JPH11293178A - Fluororesin-containing aqueous dispersion for coating material - Google Patents

Fluororesin-containing aqueous dispersion for coating material

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JPH11293178A
JPH11293178A JP11999798A JP11999798A JPH11293178A JP H11293178 A JPH11293178 A JP H11293178A JP 11999798 A JP11999798 A JP 11999798A JP 11999798 A JP11999798 A JP 11999798A JP H11293178 A JPH11293178 A JP H11293178A
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JP
Japan
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mol
acrylate
aqueous dispersion
dispersion
copolymer
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Japanese (ja)
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Etsuzo Marumoto
悦造 丸本
Hiroshi Inukai
宏 犬飼
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fluororesin-containing aqueous dispersion for coating material, excellent in weatherability, water resistance and pollution resistance, and capable of providing a coating film having high gloss. SOLUTION: This aqueous dispersion is obtained by carrying out emulsion polymerization of a monomer mixture consisting essentially of (a) 5-70 mol.% fluoroolefin, (b) 20-80 mol.% acrylic acid cyclohexyl ester which may have a substituent group at cyclohexyl group and (c) 0.1-10 mol.% ethylenic unsaturated monomer having hydrophilic function groups excluding hydroxyl group and dispersing the resultant fluorine-containing copolymer into an aqueous medium.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0002】[0002]

【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素樹脂水性
分散体に関するものであり、特に耐候性、耐水性および
耐汚染性に優れ、かつ高光沢の塗膜が得られる塗料用含
フッ素樹脂水性分散体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aqueous dispersion of a fluorine-containing resin, and more particularly to an aqueous dispersion of a fluorine-containing resin for coatings which is excellent in weather resistance, water resistance and stain resistance and which can provide a high gloss coating film. It relates to a dispersion.

【0003】[0003]

【従来の技術】塗料の分野において、人体への有害性や
地球環境保護の点から、塗料に含まれる有機溶剤の揮散
が問題になっており、かかる観点より、水系塗料の開発
が精力的に進められ、一般的に、乳化重合によって得ら
れる水性樹脂分散体が使用されている。その中でも、耐
候性および耐薬品性などに優れる含フッ素樹脂の水系塗
料が注目され、例えば、フルオロオレフィン、ポリオキ
シエチレン基含有マクロモノマーおよびヒドロキシル基
含有モノマーを必須成分とする共重合体の水性分散体
(特開平2−225550号公報)ならびにフルオロオ
レフィン、オレフィン、カルボン酸ビニルエステル、モ
ノエチレン性不飽和ジカルボン酸、内部架橋剤および反
応性乳化剤を乳化重合させて得られる水性樹脂分散体
(特開平3−33148号公報)などが提案されてい
る。しかしながら、前者は共重合体の親水性が強いため
耐水性に劣り、さらに塗膜が柔らかいため該共重合体を
使用した塗膜は付着した汚れが除去できず耐汚染性に劣
る。また、後者は水性樹脂分散体の樹脂粒子が架橋して
いるため、塗料の成膜性に劣り、さらに塗膜の光沢が低
く、耐候性も不十分であるという問題がある。
2. Description of the Related Art In the field of paints, volatilization of organic solvents contained in paints has become a problem from the viewpoint of harm to the human body and protection of the global environment. From this viewpoint, the development of water-based paints has been vigorous. Aqueous resin dispersions obtained by emulsion polymerization are generally used. Among them, aqueous coatings of fluorine-containing resins, which are excellent in weather resistance and chemical resistance, have attracted attention, for example, aqueous dispersion of a copolymer containing fluoroolefin, polyoxyethylene group-containing macromonomer and hydroxyl group-containing monomer as essential components. Resin (JP-A-2-225550) and an aqueous resin dispersion obtained by emulsion-polymerizing a fluoroolefin, an olefin, a vinyl carboxylate, a monoethylenically unsaturated dicarboxylic acid, an internal crosslinking agent and a reactive emulsifier (JP-A-Heisei 2-225550). 3-33148) and the like have been proposed. However, the former is poor in water resistance due to the strong hydrophilicity of the copolymer, and is inferior in stain resistance because the coated film using the copolymer cannot remove adhered dirt because the coating film is soft. In the latter, since the resin particles of the aqueous resin dispersion are crosslinked, there is a problem that the film formability of the paint is inferior, the gloss of the coating film is low, and the weather resistance is insufficient.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする問題】本発明の目的は、優れ
た成膜性、耐汚染性、高光沢および耐候性を兼ね備えた
含フッ素樹脂水性分散体を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an aqueous dispersion of a fluorine-containing resin having excellent film-forming properties, stain resistance, high gloss and weather resistance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、シクロヘキシル基に置換基を有しても良いア
クリル酸シクロヘキシルエステルを含む特定の組成の含
フッ素共重合体の水性分散体が、前記課題を解決するこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発
明は、全単量体の合計量を基準とする必須構成単量体の
割合が、(a)フルオロオレフィン:5〜70モル%、
(b)シクロヘキシル基に置換基を有しても良いアクリ
ル酸シクロヘキシルエステル:20〜80モル%、
(c)水酸基を除く親水性官能基を有するエチレン性不
飽和単量体:0.1〜10モル%である、単量体混合物
を乳化重合させて得られる含フッ素共重合体を水性媒体
中に分散させてなる塗料用含フッ素樹脂水性分散体であ
る。
Means for Solving the Problems As a result of diligent studies, the present inventors have found that an aqueous dispersion of a fluorine-containing copolymer having a specific composition containing a cyclohexyl acrylate which may have a substituent on the cyclohexyl group. However, they have found that the above-mentioned problems can be solved, and have completed the present invention. That is, in the present invention, the ratio of the essential constituent monomers based on the total amount of all the monomers is (a) a fluoroolefin: 5 to 70 mol%,
(B) cyclohexyl acrylate which may have a substituent in the cyclohexyl group: 20 to 80 mol%,
(C) An ethylenically unsaturated monomer having a hydrophilic functional group other than a hydroxyl group: 0.1 to 10 mol%, a fluorinated copolymer obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture in an aqueous medium. This is an aqueous dispersion of a fluorine-containing resin for coatings, which is dispersed in water.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳しく
説明する。本発明における(a)フルオロオレフィンと
しては、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロ
エチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエ
チレン、フッ化ビニリデンおよびフッ化ビニルなどが例
示される。これらの中でも、取扱いの容易さの面からク
ロロトリフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレ
ンが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Examples of the (a) fluoroolefin in the present invention include chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, trifluoroethylene, vinylidene fluoride, and vinyl fluoride. Among these, chlorotrifluoroethylene and tetrafluoroethylene are preferable from the viewpoint of easy handling.

