JPH11503777A - 懸垂アリル基を有する水媒介重合体 - Google Patents

懸垂アリル基を有する水媒介重合体

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JPH11503777A JP8531228A JP53122896A JPH11503777A JP H11503777 A JPH11503777 A JP H11503777A JP 8531228 A JP8531228 A JP 8531228A JP 53122896 A JP53122896 A JP 53122896A JP H11503777 A JPH11503777 A JP H11503777A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、コーティング組成物に有用なポリマーを提供する。このポリマーは、エチレン系不飽和モノマーを用いるフリーラジカル重合によって調製される。本発明のポリマーは、当該組成物を基体に適用し、酸素に曝したときにフリーラジカルフラックスを行うことができる懸垂アリル基を有する。好ましい組成物から作成された塗膜は、優れた、耐溶剤性、耐プリント性及び耐ブロック性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 懸垂アリル基を有する水媒介重合体 発明の分野 本発明は、重合体化学の分野に属する。特に本発明は、懸垂アリル基を有する アリル基含有スチレン−アクリル、アクリル及びビニルアクリルラテックスから 成るコーティング用組成物を提供する。 発明の背景 透明及び着色の両方の形態をした水性エマルジョン重合体又はラテックスは周 知のものである。その使用例としては、屋内及び屋外の建築物コーティング、一 般的金属コーティング、接着剤などがある。ラテックスは、スチレン、アクリル 酸ブチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、2−エチルカプロン酸ビニル、ア クリル酸、アクリロニトリル、メタクリル酸グリシド、アクリル酸2−ヒドロキ シエチルといったようなエチレン不飽和単量体の水性エマルジョン重合によって 形成できる。アクリル酸中のカルボキシル基及び/又はアクリル酸2−ヒドロキ シエチル中のヒドロキシル基といったような極性官能基を含むエチレン不飽和単 量体が使用された場合、これらの基は、水性環境に対するその親和性のため、エ マルジョン粒子の表面又はその近くにある傾向をもつ。その上、エマルジョン重 合の当業者にとっては、エマルジョン粒子表面近くでいずれかの水反応性をもた ない官能基の量を増大させるための技術は既知のものである。かかる技術の一例 としては、粒子のコアが少量の官能基を含んでいてもいなくてもよい一定の与え られた組成をもっておりしかも、粒子のシェル又はその他の層が、官能基の豊富 なものであり 得る異なる組成を有しているようなコア及びシェルラテックスの製造がある。ラ テックス粒子を設計する上で操作可能である多数の独立した変数のため、改良型 ラテックスの調製が不確実になっている。 以下に示す本発明は、重合体ゲル分画、重合体膨潤率の重要性及び水媒介粒子 内でのアリルの存続のために適切な単量体を選択することの重要性を例示してい る。さらに、ゲル分画、膨潤率、架橋点間の分子量及び溶剤耐性(メチルエチル ケトン2重すり合せ)といったような重合体フィルムの特性についても報告され ている。重合体フィルムの特性は、それをフィルム形成後に架橋できる場合に大 幅に増大させることができる。 「ぶらさがった」つまり懸垂型2重結合を含むエマルジョン重合体の調製は、大 気中で、熱によりそして光化学的に架橋するコーティング系のための考えられる 1つの解決法である。しかしながら、エマルジョン重合プロセスにはかかる2重 結合での遊離ラジカル重合も関与すると予想されることから、これは達成がむず かしいものである。エマルジョン重合体によって、低粘度で高分子量の重合体を 調製することが可能となるものの、不飽和を含む水媒介重合体粒子は、後にさま ざまな硬化条件下でコーティングを架橋する融通性を提供する。油性塗料を硬化 させるためのビヒクルとしての「アリル」基の使用は、長年にわたりアルキド樹 脂系において用いられてきた。アルキドは、ポリオール、ジカルボン酸及び脂肪 酸から調製されたエステル化樹脂である。アルキド樹脂中のぶらさがった2重結 合は、樹脂の脂肪酸部分の中に含まれている。ここで2重結合は、重合体の側鎖 の中に含まれそのバックボーン内に含まれていないことから「ぶらさがった」と 呼ばれているのである。樹脂の脂肪酸部分内で過酸化物を形成するための酸素及 びアリル水素原子の反応は 、架橋化学を開始させる。コーティング中のいわゆる「乾燥剤」つまり標準的に はコバルト塩は、室温でこの過酸化物を活性なヒドロキシル及び有機ラジカルに 分解する。以下の化学的事象の連鎖は、架橋されたコーティングを導く。このシ ステムの利点は、それが遊離ラジカルメカニズムを介して架橋化学における活性 作用物質として酸素を利用するという点にある。かくして、コーティング製剤は 、酸素に露呈されるまで安定している。その明白な欠点は、コーティングが乾燥 するにつれて有機溶剤が放出されるという点にある。水和性アルキドの最近の例 は、米国特許第 5,378,757号及びその中で引用されている参考文献及びPCT 出願 WO95/02019号ならびに米国特許第 4,251,406号の中に記述されている。さらに、 市販のアルキドコーティングは老化するにつれて、脆化して黄色くなる傾向をも つ。 アルキドに加えて、不飽和ポリエステルが不飽和ジカルボン酸のエステル化及び ポリオールから調製されるもう1つのクラスの樹脂である。重合体の不飽和半分 は通常、重合体分子のバックボーンの中にある。不飽和ポリエステルは水中油形 エマルジョンであってもよいものの、不飽和ポリエステルの油中水形エマルジョ ンが標準的である。米国特許第 3,629,169号は、油相がカルボン酸含有不飽和重 合体、スチレン又はメタクリル酸エステルといった共重合可能単量体、非イオン 乳化剤、揺変性増粘剤、塩基性中和剤、ジメチルアニリンから成る助触媒−触媒 系、油溶性コバルト塩及び熱過酸化物重合開始剤を含有した硬化性油中水形エマ ルジョンについて記述している。油相が撹拌されている間に水を添加することに よってエマルジョンが得られた。 米国特許第 3,950,287号は、室温で熱硬化性物体へと重合可能な油中水形エマ ルジョンを変換させるための方法について記述してい る。油相は、カルボン酸含有不飽和ポリエステル樹脂、重合可能な単量体、油溶 性コバルト塩及び、N−ヒドロキシルアルキル置換型、フェニル置換型第3アミ ン及びジアルキルアニリンから成る助触媒で構成されている。過酸化水素を含む 水相は、急速に硬化するエマルジョンを得るべく油の中に撹拌される。この参考 文献は、触媒及び助触媒の組合せに第3アミンの1つが窒素のアミノ基に付着し たヒドロキシアルキル基を有し第2アミンがジアルキルアニリンである第3アミ ン混合物が含まれている場合に、この組合せの有効性が高められるということを 主張している。又、ヒドロキシアルキル置換型アミンの−OH基は、エマルジョン の急速なゲル化に影響を及ぼす上での触媒−助触媒系の有効性を高めるコバルト と配位結合することが主張されている。上述の発明中のエマルジョンは、成形品 を調製するのに役立つものであると主張されている。 米国特許第 4,077,931号は、連続相としての水及び油相中の不飽和ポリエステ ル、共重合可能単量体及び過酸化物−コバルト−第3アミン硬化系を含む注入( 又は圧送)可能な熱硬化性油中水形エマルジョンの製造方法を記述している。こ の参考文献は、1800g/モル以上の分子量をもつ不飽和ポリエステルが、より優 れた特性をもつ油中水形エマルジョンを提供するということを教示している。こ の参考文献はさらに、エマルジョンの実質的な硬化が起こる前にエマルジョンが 使用可能な物体へと成形され得るようにする製剤配合についても記述していた。 かくして、この参考文献は、成形品のための成形用化合物としての不飽和エステ ルから調製された油中水形エマルジョンの使用を探究した。 エマルジョン重合体合成中の2重結合の重合の問題を回避するぶらさがった2 重結合をもつエマルジョン粒子への1つのアプローチは、まず最初に酸、エポキ シ又はカルボジイミド官能基をもつラテ ックス粒子を提供する合成を行ないそれに続いて2重結合を含むそれぞれエポキ シ又は酸官能基化合物との反応を行なうことにある。 米国特許第 4,244,850号は、水相中に分散された不飽和樹脂粒子をもち、乾燥 剤塩のエマルジョンと組合されている空気乾燥及び空気硬化型ラテックスコーテ ィング組成物について記述している。コーティング組成物は、まず第1に、粒子 にカルボキシル官能基又は1,2−エポキシド官能基が含まれているラテックス を調製することによって成形された。ラテックスの成形後、反応性カルボキシル 又は1,2−エポキシド官能基の一部分が、前記反応基のうちのもう1方の1つ を支持するエチレン不飽和単量体と反応させられて、ラテックス粒子上に不飽和 基を提供した。例えば、最初のラテックスが遊離カルボン酸官能基で作られる場 合、これは後にアクリル酸グリシジンと反応させられ、又初期ラテックスが遊離 1,2−エポキシド官能基で作られる場合、それは後にメタクリル酸と反応させ られて改質されたラテックス粒子の表面上に遊離エチレン不飽和を残す。乾燥剤 塩のエマルジョンはこのとき、後反応の後に添加される。コバルトナフタナート といった乾燥剤塩が、残留アクリレート半分の空気硬化を容易にするように使用 されている。興味深いことに、これらの主張を裏づける分析データは全く示され ていない。その代り、成型フィルムの広範な観察事実のみが示されている。例え ば、この特許は「水耐性、硬度及び付着性が観察され、それは漸進的に改善して 硬化アルキドコーティングの特性をもつに至ることがわかった」と述べている。 米国特許第 4,033,920号は、ぶらさがったメタクリレート2重結合を含んだア クリル分散重合体について記述する。この参考文献で記述された方法においては 、メタクリル酸グリシジルは、溶解状態のカルボン酸含有重合体と反応させられ た。溶剤は、減圧下で除去 され、重合可能単量体によって置換された。重合体溶液は、アンモニア、ジエタ ノールアミン又はトリエチルアミンで中和され、次に水中に分散されてエマルジ ョンを形成した。この参考文献は、エマルジョンの油相が、過酸化ベンゾイル及 びアゾビスイソブチロニトリルといった従来の重合開始剤を含むことができると いうことを示唆している。光硬化のためには、ベンゾイン(1例のみ実証された )、ベンゾインメチルエーテルなどといった光増感剤が提案された。この参考文 献は、紫外線又は電子ビームによって硬化したフィルムを調製するためのこれら のエマルジョンの使用に向けられていた。 第2のアプローチは、ぶらさがったメタクリレートでラテックス粒子を製造す るためメタクリル酸カルボジイミドとラテックス粒子を含有するカルボン酸を反 応させることにある(米国特許第 5,371,148号参照)。 米国特許第 3,219,610号は、メタクリル酸アリル、アクリル酸エチル及びメタ クリル酸メチルから調製されたエマルジョン粒子が、30分間 150℃で焼成された 時点でアセトン不溶性フィルムを生成することを教示している。エマルジョン重 合プロセスの中で残存したアリル半分が存在する場合にその量を測定するべく、 これらのフィルムのアリル含有量の分析は全く行なわれなかった。このプロセス ではいかなるスチレンも使用されず、ラテックス粒子のいかなる形態設計も試み られなかった。いかなるメチルエチルケトン(溶剤)耐性データも示されなかっ た。 L.V.Molkova et al.,Polymer Science USSR 28(2)p321(1986)は、メタ クリル酸アリル及びメタクリル酸メチルの共重合体のエマルジョン重合について 記述している。この参考文献は、臭素化によって測定した場合の83%という高い アリル残存率を教示してい る。共重合体のガラス転移温度は80℃以上であった。架橋は、ラジカル重合開始 剤の存在下で 150℃以上でフィルムを加熱した場合に起こった。 英国特許第2206591A号は、シェルがメタクリル酸アリルで架橋されたシード/ シェル/マントルラテックスを調製するためのメタクリル酸アリルの使用を教示 した(以下で用いる通り、シード/シェルはコアと呼ばれる)。より最近では、 Lee 及びRudin(Makromol.Chem.,Ropid Commun.10,655(1989))は、コアゲ ル含有量を与えるため「架橋剤」としてコア/シェルラテックス粒子のコアの中 でメタクリル酸アリルを5重量パーセント使用した。米国特許第 4,925,893号及 び欧州特許出願第 0297781A2号は、触媒の存在下で大気中で硬化するコーティン グを調製するためにメタクリル酸アリル及びフタル酸ジアリルとその他の重合可 能単量体の組合せを使用するラテックスの調製について教示している。スチレン は可能ではあるが好まれるものではない単量体として開示されている。 米国特許第 5,264,482号は、ラップタイムを増大させるため(又は湿潤縁部を 改善するため)の硬化添加剤として使用された「ぶらさがったアリルエーテル基 」で水溶性重合体を製造するためのカルボン酸含有共重合体とアリルグリシジル エーテルの反応について教示している。 上述のような製品に対するニーズが存在するものの、改善されたより低い初期 分子量特性、改善された付着性をもつ先進的製品及び乾燥剤塩又は一時的な薄膜 生成補助物質を使用して、又は使用することなく空気の存在下で低乃至は中温度 で、又は周囲条件下で架橋するような製品に対するニーズも存在する。発明の要約 本発明は、ぶら下がった又は懸垂アリル官能基を含む遊離ラジカルエマルジョ ン重合を介して調製された重合体を提供する。一実施形態においては、重合体は ラジカル供給源又は酸素に露呈された時点で、さらに、ゲル分画の増大及び/又 は膨潤化の減少によって証明されるように反応し、その結果、例えば印刷耐性、 ブロッキング耐性又は溶剤耐性といった改善された特性をもつコーティングが得 られる。好ましい実施形態においては、ラテックス組成物は、メタクリル酸アリ ル、メタクリル酸メチル及び/又はスチレン、アミノ官能基メタクリレート及び 付加的なエチレン不飽和単量体から調製される。さらに、付加的なエチレン不飽 和単量体にウレイド酸エチレン含有単量体が含まれていることが好ましい。図面の簡単な説明 図1は、20%のスチレンを伴うアリル基含有ラテックス内のスチレン吸収度に 対するアリル吸収度の理論上の比のプロットである。 図2は、粒子のシェル内でのスチレン(STY)又はメタクリル酸メチル(MMA)の重 量%と重合反応の中で残存したアリル基の百分率の関係を示すプロットである。 図3は、粒子のシェル内のスチレンの増大する百分率とアリル基の残存の関係 を示すプロットである。 図4は、30分間の硬化温度(°F)とゲル分画(×100)の関係を示すプロット である。 図5は、日中の相対湿度50%,23℃での硬化時間とアリル官能基ラテックスの 膨潤率の関係を示すプロットである。 図6は、日中の相対湿度50%,23℃での硬化時間とゲル分画(×100)の関係を 示すプロットである。 図7は、日中の相対湿度50%,23℃での硬化時間とg/モル単位 の架橋の間の分子量の関係を示すプロットである。発明の詳細な説明 本発明は、 − 少なくとも1つのアリル基及びアリル以外の少なくとも1つのその他のエチ レン不飽和基、又は遊離ラジカル反応が可能である基を有する化合物であるか、 又はカルボニル基以外の半分に結合されたアリル基を3つ以上有する化合物であ る、アリル基含有エチレン不飽和単量体と、 − スチレン単量体又はアルキル(アルキル)アクリレート、 − そして任意にはその他のエチレン不飽和単量体、 の遊離ラジカルエマルジョン重合の反応生成物を含む硬化性重合体組成物におい て、この重合体は、特にフィルム形成中及び/又は、この重合体が65℃未満のガ ラス転移温度を有する場合にはフィルム形成の後で、架橋を行なうのに充分な、 利用可能な懸垂アリル官能基を有する、硬化性重合体組成物を提供する。 本発明の重合体は、65℃未満、好ましくは55℃未満、最も好ましくは50℃未満 のガラス転移温度(Tg)を有する。 