JPWO2014148636A1 - 水系プライマー - Google Patents
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Abstract
Description
本願出願人はこれまでにケト基および/またはアルデヒド基と親水性基とを有する自己乳化型樹脂等を含有するシーリング材用水系プライマー組成物(特許文献1)を提案している。
そこで、本願発明は耐水性、接着性に優れる水系プライマーの提供を目的とする。
1. アニオン性官能基とカチオン性官能基とを有するアクリル系ポリマーを含有する水溶液であり、
前記アクリル系ポリマーの量が15質量%であり20℃であるときの粘度が800mPa・s未満である、水系プライマー。
2. 前記アニオン性官能基が、スルホン酸又はその塩である上記1に記載の水系プライマー。
3. 前記カチオン性官能基が、アミド基である上記1又は2に記載の水系プライマー。
4. 前記アニオン性官能基と前記カチオン性官能基のモル比が2:98〜16:84である上記1〜3のいずれかに記載の水系プライマー。
5. 前記アクリル系ポリマーが、水中でアニオン性官能基を有するビニル系モノマーとカチオン性官能基を有するビニル系モノマーとを少なくとも含むモノマーを重合させることによって製造される、上記1〜4のいずれかに記載の水系プライマー。
6. 前記アクリル系ポリマーを製造する際に使用される重合開始剤が、過硫酸アンモニウム及び/又はアゾビスシアノ吉草酸である上記1〜5のいずれかに記載の水系プライマー。
7. 前記アクリル系ポリマーの重量平均分子量が、5,000〜50,000である上記1〜6のいずれかに記載の水系プライマー。
8. ウレタン系シーラントに使用される上記1〜7のいずれかに記載の水系プライマー。
9. 被着体がモルタルである上記1〜8のいずれかに記載の水系プライマー。
本発明の水系プライマーは、アニオン性官能基とカチオン性官能基とを有するアクリル系ポリマーを含有する水溶液であり、前記アクリル系ポリマーの量が15質量%であり20℃であるときの粘度が800mPa・s未満である、水系プライマーである。
本発明の水系プライマーは、アクリル系ポリマーを含むことによって、耐水性、接着性に優れる。
本発明の水系プライマーは、アクリル系ポリマーを含有する水溶液であり、アクリル系ポリマーの量が15質量%であり20℃での水系プライマーの粘度が800mPa・s未満であることは、系内のアクリル系ポリマーの分子量が小さいことを示し、このことから、アクリル系ポリマーが被着体(例えば、モルタル)にしみ込むみやすいこと、及び/又は、上述のアニオン性官能基とカチオン性官能基とが被着体と相互作用及び/又は反応することによって、被着体とプライマー層との耐水性、接着性に優れると考えられる。
また、本発明の水系プライマーを用いてプライマー層を形成する際、水系プライマーから水分が除去されると、アクリル系ポリマーが有する、アニオン性官能基とカチオン性官能基とが会合して塩を形成し、これによってプライマー層自体が強固になり、耐水性に優れると考えられる。
また、上述のアニオン性官能基とカチオン性官能基とがシーラントと相互作用及び/又は反応することによって、シーラントとプライマー層との耐水性、接着性に優れると考えられる。
なお上記のメカニズムは本願発明者の推測であり、メカニズムが上記以外のものであっても本発明の範囲内である。
本発明の水系プライマーに含有されるアクリル系ポリマーは、アニオン性官能基とカチオン性官能基とを有する両性のポリマーであり、その主鎖が(メタ)アクリル系樹脂である。(メタ)アクリルは、アクリル及びメタクリルのうちの一方又は両方であることを意味する。
本発明において、アクリル系ポリマーを形成する全モノマーの50モル%以上が例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルアミン基(いわゆる(メタ)アクリルアミド系モノマーに由来)及び(メタ)アクリロイルオキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有するモノマーであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。また、アクリル系ポリマーの主鎖は(メタ)アクリル樹脂であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
本発明において、有機基としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基は、鎖状、分岐状のいずれでもよく、不飽和結合を有してもよい。
アクリル系ポリマーは、少なくとも側鎖にアミド基及びスルホン酸基を有するのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
カチオン性官能基は、耐水性、接着性により優れるという観点から、アミド基であるのが好ましい。