【0007】本発明における(b)シクロヘキシル基に
置換基を有しても良いアクリル酸シクロヘキシルエステ
ルとしては、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸te
rt-ブチルシクロヘキシル、アクリル酸ヒドロキシメチ
ルシクロヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルメチル、
アクリル酸イソボルニル、アクリル酸アダマンチル、お
よびアクリル酸トリシクロデシニルなどが例示される。
これらの中でも、共重合性の面から、アクリル酸シクロ
ヘキシルが好ましい。
The (b) cyclohexyl acrylate which may have a substituent in the cyclohexyl group in the present invention includes cyclohexyl acrylate, te
rt-butylcyclohexyl, hydroxymethylcyclohexyl acrylate, cyclohexylmethyl acrylate,
Examples include isobornyl acrylate, adamantyl acrylate, and tricyclodecynyl acrylate.
Among these, cyclohexyl acrylate is preferred from the viewpoint of copolymerizability.

【0008】本発明における(c)水酸基を除く親水性
官能基を有するエチレン性不飽和単量体は、カルボキシ
ル基またはその塩、スルホン基またはその塩およびアミ
ノ基等の親水性官能基を有するエチレン性不飽和単量体
である。ここで、水酸基を有するエチレン性不飽和単量
体は後記乳化重合または水性分散体中の安定性が悪いた
め好ましくない。前記カルボキシル基を有するエチレン
性不飽和単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、
クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸および
ビニル酢酸等が挙げられ、前記スルホン基を有する単量
体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、
アリルスルホン酸および2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸などが挙げられる。上記単量体の
塩としては、アンモニア、アミンまたはアルカリ金属に
よる塩が好ましい。
In the present invention, (c) the ethylenically unsaturated monomer having a hydrophilic functional group other than a hydroxyl group includes an ethylene group having a hydrophilic functional group such as a carboxyl group or a salt thereof, a sulfone group or a salt thereof, and an amino group. It is an unsaturated monomer. Here, an ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group is not preferred because of its poor stability in emulsion polymerization or in an aqueous dispersion. As the ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group, acrylic acid, methacrylic acid,
Crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid, and the like.Examples of the monomer having a sulfone group include vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid,
Allylsulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and the like can be mentioned. As the salt of the monomer, a salt of ammonia, an amine or an alkali metal is preferable.

【0009】また、アミノ基を有する単量体としてはメ
タクリルアミド、アクリルアミド、ジエチルアミノエチ
ルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート
およびアミノプロピルビニルエーテル等が挙げられる。
これらの中でも、分散体の製造時および保管時における
安定性に優れるという理由から、カルボキシル基または
その塩を有する単量体およびスルホン基またはその塩を
有する単量体が好ましい。
Examples of the monomer having an amino group include methacrylamide, acrylamide, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate and aminopropyl vinyl ether.
Among these, a monomer having a carboxyl group or a salt thereof and a monomer having a sulfone group or a salt thereof are preferable because of excellent stability during production and storage of the dispersion.

