデシルである。望まし
い単量体アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルおよび酢
酸ビニルである。一度に1種類の有機単量体だけを使用
することが望ましい。2種以上の異なる有機単量体の混
合物を使用して重合体ラテックスを調製することができ
る。かかる化合物はここで使用される用語重合体ラテッ
クス又はエマルシヨン重合体に包含されることを意図し
ている。
【0021】我々の有機単量体は界面活性剤の存在下、
水中で重合される。本発明には従来のアニオン又は非イ
オン界面活性剤又はそれらの混合物は全て使用できる。
かかる界面活性剤は技術的に周知であって、McCut
cheonの著書(J.W.McCutcheon,
“Synthetic Detergents”,Ma
cNair‐Dorland Company,New
York)にさらに詳しく列挙されている。かかる界
面活性剤の例はロジン酸のアルカリ金属塩、長鎖アルキ
ル硫酸塩およびスルホン酸塩のアルカリ金属およびアン
モニウム塩である。長鎖アルコールおよび脂肪酸のアル
キレンオキシド縮合物も界面活性剤として使用できる。
好適な界面活性剤としては、オクチルおよびノニルフエ
ノールのエチレンオキシドのようなアルキルフエノール
のアルコキシル化縮合物;ラウリルアルコールのエチレ
ンオキシドのようなアルコールのアルコキシル化縮合
物;およびナトリウムラウリルスルホネートのようなア
ルカリ金属のアルキルスルホネートがある。場合によっ
ては、アニオンおよび非イオン界面活性剤の両方を使用
して重合体の粒度の制御を助けることが望ましい。本発
明に使用する界面活性剤の量はラテックス中の固体重合
体100重量部を基準にして0.25〜7重量部の範囲
である。さらに望ましい界面活性剤はTRITONTM
X−200(商標Union Carbide of
Danbury社から入手できるアルキルアリールポ
リエーテル・ナトリウムスルホネートの水溶液である)
である。
【0022】本発明の系に存在する水の量は20〜60
重量%の重合体固体含量を有する重合体ラテックスを生
成するのに十分な量である。これは60〜400重量部
の水に相当する。
【0023】本発明の乳化重合を開始させるために開始
剤が必要である、そして従来から知られている遊離基開
始剤又はそれらの混合物が使用される。その特定例は、
過酸化水素、過硫酸アンモニウムおよび過硫酸カリウム
のような無機過酸化物;ジアルキル過酸化物、例えば過
酸化ジエチル、過酸化ジイソプロピル、過酸化ジラウリ
ル、過酸化ジオレイル、過酸化ジステアリル、過酸化ジ
ー(t‐ブチル)、過酸化ジ−(t‐アミル)および過
酸化ジクミルのような有機過酸化触媒;t‐ブチルヒド
ロペルオキシド、t‐アミルヒドロペルオキシド、クメ
ンヒドロペルオキシドおよびジイソプロピルベンゼンヒ
ドロペルオキシドのようなアルキル過酸化水素;アセチ
ルペルオキシド、プロピニルペルオキシド、ラウロイル
ペルオキシド、ステアロイルペルオキシド、マロニルペ
ルオキシド、サックシノイルペルオキシド、フタロイル
ペルオキシドおよびベンゾイルペルオキシドのような対
称性ジアミルペルオキシド;メチルエチルケトンペルオ
キシド又はシクロヘキサノンペルオキシドのようなケト
ンペルオキシド;ヤシ油酸ペルオキシドのような脂肪油
酸ペルオキシド;アセチルベンゾイルペルオキシド又は
プロピノイルベンゾイルペルオキシドのような非対称又
は混合ジアシルペルオキシド;アゾビスイソブチルアミ
ジンヒドロクロリド、2,2−アゾビス(イソブチルロ
ニトリル)、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニト
リル)および1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカ
ルボニトリル)のようなアゾ化合物;ジスルフィド;ス