本書で用いる「アリル基含有エチレン不飽和単量体」という語は、少なくとも 1つのアリル基及び少なくとも1つのその他のエチレン不飽和基又はメルカプタ ンといったような遊離ラジカル反応が可能な基を有する化合物のことを言う。「 アリル基」及び「アリル官能基」という語は、アリル基がカルボニル基以外の半 分に結合されているアリル水素原子をもつ基のことを言う。 好ましい実施形態においては、利用される全アリル基含有エチレン不飽和単量 体の約70重量パーセント以上が、重合の後遊離アリル 基を有している。 さらにもう1つの好ましい実施形態では、アリル基含有エチレン不飽和単量体 は、メタクリル酸アリル、1−(2−メトキシ−3−ブテニル)メタクリレート といったメタクリル酸アルコキシブテニル、メタクリル酸ヒドロキシブテニル、 マレイン酸のアリル又はジアリルエステル及びポリ(アリルグリシジルエーテル )から成るグループの中から選択される。 好ましくは、アルキル(アルキル)アクリレートは、メタクリル酸メチル又は そのC2−C6アルキル同族体である。 さらにもう1つの好ましい実施形態においては、スチレン単量体は、スチレン 、アルファーメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン及びクロロメ チルスチレンから成るグループの中から選択される。 本発明の好ましいポリマーは、ポリマーが基体に適用され乾燥するとき架橋す るのを可能にするのに十分な垂下アリル官能基を有している。従って、かかる好 ましいポリマー組成物は、基体に約2ミルの厚さで適用され周囲温度に21日以下 の期間曝されたときに、約 100回のメチルエチルケトン往復摩擦を受けたとき浸 み込まれないままでいる。 さらに好ましい態様においては、ポリマー組成物は約1〜約15重量%のアリル 基含有エチレン性不飽和モノマーと約10〜約99重量%のスチレン性モノマーとそ の他のエチレン性不飽和モノマー、最も好ましくは、約2〜約10重量%のアリル 基含有エチレン性不飽和モノマーと約10〜約70重量%のスチレン性モノマーと残 り重量%のその他のエチレン性不飽和モノマー、全体で 100%、から製造される 。 特に好ましい態様においては、ポリマーは約4〜約6重量%のア リル基含有エチレン性不飽和モノマー、約20〜約55重量%のスチレン性モノマー 、およびその他のエチレン性不飽和モノマーから製造される。 上記ポリマーにおいて、利用できる追加のエチレン性不飽和種としては、例え ば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸 エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、メタ クリル酸イソブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチルヘキシル 、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、スチレン、α−メチルスチレン 、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸コルボジイミド、クロトン酸アルキル 、酢酸ビニル、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸ジ−オクチル、および一 般式(1)の化合物がある: 式中、R°は独立に、水素、または炭素原子12個までのアルキル基である。好ま しくは、R°の少くとも一つはメチルである。 一般式(1)の好ましい化合物には、下記のものがある: および 上記式中、アルキルおよびアルキレン基は直鎖でも又は分枝鎖でもよく、そし て別に特定されていない限り、12個までの炭素原子を 含有する。 好ましくは、ポリマーは窒素含有モノマー、好ましくは、既知の湿潤接着促進 モノマーを使用して製造され、かかるモノマーとしては、t−ブチルアミノエチ ルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、およびジエチルアミ ノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、 2−t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルア クリレート、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレン尿素、およびメ タクリルアミドエチレン尿素がある。 これらポリマーを製造するための一つの方法は界面活性剤を反応器に装入する ことを伴い、ラテックスのコア用モノマーの中にモノマー飢餓条件下で供給する 。ここで用いられるとき、用語「飢餓供給(starved−feed)」または「モノマー 飢餓(monomer starved)」は、予め加熱された反応混合物の中にモノマーの混合 物および別に開始剤が或る時間にわたって供給されるプロセスを称している。こ のプロセスは反応容器内でモノマーからポリマーへの高い転化率が維持されるの でコポリマーのより良い組成制御を生じる。このプロセスは重合のより良い温度 制御をも生じる。添加速度およびプロセス温度は使用される開始剤にとって最適 化される。反応は窒素のような不活性ガス下で80℃で好ましく行われ、そして重 合は過硫酸ナトリウムのようなラジカル開始剤を使用して開始される。コア用モ ノマーが反応器に供給された後に、反応器には、たとえば、界面活性剤、スチレ ン、アクリル酸ブチル、3−メルカプトプロピオン酸2−エチルヘキシル(シェ ルの分子量とゲル画分を制御するための連鎖移動剤)からなるモノマー分散剤ま たは溶液(そのモノマーがシェルを規定する)が供給される。 また、このプロセスでは、連鎖移動剤がエマルジョン中の全固形 分に基づいて重量で約0.01%〜8%の範囲内で利用されることが好ましい。代表 的な連鎖移動剤はブチルメルカプタン、メルカプトプロピオン酸、3−メルカプ トプロピオン酸2−エチルヘキシル、3−メルカプトプロピオン酸n−ブチル、 オクチルメルカプタン、イソデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン、 メルカプト酢酸、および本明細書中に組み入れられる米国特許第 5,247,040号に 教示されている反応性連鎖移動剤、特に、メルカプトプロピオン酸アリル、メル カプト酢酸アリル、メルカプトプロピオン酸クロチル、およびメルカプト酢酸ク ロチルである。 上記プロセスにおける適する開始剤、還元剤、触媒および界面活性剤は乳化重 合の分野で周知である。 代表的な開始剤としては、過酸化水素、ペルオキシニ硫酸カリウムまたはアン モニウム、過酸化ジベンゾイル、過酸化ラウリル、過酸化ジ−t−ブチル、2, 2’−アゾビスイソブチロニトリル、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベ ンゾイルなどがある。 適する還元剤は重合の速度を増加させるものであり、たとえば、重亜硫酸ナト リウム、ヒドロ亜硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム 、アスコルビン酸イソアスコルビン酸、およびそれらの混合物がある。 適する触媒は、重合の速度を増加する及び上記還元剤との組合せでは反応条件 下で重合開始剤の分解を促進するそれら化合物である。 適する触媒としては、遷移金属化合物、たとえば、硫酸第一鉄・七水和物、塩 化第一鉄、硫酸第二銅、塩化第二鉄、酢酸コバルト、硫酸第一コバルト、および それらの混合物がある。 適する界面活性剤としては、イオン性および非イオン性の界面活性剤、たとえ ば、アルキルポリグリコールエステル、たとえば、ラ ウリル、オレイル、およびステアリルアルコールのエトキシル化生成物;アルキ ルフェノールポリグリコールエーテル、たとえば、オクチル−またはノニルフェ ノール、ジイソプロピルフェノール、トリイソプロピルフェノールのエトキシ化 生成物;アルキル、アリールまたはアルキルアリールスルホネート、スルフェー ト、ホスフェートなどのアルカリ金属アンモニウム塩類、たとえば、ラウリル硫 酸ナトリウム、オクチルフェノールグリコールエーテル硫酸ナトリウム、ドデシ ルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルジグリコール硫酸ナトリウム、およ びトリ−tert−ブチルフェノールおよびペンタ−およびオクタ−グリコールスル ホン酸アンモニウム、スルホスクシネート塩、たとえば、スルホンコハク酸のエ トキシル化ノニルフェノール半エステル二ナトリウム、n−オクチルデシルスル ホコハク酸二ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなど、がある。 また、スチレンまたはアリル基を有する反応性のアニオン性または非イオン性 界面活性剤が使用されてもよい。例としては、アニオン性スルフェートまたはス ルホネートであるマゾンサム(MAZON SAM)181,183,184,211および非イオン性 であるマゾンサム 185〜187 として、PPG インダストリーズ社(PPG Industries ,Inc.)から販売されている表面活性モノマーがある。その他の反応性界面活性 剤としては、第一工業製薬によってアクアロン(AQUARON)の名で販売されている ものがある。アクアロン界面活性剤の例としては、次式の化合物がある: および 式中、Rはノニルまたはオクチルであり、nおよびmはそれぞれ1〜50および1 〜10の整数である。その他の反応性界面活性剤としてはトレム(TREM)LF−40の 名でヘンケル(Henkel)によって販売されているアルキルアリルスルホコハク酸 ナトリウムがある。かかる界面活性剤の更なる例は、本明細書中に組み入れられ る米国特許第 5,185,212号、第 2,600,831号、第 2,271,622号、第 2,271,623号 、第 2,275,727号、第 2,787,604号、第 2,816,920号および第 2,739,891号の中 に見いだすことができる。 水分散性および水溶性高分子もまた、ここに記載の乳化重合における界面活性 剤/安定剤として使用されてもよい。かかる高分子安定剤の例としては、水分散 性ポリエステル(本明細書中に組み入れられる米国特許第 4,946,932号および第 4,939,233号)、水分散性ポリウレタン(本明細書中に組み入れられる米国特許 第 4,927,876号および第 5,137,961号)、およびアルカリ可溶性アクリル樹脂( 本明細書中に組み入れられる米国特許第 4,839,413号)がある。 上記エマルジョンでは、ポリマーは水中に分散された粒子として存在する。 従って、本発明の別の面としては、約35〜約350nm の平均直径を有するポリマ ー性粒子が提供され、前記粒子はアリル基を含有するエチレン性不飽和モノマー とスチレン性モノマーと任意的にその他のエチレン性不飽和モノマーのラジカル 乳化重合の反応生成物からなり、前記粒子はフィルムを形成するために基体に適 用し約0℃以上の温度で酸素に暴露したときラジカル融合(free−radical flux )を行うのに十分な垂下アリル部分を有している。 好ましい態様におけるポリマー粒子においては、利用された全体のアリル基含 有エチレン性不飽和モノマーのうちの約60重量%より多くが遊離アリル基を有す る。 好ましい態様においては、粒子は一般に球状粒子である。従って、本発明の好 ましい態様においては、コア部分とシェル部分を有する一般に球状のポリマー粒 子が提供され、前記コア部分はエチレン性不飽和モノマーのラジカル乳化重合の 反応生成物からなるポリマー組成物であり、前記コア部分は約−50℃〜約60℃の 全Tgを有し、ゲル含量は0〜90%の範囲にあり、そしてアセトン中でのゲル部分 の膨潤比は2:1〜30:1の範囲であり、そして前記シェル部分は、アリル基含 有エチレン性不飽和モノマーとスチレン性モノマーと任意的にその他のエチレン 性不飽和モノマーのラジカル乳化重合の反応生成物からなるポリマー組成物であ り、前記シェルは約0〜90%のゲル含量を有し、かつ約0℃のような低い温度で 架橋を行うのに十分な垂下アリル官能基を有する。 かかる粒子においては、全Tgは約−30℃〜約30℃である。 ポリマー粒子はまた、多裂片形態(multilobe form)、落花生殻、ドングリ形 態、ラズベリー形態、または「o」形状で製造されてもよい。 かかる粒子においては、前記コアが前記粒子の全重量の約20〜約80%を構成し 、そして前記シェル部分が前記粒子の全重量容積の約80〜約20%を構成すること が更に好ましい。 この点では、ゲル画分は本明細書中に組み入れられる米国特許第 5,371,148号 に教示の方法により測定される。CP.J.フローリイ(Flory)著「ポリマー化学の 原則(Principles of Polymer Chemistry)」(コーネル大学出版(Cornell Unive rsity Press)、ニュー ヨーク州イタカ(Ithaca)(1953))第9章;P.J.Flory,J.Am.Chem.Soc. 第69巻第2983頁(1947);P.J.Flory,J.Am.Chem.Soc.第59巻第 241頁(19 37);W.H.Stockmeyer,J.Chem.Phys.第12巻第 125頁(1944)〕 本発明の更に別の面としては、上記ポリマーからなるラテックスペイント組成 物が提供され、それはさらに一つまたはそれ以上のレベリング、レオロジー、お よびフローコントロール剤、たとえば、シリコーン、フルオロカーボンまたはセ ルロース化合物;増量剤;反応性の融合助剤(coalescing aid)、たとえば、本 明細書中に組み入れられる米国特許第 5,349,026号に記載されているもの;可塑 剤;艶消剤;顔料湿潤剤および分散剤および界面活性剤;紫外線(UV)吸収剤; UV光安定剤;着色顔料;体質顔料;脱泡および消泡剤;沈降防止;垂れ防止およ び増粘剤;皮張防止剤;浮動防止および色浮き防止剤;殺菌剤および殺カビ剤; 腐食防止剤;増粘剤;または融合助剤を含む。 かかる添加剤の特定の例は、20005 ワシントンD.C.北西部ロード アイラン ド アベニュー(Rhode Island Avenue)1500に在る全国ペイント&コーティング ズ協会(National Paint & Coatings Association)によって発行されたロー マ テリアルズ インデックス(Raw Materials Index)の中に見いだすことができる 。かかる添加剤の更なる例および乳化重合の方法論は本明細書中に組み入れられ る米国特許第 5,371,148号の中に見いだされるであろう。 艶消剤の例としては、合成シリカ、商標シロイド(SYLOID)(登録商標)でW .R.グレース アンド カンパニー(W.R.Grace & Company)のダビソン化学部 門(Davison Chemical Division)から入手可能;ポリプロピレン、商標ハーコフ ラット(HERCOFLAT)(登録商標)でハーキュリーズ社(Hercules Inc.)から入 手可能;合成 珪酸塩、商標ゼオレックス(ZEOLEX)(登録商標)でJ.M.ヒューバー社(J.M .Huber Corporation)から入手可能;がある。 分散剤および界面活性剤の例としては、ビス(トリデシル)スルホコハク酸ナ トリウム、ジ(2−エチル)ヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジヘキシルス ルホコハク酸ナトリウム、ジシクロヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジアミ ルスルホコハク酸ナトリウム、ジイソブチルスルホコハク酸ナトリウム、イソデ シルスルホコハク酸二ナトリウム、スルホコハク酸のエトキシル化アルコール半 エステル二ナトリウム塩、アルキルアミドポリエトキシスルホコハク酸二ナトリ ウム、N−(1,2−ジカルボキシエチル)−N−オクタデシルスルホコハク酸 四ナトリウム、N−オクタスルホコハク酸二ナトリウム、硫酸化エトキシル化ノ ニルフェノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールなどがある。 