【0010】本発明における含フッ素共重合体における
上記必須構成単量体の割合は、全単量体の合計量を基準
として、(a):5〜70モル%、(b):20〜80
モル%および(c):0.1〜10モル%であり、好ま
しくは(a):20〜50モル%、(b):40〜70
モル%および(c):1〜8モル%である。(a)が6
0モル%を超えると、含フッ素共重合体の分散体の安定
性が低下し、5モル%未満であると含フッ素共重合体の
耐候性が低下する。(b)が80モル%を超えると耐候
性が低下し、10モル%未満であると得られる塗膜の光
沢と耐水性が低下する。また、(c)が10モル%を超
えると、塗膜の耐水性が低下し、0.1モル%未満であ
ると含フッ素共重合体の分散体の安定性が低下する。
The proportion of the above essential constituent monomers in the fluorine-containing copolymer in the present invention is (a): 5 to 70 mol%, and (b): 20 to 80, based on the total amount of all the monomers.
Mol% and (c): 0.1 to 10 mol%, preferably (a): 20 to 50 mol%, (b): 40 to 70 mol%.
Mol% and (c): 1 to 8 mol%. (A) is 6
If it exceeds 0 mol%, the stability of the dispersion of the fluorocopolymer decreases, and if it is less than 5 mol%, the weather resistance of the fluorocopolymer decreases. If (b) exceeds 80 mol%, the weather resistance decreases, and if it is less than 10 mol%, the gloss and water resistance of the obtained coating film decrease. When (c) exceeds 10 mol%, the water resistance of the coating film decreases, and when it is less than 0.1 mol%, the stability of the dispersion of the fluorocopolymer decreases.

【0011】本発明における含フッ素共重合体には、物
性を損なわない範囲でその他の単量体を共重合してもよ
く、かかる共単量体としては、エチレン、プロピレンお
よびイソブチレンなどのα−オレフィン類、塩化ビニル
および塩化ビニリデンなどのクロロエチレン類、エチル
ビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブ
チルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテルおよび
シクロヘキシルビニルエーテルなどのアルキルビニルエ
ーテル類、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、ピ
バリン酸ビニル、ヴェオバ−9〔商品名:シェル化学
(株)製〕、シクロヘキサンカルボン酸ビニルおよび安
息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート、シクロヘキシ
ルメタクリレートなどのメタクリレート類、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロビル、アク
リル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル
酸イソブチル、アクリル酸s−ブチル、アクリル酸t−
ブチル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸エチルヘ
キシル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸ラウリル、
アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリル、アクリ
ル酸ベンジル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、ア
クリル酸メトキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエ
チル、アクリル酸クロロエチル、アクリル酸トリフルオ
ロエチルおよびアクリル酸ヘプタデカフルオロオクチル
エチルなどが挙げられる。
The fluorine-containing copolymer of the present invention may be copolymerized with other monomers as long as the physical properties are not impaired. Examples of such comonomers include α- such as ethylene, propylene and isobutylene. Olefins, chloroethylenes such as vinyl chloride and vinylidene chloride, alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether and cyclohexyl vinyl ether, vinyl propionate, vinyl caproate, vinyl pivalate, Veova-9 (trade name, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.), vinyl carboxylate such as vinyl cyclohexanecarboxylate and vinyl benzoate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, etc. Methacrylates of methyl acrylate, ethyl acrylate, Purobiru acrylate, isopropyl acrylate, n- butyl acrylate, isobutyl acrylate, s- butyl acrylate, t-
Butyl, neopentyl acrylate, ethylhexyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate,
Tridecyl acrylate, stearyl acrylate, benzyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, methoxyethyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, chloroethyl acrylate, trifluoroethyl acrylate and heptadecafluorooctylethyl acrylate .

【0012】本発明における含フッ素共重合体のガラス
転移温度(以下、Tgという)は10〜60℃の範囲が
好適である。60℃を超えると塗膜にワレが発生しやす
く、10℃未満であると塗膜が軟化し、汚染物質が付着
し易くなる。含フッ素共重合体における分子量は、ゲル
パーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCとい
う)による数平均分子量(ポリスチレン換算)で500
0〜100万が好ましく、1万〜50万がより好まし
い。分子量が100万を超えると成膜性が低下し、50
00未満であると塗膜の強度が低下する。
The glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) of the fluorinated copolymer in the present invention is preferably in the range of 10 to 60 ° C. If the temperature is higher than 60 ° C., cracks easily occur in the coating film, and if the temperature is lower than 10 ° C., the coating film is softened and contaminants easily adhere. The molecular weight of the fluorinated copolymer is 500 as a number average molecular weight (in terms of polystyrene) by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as GPC).
0 to 1,000,000 is preferable, and 10,000 to 500,000 is more preferable. When the molecular weight exceeds 1,000,000, the film-forming property is reduced, and 50
If it is less than 00, the strength of the coating film decreases.