ルフェート‐スルファイト、スルフェート‐スルホキシ
レートホルムアルデヒドおよびペルオキシ‐スルフアィ
トのようなレドックス触媒系(すなわち、触媒および還
元剤)である。これらは、さらに詳しくは、過硫酸カリ
ウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、ナトリウム又は亜鉛ス
ルホキシレートホルムアルデヒド、t‐ブチルヒドロペ
ルオキシドおよびチオ硫酸ナトリウムによって示され
る。かかる触媒の混合物も使用できる。必要な触媒量の
開始剤のみが用いられることは明らかである。一般に、
ラテックス中の有機単量体100重量部を基準にして
0.1〜2.0重量分の範囲の開始剤量で殆んどの目的
に十分である。さらに望ましい開始剤は過硫酸アンモニ
ウムである。レドックス触媒系は単量体の重合速度のス
ピードアップおよび/または重合プロセスの温度低下に
しばしば有用である。本発明の単量体の重合は密閉容器
内、不活性雰囲気内、人工的に誘導した圧力下、又は大
気圧下の還流下の開放容器内で実施される。
【0024】pHが1〜2以上で我々の乳化重合を行な
うことが望ましいときには、緩衝剤を使用する。酢酸ナ
トリウム、重炭酸ナトリウム、等のような技術的に既知
の緩衝剤又はそれらの混合物を使用する。一般に、緩衝
剤の量はラテックス中の有機単量体の100重量部を基
準にして1.0重量部以下で大部分の目的に十分であ
る。
【0025】必須ではないが、重合体の分子量を制御す
るために重合中に少量の連鎖移動剤を含むことが望まし
い場合がある。かかる連鎖移動剤の例はノニルメルカプ
タンのようなアルキルメルカプタン、およびカーボンテ
トラブロミドのようなアルキルハロゲン化物を含む。遊
離基重合中の連鎖移動剤に関しては次の刊行物を参照さ
れたい:“Principles of Polyme
rization,2nd edition,Geor
ge Odian,Wiley and Sans,N
ew York,p233〜238。
【0026】乳化重合体の調製は技術的に周知であっ
て、これらは種々の方法によって調製することができ
る。これらの方法は本発明に使用され、一般に次の刊行
物に教示されている:Encyclopedia of
Polymer Science and Engi
neering,Vol.6,p1〜51(1986,
Wdley & Sons).典型的に、我々の有機単
量体は表面活性剤又は界面活性剤および過硫酸アンモニ
ウムのような水溶性遊離基開始剤を含有する水溶液中に
かくはんする。重合後、その系は水中で安定化されてい
る微粉砕の次微粒子から成る。
【0027】本発明において、反応の所定の時点で架橋
剤を添加する。架橋剤は次式を有する:
【化8】 又は
【化9】 (式中Qはそれぞれアリル、ビニル、ヘキセニル、アク
リロキシ又はメタクリロキシ基を表し;XはO又はNR
であり;Rはそれぞれ水素原子又は炭素原子数が1〜8
のアルキル、アリールおよびアルキル/アリール基であ
り;=0、1、2又は3;=0〜200;=0〜
200、但し=0のとき、z>1;′=1〜50;
′=0〜50、但し′+3)。
【0028】その架橋剤は有機単量体10重量部当り
0.1〜20部、望ましくは0.5〜2.0部の量で添
加する。望ましい架橋剤はジビニルテトラメチルジシロ
キサン、ジビニルテトラメチルジシラザン、メチルビニ
ルシクロシロキサンおよびメチルビニルシクロシラザン
である。
【0029】上記の反応物質の外に、技術的に既知の他
の添加物、例えば無定形シリカ、コロイドシリカ、結晶
質シリカ、粘土、ケイ酸アルミニウム、マイカ、炭酸カ
ルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、カーボン
ブラック又は酸化亜鉛も添加できる。これらの添加物又
は充てん剤は本発明法の全ての時点で添加できるが、有
機単量体と架橋剤の全てが重合した後に添加するのが望