粘度、分散、および流動コントロール剤の例としては、ポリアミノアミドホス フェート、ポリアミンアミドの高分子量カルボン酸塩、および不飽和脂肪酸のア ルキレンアミン塩があり、全て商標アンチテラ(ANTI TERRA)(登録商標)でBY K チミー USA(BYK Chemie USA)から入手可能である。更なる例としては、ポリ シロキサンコポリマー、ポリアクリレート溶液、セルロースエステル、ヒドロキ シエチルセルロース、疎水性に改質されたヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ キシプロピルセルロース、ポリアミドワックス、ポリオレフィンワックス、カル ボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ナトリ ウム、およびポリエチレンオキシドがある。その他の増粘剤の例としては、メチ レン/エチレンオキシド会合性増粘剤、および水溶性カルボキシル化増粘剤、た とえば、ユニオンカーバイド(Union Carbide)から商標ユーカーポリフォーブ(UC AR POLYHOBE)で販売されているものがある。 幾つかの専売の消泡剤が商業的に入手可能であり、たとえば、バックマン ラ ボラトリーズ社(Buckman Laboratories Inc.)の商標ブルブレイク(BRUBREAK )で;BYK チミーUSA の商標Byk(登録商標で、ヘンケル コーポレーション/コ ーティング ケミカルズの商標フォーマスター(Foamaster)(登録商標)および ノプコ(Nopco)(登録商標)で;アッシュランド ケミカル社(Ashland Chemica l Company)のドュリュー インダストリアル部門(Drew Industrial Division )の商標ドュリュープラス(DREWPLUS)(登録商標)で;トロイ ケミカル社(T roy Chemical Corporation)の商標トロイキド(TROYKYD)(登録商標)で;および ユニオン カーバイ社の商標SAG(登録商標)で、入手可能である。 殺菌剤、殺カビ剤、および殺生物剤の例としては、4,4−ジメチルオキサゾ リジン、3,4,4−トリメチルオキサゾリジン、変性メタホウ酸バリウム、N −ヒドロキシ−メチル−N−メチルジチオカルバミン酸カリウム、2−(チオシ アノメチルチオ)ベンゾチアゾール、ジメチルジチオカルバミン酸カリウム、ア ダマンタン、N−(トリクロロメチルチオ)フタルイミド、2,4,5,6−テ トラクロロイソフタロニトリル、オルソフェニルフェノール、2,4,5−トリ クロロフェノール、デヒドロ酢酸、ナフテン酸銅、オクタン酸銅、有機ヒ素、ト リブチル錫オキシド、ナフテン酸亜鉛、および8−キノリン酸銅がある。 UV吸収剤およびUV光安定剤の例としては、置換ベンゾフェノン、置換ベンゾト リアゾール、ヒンダードアミン、およびヒンダードベンゾエート、商標シアソル ブUV(CYASORB UV)でアメリカン シアナミド社(American Cyanamid Company) から入手可能;およびジエチル−3−アセチル−4−ヒドロキシ−ベンジル−ホ スホネート、4−ドデシルオキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、およびレゾ ルシノールモノベンゾエートがある。 本発明の更に別の面としては、任意的に上記添加剤の一つまたはそれ以上を含 有していてもよいコーティング組成物が提供される。水混和性の有機溶剤および /または融合助剤を利用することも望ましいかも知れない。かかる溶剤および融 合助剤は周知であり、そしてエタノール、n−プロパノール、イソプロパノール 、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール、エチレングリコールモ ノブチルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、プロピレングリ コールメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピ レングリコールメチルエーテル、ジアセトンアルコール、テキサノール(TEXANOL )(登録商標)エステルアルコール(イーストマン ケミカル カンパニー)な どがある。かかる溶剤および融合助剤には、反応性の溶剤および融合助剤、たと えば、ジアリルフタレート、モンサント(Monsanto)からのサントリンク(SANTO LINK)X1−100(登録商標)ポリグリシジルアリルアリルエーテル、および本明 細書中に組み入れられる米国特許第 5,349,026号および第 5,371,148号に記載さ れているようなその他のもの、も包含されるであろう。 (たとえば、J.K.Backus,High Polymers 第29巻(1977年)第 642〜680 頁 を参照) 本発明の更に別の面としては、さらに一つまたはそれ以上の顔料および/また は充填剤を、組成物の成分(a)と(b)の全重量を基準にして約1〜約70重量 %の濃度で、好ましくは約30〜約60重量%の濃度で含んでいる上記コーティング 組成物が提供される。 本発明で考えられる塗料組成物に用いられる適当な顔料は、表面塗料の通常の 技術者には良く知られている典型的な有機および無機の顔料であり、殊に、アメ リカンアソシエイションオブテクスタイ ルケミスツアンドカラーリスツの協力でソサイエティーオブダイヤーズアンドカ ラーリスツにより出版されたカラーインデックス第三版、第二刷(1982年)に記 載されている顔料である。顔料の例としては以下のものが含まれる(この例に制 限されはしないが)。カラーインデックス番号ピグメントホワイト6(二酸化チ タン)、カラーインデックス番号ピグメントレッド 101(赤色酸化鉄)、カラー インデックス番号ピグメントイエロー42、カラーインデックス番号ピグメントブ ルー15,15:1,15:2,15:3,15:4(銅フタロシアニン)およびカラーイ ンデックス番号ピグメントレッド57:1。 本発明のラテックス組成物は単独で、或いは他の通常のウオーターボーンポリ マーと共に利用出来る。本発明の更なるアスペクトとして、アリル基含有エチレ ン系不飽和モノマー、およびスチレン系モノマー或いは(アルキル)アクリル酸 アルキル、必要ならば他のエチレン系不飽和モノマーとのラジカル乳化重合の反 応生成物から成る硬化性ポリマー組成物(ここに、該ポリマーは、−30℃の低温 で架橋を行なうのに十分なアリル側鎖官能性を有している)および必要ならばポ リエステル、ポリエステル−アミド、セルロースエステル、アルキッド、ポリウ レタン、エポキシ樹脂、ポリアミド、アクリル誘導体およびビニールポリマー等 からなる群から選ばれる一個以上の水分散性ポリマーとのブレンドからなるウオ ーターボーン塗料組成物を本発明は提供する。 上記の処方を行ない、得られた塗料組成物を鋼、アルミニウム、木材、石膏板 、亜鉛メッキ鋼板(下塗りしている場合といていない場合がある)等の望ましい 基板或いは物品(article)に塗付し、空気乾燥させる。工業用塗料、紡織繊維塗 料、インク塗料、接着剤或いはプラスチック塗料用に設計した塗料組成物は皆本 発明の範囲に 入り、“物品(article)”なる用語に含まれる。従って、本発明の更なるアスペ クトとして、本発明の塗料組成物を塗付し乾燥した造形品或いは成形品が提供さ れる。 実験の部では、実施例3−17および図2は、乳化重合時にポリマー中へのアリ ル成分の残留は重合工程中に存在するモノマーの種類に依存することを示してい る。アリル官能性の喪失は、重合工程における例えば、粒内架橋に至るメタクリ ル酸アリルの両二重結合の反応による。アクリル酸ブチルの存在下におけるメタ クリル酸アリルの重合の結果は、重合工程終了後に残るアリル成分は無視し得る 程度であることをデータは示している。なお、アクリル酸2−エチルヘキシルの 存在下にメタクリル酸アリルを重合させると、重合工程終了後に約17%のアリル 成分が残留する。メタクリル酸メチルの存在下にメタクリル酸アリルを重合させ ると、重合工程終了後に約42%のアリル成分が残留する。従って、アクリル酸ブ チル、アクリル酸2−エチルヘキシル或いはメタクリル酸メチルの存在下にメタ クリル酸アリルを重合させると、高度に架橋したラテックス粒子が得られる。表 10d、実施例53−72にこの事実を示す。ここでは、殻がメタクリル酸メチルをハ ードモノマーとして含む場合(実施例65−72)とこれに対して殻がスチレンをハ ードモノマーとして含む場合(実施例46−53)の粒子について低膨潤度と高ゲル 率が得られる。核/殻ラテックス粒子中の架橋された殻はフィルム形成中にポリ マーの流れを制限するので、望ましくない結果となる。図2は、ラテックス粒子 の殻を形成するためのメタクリル酸アリルの重合中にスチレンが存在すると、ア リル成分の残存レベルが高くなることを示している。実際に、スチレンが存在す るとメタクリル酸アリルのアリル成分よりもメタクリル酸エステル成分の重合に 重合工程がより選択的である。結論としては、アリル基含有ラテックスポリマー の製作はスチレンの存在下で最も良く遂行される。尚、モノマー供給に低レベル のスチレンが存在する場合は、Tg調整のためのアクリル酸エステルモノマーの最 良の選択はアクリル酸ブチルよりも分子量の大きいモノマーである。従って、ア クリル酸ブチルの代わりにアクリル酸2−エチルヘキシルを使うと、所定のモル パーセントのレベルのスチレンよりも低い重量パーセントのスチレンを使用出来 る(図2参照)。 実施例18−28(表4,5)および図3は、メタクリル酸アリルの重合中にメタ クリル酸t−ブチルアミノエチルが存在するとアリル成分が更に残留することを 示している。従って、本発明の重要なアスペクトは、窒素官能性モノマーを使用 するとアリル基の残留度が高められるということである。アクリル酸ブチルにベ ースで、メタクリル酸t−ブチルアミノエチルを含有しない殻(プロット上スチ レン含量ゼロ)を有するポリマーについては、重合工程終了後に、メタクリル酸 アリルからのアリル基は本質的には残留しない。しかしながら、殻用のモノマー 供給に 5.8%のメタクリル酸t−ブチルアミノエチルを添加すると、重合工程終 了後に47%のアリル基が残留する。尚、殻用のモノマー供給にスチレンを添加す るので、供給にメタクリル酸t−ブチルアミノエチルを含んでいる場合の方が含 まない場合よりも殻中にアリル成分が残存するレベルが常に高い。 実施例29−45(表8b)は、スチレンベースの核/殻粒子で、殻がメタクリル 酸アリル、メタクリル酸t−ブチルアミノエチル、スチレンおよびアクリル酸ブ チルを含む場合は、79−100 %のアリル残存率が得られることを示している。尚 、これらのラテックスをカーストして空気乾燥したとき、膨潤度の直線的な減少 (詳細は実施例を参照)が37日にわたって起ったことをデータは示している。従 って、これらのラテックスは、添加ドライヤー無しで架橋された。 テイルソン(米国特許No.3,219,610)は、製造したフィルムがナフテン酸コバル トドライヤーが存在しても周囲温度で架橋しないことを示した。 殻中の各種モノマーがアリル基含有核/殻 ウオーターボーン粒子の製作工程 に及ぼす影響を示すために、殻の製作には次のモノマーを用い以下の実験を行な った。メタクリル酸t−ブチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチ ル、スチレン、アクリル酸2−エチルヘキシルおよび3−メルカプトプロピオン 酸2−エチルヘキシル。これらの核/殻粒子の核中のトリアクリル酸トリメチロ ールプロパンのレベルを変化させた。尚、ラテックス粒子の核のTgを調整しなが ら殻のTgを15℃に保つことによりラテックス粒子のTg計算値を変化させて全体の Tgを−5℃或いは15℃とした。ラテックスの製作を実施例46−62に述べた。その 実験を表9a−9eに記載した。実験結果、100%メッシュスクリーンでろ過可 能な固体(スクラップ)、せん断安定性、凍結融解安定性、最低フィルム形成温 度(MFFT)、パーセントアリル残存率、ラテックスのゲル率およびラテックスの 膨潤度を表9fに示す。表9gの結果の解析は設計中の各独立変数の効果を示す 。その結果は、トリアクリル酸トリメチロールプロパンのレベルを減少させなが ら、メルカプタンの全体のレベルを増加させると、スクラップの量が減少するこ とを示す。尚、全体のTgが15℃のラテックス粒子が、全体のTgが−5℃のラテッ クス粒子よりも高い凍結−融解サイクルを有するラテックス(平均して)を生じ た。本実験では、トリアクリル酸トリメチロールプロパンの全体のレベルを 0.1 %から 0.2%に増加させると、アリル残存率が3%減少する(平均して)。メタ クリル酸t−ブチルアミノエチルの代わりにメタクリル酸ジメチルアミノエチル を使用すると殻中にゲルが少なく膨潤度の高いラテックス粒子を有するポリマー を得る。ゲル含量が少なく膨潤度の高い殻から得られるラテックス粒子は、ゲル 含量が高く膨潤度の低い殻から得られるラテックス粒子よりもより効率的に薄膜 を生じる。 第二シリーズの実験(表10aに示す)では、スチレンをメタクリル酸メチル で置換する効果を示す(実施例65−73)。各メタクリル酸メチルベースの核/殻 ラテックスの特性を表10dに示す。結果の解析を表10eに示す。トリアクリル酸 トリメチロールプロパンのレベルを減少させながらメルカプタンの全体のレベル を増加させると、スクラップの量が減少し、全体のTgが15℃のラテックス粒子が 、全体のTgが−5℃のラテックス粒子よりも高い凍結−融解サイクルのラテック スを生じる(平均して)ことをその結果が示している。スチレンをメタクリル酸 メチルで置換すると、アリル成分残存率(平均して)を79%低下させ、ラテック ス粒子の膨潤度を減少させ、殻のゲル率を増加させる。実施例73(表10d)は、 殻中のスチレンを少量のメタクリル酸メチルで置換すると、核/殻形態は勿論の こと予想外の高アリル残存レベルを得ることを示している。 表11a−11c並びに表9b及び9cに示されたデータの分析により、コア/シ ェルラテックス粒子のシェルにおける、2−エチルヘキシルアクリレートをブチ ルアクリレートに換えた作用(実施例74から82)が示された。ブチルアクリレー トをベースにしたコア/シェルラテックスの各々の特徴を、表11dに示した。こ れらの結果の分析を、表11eに示す。ラテックスの望ましい特性のひとつは、ラ テックスが凍結され、その後融解される場合に、ラテックスが、固体ではなく、 安定した液体へと融解されることである。凍結−融解の結果は、全Tgが15℃であ るラテックス粒子は、全Tgが−5℃であるラテックスよりも、(平均して)より 高い凍結−融解サイクルを伴うラテックスを生じることを示している。2−エチ ルヘキシルア クリレートをブチルアクリレートと換えると、(平均して)12%までアリル残基 の残存率が低下し、このラテックス粒子の膨潤比が低下し、かつこのシェルのゲ ル分画は増大する。2−エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネートは、こ の粒子のゲル分画を減少する(シェル内のゲル分画を減少することによって)一 方で、トリメチロールプロパントリアクリレートは、この粒子のゲル分画を増加 する(コア内のゲル分画を増加することによって)。トリメチロールプロパント リアクリレート濃度を 0.1%から 0.2%へ増加すると、このラテックス粒子の膨 潤比の減少作用(平均して)がもたらされる。 実験の第四のシリーズ(表12a)は、この粒子の全Tgを−5℃から−15℃に達 するように、コアのTgを調節する一方で、シェルのTgを−5℃と低いまま維持す る作用を示している(実施例83から91)。2−エチルヘキシルアクリレートは、 このラテックスの調製において、Tgが低いモノマーとして使用された。更に、t −ブチルアミノエチルメタクリレートが、ジメチルアミノエチルメタクリレート と比較された。この実験結果は、表12dに示した。これらの結果の分析(表12e )は、t−ブチルアミノメタクリレートの代わりに、ジメチルアミノエチルメタ クリレートを使用すると、(平均して)7.6%のアリル残存率の増加を生じるこ とを示している。更に、ジメチルアミノエチルメタクリレートは、全ゲル分画が より少ないラテックス粒子を生じる。