【0013】本発明における含フッ素共重合体は、ラジ
カル発生型重合開始剤の存在下、前記(a)〜(c)成
分などを乳化重合させる方法で製造される。使用する乳
化剤としては、アニオン系/ノニオン系の併用が好まし
く、そのアニオン系乳化剤としては、パーフルオロオク
タノイックアシッドナトリウム塩、カリウム塩またはア
ンモニウム塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ナトリ
ウム塩またはアンモニウム塩などのフッ素系アニオン乳
化剤、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナ
トリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムおよび
アルカンスルホン酸ナトリウムなどの炭化水素系アニオ
ン乳化剤が例示される。これらの中でも水性分散体の安
定性や塗膜のハジキ防止のため炭化水素系乳化剤が好ま
しい。ノニオン系乳化剤としてはポリオキシエチレンア
ルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセ
リン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステ
ルなどの炭化水素系ノニオン乳化剤、パーフルオロアル
キルエチレンオキサイド付加体、モノヒドロポリフルオ
ロアルキルエチレンオキサイド付加体などのフッ素系ノ
ニオン乳化剤ならびにアクアロンRNシリーズ〔第一工
業製薬(株)社製〕などの反応性乳化剤が使用できる。
これらの中でも得られる共重合体の粒子径の細かさとコ
ストの点から炭化水素系ノニオン乳化剤が好ましく、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテルおよびポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルが特に好ましい。
The fluorinated copolymer of the present invention is produced by emulsion polymerization of the above-mentioned components (a) to (c) in the presence of a radical-generating polymerization initiator. The emulsifier to be used is preferably an anionic / nonionic combination. Examples of the anionic emulsifier include perfluorooctanoic acid sodium salt, potassium salt or ammonium salt, perfluorooctanesulfonic acid sodium salt and ammonium salt and the like. Examples include fluorine-based anionic emulsifiers, and hydrocarbon-based anionic emulsifiers such as ammonium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium alkylnaphthalenesulfonate, sodium dialkylsulfosuccinate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate and sodium alkanesulfonate. Of these, hydrocarbon-based emulsifiers are preferred for the stability of the aqueous dispersion and the prevention of cissing of the coating film. Examples of nonionic emulsifiers include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, and polyoxyethylene fatty acid ester. Fluorinated nonionic emulsifiers such as hydrocarbon nonionic emulsifiers, perfluoroalkylethylene oxide adducts and monohydropolyfluoroalkylethylene oxide adducts, and reactive emulsifiers such as the Aqualon RN series (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Can be used.
Among these, hydrocarbon nonionic emulsifiers are preferred from the viewpoint of the fineness of the particle size of the obtained copolymer and cost, and polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkyl phenyl ether are particularly preferred.

【0014】前記ラジカル発生型重合開始剤としては、
ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ターシャリ
ーブチルパーオキシピバレート、ベンゾイルパーオキサ
イド、ラウロイルパーオキサイドなどの油溶性有機過酸
化物、サクシニックアシッドパーオキサイドおよびター
シャリーブチルハイドロパーオキサイドなどの水溶性有
機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルおよびアゾビ
スイソバレロニトリルなどの油溶性アゾ化合物、アゾビ
ス(イミダゾリン−2−イル)プロパン塩酸塩、アゾビ
ス(メチルイミダゾリン−2−イル)プロパン塩酸塩、
アゾビスアミジノプロパン塩酸塩、アゾビスシアノバレ
リックアシッドなどの水溶性アゾ化合物、過硫酸アンモ
ニウムおよび過硫酸カリウムなどの水溶性無機過酸化物
が使用できる。これらの中でも水溶性の重合開始剤が好
ましい。また、レドックス重合させる場合は、還元剤と
して、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、ロン
ガリットおよびアスコルビン酸などを併用することが好
ましい。
The radical-generating polymerization initiator includes:
Oil-soluble organic peroxides such as diisopropylperoxydicarbonate, tertiary butyl peroxypivalate, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and water-soluble organic peroxides such as succinic acid peroxide and tertiary butyl hydroperoxide Oil-soluble azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobisisovaleronitrile, azobis (imidazolin-2-yl) propane hydrochloride, azobis (methylimidazolin-2-yl) propane hydrochloride,
Water-soluble azo compounds such as azobisamidinopropane hydrochloride and azobiscyanovaleric acid, and water-soluble inorganic peroxides such as ammonium persulfate and potassium persulfate can be used. Among these, a water-soluble polymerization initiator is preferable. In the case of redox polymerization, it is preferable to use sodium hydrogen sulfite, sodium sulfite, Rongalit, ascorbic acid, etc. in combination as a reducing agent.

【0015】重合条件としては、特に限定されないが、
好ましい反応における好適な重合温度は20〜100℃
であり、好適な圧力は1〜200kg/cm2であり、好適な
重合時間は3〜40時間である。重合に使用する単量体
は、その全量を初期にバッチ仕込しても良いし、重合の
進行と共に一部の単量体または単量体と乳化剤のプレエ
マルションを逐次添加しても良い。また、Tgの高い含
フッ素共重合体成分を添加し第1段の重合を行った後、
Tgの低い含フッ素共重合体成分を添加し第2段の重合
を行ってコア/シェル構造の含フッ素共重合体としても
良い。また、pH調整剤として、炭酸カリウム、炭酸水
素ナトリウムおよびリン酸2ナトリウムなどを加えるこ
とが好ましい。
The polymerization conditions are not particularly limited.
The preferred polymerization temperature in the preferred reaction is 20-100 ° C
The preferred pressure is 1 to 200 kg / cm 2 and the preferred polymerization time is 3 to 40 hours. The monomers used for the polymerization may be initially charged in batches at an early stage, or a pre-emulsion of a part of the monomers or a monomer and an emulsifier may be sequentially added as the polymerization proceeds. Also, after adding a fluorine-containing copolymer component having a high Tg and performing the first-stage polymerization,
A fluorine-containing copolymer component having a low Tg may be added and the second-stage polymerization may be performed to obtain a fluorine-containing copolymer having a core / shell structure. It is preferable to add potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, disodium phosphate, and the like as a pH adjuster.