ましい。
【0030】我々の乳化重合体の望ましい製造法は次の
通りである。最初に水、界面活性剤(TRITONTM
X−200)、開始剤(過硫酸アンモニウム)および
緩衝剤(重炭酸ナトリウム)を一緒に混合し、次に室温
で窒素パージを用いて室温で30分間かくはんする。次
に、ただちに上記反応混合体に抑制剤を含まない単量体
(単量体を活性化アルミナに通すことによって調製した
もの)を添加する。かくはんを続け、発熱するまで加熱
する。次のその加熱を停止する。最高温度に達したと
き、その反応混合体に再び熱を加える。その温度が安定
した後、その反応温度を維持しながら、さらに単量体を
ゆっくり、望ましくは2時間かけて滴下する。単量体の
1/3を添加後のある時点で、架橋剤を残りの単量体と
一緒に添加する。我々の好適な方法の最終生成物は本発
明の実施に使用する乳化重合体となる。反応を緩衝剤系
を使用して7以上のpHで行なうと、エマルシヨンに得
られる重合体連鎖が架橋する。反応を7以下のpH、特
にpHが2で温度が70〜90℃で行なうと、得られる
重合体連鎖は架橋しない。
【0031】我々は、制御された条件下、すなわち、5
以下のpHの場合、架橋剤のSi−O−Si結合又はS
i−N−Si結合は乳化重合中に開裂してSi−OH結
合を形成する。従って、異なる重合体連鎖間のSi−O
H官能価はそれら自身で、又は有機スズ触媒および/ま
たは類似の添加物の添加によって縮合する。
【0032】後架橋工程に使用する我々の有機スズ触媒
はスズの有機塩であって、オレイン酸第一スズおよびナ
フテン酸第一スズのようなカルボン酸スズ(II);ジ
ブチルスズジアセテートおよびジブチルスズジラウレー
トのようなカルボン酸ジアルキルスズ(IV);および
構造式(Bu)2 SnCl−O−(Bu)2 OH(Bu
はブチル基を示す)(米国特許第5,034,455号
に教示)によって例示されるスズ(IV)スタノキサン
等を挙げることができる。望ましい実施態様におけるこ
の触媒はオクタン酸第一スズである。
【0033】我々の未架橋重合体ラテックスを架橋する
有機スズ触媒の外に、架橋も促進する添加物を添加でき
る。この添加物は、添加物の重量当り0.1〜20部の
量で添加される、そして式RSiX′4−a又はX′
3−aSiO−(R2 SiO)−SiRX′
3−a(式中Rはそれぞれ炭素原子数が1〜8の同一又
は異なる一価の炭化水素であり;X′は加水分解性基で
あり;は0、1又は2である)を有する。
【0034】X′は加水分解性基である。用語「加水分
解性基」はSiに結合して室温で水によって加水分解さ
れる基を意味する。加水分解性基X′は水素原子;F、
Cl、Br又はIのようなハロゲン原子;式−OY(Y
がメチル、エチル、イソプロピル、オクタデシル、アリ
ル、ヘキセニル、シクロヘキシル、フエニル、ベンジ
ル、およびβ−フエニルエチルのような炭化水素又はハ
ロゲン化炭化水素基てあるとき)の基;2−メトキシエ
チル、2−エトキシプロピル、2−ブトキシイソブチ
ル、p−メトキシフエル又は−(CH2 CH2 O)2
3 のような炭化水素エ−テル基;およびジメチルアミ
ノ、ジエチルアミノ、エチルメチルアミノ、ジフエルア
ミノ又はジシクロヘキシルアミノのようなN,N−アミ
ノ基を含む。X′は、NH2 、ジメチルアミノ、ジエチ
ルアミノ、メチルフエニルアミノ又はジシクロヘキシル
アミノのようなアミノ基;式−ON=CM2 又は−ON
=CM′(式中Mは前記Yについて示したような一価の
炭化水素又はハロゲン化水素基であり、M′は両方の原
子価が炭素に結合したヘキシレン、ペンチレン又はオク
チレンのような二価の炭化水素基である)のケトキシメ
基;式−N(M)CONM″2 (式中Mは上記定義の通
り又は上記Yについて示したような炭化水素基であり、
M″はH又はM又はM′のいずれかである)のウレイド
基;式−OOCMM″(式中MおよびM″は上記定義の