表12dに示されたように、硬質コア及び軟 質シェルを伴うこれらのラテックス(シェルTg=−5℃、全Tg=15℃)は、硬質 シェル(Tg=15℃)及び軟質コアを伴うラテックスよりも、平均して非常に低い 凍結−融解サイクルを有する。 実施例95,96,101 及び102 は、スチレンとは共重合するが、アリル基とは重 合しないように設計された、非反応性の分子量は小さ い陰イオン界面活性剤(AEROSOL OT)、ポリエステル型界面活性剤、及び反応性 陽イオン界面活性剤のような、広範な種類の界面活性剤を、乳化重合法に使用す ることができることを示している。 実施例97及び98は、アリル及び強化されたスチレン表面を有するアリル基含有 ラテックスを調製するために、強制供給材料(power feed)(又は傾斜供給材料 (gradient feed))を用いる方法を示している。 実施例 103及び 104は、アリルメタクリレートの代わりに、ヒドロキシブテニ ルメタクリレートを用いる、アリル基含有ラテックスの新規組成物を調製する方 法を詳細に説明している。 実施例 105は、アリル基含有ラテックス粒子のシェル上に、ポリ(アリルグリ シジルエーテル)(MONSANTOLINK X-100)をグラフト重合するための、新規組成 物及び方法を詳細に説明している。 実施例 106は、このシェル用のモノマーとしてのブチルメタクリレートの使用 を詳細に説明している。実施例 107は、ラテックス粒子のシェルにおけるイソボ ロニルメタクリレートの使用を詳細に説明している。実施例 108及び 109は、そ れぞれ、スチレン10%及び45%を伴うラテックス粒子の調製を詳細に説明してい る。 実施例 110及び 111は、前述のモノマーの供給材料中のAQUACAT触媒の使用を 示している。これらのラテックス類を比較すると、前記モノマーの供給における 陰イオン界面活性剤AEROSOL 18の使用が、ろ過性の低い固形物を伴う加工の価値 があるラテックスを生じ;他方で、AEROSOL 18の代わりに、陰イオン界面活性剤 AEROSOL OT−75を使用すると(実施例111)、望ましくない高レベルのろ過性の固 形物を生じることが示されている。 AQUACAT のような乾燥剤が、配合物に添加され、周囲条件で硬化可能な水に浮 かぶポリマーの硬化速度を促進することが好ましいが ;しかしAQUACAT の使用は、この配合物中のAQUACAT の適切な攪拌を必要とし、 かつその水に浮かぶ粒子への吸収は、時間に依存したものである。更に、着色し た配合物において、おそらく色素は、一部のAQUACAT を吸収するので、着色して いない配合物の場合よりも、着色した配合物の場合の方が、使用量が多く必要で あろう。このモノマー供給材料へのAQUACAT の直接的な添加によって、アリル残 基を含む粒子のシェルは、このシェル上にアリル残基に密に近接するように吸収 されたAQUACAT を有し、非常に効果的な触媒の使用をもたらし;その結果、前述 の問題点を回避する。このラテックスに関する架橋結合試験の結果は、表20の実 施例 110に示している。 顕微鏡試験 “古典的”コア/シェル形態は、ラテックス合成の所望の目的であることが多 いにもかかわらず、多小葉様の形態のような別の形態が望ましいことがある。例 えば多小葉様ラテックスであるRHOPLEXML200 が、Rohm & Haas 社から販売され ている。この種の形態は、配合されたコーティングのレオロージーに利点がある と考えられている。この試験で得られた“古典的”コア/シェル形態に加え、3 種の追加の形態が同定された。実施例44のラテックスは、多小葉粒子を含む一方 で、実施例59由来のラテックスは、均一化されたシェルを伴うピーナツ型シェル 形態を含んだ。未知の形態が、実施例75から78において発見された。これらの実 施例から得られるラテックス粒子の多くは、形状が中央に穴があるドーナツ型で あるように見え、以後これを“O−型”と称す。 架橋結合試験 実施例26及び27で得られたラテックスにおけるアリル残基の残存率は、それぞれ 85及び92%であった。これらのラテックスは、コバルト触媒の添加の有無につい て試験した(詳細は実施例 112参照)。 1ミルのフィルムが、剥離紙上にキャストされ、その後様々な温度の強制熱風炉 において30分間硬化された。これらの結果は、図4に示した。一般に、硬化温度 が上昇すると、そのフィルムのゲル含有量が、コバルト乾燥剤の存在及び非存在 に関わらず増加する。このコバルト乾燥剤を含有する試料は、一般に、コバルト 乾燥剤を含まない試料よりも、わずかにゲル分画が高い。 実施例29から45は、コア重量に対し 0.2〜0.46%の濃度のトリメチロールプロ パントリアクリレートで合成する間に、コアが架橋結合した、一連のコア/シェ ルラテックス類、及び様々な濃度のアリルメタクリレート、t−ブチルメタクリ レート、及び2−エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネートを含むシェル を示している。表6aは、この実験で調製された各種ラテックスの組成(粒子重 量に対する)を示している。このデータは、これらのラテックスの1ミル乾燥フ ィルムが室温で硬化される場合には、16ラテックス中の13の膨潤比は、経時的に 低下したことを示した。1日当たりの膨潤比の変化が、37日間にわたる膨潤比の 低下を測定することによって得られ、これによりこれらのプロットの勾配が得ら れ、1日当たりの膨潤比の変化を決定した。図5は、実施例32及び36から調製さ れた透明なラテックスフィルムの膨潤比を、室温での時間の関数として示してい る。この膨潤比は、経時的に直線状に減少することが示されている。1日当たり −0.031 の膨潤比の低下が、フィルムが加齢するにつれて、これらのフィルムの 架橋密度が増加することを示している両方のフィルムについて得られた。この結 果は、このフィルム内の架橋結合を表示している。 図6及び7は、実施例99で調製された透明なフィルムの架橋結合を示している 。下記の3種の実施例が示されている:コバルト乾燥剤、メチレンブルー、及び 架橋結合活性化剤としてMONSANTOLINK X I-100 を使用する、透明なフィルム;触媒としてメチレンブルーを使用して調製 された、透明フィルム;並びに、触媒としてコバルト乾燥剤を使用する、透明な フィルムである。図6及び7に示されたように、コバルト乾燥剤又はコバルト乾 燥剤、メチレンブルー及びMONSANTOLINK XI-100 の組み合わせは、これらが室温 で硬化するので、フィルムゲル分画の増加、及び透明フィルムの架橋結合点の間 の分子量の減少において、非常に効果的である。更に、このコバルト乾燥剤の使 用も効果的である。メチレンブルーの使用それ自身は、実施例99で調製された透 明フィルムにおける架橋結合の促進において、有効であるとは認められなかった 。詳細は、実施例 114に示す。 実施例 115(表20)に示したように、選択されたラテックスが配合され、その 後透明なフィルムが、アルミニウムパネル上にキャストされた。このフィルムの 乾燥フィルムの厚さは、2ミルであった。このデータは、メチルエチルケトンに 対する耐性を、周囲条件又は熱条件下で硬化された場合の透明なフィルムについ て得ることができることを示している。耐溶剤性は、選択された試料が30分間硬 化される場合には 110℃と同じくらい低い温度で、もしくは5日間程度で硬化さ れる場合には室温で得られた。 実施例29から 105、及び 109で使用したモノマー類の重量百分率の範囲を、下 記表に示した: 上記したラテックスにおいて、シェルは、粒子の約40重量%である。 例えばブチルメタクリレート及びイソボルニルメタクリレートのようなその他 のモノマーの使用については、例 106及び 107で調製したアリル基含有水性粒子 の組成物において立証されている。 塗装工業では、被塗物に塗装を行う間あるいはその後に放出される揮発性有機 化合物(V.O.C.)を低減もしくは除去することが望ましい。しかしながら 、半光沢又は光沢塗膜における耐ブロッキング性及び耐印刷性を達成するため、 高Tgの水性樹脂(Tgは、典型的には、一般に20〜35℃もしくはそれ以上である) を多量の共溶剤とともに塗膜中で処方することが一般的である。次いで、適用時 、実際には塗料樹脂を共溶剤によって一時的に可塑化し、周囲温度でフィルム形 成を行って連続したフィルムを形成するであろう。しかしながら、乾燥時、共溶 剤が周囲に逃出し、塗膜がより硬くなり、改良された耐ブロッキング性及び耐印 刷性を生じる。例 116及び 119は2種類の磨砕物(グラインド)の調製について 記載し、一方のそれは低揮発性有機化合物(低V.O.C.−200 g/Lよりも 少ない)の建築用半光沢塗料についてであり、他方のそれはゼロ揮発性有機化合 物(ゼロV.O.C.)の塗料についてである。例 117及び 120は、これらの2 種類の磨砕物を使用して、例47,48,62,73,76,80,81,82,83,92,93及び 94のエマルジョンから低V.O.C.及びゼロV.O.C.の半光沢建築用塗料 を調製することを立証し、また、例 118及び 121は、例 117及び 120からの塗料 における耐ブロッキング性及び耐印刷性の進展を詳述する。データからわかるこ とは、Tgが15℃でありかつアリルメタクリレートを有しないエマルジョン(エマ ルジョン例92を参照)から調製される半光沢の塗料は、早期に耐ブロッキング性 を達成するものでもなけれ ば、認めうる程度の耐印刷性も達成せず、一方、このような半光沢塗料であって アリルメタクリレート周囲硬化の利点を有するものは、これらの性質をさまざま な程度まで進展させることができる。 アリル基含有ラテックスは、多数の手法で調製することができる。反応性可塑 剤、例えばジエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリ アクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロ パントリアクリレート、ジビニルアジペート又はジイソプロペニルアジペートを 使用することができる。その他の例は、参照して本願明細書に記載する米国特許 第 5,371,148号において見い出すことができる。さらに、反応性融合助剤、例え ば、参照して本願明細書に記載する米国特許第 5,349,026号に開示されるような アセトアセテート類及びそのエナミン類も利用することができる。非反応性のフ ィルム形成性助剤、例えばアルコール、ヒドロキシエーテル、エステル、乳酸エ ステル又はケトンもまた使用できる。また、上記した可塑剤を炭化水素溶剤ある いは、超臨界の二酸化炭素と組み合わせて使用することもできる。上記した技法 を使用して官能化したポリマーは、水から直接に基材に適用することができ、さ もなければ、必要に応じて、乾燥ポリマーとして分離することができる。用途と しては、(以下のものに限定されないけれども、)金属、紙、プラスチック、木 材、インク、そして織物(デキスタイル)用の塗料がある。 実験の部 材料: AEROSOL-OT、ナトリウムジオクチルスルホスクシネートは、Cytec Industries ,Inc.社製のアニオン系界面活性剤である。 AEROSOL 18,N−オクタデシルスルホスクシネートは、Cytec Industries,In c.社製のアニオン系界面活性剤である。 TERGITOL NP-40(70%、水中で)は、Union Carbide Corporation 社製のノニ ルフェノール系非イオン界面活性剤である。 ヒドロキシブテニルメタクリレートは、1,2−エポキシ−3−ブテンとメタ クリル酸の反応によって得られた異性体の混合物である。 TREM LF-40(40%固形分)は、ナトリウムドデシルアリルスルホスクシネート 、Henkel社製のアニオン系反応性界面活性剤である。 ヒドロサルファイト AWC(100%固形分)は、ナトリウムホルムアルデヒドスル ホキシレート、Henkel社製の還元剤である。 HITENOL HS-20,(100%)は、イポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル アンモニウムサルフェート、DKS,International,Inc.,Japan 社製の反応性界 面活性剤である。 MAZON SAM-185は、PPG Industries,Inc.,Chemicals Group 社製の共重合可 能な界面活性剤である。 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホネート、ナトリウム塩(AMPS 、水中で50%固形分)、Lubrizol Corp.(Wichleffed,Ohio 44092)社製。 アリルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート及びジメチル アミノエチルメタクリレートをROHM TECH INC.(195Canal St.,Malden,MA 021 48)社から入手した。 メチルメタクリレート、スチレン、t−ブチルアクリレート、2−エチルヘキ シルアクリレート、ナトリウムペルサルフェート、ナトリウムメタビサルファイ ト、イソアスコルビン酸及びt−ブチルヒドロペルオキシドをAldrich Corp.社 から入手した。 トリメチロールプロパントリアクリレート及び3官能性アクリレートをPolysc iences社から入手した。 ペンタエリトリトールトリアクリレート及びペンタエリトリトー ルテトラアクリレートをPolysciences社から入手した。 アセトアセトキシエチルメタクリレート(AAEM)は、Eastman Chemical Compa ny社製のモノマーである。 2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート、メルカプタン連鎖移動剤 をPhillips Petroleum Company社から入手した。 MONSANTOLINK XI-100、ポリ(アリルグリシジルエーテル)は、Monsanto社製 の反応性ペルオキシド形成性マクロモノマーである。 AQUACAT(コバルトのアルキルアリールエトキシレート;5%活性コバルト金 属、72%固形分)、ULTRA additives,inc.(460 Straight St.,Paterson,NJ 07501)社製。 HYDROCURE II(コバルトネオデカノエート、45%固形分)、Mooney Chemical ,Inc.(2301 Scranton Rd,Cleveland,Ohio 44113)社製。 FC-430(フルオロ界面活性剤、98.5%固形分)、3M Center(St.Paul,Minne sota,55144-1000)社製。 SURFYNOL 104及び104DPM(50%固形分)、Air Products and Chemicals,Inc .(7201 Hamilton Boulevard,Allentown,PA 18195-1501)社製。 プロピレングリコール及びTEXANOL エステルアルコールは、Eastman Chemical Company社製である。 TAMOL 1124は、Rohm & Haas 社製の分散剤である。 RHOPLEX ML-200は、Rohm & Haas Company 社製のアクリル系ラテックスである 。 RM-5は、Rohm & Haas Company 社製のレオロジー調節剤(増粘剤)である。 FOAMASTER APは、Henkel社製の脱泡剤である。 TI-PURE R-900 は、DuPont社製の二酸化チタンである。 BURGESS #98 は、Burgess Pigment 社製の微細粒径クレイである。 TIOXIDE R-HD6Xは、Tioxide 社製の二酸化チタンである。 TRITON CF-10は、Union Carbide 社製の界面活性剤である。 FOAMASTER AP及びFOAMASTER VFは、Henkel社製の脱泡剤である。 エチレングリコールは、Aldrich 社から入手した凍結防止剤である。 CELLOSIZE 4400H は、Union Carbide 社製のレオロジー調節剤である。 