【0016】本発明における含フッ素樹脂水性分散体を
塗料として使用するに際し、必要により、酸化チタン、
酸化鉄、フタロシアニンブルー、ベンジジンイエロー、
キナクリドンレッドおよびカーボンブラック等の顔料、
ステンレス粉、アルミニウム粉およびブロンズ粉等の金
属粉、顔料分散剤、紫外線吸収剤、表面調整剤、増粘
剤、防かび剤、防錆剤、成膜助剤および硬化促進剤など
の添加剤を加えることができる。上記含フッ素樹脂水性
分散体から得られた塗料用組成物は、塗料分野で通常、
行われている方法で使用することができ、例えば、鋼
板、ステンレス、アルミ、コンクリート、モルタル、プ
ラスチックおよび木材等の塗装基材にスプレー、はけお
よびロール等により塗装することができる。以下、実施
例を挙げて、具体的に説明する。
When the aqueous fluororesin dispersion of the present invention is used as a paint, if necessary, titanium oxide,
Iron oxide, phthalocyanine blue, benzidine yellow,
Pigments such as quinacridone red and carbon black,
Additives such as metal powders such as stainless steel powder, aluminum powder and bronze powder, pigment dispersants, UV absorbers, surface conditioners, thickeners, fungicides, rust inhibitors, film forming aids, and curing accelerators. Can be added. The coating composition obtained from the fluororesin aqueous dispersion is usually used in the coating field.
It can be used in a conventional method, and for example, it can be applied to a coating substrate such as a steel plate, stainless steel, aluminum, concrete, mortar, plastic and wood by spraying, brushing and rolling. Hereinafter, specific examples will be described.

【0017】[0017]

【実施例】実施例1 攪拌機を備えた2リットルのオートクレーブにイオン交
換水230g、アニオン性乳化剤としてパーフルオロオ
クタン酸アンモニウム塩3.2g、ノニオン性乳化剤と
してポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルである
花王(株)製のエマルゲン906を7.7gおよびエマ
ルゲン930を7.7g、単量体としてシクロヘキシル
アクリレート(以下、CHAという)16.7g、pH
調整剤として炭酸水素アンモニウム2.7g、還元剤と
して亜硫酸水素アンモニウム0.7gを仕込み、脱気と
窒素置換を3回繰り返した後脱気し、クロロトリフルオ
ロエチレン(以下、CTFEという)510gを仕込ん
だ。40℃まで昇温した後、1時間後から5時間に渡っ
て、重合開始剤として過硫酸アンモニウム10.3gを
純水65gに溶かした水溶液を、一定の割合で添加し
た。また、純水120g中にパーフルオロオクタン酸ア
ンモニウム塩3.8g、エマルゲン906を9.3gお
よびエマルゲン930を9.3g添加し、ここにCHA
150.2gおよびアクリル酸(以下、AAという)
5.6gを分散させた分散液を追加単量体として昇温1
時間後から一定の割合で5時間添加し、合計10時間重
合を行った。 その後室温まで冷却し、未反応のCTF
Eをパージし、オートクレーブを開放して、固形分が3
8重量%である含フッ素樹脂水性分散体(E1)を得
た。この時含フッ素樹脂水性分散体の凝集物は観察され
なかった。分散体の粒子径を測定した結果、粒度分布は
単分散であり、平均粒径は0.09μmであった。得ら
れた分散体の一部をメタノール中に投入し、洗浄乾燥
し、各種分析用に供した。GPCで測定したポリスチレ
ン換算の数平均分子量は150,000であり、Tgは
38℃であった。共重合体のフッ素分析をおこなったと
ころ13.5重量%であり、1H−NMRおよび13C−
NMRより、共重合体の組成は、CTFE/CHA/A
A=36/61/3(モル%)であることを確認した。
上記で得られたE1をベースに、下記試験例に示す配合
割合で塗料用組成物を調製し、それぞれの評価試験を実
施した。
EXAMPLE 1 In a 2 liter autoclave equipped with a stirrer, 230 g of ion-exchanged water, 3.2 g of ammonium perfluorooctanoate as an anionic emulsifier, and polyoxyethylene nonylphenyl ether as a nonionic emulsifier, Kao Corporation ), 7.7 g of Emulgen 906 and 7.7 g of Emulgen 930, 16.7 g of cyclohexyl acrylate (hereinafter referred to as CHA) as a monomer, pH
2.7 g of ammonium bicarbonate as an adjusting agent and 0.7 g of ammonium hydrogen sulfite as a reducing agent are added, and degassing and nitrogen replacement are repeated three times, followed by degassing, and 510 g of chlorotrifluoroethylene (hereinafter referred to as CTFE). It is. After the temperature was raised to 40 ° C., an aqueous solution in which 10.3 g of ammonium persulfate was dissolved in 65 g of pure water was added as a polymerization initiator at a constant rate over 1 to 5 hours. Further, 3.8 g of ammonium perfluorooctanoate, 9.3 g of Emulgen 906 and 9.3 g of Emulgen 930 were added to 120 g of pure water, and CHA was added thereto.
150.2 g and acrylic acid (hereinafter referred to as AA)
The dispersion having 5.6 g dispersed therein was used as an additional monomer to raise the temperature 1
After a lapse of time, the mixture was added at a constant rate for 5 hours, and polymerization was performed for a total of 10 hours. Thereafter, the mixture is cooled to room temperature and unreacted CTF
E, purge the autoclave and allow
8% by weight of a fluororesin aqueous dispersion (E1) was obtained. At this time, no aggregate of the aqueous fluororesin dispersion was observed. As a result of measuring the particle size of the dispersion, the particle size distribution was monodisperse, and the average particle size was 0.09 μm. A part of the obtained dispersion was put into methanol, washed and dried, and used for various analyses. The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 150,000, and Tg was 38 ° C. 13.5 wt% was subjected to fluorine analysis of the copolymer, 1 H-NMR and 13 C-
According to NMR, the composition of the copolymer was CTFE / CHA / A
It was confirmed that A = 36/61/3 (mol%).
Based on the E1 obtained above, coating compositions were prepared at the compounding ratios shown in the following test examples, and each evaluation test was carried out.