通り)のカルボキシル基;又は上記Yについて示したハ
ロゲン化炭化水素基;又は式−NMC=O(M″)(式
中MおよびM″は上記定義の通り)のカルボン酸アミド
基にすることもできる。X′はさらに式−OSO2 (O
M)(式中Mは上記定義の通り)のスルフエート基又は
スルフエートエステル基;上記Yについて炭化水素又は
ハロゲン化炭化水素基;シアノ基;イソシアネート基;
および式−OPO(OM)2 (式中Mは上記の通り)の
ホスフェート基又はホスフェートエステル基にすること
ができる。
【0035】本発明の最適の加水分解性基はアルコキシ
基である。これらアルコキシ基の例はメトキシ、エトキ
シ、プロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ペントキ
シ、ヘキソキシおよび2−エチルヘキソキシ;メトキシ
メトキシ又はエトキシメトキシのようなアルコキシアル
コキシ基;エトキシフエノキシのようなアルコキシアリ
ールオキシである。最適のアルコキシ基はメトキシ又は
エトキシである。
【0036】シラン単量体並びにそれらの製造法は技術
的に周知である。ここで使用されるシランは、例えば、
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルジメチルエトキシシラン、γ−メタクリルオ
キシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジ
メトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニ
ルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシランおよびビニルト
リアセトキシシランである。
【0037】本発明の重合体ラテックスは表面塗料、ペ
イント、ステイン、シーラントおよび接着剤に広い用途
を有する。本重合体ラテックスは、乾燥時、すなわち、
重合体ラテックスから水の除去だけで、架橋皮膜を形成
する点において特にユニークである。我々の重合体ラテ
ックスから得られる架橋保護重合体膜はトルエン、水お
よびアセトンに不溶性であって、優れた耐水、耐溶媒性
を示すと共に、極めて耐久性であり、高度のスクラブ耐
性を有する。それらは高顔料濃度のペイント配合物用添
加物として特に有用である。無着色の場合に我々の架橋
膜は透明で高光沢皮膜を生成する。着色および無着色膜
は金属、セメント、木材、木繊維、鉱物繊維、壁板、等
のような多孔質や非多孔質基材上のプライマー、下塗
り、上塗りとして使用される。ペイントおよび建築塗料
の外に、当業者は我々の重合体ラテックスがさらに繊維
処理剤、紙用塗料、シーラントおよび接着剤として有用
であることがわかる。
【0038】
【実施例】実施例1 機械的かくはん機、冷却器、添加漏斗、温度計、加熱マ
ントル(温度制御装置を有する)および窒素パージを備
えた3Lの3首フラスコに脱イオン水758g、TRI
TONTM X−200の28%水溶液72.9g、過
硫酸アンモニウム3.75gおよび重炭酸ナトリウム
3.0gを添加した。窒素パージを維持しながら、その
フラスコの内容物を室温で30分間かくはんした。50
0gのエチルアクリレートを34〜74μm(200〜
400メッシュ)の活性アルミナ100gの床に通すこ
とによって調製した抑制剤を含まないエチルアクリレー
ト226gをそのフラスコに全部直ちに添加し、かくは
んを続け、そして加熱を開始した。約45分後に、温度
が66℃に達したとき、発熱が生じたので、加熱マント
ルを除去した。約4分後に94℃の最高温度が得られ
た。加熱マントルを再び装着してそのフラスコに熱を加
えた。20分後に温度は70℃に安定化された。温度を
70℃に維持しながら、さらに225gのエチルアクリ
レートを2時間かけて滴下した。次に225gのエチル
アクレートにジビニルテトラメチルジシロキサン12.