試験の手順 MFFT耐性: 最低フィルム形成温度耐性(MFFT耐性)を、乾燥中にフィルムの融合(凝集) が発生するような温度範囲に設定したMFFTバーの上に4ミルのアプリケータチュ ーブを使用して湿潤ラテックスフィルムを流延し、30分後に黄銅製のスパチュラ のブレードの端部をMFFTバー上の冷たい端部から熱い端部まで流延フィルムを介 して引っ張り、そしてブレートが実験者に対して著しい抵抗を示す温度を記録す ることによって決定する。 フィルムゲルフラクション(FGF)及びフィルム膨潤比(FSR): フィルムゲルフラクション(FGF)を、乾燥フィルムサンプル中におけるポリマ ーの不溶分重量フラクションを決定することによって得た。フィルム膨潤比(Fi lm Swell Ratio;FSR)を、乾燥フィルムサンプル中の不溶分重量フラクション の乾燥重量に対する、選らばれた溶剤中で膨潤せしめられた不溶性ポリマー重量 フラクションの比率(重量で)を決定することによって得た。4回の測定値から 平均値を決定した。使用した溶剤は、アセトンであった。 使用した手順は、次の通りである:各サンプルの測定に当り、4 ”×4”の 325メッシュのスチール製篩と金属秤量ボートを 120℃の真空炉中で 90分間にわたってベークし、P2O5上で30分間にわたって冷却し、そして秤量する (それぞれ、W1及びW2)。ラテックスフィルムを乾燥し、恒温恒湿の下で所 要の日数にわたって保持した後、フィルムの一片を切断し、秤量し(W3)、ア ルミニウム製の皿に載置し、そしてわきに置く。もう1つのフィルムサンプルを 切断し、秤量し(W4)そして過剰量の溶剤を入れたスクリューキャップの容器 に収容して、シェーカー浴上で一定の温度で16時間にわたって保持する。溶液プ ラス湿潤固体を容器から篩を通して添加することによってフィルムゲルを回収し 、篩+残りの湿潤固体を秤量する(W5)。この時点で、篩プラス固体及びフィ ルムサンプルを強制空気炉内のアルミニウム製ボートで一晩じゅう乾燥し、次い で80℃の真空炉内で3時間、そしてデシケータ内のP2O5上で30分間冷却する。サ ンプルを秤量し、ベーキング工程のうちの真空炉部分を、篩プラス乾燥固体(W 6)及びアルミニウム製ボートのフィルムサンプル(W7)について再現可能な 重量が得られるまで、反復する。計算は、次のようにして行う。 FGF =(W6−W1)/〔(W4)*〔(W7−W2)/W3〕〕 FSR =(W5−W1)/(W6−W1) エマルジョン形状のファクタ: コアの上にシェルが優先して付着せしめられているものを使用して調製したエ マルジョン粒子の透過電子顕微鏡写真を、粒子の形状及び粒子表面におけるシェ ルの外観について評価する。シェルの被覆が均一で丸い形状を有するものを1と 評価し、それ以外の形状及び形態のすべてを0(ゼロ)と評価する。 恒温恒湿ルーム: 73.5+/−3.5°F(23+/−2℃)及び50+/−5%相対湿度 の実験室試験のためのASTM標準条件の下でフィルムを調製し、そしてフィルムの 測定を行った。 塗料粘度: Krebs−Stormer 粘度計を使用して、24時間後の塗料粘度(単位KU)を測定し た。 光沢: 鏡面光沢についてのASTMメソッドD523 の試験方法に従い、BYK−Gardner 社 製のマイクロ−トリ−グロスメータ(光沢度計)を使用して、Leneta 2B不透 明ペーパー上に流延した6ミル(湿潤)厚のフィルムについて光沢を測定した。 耐ブロッキング性: フィルムを指示された回数まで乾燥した後、1psi の圧力を使用した建築用塗 料の耐ブロッキング性についてのASTM4946の試験方法に従い、Leneta 2B不透 明ペーパー上の6ミル(湿潤)フィルムを使用して耐ブロッキング性を測定した 。試験結果を数値で等級分けし、その際、等級1は 100%合格(塗装表面が音を たてずに持ち上がりはがれたもの)を表わし、等級2は塗装表面を剥離した時に 音をたてたがフィルムの劣化がおこらなかったものを表し、等級3は2つの表面 を剥離した時に塗装表面においてある程度の破壊があったものを表し、そして等 級4は 100%不合格(塗装表面が完全に一緒に流動してしまい、分離時、フィル ムの完全な破壊があったもの)を表わす。 耐印刷性: フィルムを指示された回数まで乾燥した後、4枚のチーズクロスの層の上に載 置した#9黒色ラバーストッパーの上に置いた4ポンドの重しを使用した建築用 塗料の耐印刷性についてのASTM D2064−91の試験方法に従い、Leneta 2B不 透明ペーパー上の6ミル( 湿潤)フィルムを使用して耐プリント性を測定した。試験結果を数値で等級分け し、その際、等級1は分離(demarcaption)がない(プリントを残すことなくク ロスが持ち上がる)100%合格を表わし、等級2は分離があること(ある程度の インプレッション=刷りが観察されること)を表わし、そして等級3は 100%不 合格(チーズクロスがフィルムに含浸)を表わす。 メチルエチルケトン耐性: フィルムをコンスタントにメチルエチルケトンですすいだ。合計重量が約1500 gであるアームの上に1kgの重しを置いたクロックメータを使用してデータを得 た。パネル上のフィルムの破壊が最初に観察された時点で試験を終了した。2回 の磨擦(後方と前方の1セット)としてデータを報告した。データはすべて、3 回の結果の平均値である。 例1 アクリルポリマーに結合したアリル部分の量を検量するための標準ポリマーの調 製 手順1: 凝縮器、窒素パージ管及び液面下供給管を装備した1000mlの樹脂重合容器に、 229gの水、 0.372gのTREM LF-40,0.12gのSAM185,12.58gのメチルメタク リレート、2.88gのスチレン、17.2gのブチルアクリレート、 0.125gの2−エ チルヘキシル3−メルカプトプロピオネート、0.12gのTERGITOL NP-40(100%) 及び2.05gの炭酸ナトリウムを添加した。窒素パージを始め、次いで反応器の内 容物を400rpmで80℃まで上昇させた。80℃に達した後、13gの水に溶解した 2.3 gの過硫酸ナトリウムからなる開始剤溶液の装入材料を反応器に添加した。 115 gの水、1.43gのTREM LF-40, 47.28gのメチルメタクリレート、 47.72gのス チレン、105.62gのn−ブ チルアクリレート及び 0.770gの2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネ ートからなるエマルジョン供給材料を 2.5g/分で反応器中に供給した。最初の エマルジョン供給を開始して5分後、33.5gの水中に溶解した 1.3gからなる開 始剤装入材料を0.16g/分で反応器中に供給した。最初のエマルジョン供給が完 了した後、4.03gのAEROSOL OT-75,21.0gのメチルメタクリレート、62.4gの n−ブチルアクリレート、7.16gのt−ブチルアミノエチルメタクリレート及び 3.29gの2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネートからなる第2の供給 材料、そして 0.5gのAMPSを同一の速度で供給した。最終の供給から5分後、12 gの水中に溶解した 0.4gの過硫酸ナトリウム及び 0.4gのメタ重亜硫酸ナトリ ウムの後触媒溶液を装入し、30分間にわたって加熱を継続した。エマルジョンを 冷却し、次いで 100メッシュのワイヤスクリーンで炉過した。固形分、46.4%、 乾燥した固体の量、を集めた。1.44g(100メッシュスクリーン)。 例2 FT−IR分析法 手順2: 前記例1からの上記ポリマーのサンプルを3日間風乾し、次いで残留する水を 除去するために眞空乾燥した。 3.7gの乾燥ポリマーを40gの塩化メチレン中に 溶解することによって一連のポリマー溶液を調製した。それぞれのポリマー溶液 に対して、調整された量のアリルアセテートを添加した。それぞれの溶液のスペ クトルを透過型フーリエ変換赤外分光分析器(0.1mmの液体セル)を用いて得た。1 649cm-1におけるアリル吸光度と1601cm-1におけるスチレン吸光度の比をアリル アセテート濃度の関数として得た。次に、それぞれのポリマー溶液に添加したア リルアセテートのモル数をアリルメタク リレートの等モル数に変換した。次いで、スチレン吸光度によって割ったアリル 吸光度をphr(樹脂 100g当りのアリルメタクリレートのg数)の関数としてプロ ットしたものを作成した。このプロットは、第1図に示されている。ポリマー中 のスチレンの全量は20重量%であった。 例3〜22 水性アリルメタクリレート含有コア/シェル粒子の調製、乳化重合中におけるア リルメタクリレートからのアリル部分の残存に対するシェル組成物の影響を示す ため 手順3: 凝縮器、窒素パージ管及び液面下供給管を装備した1000mlの樹脂重合容器に、 220gの水、0.372gのTREM LF-40,0.12gのSAM185、モノマー装入材料、0.12g のTERGITOL NP-40(100%),2.04gの炭酸ナトリウム、そして下記の表に記載の 反応器装入用モノマーを添加した。窒素パージを始め、次いで反応器の内容物を 400rpmで80℃まで上昇させた。80℃に達した後、13gの水に溶解した 2.3gの過 硫酸ナトリウムからなる開始剤溶液の装入材料を反応器に添加した。85gの水、 1.43gのTREM LF-40、そしてモノマーからなるエマルジョン供給材料を 2.5g/ 分で反応器中に供給した。最初のエマルジョン供給を開始して5分後、33.5gの 水中に溶解した 1.3gの過硫酸ナトリウムからなる開始剤装入材料を0.16g/分 で反応器中に供給した。最初のエマルジョン供給が完了した後、60gの水、4.03 gのAEROSOL 18,1.174gのTERGITOL NP-40(100%)及びモノマーからなる第2の エマルジョン供給材料を同一の速度で供給した。最終の供給から5分後、12gの 水中に溶解した 0.4gの過硫酸ナトリウム及び 0.4gのメタ重亜硫酸ナトリウム の後触媒溶液を装入し、30分間にわたって加熱を継続した。エマルジョンを冷却 し、次い で 100メッシュのワイヤスクリーンで炉過した。固形分レベル、乾燥物質の量(1 00メッシュスクリーンで捕集)、そして粒径を測定した。それぞれのラテックス の組成、それらの特性を第1〜4表に示す。シェル組成の関数としてアリル基の 残存を示すプロットを第2図に示す。 例23〜28 水性アリルメタクリレート−t−ブチルアミノエチルメタクリレート含有ポリマ ーの調製 手順4: 凝縮器、窒素パージ管及び液面下供給管を装備した1000mlの樹脂重合容器に、 229gの水、0.372gのTREM LF-40,0.12gのSAM185、モノマー装入材料、0.13g のTERGITOL NP-40(100%),2.04gの炭酸ナトリウム、そして下記の表に記載の 反応器装入用モノマーを添加した。窒素パージを始め、次いで反応器の内容物を 400rpmで80℃まで上昇させた。80℃に達した後、13gの水に溶解した 2.3gの過 硫酸ナトリウムからなる開始剤装入材料を反応器に添加した。 115gの水、1.43 gのTREM LF-40、そしてモノマーからなるエマルジョン供給材料を 2.5g/分で 反応器中に供給した。最初のエマルジョン供給を開始して5分後、33.5gの水中 に溶解した 1.3gの過硫酸ナトリウムからなる開始剤溶液を0.16g/分で供給し た。最初のエマルジョン供給が完了した後、4.03gのAEROSOL OT-75 及びモノマ ーからなる第2の供給材料を同一の速度で反応器中に供給した。最終の供給から 5分後、12gの水中に溶解した 0.4gの過硫酸ナトリウム及び 0.4gのメタ重亜 硫酸ナトリウムの後触媒溶液を装入し、30分間にわたって加熱を継続した。エマ ルジョンを冷却し、次いで 100メッシュのワイヤスクリーンで炉過した。固形分 レベル、乾燥物質の量(100メッシュスクリーンで捕集)、そして粒径を測定した 。それぞれのラテックスの組成、それらの特性を第5表に示す。 セレン化亜鉛上にフィルムを流延し、それぞれのラテックスから得られた乾燥 フィルムの透過赤外スペクトルを前記分析法に記載のようにして得た。比較のプ ロット(第3図に示す)から、第2のエマルジョン供給材料に対してt−ブチル アミノエチルメタクリレートを添加すると、乳化重合中におけるアリルメタクリ レートからのアリル部分の残存が改良されるということがわかる。 例29〜45 水性アリルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート含有ポリマ ーの調製 手順5: 凝縮器、窒素パージ管及び液面下供給管を装備した1000mlの樹脂重合容器に、 229gの水、0.372gのTREM LF-40、0.12gのSAM185、モノマー装入材料、0.13g のTERGITOL NP-40(100%)、2.04gの炭酸ナトリウム、そして下記の表に記載の 反応器装入用モノマーを添加した。窒素パージを始め、次いで反応器の内容物を 400rpmで80℃まで上昇させた。80℃に達した後、13gの水に溶解した 2.3gの過 硫酸ナトリウムからなる開始剤装入材料を反応器に添加した。115gの水、1.43 gのTREM LF-40、そしてモノマーからなるエマルジョン供給材料を開始した。最 初のエマルジョン供給を開始して5分後、33.5gの水中に溶解した 1.3gの過硫 酸ナトリウムからなる開始剤溶液を0.16g/分で供給した。最初のエマルジョン 供給が完了した後、4.03gのAEROSOL OT-75 及びモノマーからなる第2の供給材 料を同一の速度で反応器中に供給した。最終の供給から5分後、12gの水中に溶 解した 0.4gの過硫酸ナトリウム及び 0.4gのメタ重亜硫酸ナトリウムの後触媒 溶液を装入し、30分間にわたって加熱を継続した。エマルジョンを冷却し、次い で 100メッシュのワイヤスクリーンで炉過した。固形分レベル、乾燥物質の量(1 00メッシュ スクリーン)、粒径、粘度(ブルックフィールド、LVT #1スピンドル、60rpm)、 そしてpHを測定した。実験の詳細(第6a表)及びそれぞれのラテックスの組成 (第6b〜8表)ならびにそれらの特性を以下に示す。 第8b表 第6b,7,8及び8a表からのラテックス組成物を、固形分、粒径、スクラ ップ(100メッシュのスクリーン上に集めた濾過可能な固体、粘度、pH、ラテック ス膨潤比、ラテックスゲルフラクション、そしてアリル残存%について特徴づけ た。さらに、クリアフィルムを剥離紙上に流延し、室温で37日間にわたって経時 させた。膨潤比の低下を硬化時間の関数として測定した。直線状のプロット値( 第5図)から、1日当りの膨潤比の低下をもとめた。上記した実験の結果を下記 の表に示す。 例46〜103 水性アリルメタクリレート含有ポリマーの調製 手順6: 凝縮器、窒素パージ管及び液面下供給管を装備した3000mlの樹脂重合容器に、 640gの水、4.05gのTREM LF-40,0.12gのSAM185,1.93gのTERGITOL NP-40(7 0%)、7.3gの炭酸ナトリウム、そして下記の表に記載の反応器装入用モノマー を添加した。窒素パージを始め、次いで反応器の内容物を400rpmで80℃まで上昇 させた。80℃に達した後、43.6gの水に溶解した7.70gの過硫酸ナトリウムから なる開始剤装入材料を反応器に添加した。355gの水、13.01gのTREM LF-40,10 .21gのTERGITOL NP-40(70%)、そしてモノマーからなるエマルジョン供給材 料を 8.375g/分で反応器中に供給した。最初のエマルジョン供給を開始して5 分後、112gの水中に溶解した4.36gの過硫酸ナトリウムからなる開始剤溶液を 0.536g/分で供給した。最初のエマルジョン供給が完了した後、171gの水、12 .79gのAEROSOL 18,5.09gのTERGITOL NP-40(70%)及びモノマーからなる第 2のエマルジョン供給材料を 8.375g/分で反応器中に供給した。最終の供給か ら5分後、40.2gの水中に溶解した1.34gのt−ブチルヒドロキシペルオキシド 及び1.34gのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートの後触媒溶液を装入 し、30分間にわたって加熱を継続した。エマルジョンを冷却し、次いで100 メッ シュのワイヤスクリーンで濾過した。