本発明において、アミド基(広義のアミド基)は−CONH2(狭義のアミド基)、−CONHR(Rは炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。)又は−CONR2(Rは炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。)を意味する(以下同様)。
カチオン性官能基とアニオン性官能基との組み合わせは、得られるプライマー層が水に溶けにくい塩を形成して耐水性、接着性により優れるという観点から、アミド基とスルホン酸又はその塩とであるのが好ましい。
アクリル系ポリマー1分子が有する、アニオン性官能基とカチオン性官能基の合計モル数は、耐水性、接着性により優れ、水系プライマーが水溶液となり、濡れ性に優れるという観点から、アクリル系ポリマー1分子を形成するモノマーの全モル数の3%以上100%以下とすることができる。
本発明において、アクリル系ポリマーを製造する際に使用される全モノマーが有する各基の量が、アクリル系ポリマーが有する、アニオン性官能基とカチオン性官能基の量にほぼそのまま反映されるものとする。
また、アクリル系ポリマーが有する、アニオン性官能基とカチオン性官能基はモノマー由来のものであり、重合開始剤由来のものは含まれないものとする。
アクリル系ポリマー(固形分)の量は、耐水性、接着性により優れるという観点から、当該水系プライマー中の5〜35質量%であるのが好ましく、10〜35質量%であるのがより好ましく、10〜30質量%であるのがさらに好ましく、10〜20質量%であるのが特に好ましい。
アニオン性官能基を有するビニル系モノマー(アニオン性官能基含有重合性モノマー)としては、例えば、(メタ)アクリル系モノマー、(メタ)アクリル系モノマーと共重合可能であり(メタ)アクリル系モノマー以外のモノマーが挙げられる。カチオン性官能基を有するビニル系モノマー(カチオン性官能基含有重合性モノマー)も同様である。
(メタ)アクリル系モノマーは、アニオン性官能基又はカチオン性官能基の他に、例えば、CH2=CR−(Rは水素原子又はメチル基)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基を有することができる。(メタ)アクリル系モノマーと共重合可能なモノマーは、アニオン性官能基又はカチオン性官能基の他に、例えば、CH2=CR−(Rは水素原子又はメチル基)のようなビニル系官能基を有することができる。
カチオン性官能基としては、例えば、アミド基(広義のアミド基)が挙げられる。アミド基としては、例えば、−CONH2(狭義のアミド基)、−CONHR(Rは炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。)、−CONR2(Rは炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。)が挙げられる。−CONR2としては例えば、ジメチルアミド基のようなジアルキルアミド基が挙げられる。
カチオン性官能基とビニル重合性基とは単結合で又は有機基を介して結合することができる。有機基は上記と同義である。具体的には例えば、炭素数1〜10のアルキル基が挙げられる。CH2=CR−と広義のアミド基とが単結合で結合する場合、(メタ)アクリルアミド系モノマーを形成することができる。
アニオン性官能基としては、例えば、スルホン酸とその塩が挙げられる。
ビニル重合性基は上記と同義である。アニオン性官能基とビニル重合性基とは単結合で又は有機基を介して結合することができる。有機基は上記と同義である。
式1:CH2=CR1−CONHm−[R2−(SO3X)a]n
式1中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。mは0又は1であり、nは1又は2であり、m+nは2である。Xは水素原子又はアルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)であり、aは0又は1であり、nが2である場合、2つのR2−(SO3X)は同じでも異なってもよい(ただし、nが2である場合、2つのaは同時に0ではない。)。1分子中の−SO3Xの数は1又は2とすることができる。
式2中、R1は水素原子又はメチル基であり、R3は炭化水素基である。炭化水素基は上記と同義である。Xは水素原子又はアルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)であり、aは1又は2である。
アクリル系ポリマーの製造としては例えば、水に(メタ)アクリル系モノマー、重合開始剤を入れ50〜80℃の条件において撹拌しながら重合させることによって製造することができる。
得られた水溶液をそのまま本発明の水系プライマーとして使用することができる。必要に応じて水分を除去又は添加することができる。
本発明の水系プライマーは完全無溶剤型(完全無有機溶剤型)、環境対応型とすることができる。