56gを含む溶液をそのフラスコに2時間かけて添加し
た。この溶液を添加した後、そのエマルシヨンを70℃
に維持しながらさらに60分間かくはんしながら加熱し
た。加熱マントルを除去して、エマルシヨンをかくはん
しながら室温に放冷した。フラスコの内容物を149μ
mのポリプロピレン・フィルターで濾過した後、真空中
で回転蒸発装置を使用して50℃に30分間加熱した。
その後、フィルターに残った材料7.8gと水を含む縮
合物98.4gを蒸発装置の受け器に収集した。回収さ
れたエマルシヨンは1351gと秤量された、そしてそ
れは49.5重量%の非揮発含量を有した。そのエマル
シヨンは168nmの平均粒度を有した、そして光散乱
法(NIACOMP)により測定した結果、粒子の99
%は257nm以下であった。B型粘度計(#1スピン
ドル、60RPM)で測定したそのエマルシヨンの粘度
は32.0mPa・s(cps)であった、最低の膜形
成温度は−5℃であった。このラテックスは1.0モル
%のジビニルテトラメチルジシロキサンを含有するポリ
エチルアクリレートのエマルシヨンから成った。
【0039】前もってシリコーングリースの薄膜をコー
ティングした直径が100mmのポリスチレン・ペトリ
皿にこのエマルシヨン11gを注入することによって膜
を流延した。そのエマルシヨン膜を環境条件下で7日間
乾燥させた後、引張特性をインストン試験機で測定し
た。ラテックス膜の膨潤性も溶媒として酢酸エチルを使
用して測定した。膨潤性および引張特性を表1に示す。
【0040】実施例2 実施例1と同じ方法を用いて、別のラテックスを、それ
が2.0モル%のジビニルテトラメチルジシロキサンを
含有したポリエチルアクリレートの水性エマルシヨンか
ら成るように調製した。このエマルシヨンは、25.1
2gの(H2 C=CHMe2 Si)2 Oを使用したこと
を除いて実施例1と同じ方法によって調製した。このラ
テックスは平均粒度が187nmで粒子の99%が33
0nm以下、そして48.9重量%の非揮発分含量を有
した。そのエマルシヨンはB型粘度計(#1スピンド
ル、60RPM)で測定した粘度が35.1mPa・s
(cps)そして最低膜形成温度が−5℃以下であっ
た。このエマルシヨンからの膜の膨潤および引張特性も
測定した、それらを表1に示す。
【0041】実施例3 実施例1の方法を用いて、別のラテックスを、それが
1.0モル%のジビニルテトラメチルジシロキサンを含
有したポリエチルアクリレートの水性エマルシヨンから
成るように調製した。この方法では(H2 C=CHMe
2 Si)2 Oの代りに12.47gの(H2 C=CHM
2 Si)2 NHを使用した。このラテックスは平均粒
度が211nmで粒子の99%が266nm以下、そし
て49.3重量%の非揮発分含量を有した。そのエマル
シヨンはB型粘度計(#1スピンドル、60RPM)で
測定した粘度が23.0mPa・s(cps)そして最
低膜形成温度が−5℃以下であった。このエマルシヨン
からの膜の膨潤および引張特性も測定した、それらを表
1に示す。
【0042】実施例4 実施例1の方法を用いて、別のラテックスを、それが
2.0モル%のジビニルテトラメチルジシロキサンを含
有したポリエチルアクリレートの水性エマルシヨンから
成るように調製した。この方法では、H2 C=CHMe
2 Si)2 Oの代りに24.94gの(H2 C=CHM
2 Si)2 NHを使用した。このラテックスは平均粒
度が244nmで粒子の99%が365nm以下、そし
て48.7重量%の非揮発分含量を有した。そのエマル
シヨンはB型粘度計(#1スピンドル、60RPM)で
測定した粘度が18.0mPa・s(cps)そして最
低膜形成温度が−5℃以下であった。このエマルシヨン
からの膜の膨潤および引張特性も測定した、それらを表
1に示す。
【0043】実施例5 実施例1の改良方法を用いて、0.5モル%のメチルビ
ニルシクロトリシロキサンを含有するポリエチルアクリ
レートの水性エマルシヨンから成るように別のラテック
スを調製した。この方法では、重炭酸ナトリウムの量を
2倍(6gを添加)にし、(H2 C=CHMe2 Si)
2 Oの代りに2.9gの(H2 C=CHMeSiO)3
を使用した。このラテックスの調製中、濾過によって
7.2gの凝塊を収集し、ストリッピングによって11
8.9gの揮発分を収集し、1323gのラテックスを
回収した。そのラテックスは平均粒度が192nmで粒
子の99%が286nm以下、そして50.4重量%の
非揮発分含量を有した。そのエマルシヨンはB型粘度計
(#1スピンドル、60RPM)で測定した粘度が3
0.4mPa・s(cps)そして最低膜形成温度が−
5℃以下であった。このエマルシヨンからの膜の膨潤お
よび引張特性も測定した、それらを表1に示す。実施例6 実施例1の方法を用いて、別のラテックスを、それが
0.0モル%のメチルビニルシクロトリシロキサンを含
有したポリエチルアクリレートの水性エマルシヨンから
成るように調製した。この方法では、(H2 C=CHM
2 SiO)2 Oの代りに2.9gの(H2 C=CHM
eSiO)3 を使用した。このラテックスの調製中、濾
過によって8.5gの凝塊を収集し、ストリッピングに
よって110.4gの揮発分を収集し、1328gのラ
テックスを回収した。そのラテックスは平均粒度が17
4nmで粒子の99%が255nm以下、そして49.