固形分レベル、乾燥物質の量(100メッシュ スクリーン)、粒径、粘度(ブルックフィールド、LVT #1スピンドル、60rpm)、 そしてpHを測定した。それぞれのラテックスの組成及びそれらの特性を下記の第 9a〜19b表に示す。第9a表 ラテックス粒子は、4重量%のアリルメタクリレートを含有し、スチレン(20 重量%)、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、トリメチ ロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、2−エチルヘキシル3−メルカプト プロピオネート、そして2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホネート のナトリウム塩(AMPS)から調製する。さらに、変動成分として、モノマー、ア セトアセトキシエチルメタクリレートを添加する。コア/シェル粒子のシェルは 15℃の算出Tgを有し、コアのTgは、コア/シェル粒子の全体的Tgを得るため、変 動せしめられる。以下に示すモノマーの%は、ラテックス粒子の全モノマー重量 に基づいている。 変動成分1:ジメチルアミノエチルメタクリレート(0)vs.t −BAMA(1) 変動成分2:AAEM(0vs.2%) 変動成分3:2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート (0.25vs.1.17%) 変動成分4:TMPTA(0.1 vs.0.2%) 変動成分5:(シェルTgの算出値、=5℃vs.15℃) 表10a ラテックス粒子は、4重量%のアリルメタクリレートを含有し、スチレン(20重 量%)及び/またはメチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、 トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、2−エチルヘキシル3−メ ルカプトプロピオネート、並びに2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル ホネート(AMPS)のナトリウム塩から製造した。さらに、モノマーアセトアセト キシエチルメタクリレート(AAEM)を可変物として添加した。コア/シェル粒子 のシェルは15℃の計算値Tgを有するが、コアのTgを変動させてコア/シェル粒子 の総Tgを得た。以下に示すモノマー%は、ラテックス粒子の総モノマー重量に基 づく。 可変物1:シェル中のメチルメタクリレート(0)対スチレン( 1)第一モノマー 可変物2:AAEM(0対2%)、 可変物3:2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート( 0.25対1.17%)、 可変物4:TMPTA(0.1対 0.2%) 可変物5:(シェルの計算値Tg,−5℃対15℃) 表11a ラテックス粒子は、4重量%のアリルメタクリレートを含有し、スチレン(20 重量%)、2−エチルヘキシルアクリレートまたはブチルアクリレート、メチル メタクリレート、トリメチロールプロバントリアクリレート(TMPTA)、2−エ チルヘキシル3−メルカプトプロピオネート、および2−アクリルアミド−2− メチルプロパンスルホネート(AMPS)のナトリウム塩から製造した。さらに、モ ノマーアセトアセトキシ−エチルメタクリレート(AAEM)を可変物として添加し た。コア/シェル粒子のシェルは15℃の計算値Tgを有し、コアのTgを変動させて コア/シェル粒子の総Tgを得た。以下に示すモノマー%はラテックス粒子の総モ ノマー重量に基づく。 可変物1:ブチルアクリレート(0)対2−エチルヘキシルアク リレート(1) 可変物2:AAEM(0対2%)、 可変物3:2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート( 0.25対1.17%)、 可変物4:TMPTA(0.1対 0.2%) 可変物5:(総計算値Tg,−5℃対15℃) 表12a ラテックス粒子は、4重量%のアリルメタクリレートを含有し、そしてスチレ ン(20重量%)、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、ト リメトリルプロパントリアクリレート(TMPTA)、2−エチルヘキシル3−メル カプトプロピオネート、および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ ネート(AMPS)のナトリウム塩から製造した。さらに、モノマーアセトアセトキ シエチルメタクリレートを可変物として添加した。コア/シェル粒子のシェルは −5℃の計算値Tgを有し、コアのTgを変動させてコア/シェル粒子の総Tgを得た 。以下に示すモノマー%は、ラテックス粒子の総モノマー重量に基づく。 可変物1:ジメチルアミノエチルメタクリレート (DMAEMA)(0)対t−BAMA(1) 可変物2:AAEM(0対2%) 可変物3:2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート (0.25対1.17%) 可変物4:TMPTA(0.1対 0.2%) 可変物5:計算値シェルTg,−5℃,−5℃〜15℃の総Tgを得る ようにコアTgを調整した。 例95 他のアニオン性界面活性剤の代りにAEROSOL OT-75 の使用 TREM LF-40およびAEROSOL 18の代りにAEROSOL OT-75 を用いた他は、本質的に 操作法6および例95のモノマー組成(表19a)を用いてラテックスを調製した。 電子顕微鏡によれば、広い粒子サイズ分布で、各粒子はコア/シェル結晶形を示 していた。生成物の特性を表19aに示す。例96 AQ55D ポリエステル(Eastman Chemical Company)界面活性剤 初期反応器装填物中にAQ55D POLYESTER (Eastman Chemical Company)40.2g (水中31%)を添加した以外は、本質的に操作6および例96のモノマー組成(表 19a)を用いてラテックスを製造した。TREM LF-40またはAEROSOL 18はラテック スの重合には用いなかった。生成物の特性を表19bに示す。例97〜98 粉末供給物の使用 供給タンク2を供給タンク1に 3.1g/分で供給し、その間供給タンク1から の乳剤を反応器に8.38g/分で供給した以外は、本質的に操作6および例97およ び98のモノマー組成(表19a)を用いてラテックスを製造した。例98は、電子顕 微鏡によれば、速続スチレン−豊富化シェルを有することが示された。生成物の 特性を表19bに示す。例99〜100 アリル基含有水性塗料ポリマーの製造 本質的に操作6および表19aのモノマー組成を用いてラテックスを製造した。 生成物の特性を表19bに示す。例101 反応性界面活性剤を用いるアリル基含有水性塗料ポリマーの製造 初期反応器装填物中のTREM LF-40と第一乳剤供給物の代りにHITENOL HS-20 を 用いた他は、操作6および例95のモノマー組成(表19a)を用いてラテックスを 製造した。生成物の特性を表19bに示す。例102 反応性界面活性剤を用いるアリル基含有水性塗料ポリマーの製造 初期反応器装填物中のTREM LF-40および第一乳剤供給物および第二モノマー供 給物中のAEROSOL 18の代りにHITENOL HS-20 を用いた他は操作6および例95のモ ノマー組成(表19a)を用いてラテックスを製造した。生成物の特性を表19bに 示す。 例103 ヒドロキシブテニルメタクリレートを用いるアリル基含有水性塗料ポリマーの製 第二モノマー供給物中のアリルメタクリレートの代りにヒドロキシブテニルメ タクリレートを用いた他は、本質的に操作6および例99のモノマー組成を用いて ラテックスを製造した。この乳剤を100 メッシュワイヤースクリーンを介してろ 過し、収集固形分(1.1g)を乾燥した。ラテックス47%固形分。例104 ヒドロキシブテニルメタクリレートを用いるアリル基含有水性塗料ポリマーの製 第二モノマー供給物中のアリルメタクリレートの代りにヒドロキシブテニルメ タクリレートを用いた他は、操作6および例99のモノマー組成を用いてラテック スを製造した。この乳剤を100メッシュワイヤースクリーンを介してろ過し、収 集固形分(1.0g)を乾燥した。ラテックス、47%固形分。例105 ポリ(グリシジルアリルエーテルおよびアリルメタクリレートを用いるアリル基 −含有水性塗料ポリマーの製造 反応器に装填した初期モノマーが、48.72gのメチルメタクリレート、14.10g のスチレン、49.79gの2−エチルヘキシルアクリレート、および 0.335gのト リメチロールプロパントリアクリレートを含有した他は、操作6を用いてラテッ クスを製造した。さらに、操作6に記載の界面活性剤および水に加えて、299.26 gのメチルメタクリレート、86.64gのスチレン、305.91gの2−エチルヘキシ ルアクリレート、および2.06gのトリメチロールプロパントリアクリレートを含 有した。第二乳剤供給物は、40gのメチルメタクリ レート、139.11gのスチレン、145gの2−エチルヘキシルアクリレート、47.97 gのアリルメタクリレート、20.39gのジメチルアミノエチルメタクリレートお よび24gのポリ(グリシジルアリルエーテル)、MONSANTOLINK XI-100 を含有し た。固形分47.0;収集固形分(100メッシュスクリーン)、9.2g;粒子サイズ、16 0nm;pH、7.26;赤外吸収、1647cm-1。赤外分析に基づいて、残存アリル(アリ ルメタクリレートのみに基づいて)は 100%より高く、ポリ(グリシジルアリル エーテル)がラテックス粒子にグラフトしたことを示している。例106 モノマーとしてブチルメタクリレートを用いる水性塗料アリルメタクリレート− 含有ポリマーの製造 コンデンサー、窒素パージおよび表面下供給管を備えた3000mLの樹脂ケトルに 、640gの水、4.05gのTREM LF-40,1.93gのTERGITOL NP-40(70%)、および 7.3gの炭酸ナトリウム、54.8gのメチルメタクリレート、0.77gのブチルメタ クリレート、54.00gの2−エチルヘキシルアクリレート、および0.25gのトリ メチロールプロパントリアクリレートを添加した。窒素パージを開始し、次いで 反応器の内容物を400rpmで80℃にした。80℃に達した後、水43.6gに溶解した過 硫酸ナトリウム7.70gからなる開始剤装填物を反応器に添加した。355gの水、1 3.01gのTREM LF-40,10.21gのTERGITOL NP-40(70%),336.64gのメチルメ タクリレート、4.76gのブチルメタクリレート、331.72gの2−エチルヘキシル アクリレート、および1.54gのトリメチロールプロパントリアクリレートからな る乳剤の供給を開始した。第一乳剤供給を開始後5分で、水 112gに溶解した4. 36gの過硫酸ナトリウムからなる開始剤溶液を 0.536g/分で供給した。第一乳 剤供給完了後、171gの水、12.79g のAerosol 18,5.09gのTERGITOL NP-40(70%),243.32gのブチルメタクリレ ート、100gの2−エチルヘキシルアクリレート、47.97gのアリルメタクリレー ト、23.99gのt−ブチルアミノエチルメタクリレート、8.51gの2−エチルヘ キシル3−メルカプトプロピオネート、および1.68gの2−アクリルアミド−2 −メチルプロパンスルホネート(水中50%)からなる第二乳剤供給物を反応器に 8.375g/分で供給した。最終供給後5分で、1.34gのt−ブチル−ハイドロパ ーオキシド、および水40.2gに溶解した1.34gのナトリウムホルムアルデヒドス ルホキシレートの開始剤溶液を投入し、30分間加熱を続けた。乳剤を冷却し、次 いで 100メッシュワイヤースクリーンを介してろ過した。固形分レベル、47.1% ;収集乾燥材料、1.5g;粒子サイズ、271nm;pH 7.9;残存アリル、15.2%。例107 モノマーとしてイソボルニルメタクリレートを用いる水性塗料アリルメタクリレ ート含有ポリマーの製造 コンデンサー、窒素パージおよび表面下供給管を備えた3000mLの樹脂ケトルに 、640gの水、4.05gのTREM LF-40,1.93gのTERGITOL NP-40(70%)、および 7.3gの炭酸ナトリウム、38.28gのメチルメタクリレート、10.43gのイソボニ ルメタクリレート、60.86gの2−エチルヘキシルアクリレートおよび0.25gの トリメチロールプロパントリアクリレートを添加した。窒素パージを開始し、次 いで反応器の内容物を400rpmで80℃にした。80℃に到達後、43.6gの水に溶解し た7.70gのナトリウムパーサルフェート、13.01gのTREM LF-40,10.21gのTERG ITOL NP-40(70%),336.64gのメチルメタクリレート、4.76gのブチルメタク リレート、331.72gの2−エチルヘキシルアクリレート、および1.54gのトリメ チロール プロパントリアクリレートからなる開始剤装填物を開始した。第一の乳剤供給開 始後5分で、112gの水に溶解した4.36gのナトリウムパーサルフェートからな る開始剤溶液を0.54g/分で供給した。第一乳剤供給を完了後、171gの水、12. 79gのAEROSOL 18,5.09gのTERGITOL NP-40(70%),243.32gのブチルメタク リレート、100gの2−エチルヘキシルアクリレート、47.97gのアリルメタクリ レート、23.99gのt−ブチルアミノエチルメタクリレート、8.51gの2−エチ ルヘキシル3−メルカプトプロピオネート、および1.68gの2−アクリルアミド −2−メチルプロパンスルホネート(水中50%)からなる第二乳剤供給物を反応 器に8.38g/分で供給した。最終供給後、1.34gのt−ブチルヒドロパーオキシ ド、および水40.2gに溶解した1.34gのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシ レートの開始剤溶液を装填し、30分間加熱を続けた。乳剤を冷却し、100 メッシ ュのワイヤースクリーンを介してろ過した。固形分レベル、47.1%;収集乾燥材 料、1.5g;粒子サイズ、271nm;pH 7.9;残存アリル、15.2%。例108 粒子のため10%スチレンのみを用いる水性塗料アリルメタクリレート−含有ポリ マーの製造 コンデンサー、窒素パージおよび表面下供給管を備えた3000mLの樹脂ケトルに 、640gの水、4.05gのTREM LF-40、1.93gのTERGITOL NP-40(70%)、および 7.3gの炭酸ナトリウム 63.83gのメチルメタクリレート、5.38gのスチレン、4 0.36gの2−エチルヘキシルアクリレート、および0.25gのトリメチロールプロ パントリアクリレートを添加した。窒素パージを開始し、次いで反応器の内容物 を400rpmで80℃にした。80℃に達した後、水43.6gに溶解した過硫酸ナトリウム 7.70gからなる開始剤装填物を反応器に添加した。355gの水、11.7gのTREM LF -40,10.21gのTERGITOL NP-40(70%),392.1gのメチルメタクリレート、33. 10gのスチレン、247.94gの2−エチルヘキシルアクリレート、および1.55gの トリメチロールプロパントリアクリレートからなる乳剤の供給を開始した。第一 乳剤供給を開始後5分で、水 112gに溶解した4.36gの過硫酸ナトリウムからな る開始剤溶液を 0.536g/分で供給した。第一乳剤供給完了後、171gの水、T 12.79gのAerosol 18,5.09gのTERGITOL NP-40(70%),40gのメチルメタク リレート、81.45gのスチレン、210gの2−エチルヘキシルアクリレート、47.9 7gのアリルメタクリレート、20.39gのジメチルアミノエチルメタクリレート、 3.00gの2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート、12.00gのアセト アセチルメタクリレートおよび1.68gの2−アクリルアミド−2−メチルプロパ ンスルホネート(水中50%)からなる第二乳剤供給物を反応器に8.38g/分で供 給した。