【0018】実施例2 初期仕込単量体をCTFE/CHA/エチルアクリレー
ト(以下、EAという)=510g/10.0g/4.
3gとし、追加単量体をCHA/EA/AA=90.0
g/39.0g/5.6gとした以外は実施例1と同様
の方法で重合をおこない、固形分が35重量%である含
フッ素樹脂水性分散体(E2)を得た。この時含フッ素
樹脂水性分散体の凝集物は観察されなかった。分散体の
粒子径を測定した結果、粒度分布は単分散であり、平均
粒径は0.09μmであった。得られた共重合体の数平
均分子量は180,000であり、Tgは34℃であっ
た。この共重合体のフッ素分析値は14.3重量%であ
り、実施例1と同様に分析した結果、CTFE/CHA
/EA/AA=35/37/25/3(モル%)である
ことを確認した。上記で得られたE2をベースに、下記
試験例に示す配合割合で塗料用組成物を調製し、それぞ
れの評価試験を実施した。
Example 2 The initially charged monomer was CTFE / CHA / ethyl acrylate (hereinafter referred to as EA) = 510 g / 10.0 g / 4.
3 g, and the additional monomer was CHA / EA / AA = 90.0
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to g / 39.0 g / 5.6 g, to obtain a fluorine-containing resin aqueous dispersion (E2) having a solid content of 35% by weight. At this time, no aggregate of the aqueous fluororesin dispersion was observed. As a result of measuring the particle size of the dispersion, the particle size distribution was monodisperse, and the average particle size was 0.09 μm. The number average molecular weight of the obtained copolymer was 180,000 and Tg was 34 ° C. The fluorine analysis value of this copolymer was 14.3% by weight. As a result of analysis in the same manner as in Example 1, CTFE / CHA
/ EA / AA = 35/37/25/3 (mol%). Based on the E2 obtained above, coating compositions were prepared at the compounding ratios shown in the following test examples, and each evaluation test was carried out.

【0019】実施例3 初期仕込単量体をCTFE/CHA/ターシャリーブチ
ルアクリレート(以下tBAという)=400g/1
0.0g/5.5gとし、追加単量体をCHA/tBA
/AA=90.0g/50.0g/5.6gとした以外
は実施例1と同様の方法で重合をおこない、固形分が3
5重量%である含フッ素樹脂水性分散体(E3)を得
た。この時含フッ素樹脂水性分散体の凝集物は観察され
なかった。分散体の粒子径を測定した結果、粒度分布は
単分散であり、平均粒径は0.10μmであった。得ら
れた共重合体の数平均分子量は190,000であり、
Tgは40℃であった。この共重合体のフッ素分析値は
11.5重量%であり、実施例1と同様に分析したとこ
ろCTFE/CHA/tBA/AA=31/40/27
/2(モル%)であることを確認した。上記で得られた
E3をベースに、下記試験例に示す配合割合で塗料用組
成物を調製し、それぞれの評価試験を実施した。
Example 3 The initially charged monomer was CTFE / CHA / tertiary butyl acrylate (hereinafter referred to as tBA) = 400 g / 1.
0.0 g / 5.5 g, and CHA / tBA
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that /AA=90.0 g / 50.0 g / 5.6 g, and the solid content was 3
5% by weight of a fluororesin aqueous dispersion (E3) was obtained. At this time, no aggregate of the aqueous fluororesin dispersion was observed. As a result of measuring the particle size of the dispersion, the particle size distribution was monodisperse, and the average particle size was 0.10 μm. The number average molecular weight of the obtained copolymer is 190,000,
Tg was 40 ° C. The fluorine analysis value of this copolymer was 11.5% by weight, and the same analysis as in Example 1 revealed that CTFE / CHA / tBA / AA = 31/40/27.
/ 2 (mol%). Based on the E3 obtained above, coating compositions were prepared at the compounding ratios shown in the following test examples, and each evaluation test was carried out.