9重量%の非揮発分含量を有した。そのエマルシヨンは
B型粘度計(#1スピンドル、60RPM)で測定した
粘度が33.0mPa・s(cps)そして最低膜形成
温度が−5℃以下であった。このエマルシヨンからの膜
の膨潤および引張特性も測定した、それらを表1に示
す。
【0044】実施例7 実施例1の方法を用いて、2.5モル%のメチルビニル
シクロトリシロキサンを含有するポリエチルアクリレー
トの水性エマルシヨンから成る別のラテックスを調製し
た。本法では、(H2 C=CHMe2 Si)2 Oの代り
に(H2 C=CHMeSiO)3 を使用した。ラテック
スの調製中、濾過によって6.4gの凝塊を収集し、ス
トリッピングによって120.1gの揮発分を収集し、
1325gのラテックスを回収した。そのラテックス
は、平均粒度が173nmで粒子の99%が264nm
以下、そして50.7重量%の非揮発分含量を有した。
そのエマルシヨンはB型粘度計(#1スピンドル、60
RPM)で測定した粘度が38.0mPa・s(cp
s)そして最低膜形成温度が−5℃以下であった。この
エマルシヨンからの膜の膨潤および引張特性を測定し
た、それらを表1に示す。実施例8 シリコーンを含まないエチルアクリレートの水性エマル
シヨンの比較試料を次の方法に従って調製した。機械的
かくはん機、冷却器、添加漏斗、温度計、加熱マントル
(温度制御装置を有する)および窒素パージを備えた3
Lの3首フラスコに脱イオン水758g、TRITON
TM X−200の28%水溶液72.9g、過硫酸ア
ンモニウム3.75gおよび重炭酸ナトリウム3.0g
を添加した。窒素パージを維持しながら、そのフラスコ
の内容物を室温で30分間かくはんした。500gのエ
チルアクリレートを34〜74μm(200〜400メ
ッシュ)の活性アルミナ100gの床に通すことによっ
て調製した抑制剤を含まないエチルアクリレート226
gをそのフラスコに全部直ちに添加し、かくはんを続
け、そして加熱を開始した。約30分後に、温度が73
℃に達したとき、発熱が生じたので、加熱マントルを除
去した。約3分後に93.5℃の最高温度が得られた。
加熱マントルを再び装着してそのフラスコに熱を加え
た。20分後に温度は70℃に安定化された。温度を7
0℃に維持しながら、さらに450gのエチルアクリレ
ートを3.5時間かけて滴下した。この供給溶液を添加
した後、そのエマルシヨンを70℃に維持しながらさら
に60分間かくはんしながら加熱した。加熱マントルを
除去して、エマルシヨンをかくはんしながら室温に放冷
した。フラスコの内容物を149μmのポリプロピレン
・フィルターで濾過した後、真空中で回転蒸発装置を使
用して50℃に30分間加熱した。その後、フィルター
に残った材料5.1gと水を含む縮合物93.7gを蒸
発装置の受け器に収集した。回収されたエマルシヨンは
1350gと秤量された、そしてそれは49.4重量%
の非揮発含量を有した。そのエマルシヨンは168nm
の平均粒度を有した、そして光散乱法(NIACOM
P)により測定した結果、粒子の99%は248nm以
下であった。B型粘度計(#1スピンドル、60RP
M)で測定したそのエマルシヨンの粘度は30.7mP
a・s(cps)であった、最低の膜形成温度は−5℃
であった。このラテックスはポリエチルアクリレートの
エマルシヨンから成った。
【0045】前もってシリコーングリースの薄膜をコー
ティングした直径が100mmのポリスチレン・ペトリ