最終供給後5分で、1.34gのt−ブチル−ハイドロパーオキシド、およ び水40.2gに溶解した1.34gのナトリウムホルムアルデヒドスルホキ シレートのポスト触媒溶液を投入し、30分間加熱を続けた。乳剤を冷却し、次い で100 メッシュワイヤースクリーンを介してろ過した。固形分レベル、46.7%; 収集乾燥材料、1.9g。例109 45 %スチレンを用いる水性塗料アリルメタクリレート含有ポリマーの製造 コンデンサー、窒素パージおよび表面下供給管を備えた3000mLの樹脂ケトルに 、640gの水、4.05gのTREM LF-40,1.93gのTERGITOL NP-40(70%)、および 7.3gの炭酸ナトリウム、0.94gのメチルメタクリレート、58.55gのスチレン、 40.08gの2−エチルヘキシルアクリレートおよび0.25gのトリメチロールプロ パントリアクリレートを添加した。窒素パージを開始し、次いで反応器の内容物 を400rpmで80℃にした。80℃に到達後、43.6gの水に溶解した7.70gのナトリウ ムパーサルフェートからなる開始剤装填剤を反応器に添加した。355gの水、11. 7gのTREM LF-40,10.21gのTERGITOL NP-40(70%),67.21gのメチルメタク リレート、359.68gのスチレン、246.23gの2−エチルヘキシルアクリレート、 および1.55gのトリメチロールプロパントリアクリレートからなる乳剤の供給を 開始した。第一の乳剤供給開始後5分で、112gの水に溶解した4.36gのナトリ ウムパーサルフェートからなる開始剤溶液を 0.536g/分で供給した。第一乳剤 供給を完了後、171gの水、12.79gのAEROSOL 18,5.09gのTERGITOL NP-40(70 %)、10gのメチルメタクリレート、212.45gのスチレン、200gの2−エチル ヘキシルアクリレート、47.97gのアリルメタクリレート、20.39gのジメチルア ミノエチルメタクリレート、3.00gの2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピ オネート、12.00gのアセトアセチルメタクリレートおよび1.68gの2−アクリ ルアミド−2−メチルプロパン スルホネート(水中50%)からなる第二乳剤供給物を反応器に8.38g/分で供給 した。最終供給後、1.34gのt−ブチルヒドロパーオキシドおよび水40.2g中に 溶解した1.34gのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートの開始剤溶液を 装填し、30分間加熱を続けた。乳剤を冷却し、100 メッシュのワイヤースクリー ンを介してろ過した。固形分レベル、46.4%;収集乾燥材料、14.8g。例110 コバルトドライヤーを含有する、水性塗料アリルメタクリレート含有ポリマーの 製造 8.32gのAQUACAT コバルトドライヤーをモノマー供給物に添加した以外は、例 78のラテックスの製造操作と同様の操作を使用した。ラテックス固形分:47%; ろ過可能固形分2g(100メッシュワイヤースクリーン)。この固形分は色が僅 かにピンクであった。例111 コバルトドライヤーを含有する、水性塗料アリルメタクリレート含有ポリマーの 製造 Aerosol 18の代りにAEROSOL OT-75 を用いた他は、例110 の操作と同様の操作 を用いた。ラテックスろ過可能固形分、> 100g(100メッシュワイヤースクリ ーン)。例112 コバルトドライヤーを用いておよび用いないで調製した、例26および27から製造 した透明フィルムについての硬化研究 例26および27のラテックス25gに、0.05gのFC−430、および0.93gのSURFYNO L 104 DPMを添加した。FC−430 およびSURFYNOL 104 DPMに加えて、0.93gのAQU ACAT ドライヤーを添加した以外は前記操作を反復した。試料をリリースペーパ ー上に注入し、次いで強制空気炉中で硬化させた。これら試料の乾燥フィルム厚 さは1mil で あった。硬化フィルムの試料を採取し、それらのゲル画分を測定した。結果を図 4に示す。例113 コバルトドライアを用いずに調製した例29〜45から製造した透明フィルムについ ての硬化研究 ラテックス試料をリリースペーパー上に引伸ばし、室温で37日間硬化させた。 これらの試料の乾燥フィルム厚さは1mil であった。一定間隔で、フィルムを採 取し、それらの膨潤比を測定した。図5に示すようなプロットが得られた。各プ ロットについて直線相関があり、1日あたりの膨潤比の変化をプロットの勾配か ら得た。そのデータを表8bに示す。負の値は、乾燥フィルムの膨潤比が時間と 共に低下することを示している;したがって架橋が室温で起っている。例114 コバルトドライヤー、メチレンブルーおよび架橋触媒としてポリ(グリシジルア リルエーテル)を用いて、例99から製造した透明フィルムについての硬化研究 例99のラテックス25gに、0.94gのHYDROCURE IIを添加した。第二試料に0.05 gのメチレンブルーを添加した。第三試料に、0.94gのHYDROCURE II、0.05gの メチレンブルー、および0.94gのMONSANTOLINK XI-100 を添加した。試料を一晩 撹拌し、次いでリリースペーパー上に注入し、次いで室温、50%相対湿度で風乾 した。これらの試料の乾燥フィルム厚さは1mil であった。硬化フィルム試料を 採取し、それらの架橋点間ゲル画分および分子量を測定した。結果を図6および 図7に示す。これらの結果は、メチレンブルーそれ自身は効果的触媒ではない; しかしながら、コバルトドライヤーまたはコバルトドライヤーとメチレンブルー の組合せは架橋を促進する ことを示している。例115 例52,78,90,99および108 のラテックスの溶媒抵抗性の評価 フィルム形成助剤乳剤の調製:0.192gのAEROSOL OT-75 および 0.143gのTER GITOL NP-6を 7.2gのペンタエリスリトールトリアクリレートおよびペンタエ リスリトールテトラ−アクリレートに添加した溶液から乳剤を調製した。この溶 液を、0.14gのTERGITOL NP-40(70)を含む水14.4g中に撹拌しながら添加した ところアクリレートの白色乳剤が得られた。 AQUACAT 含有乳剤の調製:20gのラテックスに撹拌しながら 0.197gのアクア キャットドライヤーを添加した。少くとも15分間撹拌を続けた。 フィルム形成助剤およびアクアキャットを含有する乳剤の調製:ラテックス20 gに、撹拌しながら0.73gのアクリレート乳剤を添加した。撹拌を15分間続け、 次いで 0.197gのAQUACAT ドライヤーを添加した。 フィルム評価:4mil の湿潤試料をアルミニウムパネル上に注入し、15分間風 乾し、次いで強制空気炉中または室温(72°F)で所望プロフィルとなるように 硬化させた。フィルムのメチルエチルケトン(MEK)抵抗性を標準試験操作を用い て測定した。結果を表20に示す。 実施例116 :−低揮発性有機化合物(V.O.C.)粉砕物の製造: 低VOC 粉砕物: 後述のように、Premier 分散機を用いて15ガロンの粉砕物を調製し、そして、 その粉砕物の一部を使用してそれぞれ規定のペイントを塗被した。 材 料: 水 40.00 TAMOL 1124 4.00 TRITON CF-10 2.00 エチレングリコール 2.00 FOAMASTER AP 2.00 DOWICIL 75 1.00 十分に分散させた後、撹拌しながら以下を添加: TI-PURE R-900 200.00 粉砕物が7+Hegmanを通過するまでカウレスした後、以下を添加: 水 25.00 Fulfloフィルターで濾過して保存。例117 :例47,48,62,73,76,80,81,82,83,87,92,93,94及び98由来の エマルジョンを用いるV.O.C.ペイントの調製: ペイント レットダウン: 例117 の続き: 例117 の続き: 例117 の続き: 例118 :例117 由来の低VOC 半光沢ペイントのコーティング特性: ペイントサンプルを耐プリント性及び耐ブロック性について評価した。 例119 :ゼロ揮発性有機化合物(V.O.C.)グラインドの調製: ゼロVOCグラインド: 以下に示すように、プレミア分散剤を用いてグラインドを15ガロン調製し、当 該グラインドの一部を用いて、それぞれ明記したペイントをレットダウンした。 原 料 容 量 : 水 48.00 TAMOL 1124 4.00 TRITON CF-10 2.00 FOAMASTER AP 2.00 DOWICIL 75 1.00 そして分散体源を撹拌しながら加える: TI-PURE R-900 200.00 グラインドが通るまで覆って7+Hegmanを加える: 水 19.00 Fulfloフィルターで濾過して保存する。例120 :例47,48,73,76,80,81,82,83,87,92,93,94及び98由来のエマ ルジョンを用いるゼロV.O.C.ペイントの調製: 例120 のゼロV.O.C.グラインド及び示した例のエマルジョンを用いて、 以下のペイントレットダウンを調製した。 ペイント レットダウン: 例120 の続き: 例120 の続き: 原 料: 重量(g): 例 87 ゼロVOC グラインド 345.0 エマルジョン 598.4 水)プレミックス 6.25 FOAMASTER AP) 2.50 FOAMASTER VF) 3.75 SURFYNOLS 104) 6.25 水 132.25 そして、以下の28%アンモニアを用いてpHを 8.3〜8.7 に調節する: NH4OH 0.40 その後添加: 水)プレミックス 75.00 ACRYSOL RM-5) 50.00 そして、以下の28%アンモニアを用いてpHを 8.3〜8.7 に調節する: NH4OH 6.20 生じたpH: 8.5 KU粘度: 83 60グロス: 64 20グロス: 27例120 の続き: 例121 :例120 由来のゼロVOC 半光沢ペイントのコーティング特性: コーティングを耐プリント性及び耐ブロック性について試験した。 例122及び123 −水性アリルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリ レート−含有ビニル−アクリルポリマーの調製 手順7: 凝縮器、窒素パージ及び内層面供給管を備えた 100mL樹脂釜に、水 219g,TE RGITOL NP40(70%)9.88g,TERGITOL NP15(25%)3.52g、及びAEROSOLA102(31% )1.16gを加えた。窒素パージを開始し、反応器の内容物を、350rpmで40℃に上 げた。40℃に達した後、水 5.0gにイソアスコルビン酸 0.100gの充填量の開始 剤、水 5.0gにt−ブチルヒドロペルオキシド 0.100g,1.0%アンモニウム硫 酸鉄溶液 0.710g及び 1.0gジアンモニウムエチレンジアミン−五酢酸 0.585g を、反応器に加えた。酢酸ビニル163.86g及び2−エチルヘキシルアクリレート 32.48gのモノマー供給を開始し、おおよそ90分間に亘って供給した。第一モノ マー供給を開始直後、水50g中のt−ブチルヒドロペルオキシド 0.585g及び炭 酸アンモニウム 0.410gからなる開始剤溶液並びに水50g中のイソアスコルビン 酸 0.815gの還元剤溶液を、それぞれの溶液において0.21g/分の速度で共供給 した。第一段階モノマー添加を完了した後、開始剤 及び還元剤の添加を続けながら40℃で60分間反応器を保持した。保持後、水73g 、AEROSOL 18を 4.7g及びモノマーからなる第二モノマー供給物を反応器に60分 かけて供給した。加熱を約60分間継続した。このエマルジョンを冷却し、そして 100 メッシュワイヤスクリーンで濾過した。固形分レベル、乾燥物質の量及び粒 径を測定した。第二段階の各ラテックスの組成を表23に示す。 例124〜125 :例122 及び123 のコバルト調合物:例124 例122 で調製したラテックス 100gに、撹拌しながら、コバルトHYDROCURE II 触媒(コバルトに関して5%活性)0.48gを添加した。調合されたエマルジョン を15分間撹拌した。例125 例123 で調製したラテックス 100gに、撹拌しながら、コバルトHYDROCURE II 触媒(コバルトに関して5%活性)0.48gを添加した。調合されたエマルジョン を15分間撹拌した。 例122〜125のフィルム特性 例122〜125 由来のエマルジョンのフィルムを、剥離紙上に6ミルの湿潤厚で キャストし、72°F及び相対湿度50%で乾燥させた。記載した日のところで、ゲ ル率及び膨潤比率に関して、フィルムサンプルを分析した。このデータを表24に 示す。 例126 凝縮器、窒素パージ及び内層面供給管を備えた3000mL樹脂釜に、水 640g,TR EM LF−404.05g,TERGITOL NP40(70%)1.93g、及び炭酸ナトリウム 7.3g、 メチルメタクリレート41.987g、スチレン8.79g、2−エチルヘキシルアクリレ ート 58.89g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート0.17gを加えた。 窒素パージを開始し、反応器の内容物を、400rpmで80℃に上げた。80℃に達した 後、水43.6gに溶解した過硫酸ナトリウム7.70gからなる充填量の開始剤を、反 応器に加えた。水 355g、TREM LF−4011.7g,TERGITOL NP40(70%)10.21g、 メチルメタクリレート 357.9g、スチレン54.0g、2−エチルヘキシルアクリレ ート 361.7g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート1.03gからなるエ マルジョン供給を、8.375g/分で開始した。第一エマルジョン供給5分後、水 112gに溶解した過硫酸ナトリウム4.36gからなる開始剤溶液を、0.536g/分で 供給した。 第一エマルジョン供給が完了した後、水 171g、AEROSOL 18を 1 2.79g、TERGITOL NP40(70%)5.09g、スチレン177.06g、2−エチルヘキシル アクリレート 137g、アリルメタクリレート 47.97g、t−ブチルアミノエチル メタクリレート 23.99g、2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート4. 80g、アセトアセトキシエチルメタクリレート 23.99g、及び2−アクリルアミ ド−2−メチルプロパンスルホネート(水に50%)からなる第二エマルジョン供 給物を反応器に 8.375g/分で供給した。最後の供給から5分後、水40.2gに溶 解したt−ブチルヒドロペルオキシド1.34g及びホルムアルデヒドスルホキシル 酸ナトリウム1.34gからなる開始剤溶液をチャージして、加熱を30分間継続した 。このエマルジョンを冷却し、そして 100メッシュワイヤスクリーンで濾過した 。固形分レベル46.2%;集めた乾燥物質の量 1.5g;ラテックスゲル率85.3%( アセトン);ラテックス膨潤率 5.7(アセトン);可溶性部のMn 15580g/モル (GPC、ポリスチレン基準);多分散度 2.8;残存アリル86%;形態、コア/シ ェル;MFFT10〜14℃;測定したTg 0.3℃(中心点);−7.8 ℃(開始)、計算し たTg6℃(全体)。例127 凝縮器、窒素パージ及び内層面供給管を備えた1000mL樹脂釜に、水 293.4g, TREM LF−401.34g,TERGITOL NP40(70%)1.79g、及び炭酸ナトリウム2.19g 、スチレン18.9g、2−エチルヘキシルアクリレート 14.95g、及びトリメチロ ールプロパントリアクリレート0.10gを加えた。窒素パージを開始し、反応器の 内容物を400rpmで80℃に上げた。80℃に達した後、水13.1gに溶解した過硫酸ナ トリウム2.31gからなる充填量の開始剤を反応器に加えた。水72g、TREM LF-4 05.97g,TERGITOL NP40(70%)4.30g、スチレン 116.2g、2−エチルヘキシル アクリレート 91.82g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート0.62gか らなるエマルジョン供給 を、1.72g/分で開始した。