ウレタン系シーラントを形成するために使用されるウレタン系シーリング材組成物は特に制限されない。例えば、ポリメリックMDI(メチレンジイソシアネート)のようなポリイソシアネートと、ポリプロピレングリコールのようなポリオールとを反応させることによって得られるウレタンプレポリマーを含むウレタン系シーリング材組成物が挙げられる。ウレタンプレポリマーはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の水系プライマーを適用したあと、必要に応じてプライマー乾燥工程を設けることができる。プライマー乾燥工程における乾燥温度は5〜100℃とすることができる。乾燥方法は特に制限されない。
<試験体の作製>
被着体として、縦5cm、横5cm、厚さ10mmのモルタルを用いた。下記のとおり製造された水系プライマーを塗布量50g/m2で、被着体の片面の全面に刷毛を用いて塗布し、20℃の条件下で60分間乾燥させ、プライマー層を得た。被着体を20℃の条件下に3日間おいて硬化させて試験体(モルタル、プライマー層の積層体)を作製した。
<常態クロスカット評価>
上記のとおり作製した試験体を用いて常態クロスカット評価を行った。結果を各表に示す。
まず、試験体の有効面に、1mmの基盤目100個(10×10)を作り、基盤目上にセロハン粘着テープ(幅18mm)を完全に付着させ、テープの一端を塗膜に直角に保ち、瞬間的に引き離する碁盤目剥離試験を行った。碁盤目剥離試験後、試験体に残ったプライマー層の基盤目の数を調べた。
<常態クロスカット評価基準>
試験体に残ったプライマー層の基盤目数が100、即ち、プライマー層が試験体から全く剥がれなかったものが最も好ましい。95以上であれば実用レベルである。
上記のとおり作製した試験体を20℃の水中に7日間浸漬する耐水試験を行い、耐水試験後の試験体を用いて上記と同様の碁盤目剥離試験を行った。結果を各表に示す。
<耐水クロスカット評価基準>
試験体に残ったプライマー層の基盤目数が100、即ち、プライマー層が試験体から全く剥がれなかったものが最も好ましい。60以上であれば実用レベルである。
第1表、第2表に示す、カチオン性官能基含有重合性モノマーとしてのアクリルアミド、アニオン性官能基含有重合性モノマーとしてのアクリルアミドt−ブチルスルホン酸又はメタリルスルホン酸ナトリウム、及び、重合開始剤(第1表と第2表は主に重合開始剤の種類が異なる。)を同表に示す量(モノマーはモル%、重合開始剤は質量部)で用いた。重合の際使用する水の量は、モノマー全量10質量部に対して90質量部とした。まず、水にモノマー、重合開始剤入れて、70℃の条件下で撹拌しながら6時間ラジカル重合を行い、6時間後重合を停止して、アクリル系ポリマーを含有する水溶液を得た。これに得られた水溶液においてアクリル系ポリマーの量(濃度)が15質量%となるように水の量を調整して水系プライマーを製造した。
<アクリル系ポリマーの重量平均分子量>
上記のとおり得られた水溶液を乾燥させ、乾燥後に得られたアクリル系ポリマーの重量平均分子量を、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算で測定した。結果を各表に示す。
<水系プライマーの粘度>
上記のとおり得られた水系プライマーの20℃での粘度を、B型粘度計を用いて測定した。結果を各表に示す。
・アクリルアミド:和光純薬社製
・アクリルアミドt−ブチルスルホン酸:和光純薬社製
・メタリルスルホン酸Na:和光純薬社製
・アゾビスシアノ吉草酸:和光純薬社製
・過硫酸アンモニウム:和光純薬社製
これに対して、実施例1〜16は、耐水性、接着性に優れる。
Claims (9)
- アニオン性官能基とカチオン性官能基とを有するアクリル系ポリマーを含有する水溶液であり、
前記アクリル系ポリマーの量が15質量%であり20℃であるときの粘度が800mPa・s未満である、水系プライマー。 - 前記アニオン性官能基が、スルホン酸又はその塩である請求項1に記載の水系プライマー。
- 前記カチオン性官能基が、アミド基である請求項1又は2に記載の水系プライマー。
- 前記アニオン性官能基と前記カチオン性官能基のモル比が2:98〜16:84である請求項1〜3のいずれかに記載の水系プライマー。
- 前記アクリル系ポリマーが、水中でアニオン性官能基を有するビニル系モノマーとカチオン性官能基を有するビニル系モノマーとを少なくとも含むモノマーを重合させることによって製造される、請求項1〜4のいずれかに記載の水系プライマー。
- 前記アクリル系ポリマーを製造する際に使用される重合開始剤が、過硫酸アンモニウム及び/又はアゾビスシアノ吉草酸である請求項1〜5のいずれかに記載の水系プライマー。
- 前記アクリル系ポリマーの重量平均分子量が、5,000〜50,000である請求項1〜6のいずれかに記載の水系プライマー。
- ウレタン系シーラントに使用される請求項1〜7のいずれかに記載の水系プライマー。
- 被着体がモルタルである請求項1〜8のいずれかに記載の水系プライマー。
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