【0020】比較例1 実施例1と同様のオートクレーブに、イオン交換水49
5g、パーフルオロオクタノイックアシッドアンモニウ
ム塩3.6g、エチルビニルエーテル(以下、EVEと
いう)110g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(以
下、HBVEという)7.5g、数平均分子量が700
であるポリオキシエチレンビニルエーテル(以下、EO
VEという)22.5g、炭酸カリウム5gを仕込み、
脱気と窒素置換を3回繰り返した後脱気し、CTFE1
90gを仕込んだ。30℃まで昇温後、過硫酸アンモニ
ウム0.8g、還元剤として亜硫酸水素ナトリウム0.
23gを圧入し重合を開始した。その後12時間重合を
行い、未反応のCTFEをパージし、オートクレーブを
開放して固形分が39%である含フッ素水性分散体(E
4)を得た。この時含フッ素樹脂水性分散体の凝集物は
観察されなかった。分散体の粒子径を測定した結果、粒
度分布は単分散であり、平均粒径は0.15μであっ
た。得られた分散体の一部をメタノール中に投入し、洗
浄乾燥することで分析用の共重合体を得た。得られた共
重合体のGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分
子量は58000であり、Tgは12℃であった。共重
合体のフッ素分析をおこなったところ28.0重量%で
あり、1H−NMRおよび13C−NMRより、共重合体
の組成は、CTFE/EVE/HBVE/EOVE=5
0/47/2/1(モル%)であった。上記で得られた
E4をベースに、下記試験例に示す配合割合で塗料用組
成物を調製し、それぞれの評価試験を実施した。
Comparative Example 1 In the same autoclave as in Example 1, ion-exchanged water 49 was added.
5 g, 3.6 g of perfluorooctanoic acid ammonium salt, 110 g of ethyl vinyl ether (hereinafter, referred to as EVE), 7.5 g of hydroxybutyl vinyl ether (hereinafter, referred to as HBVE), and a number average molecular weight of 700
Polyoxyethylene vinyl ether (hereinafter referred to as EO)
VE) (22.5 g) and potassium carbonate (5 g).
After degassing and nitrogen replacement were repeated three times, degassing was performed, and CTFE1
90 g was charged. After the temperature was raised to 30 ° C., 0.8 g of ammonium persulfate and 0.1% of sodium hydrogen sulfite as a reducing agent.
23 g was injected to initiate polymerization. Thereafter, polymerization was carried out for 12 hours, unreacted CTFE was purged, and the autoclave was opened to open a fluorine-containing aqueous dispersion (E) having a solid content of 39%.
4) was obtained. At this time, no aggregate of the aqueous fluororesin dispersion was observed. As a result of measuring the particle size of the dispersion, the particle size distribution was monodisperse, and the average particle size was 0.15 μm. A part of the obtained dispersion was put into methanol, washed and dried to obtain a copolymer for analysis. The obtained copolymer had a number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC of 58,000 and a Tg of 12 ° C. Fluorine analysis of the copolymer revealed that it was 28.0% by weight. From 1 H-NMR and 13 C-NMR, the copolymer composition was CTFE / EVE / HBVE / EOVE = 5.
0/47/2/1 (mol%). Based on the E4 obtained above, coating compositions were prepared at the compounding ratios shown in the following Test Examples, and each evaluation test was carried out.

【0021】比較例2 特開平3−33148の実施例記載の方法でCTFE/
エチレン/酢酸ビニル/イタコン酸/「エレミノールJ
S−2」〔三洋化成工業(株)製のアルキルアリルスル
ホこはく酸ナトリウム〕/1,9−デカジエン/VES
=41/15/41/1/1/0.5/0.5なる組成
の水性樹脂分散体(E5)を得た。得られた共重合体の
GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量は1
50000であり、Tgは40℃であった。共重合体の
フッ素分析を行った結果、22.0%であった。上記で
得られたE5をベースに、下記試験例に示す配合割合で
塗料用組成物を調製し、それぞれの評価試験を実施し
た。
Comparative Example 2 CTFE / CTFE was performed by the method described in the example of JP-A-3-33148.
Ethylene / vinyl acetate / itaconic acid / "Eleminol J
S-2 "[sodium alkyl allyl sulfosuccinate manufactured by Sanyo Chemical Industry Co., Ltd.] / 1,9-decadiene / VES
= 41/15/41/1/1 / 0.5 / 0.5 to obtain an aqueous resin dispersion (E5). The number average molecular weight of the obtained copolymer in terms of polystyrene measured by GPC was 1
50,000 and Tg was 40 ° C. The copolymer was analyzed for fluorine and found to be 22.0%. Based on the E5 obtained above, coating compositions were prepared at the compounding ratios shown in the following test examples, and each evaluation test was carried out.

