JPWO2017110633A1 - 変性ポリオレフィン樹脂 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリオレフィン系基材の付着性を向上させる方法としては、従来から基材に対する表面処理が行われている。表面処理として、研磨による粗面化、また、酸化剤、コロナ放電、プラズマ処理、火炎処理による極性基の導入があるが、これらは付着性向上効果の再現性が低く、且つ経時的に効果が低減する欠点を有するため、一般に普及していない。
また、塩素化ポリオレフィン系樹脂及びエポキシ樹脂の存在下で、メタクリル酸アルキルエステルなどの所定の単量体を共重合させて得られるアクリル系共重合体を含むプラスチック塗料用樹脂組成物が開示されている(引用文献2)。また塩素化ポリオレフィン系樹脂に、(メタ)アクリル酸等をグラフト重合させて得られるバインダー樹脂組成物が開示されている(引用文献3)。
さらに、塩素化ポリオレフィン系樹脂と有機ジイソシアネートと高分子ポリオールとを反応させて得られる樹脂に、2−ヒドロキシエチルアクリレートをグラフト共重合して得られるバインダー樹脂が開示されている(引用文献4)。また、塩素化ポリオレフィン系成分の存在下で、所定のポリエステルポリオールと有機イソシアネート化合物とを反応させて得られるポリウレタン成分を、(メタ)アクリレートモノマー等と反応させて得られる樹脂を含む、接着剤組成物が開示されている(引用文献5)。
本発明の目的は、極性基材に限らず、極性の低い基材、特に表面処理されていない難付着性のポリオレフィン系基材に対し、低温において乾燥する場合であっても優れた付着性を発現すると共に、柔軟性(可撓性)を有する塗膜を形成し得る変性ポリオレフィン樹脂を提供することにある。さらに、前処理剤として用いた場合に、上塗り層に対して優れた付着性を有し、基材に対する優れた前処理剤として使用され得る変性ポリオレフィン樹脂を提供することにある。
[1] 示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が60〜165℃であるポリオレフィン樹脂の、下記(A)を含む変性剤による変性物である、変性ポリオレフィン樹脂。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
[2] 官能基が、カルボキシル基、−(C=O)−O−で表される基、ヒドロキシ基、エーテル基、及び置換されていてもよいアミノ基から選ばれる1種以上である、[1]に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
[3] モノマー群(A−1)に含まれるモノマーの少なくとも1種が、官能基としてカルボキシル基を含む、[1]又は[2]に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
[4] モノマー群(A−1)が、(メタ)アクリル酸及びアルキル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上を含む、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂。
[5] モノマー群(A−2)に含まれるモノマーの少なくとも1種が、官能基としてヒドロキシ基及びエーテル基から選ばれる1種以上を含む、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂。
[6] モノマー群(A−2)が、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びアルコキシアルキル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上を含む、[1]〜[5]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂。
[7] 変性剤が、さらに下記(B)及び下記(C)から選ばれる一つ以上を含む、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂。
(B)塩素
(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上
[8] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂を含む、樹脂組成物。
[9] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂及び有機溶剤を含む、有機溶剤含有樹脂組成物。
[10] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン樹脂及び水を含む、水性樹脂組成物。
[11] 示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が60〜165℃であるポリオレフィン樹脂を、下記(A)を含む変性剤により変性することを含む、変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
[12] 変性剤が、さらに下記(B)及び下記(C)から選ばれる1種以上を含む、[11]に記載の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
(B)塩素