第一エマルジョン供給5分後、水 33.67gに溶解し た過硫酸ナトリウム1.31gからなる開始剤溶液を、0.16g/分で供給した。 第一エマルジョン供給が完了した後、水48g、AEROSOL 18を2.98g、TERGITOL NP40(70%)2.98g、スチレン 48.44g、2−エチルヘキシルアクリレート42g 、アリルメタクリレート 14.44g、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレー ト7.20g、2−エチルヘキシル3−メルカプトプロピオネート1.62g、ROHAMERE 6852−O(N−(2−メタクリロールオキシエチル)エチレン尿素、尿素形モ ノマー、水に50重量%)7.20g、及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパン スルホネート(水に50%)からなる第二エマルジョン供給物を、反応器に1.72g /分で供給した。最後の供給から5分後、水12.1gに溶解したt−ブチルヒドロ ペルオキシド 0.402g及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム 0.402g からなる開始剤溶液をチャージして、加熱を30分間継続した。このエマルジョン を冷却し、そして 100メッシュワイヤスクリーンで濾過した。固形分レベル42.8 %;集めた乾燥物質の量4.63g。例128 :例126 及び例127 由来の揮発性有機化合物含有(V.O.C.)半光沢 コーティングの調製: 例119のゼロV.O.C.グラインド及び示した例のエマルジョンを用いて以 下のペイントレットダウンを調製した。 ペイント レットダウン: 例129 :例128 由来のゼロVOC 半光沢ペイントのコーティング特性 コーティングを耐プリント性及び耐ブロック性について試験した。ペイントの 等級を表26に示す。 例130 水性1−(2−メトキシ−3−ブテニル)メタクリレート含有コア/シェル粒 子 コアの調製:凝縮器、窒素パージ及び内層面供給管を備えた 100mL樹脂釜に、 水 330g,TREM LF−401.79g,TERGITOL NP40(70%)0.855g、スチレン 18.04 g、メチルメタクリレート 10.93g、2−エチルヘキシルアクリレート 21.05g 、及びトリメチロールプロパントリアクリレート 0.100g、並びに炭酸ナトリウ ム 3.5gを加えた。窒素パージを開始し、反応器の内容物を、400rpmで80℃に上 げた。80℃に達した後、水13gに溶解した過硫酸ナトリウム3.29gの充填量の開 始剤を反応器に加えた。水 120g、TREM LF−405.18g,TERGITOL NP 404.52 g、スチレン110.84g、メチルメタクリレート 67.11g、2−エチルヘキシルア クリレート129.30g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート129.30gか らなるエマルジョン供給を、3.5g/分で開始した。エマルジョン供給開始後5 分で、水33.5gに溶解した2.22gの開始剤溶液を 0.223g/分で供給した。開始 剤供給が完了した後、反応器の内容物をさらに30分間加熱して転換を完了する。 固形分42.6%であった。 コア/シェルラテックスの調製:凝縮器、窒素パージ及び内層面供給管を備え た 100mL樹脂釜に、上記コア492.08g、水52.5g、及び炭酸ナトリウム1.28gを 加えた。窒素パージを開始し、反応器の内容物を、400rpmで80℃に上げた。80℃ に達した後、水7.62gに溶解した過硫酸ナトリウム1.35gからなる充填量の開始 剤を反応器に加えた。水 71.82g,Aerosol 185.34g,TERGITOL NP 402.14g、 スチレン105.25g、2−エチルヘキシルアクリレート 73.45g,1−(2−メト キシ−3−ブテニル)メタクリレート 16.79g、ジメチルアミノエチルメタクリ レート8.40g、2−エチルヘキシル3− メルカプトプロピオネート1.78g、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エ チレン尿素(水に50重量%)8.40g、及び2−アクリルアミド−2−メチルプロ パンスルホネート(水に50重量%)0.582gからなるエマルジョン供給物を反応 器に 2.9g/分で供給した。エマルジョン供給開始後5分で、水 19.64gに溶解 した過硫酸ナトリウム 0.762gからなる開始剤溶液を反応器に 0.188g/分で供 給した。最後の供給5分後に、t−ブチルヒドロペルオキシド 0.469g及び水14 .1gに溶解したホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム 0.469gからなるポ スト触媒溶液をチャージして、加熱を30分間継続した。このエマルジョンを冷却 し、そして 100メッシュワイヤスクリーンで濾過した。固形分レベル(100メッシ ュスクリーンで集めた乾燥物質の量)、0.11g;固形分48.1%であった。 ゼロ揮発性有機化合物(V.O.C.)グラインドの調製: 以下に示すように、プレミア分散剤を用いてグラインドを15ガロン調製し、当 該グラインドの一部を用いて、それぞれ明記したペイントをレットダウンした。 原 料 容 量 : 水 48.00 TAMOL 1124 4.00 TRITON CF-10 2.00 FOAMASTER AP 2.00 DOWICIL 75 1.00 そして分散体源を撹拌しながら加える: TI-PURE R-900 200.00 グラインドが通るまで覆って7+Hegmanを加える: 水 19.00 Fulfloフィルターで濾過して保存する。 水性1−(2−メトキシ−3−ブテニル)メタクリレート含有コア/シェルラ テックスエマルジョンを用いるゼロV.O.C.ペイントの調製: 以下に示すように、ゼロV.O.C.グラインド及び例のエマルジョンを用い てペイントレットダウンを調製した。 ペイント レットダウン: 原 料 重量(g): ゼロVOC グラインド 136.0 エマルジョン 235.0 FOAMASTER AP)プレミックス 1.0 FOAMASTER VF) 1.5 SURFYNOL 104) 3.8 Hydrocure 11) 2.2 ACRYSOL RM−2020 20.0 そして、以下の28%アンモニアを用いてpHを 8.3〜8.7 に調節する: NH4OH 4.60 生じたpH: 8.7 KU粘度: 86 60グロス: 74 20グロス: 33 ペイント特性評価:上記のように作成したペイントを、耐ブロック性、耐プリ ント性、こすり耐性及びウェット接着について試験した。結果を次の表に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 125/00 C09D 125/00 133/00 133/00 // C09D 4/00 4/00 (72)発明者 クラーク,マーク ドゥエイト アメリカ合衆国,テネシー 37663,キン グスポート,マクイントッシュ ドライブ 3540 (72)発明者 ロペス,パトリシア アメリカ合衆国,テネシー 37660,キン グスポート,クイーンズバリー 2009

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.アリル基含有エチレン系モノマーが、少なくとも一つのアリル基及びアリ ル基もしくはフリーラジカル反応可能な基以外の少なくとも一つの他のエチレン 系不飽和基を有するか、又は アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、カルボニル基以外の部分に結合され ている三つ以上のアリル基を有する化合物である アリル基含有エチレン系不飽和モノマー、 スチレン系モノマーもしくはアルキル(アルキル)アクリレート、 及び、必要に応じて他のエチレン系不飽和モノマー のフリーラジカル乳化重合の反応生成物を含んでなる硬化性ポリマー組成物であ って、 当該ポリマーが、架橋を行うために十分利用可能な懸垂アリル官能性を有して いるが、65℃より低いガラス転位温度を有する硬化性ポリマー組成物。 2.前記重合後に、前記ポリマー中に、前記アリル基含有エチレン系不飽和モ ノマーの総アリル基の約60%より多くが未反応のままである請求項1に記載のポ リマー組成物。 3.前記アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、アリルメタクリレート、 ヒドロキシブテニルメタクリレート、アリルメルカプロプロピオネート、マレイ ン酸のモノ及びジアリルエステル、及びポリアリルグリシジルエーテルからなる 群より選ばれ;前記スチレン系モノマーが、スチレン、α−メチルスチレン、ビ ニルナフタレン、ビニルトルエン、及びクロロメチルスチレンからなる群より選 ばれる請求項1もしくは2に記載のポリマー組成物。 4.前記アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、1−(2− メトキシ−3−ブテニル)メタクリレートである請求項1もしくは2に記載のポ リマー組成物。 5.約2ミルの厚みで基体に適用し、少なくとも約5日間少なくとも周囲温度 に曝したとき、約100 メチルエチルケトンダブルラブにかけても前記組成物が未 貫通のままである請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリマー組成物。 6.前記ポリマーを、約4〜約6重量%のアリル基含有ポリエチレン系不飽和 モノマー、約20〜約55重量%のスチレン系モノマー、及び合計して 100%の他の エチレン系不飽和モノマーを含んでなるモノマーから調製する請求項1〜5のい ずれか1項に記載のポリマー組成物。 7.前記他のモノマーが、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、ジメチル アミノエチルメタクリレート、及びジエチルアミノエチルメタクリレート、N, N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、2−t−ブチルアミノエチルメ タクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−(2−メタク リロイルオキシエチル)エチレン尿素、並びにメタクリルアミドエチルエチレン 尿素から選ばれる請求項1に記載のポリマー組成物。 8.懸垂アセトアセチル部分であって、当該部分が必要に応じてアンモニア又 は第一級もしくは第二級アミンとの反応によって安定化される懸垂アセトアセチ ル部分をさらに含んでなる請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリマー組成物 。 9.アセトアセトキシ化合物であって、当該化合物が必要に応じてアンモニア 又は第一級もしくは第二級アミンと反応してエナミンを形成するアセトアセトキ シ化合物をさらに含んでなる請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリマー組成 物。 10.平均直径約35〜約350nm を有するポリマー粒子であって、 当該粒子が、アリル基含有エチレン系モノマーが、少なくとも一つのアリル基 及びアリル基もしくはフリーラジカル反応可能な基以外の少なくとも一つの他の エチレン系不飽和基を有するか、又は アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、カルボニル基以外の部分に結合され ている三つ以上のアリル基を有する化合物である アリル基含有エチレン系不飽和モノマー、 スチレン系モノマーもしくはアルキル(アルキル)アクリレート、 及び、必要に応じて他のエチレン系不飽和モノマー のフリーラジカル乳化重合の反応生成物を含んでなる硬化性ポリマー組成物を含 んでなり、 当該粒子が、フィルムを形成するために基体に適用し、そして約5℃より高い 温度で酸素に曝したとき、フリーラジカルフラックスを達成するために十分利用 可能な懸垂アリル部分を有している前記ポリマー粒子。 11.前記重合後に、前記ポリマー中に、前記アリル基含有エチレン系不飽和モ ノマーの総アリル基の約60%より多くが未反応のままであり、前記アリル基含有 エチレン系不飽和モノマーが、アリルメタクリレート、ヒドロキシブテニルメタ クリレート、1−(2−メトキシ−3−ブテニル)メタクリレート、アリルメル カプロプロピオネート、マレイン酸のモノ及びジアリルエステル、及びポリアリ ルグリシジルエーテルからなる群より選ばれ;そして前記スチレン系モノマーが 、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、及びク ロロメチルスチレンからなる群より選ばれる請求項10に記載のポリマー粒子。 12.前記粒子が、ピーナッツ殻、ラズベリー、殻斗果の形状であるか、もしく はO形状をとる請求項10もしくは11に記載のポリマー 粒子。 13.コア部分及びシェル部分を有する一般的な球形ポリマー粒子であって、 前記コア部分が、エチレン系不飽和モノマーのフリーラジカル乳化重合の反応 性性物を含んでなるポリマーであって、前記コアのゲル含量が0〜99%の範囲で あり、そしてアセトン中のゲル部分の膨潤比が2:1〜30:1であり;そして 前記シェル部分が、アリル基含有エチレン系不飽和モノマー及びスチレン系モ ノマー、並びに必要に応じて他のエチレン系不飽和モノマーのフリーラジカル乳 化重合の反応性性物を含んでなるポリマーであって、当該シェルが、約0〜90% のゲル含量を有し、そして、フィルムを形成するために基体に適用し、そして約 0℃の低い温度で酸素に曝したとき、フリーラジカルフラックスを達成するため に十分利用可能な懸垂アリル官能性を有しており、 前記粒子が、約−50℃〜50℃の全体Tgを有している 前記球形ポリマー粒子。 14.前記アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、アリルメタクリレート、 ヒドロキシブテニルメタクリレート、1−(2−メトキシ−3−ブテニル)メタ クリレート、マレイン酸のモノ及びジアリルエステル、及びポリアリルグリシジ ルエーテルからなる群より選ばれ;前記スチレン系モノマーが、スチレン、α− メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、及びクロロメチルスチレ ンからなる群より選ばれる請求項13に記載の粒子。 15.前記シェルが、懸垂アセトアセトキシ基が存在することを特徴とし、前記 基が必要に応じてアンモニア又は第一級もしくは第二級アミンとの反応によって 安定化されている請求項13もしくは14に記載の粒子。 16.水の配合物; アリル基含有エチレン系モノマーが、少なくとも一つのアリル基及びアリル基 もしくはフリーラジカル反応可能な基以外の少なくとも一つの他のエチレン系不 飽和基を有するか、又は アリル基含有エチレン系不飽和モノマーが、カルボニル基以外の部分に結合され ている三つ以上のアリル基を有する化合物である アリル基含有エチレン系不飽和モノマー、 スチレン系モノマーもしくはアルキル(アルキル)アクリレート、 及び、必要に応じて他のエチレン系不飽和モノマー のフリーラジカル乳化重合の反応生成物を含んでなる硬化性ポリマー組成物であ り、 前記ポリマーが、架橋を行うために十分利用可能な懸垂アリル官能性を有して いるが、65℃より低いガラス転位温度を有する硬化性ポリマー組成物;及び 必要に応じて、ポリエステル、ポリエステルアミド、セルロースエステル、ア ルキッド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリアクリレート、及び ビニルポリマーからなる群より選ばれる1種以上の水分散性ポリマー を含んでなる水性コーティング組成物。 17.1種以上のフィラー及び/もしくは含量をさらに含んでなる請求項16に記 載のコーティング組成物。 18.請求項16に記載の組成物で塗布された基体。
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