【0022】試験例 白塗料での評価 (白塗料の調整)酸化チタン〔石原産業(株)製CR−
97〕200.0g、顔料分散剤〔サンノプコ(株)製
SNディスパーサント5027〕10.0g、消泡剤
〔ダウコーニング(株)製FSアンチフォーム013
B〕1.0g、イオン交換水98.0gおよびガラスビ
ーズ260gをホモディスパーを用いて混合・分散させ
て得られたミルベース(以下、ミルという)からガラス
ビーズを除去した後、水性分散体E1〜E5に下記表1
に示す重量割合で混合、攪拌して白塗料を調製した。
Test Example Evaluation with White Paint (Preparation of White Paint) Titanium oxide [CR-C available from Ishihara Sangyo Co., Ltd.]
97], 200.0 g, pigment dispersant [SN Dispersant 5027 manufactured by San Nopco Co., Ltd.] 10.0 g, antifoaming agent [FS Antifoam 013 manufactured by Dow Corning Co., Ltd.]
B] After removing glass beads from a mill base (hereinafter referred to as a mill) obtained by mixing and dispersing 1.0 g, 98.0 g of ion-exchanged water, and 260 g of glass beads using a homodisper, an aqueous dispersion E1 was prepared. Table 1 below for E5
And the mixture was stirred at the weight ratio shown in Table 1 to prepare a white paint.

【0023】[0023]

【表1】 CS12:チッソ(株) 2,2,4−トリメチルペンタンジオール−1,3 −モノイソブチレート 増粘剤 :旭電化(株)製 アデカノールUH420の10重量%水溶液[Table 1] CS12: Chisso Corporation 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3-monoisobutyrate Thickener: 10% by weight aqueous solution of ADEKANOL UH420 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.

【0024】(塗装および試験)0.6mmアルミ板
(アロジン処理5052P材)に川上塗料(株)製アク
リルウレタン塗料であるウレオール800を塗装した1
日後、上記で得られた白塗料用組成物を、バーコーター
で乾燥膜厚が30μmとなるように塗装した。塗装板は
常温で1週間乾燥させた後、以下の試験を行った。 ・光沢値:JIS K5400に記載の方法で60゜光
沢値を測定した。 ・耐水性:塗装板を40℃温水に3日間浸漬させ、試験
前後の光沢値を測定し、その保持率を算出した。 ・耐汚染性:得られた塗膜を名古屋市南部工業地帯にお
いて、45度の角度で6カ月間暴露試験を行い、試験前
後の明度差(ΔL値)を算出した。 ・耐候性:QUV(Qパネル社製蛍光紫外線耐候性試験
機)を用いて、4時間連続照射後、4時間塗面裏側から
イオン交換水をスプレーすることを1サイクルとし、2
50サイクル試験後の60度光沢保持率(%)を示し
た。 上記各試験の結果を下記表2に示す。
(Coating and Test) A 0.6 mm aluminum plate (allodined 5052P material) was coated with ureol 800, which is an acrylic urethane paint manufactured by Kawakami Paint Co., Ltd.
One day later, the white paint composition obtained above was applied using a bar coater so that the dry film thickness was 30 μm. The coated plate was dried at room temperature for one week and then subjected to the following test. Gloss value: A 60 ° gloss value was measured by the method described in JIS K5400. Water resistance: The coated plate was immersed in warm water at 40 ° C. for 3 days, the gloss value before and after the test was measured, and the retention was calculated. Stain resistance: The obtained coating film was subjected to an exposure test at an angle of 45 degrees for 6 months in an industrial zone in the southern part of Nagoya City, and the difference in lightness (ΔL value) before and after the test was calculated. -Weather resistance: One cycle consists of spraying ion-exchanged water from the backside of the coated surface for 4 hours after continuous irradiation for 4 hours using QUV (Fluorescent UV weathering tester manufactured by Q Panel Co., Ltd.).
The 60-degree gloss retention (%) after the 50 cycle test was shown. The results of the above tests are shown in Table 2 below.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明における塗料用含フッ素樹脂水性
分散体は、耐候性のみならず、高光沢と耐汚染性に優れ
た塗膜を与えるため、各種塗料用途に幅広く利用され
る。
The aqueous dispersion of a fluorine-containing resin for a paint according to the present invention gives a coating film having not only weather resistance but also high gloss and stain resistance, and thus is widely used for various paint applications.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】全単量体の合計量を基準とする必須構成単
量体の割合が、(a)フルオロオレフィン:5〜70モ
ル%、(b)シクロヘキシル基に置換基を有しても良い
アクリル酸シクロヘキシルエステル:20〜80モル
%、(c)水酸基を除く親水性官能基を有するエチレン
性不飽和単量体:0.1〜10モル%である、単量体混
合物を乳化重合させて得られる含フッ素共重合体を水性
媒体中に分散させてなる塗料用含フッ素樹脂水性分散
体。
(1) The proportion of an essential constituent monomer based on the total amount of all monomers is (a) 5-70 mol% of fluoroolefin, and (b) cyclohexyl group has a substituent. Efficient cyclohexyl acrylate: 20-80 mol%, (c) ethylenically unsaturated monomer having a hydrophilic functional group other than hydroxyl group: 0.1-10 mol%, emulsion polymerization of monomer mixture An aqueous dispersion of a fluorinated resin for coatings, wherein the fluorinated copolymer obtained by the above is dispersed in an aqueous medium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015091914A (en) * 2013-10-01 2015-05-14 Jsr株式会社 Composition for coating, coating and coated body

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JP2015091914A (en) * 2013-10-01 2015-05-14 Jsr株式会社 Composition for coating, coating and coated body

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