皿にこのエマルシヨン11gを注入することによって膜
を流延した。そのエマルシヨン膜を環境条件で7日間乾
燥させた後、引張特性をインストン試験機で測定した。
ラテックス膜の膨潤性も溶媒として酢酸エチルを使用し
て測定した。膨潤性および引張特性を表1に示す。
【0046】
【表1】 実施例9 次の方法に従って水性シリコーン/ブチルアクリレート
のエマルシヨンを調製した。機械的かくはん機、冷却
器、添加漏斗、温度計、加熱マントル(温度制御装置を
有する)および窒素パージを備えた3Lの3首フラスコ
に脱イオン水758g、TRITONTM X−200
の72.9g、過硫酸アンモニウム3.75gおよび重
炭酸ナトリウム3.0gを添加した。窒素パージを維持
しながら、そのフラスコの内容物を室温で30分間かく
はんした。500gのエチルアクリレートを34〜74
μm(200〜400メッシュ)の活性アルミナ100
gの床に通すことによって調製した抑制剤を含まないエ
チルアクリレート225gをそのフラスコに全部直ちに
添加し、かくはんを続け、そして加熱を開始した。約3
0分後に、温度が68℃に達したとき、発熱が生じたの
で、加熱マントルを除去した。約6分後に88.5℃の
最高温度が得られた。加熱マントルを再び装着してその
フラスコに熱を加えた。20分後に温度は70℃に安定
化された。温度を70℃に維持しながら、さらに225
gのブチルアクリレートを1.5時間かけて滴下した。
次に、225gのブチルアクリレートに9.8gのジビ
ニルテトラメチルジシロキサンを含む溶液をそのフラス
コに1.5時間かけて滴下した。その供給溶液全てを添
加した後、そのエマルシヨンを70℃に維持しながらさ
らに60分間かくはんしながら加熱した。加熱マントル
を除去して、エマルシヨンをかくはんしながら室温に放
冷した。フラスコの内容物を149μmのポリプロピレ
ン・フィルターで濾過した後、真空中で回転蒸発装置を
使用して50℃に30分間加熱した。その後、フィルタ
ーに残った材料103.4gと縮合物107.6gを蒸
発装置の受け器に収集した。回収されたエマルシヨンは
1254.7gと秤量された、そしてそれは47.2重
量%の非揮発含量を有した。そのエマルシヨンは153
nmの平均粒度を有した、そして光散乱法(NIACO
MP)により測定した結果、粒子の99%は260nm
以下であった。B型粘度計(#1スピンドル、60RP
M)で測定したそのエマルシヨンの粘度は31.0mP
a・s(cps)であった、最低の膜形成温度は−5℃
であった。このラテックスは1.0モル%のジビニルテ
トラメチルジシロキサンを含有するポリエチレンアクリ
レートのエマルシヨンから成った。
【0047】前もってシリコーングリースの薄膜をコー
ティングした直径が100mmのポリスチレン・ペトリ
皿にこのエマルシヨン11gを注入することによって膜
を流延した。そのエマルシヨン膜を環境条件で7日間乾
燥させた後、引張特性をインストン試験機で測定した。
ラテックス膜の膨潤性も溶媒として酢酸エチルを使用し
て測定した。膨潤性を表2に示す。
【0048】実施例10 実施例9の方法を用いて、2.0モル%のジビニルテト
ラメチルシロキサンを含有するポリブチルアクリレート
の水性エマルシヨンから成るように別のラテックスを調
製した。この方法では、19.6gの(H2 C=CHM
2 Si)2 Oを使用した。調製中、濾過によって8.
5gの凝塊を収集し、ストリッピングによって108.
7gの揮発分を収集し、1354gのラテックスを回収
した。そのラテックスは平均粒度が143nmで粒子の
99%が198nm以下、そして49.7重量%の非揮
発分含量を有した。そのエマルシヨンはB型粘度計(#
1スピンドル、60RPM)で測定した粘度が22.4
mPa・s(cps)そして最低膜形成温度が−5℃以
下であった。このエマルシヨンからの膜の膨潤性も溶媒
として酢酸エチルを使用して測定した、それらを表2に
示す。
【0049】実施例11 1.0モル%のジビニルテトラメチルジシラザンを含有
するポリブチルアクリレートの水性エマルシヨンから成
るように別のラテックスを調製した。このエマルシヨン
は、9.74gの(H2 C=CHMe2 SiO)2 Oを
使用したことを除いて実施例9の方法を用いて調製し
た。調製中、濾過によって39gの凝塊を収集し、スト
リッピングによって112.8gの揮発分を収集し、1
312gのラテックスを回収した。そのラテックスは平
均粒度が164nmで粒子の99%が261nm以下、
そして48.8重量%の非揮発分含量を有した。そのエ
マルシヨンはB型粘度計(#1スピンドル、60RP
M)で測定した粘度が43.0mPa・s(cps)そ
して最低膜形成温度が−5℃以下であった。このエマル
シヨンからの膜の膨潤性も溶媒として酢酸エチルを使用
して測定した、それらを表2に示す。
【0050】 表 2 シラン モル% 膨潤% ゲル% 無 し 0.0 −溶解− (H2 C=CHMe2 Si)2 O 1.0 −溶解− (H2 C=CHMe2 Si)2 O 2.0 −溶解− (H2 C=CHMe2 Si)2 NH 1.0 5323 84.3実施例12 実施例1のエマルシヨン100gを機械的かくはん機を
備えた500mlのジヤーに秤量して入れた。次に、そ
のエマルシヨンにメチルトリメトキシシラン0.5gを
添加し、かくはんしながらジオクチルスズジオクタン酸
の50%水性エマルシヨン0.5gを添加した。シラン
とスズ触媒を添加後、そのラテックスを3分間かくはん
した。このエマルシヨンは、ポリエチルアクリレート/
0.5モル%(H2 C=CHMe2 Si)2 O、重合体
乾燥重量100部を基準にして0.5部のMeSi(O
Me)3 および0.25部のジオクチルスズジラウラー
トのラテックスから成った。このラテックスの膜は実施
例1の方法によってキャストした、膨潤性は溶媒として
酢酸エチルを使用して測定した。同じ方法を使用して、
実施例2〜4および実施例8に記載したエマルシヨンに
添加した。これらのラテックス膜の膨潤性は表3に示
す。
【0051】 表 3 実施例からの ラテックス phr CH3 Si(OCH3 ) 3 +Sn触媒 膨潤% ゲル% 実施例8(比較) 0.0 0.0 −溶 解− 実施例8(比較) 1.0 0.25 −溶 解− 実施例1 0.0 0.0 −溶 解− 実施例1 1.0 0.25 −溶 解− 実施例2 0.0 0.0 −溶 解− 実施例2 1.0 0.25 4534 75.1 実施例3 0.0 0.0 5279 64.7 実施例3 1.0 0.25 3170 70.4 実施例4 0.0 0.0 4882 72.2 実施例4 1.0 0.25 2734 71.8 phr=重合体固体分の100部当りの部 Sn触媒=ジブチルスズジラウラート、固体分を基準にしたphr。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C08F 220/12 230:08)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機単量体、水および界面活性剤から成る
    エマルシヨンを有機単量体が不連続相を形成するように
    生成させ、 該有機単量体を架橋剤で共重合させる工程から成り、 該架橋剤が次式を有することを特徴とするシリコーン有
    機共重合体ラテックスの製造法: 又は (式中Qはそれぞれアリル、ビニル、ヘキセニル、アク
    リロキシ又はメタクリロキシ基を表し;XはO又はNR
    であり;Rはそれぞれ水素原子又は炭素原子数が1〜8
    のアルキル、アリールおよびアルキル/アリール基であ
    り;=0、1、2又は3;=0〜200;=0〜
    200、但し=0のとき、z>1;′=0〜50;
    そして′=0〜50、但し′+3)。
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