(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上
[13] (B)及び(C)から選ばれる1種以上により変性し、次いで(A)により変性することを含む、[12]に記載の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
本発明は、示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が60〜165℃であるポリオレフィン樹脂の、下記(A)を含む変性剤による変性物である、変性ポリオレフィン樹脂である。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
本発明の変性ポリオレフィン樹脂の原料であるポリオレフィン樹脂は、オレフィンの重合体であれば特に限定されないが、好ましくは重合触媒としてチーグラー・ナッタ触媒又はメタロセン触媒を用いて製造したポリオレフィン樹脂であり、より好ましくは、重合触媒としてチーグラー・ナッタ触媒又はメタロセン触媒を用いて製造された、ポリプロピレン、又は、プロピレン及びα−オレフィン(例、エチレン、ブテン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ヘプテン)を共重合して得られたポリオレフィン樹脂である。なお、ポリプロピレン並びにプロピレン及びα−オレフィンをランダム共重合して得られたポリオレフィン樹脂を、プロピレン系ランダム共重合体ということがある。プロピレン系ランダム重合体として、例えば、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体が挙げられる。ポリオレフィン樹脂は、更に好ましくは、重合触媒としてメタロセン触媒を用いて製造されたプロピレン系ランダム重合体が好ましく、特に好ましくは、重合触媒としてメタロセン触媒を用いて製造された、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、又はエチレン−プロピレン−ブテン共重合体である。これらの樹脂は、単独で用いても良いし、複数の樹脂を混合して用いても良い。
・成分(1);共役五員環配位子を少なくとも一個有する周期律表4〜6族の遷移金属化合物であるメタロセン錯体。
・成分(2);イオン交換性層状ケイ酸塩。
・成分(3);有機アルミニウム化合物。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、以下の成分(A)を含む変性剤による、ポリオレフィン樹脂の変性物である。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
なお、成分(A)によりポリオレフィン樹脂を変性した場合に、変性ポリオレフィン樹脂の構造は、変性の反応条件により変化し、特定することが困難である。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、高Tgのモノマー群(A−1)と、低Tgのモノマー群(A−2)を所定の重量比率で組み合わせた変性剤により、ポリオレフィン樹脂が変性されている(好ましくはポリオレフィン樹脂にこれらモノマー群(A−1)及びモノマー群(A−2)がグラフト重合されている)ので、変性ポリオレフィン樹脂が、基材に対する良好な付着性及び塗膜とした場合の柔軟性を兼ね備えることができる。
モノマー群(A−1)又はモノマー群(A−2)を構成するモノマーが含む官能基に限定はないが、例えば、カルボキシル基、−(C=O)−O−で表される基(本明細書において、エステル基ともいう。)、ヒドロキシ基、エーテル基、及び置換されていてもよいアミノ基が挙げられる。なお、本明細書において、官能基としてのヒドロキシ基には、カルボキシル基に含まれるヒドロキシ基は含まれない。
モノマー群(A−1)又はモノマー群(A−2)を構成するモノマーの各々は、官能基を1個のみ有していてもよいし、2個以上有していてもよい。
好ましくは、モノマー群(A−1)又はモノマー群(A−2)を構成するモノマーの各々は、官能基として、カルボキシル基又はエステル基を含み、より好ましくは、官能基としてカルボキシル基又はエステル基を含みかつカルボキシル基又はエステル基がエチレン性不飽和結合に結合しており、更に好ましくは、炭素原子数1〜5のアルキル基により置換されていてもよい、アクリル酸又はアクリル酸エステル(例、アクリル酸又はアクリル酸エステル、メタクリル酸又はメタクリル酸エステル、クロトン酸又はクロトン酸エステル、イソクロトン酸またはイソクロトン酸エステル)であり、特に好ましくは、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステルである。
より好ましくは、モノマー群(A−1)は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、及びメタクリル酸イソボルニルから選ばれる1種以上を含み、
更に好ましくは、これらから選ばれる2種以上を含む。
特に好ましくは、モノマー群(A−1)は、カルボキシル基を官能基として含みエチレン性不飽和結合を含むモノマーを含む。
より好ましくは、モノマー群(A−2)は、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、及びアクリル酸n−ブチルから選ばれる1種以上を含み、
更に好ましくは、これらから選ばれる2種以上を含む。
特に好ましくは、モノマー群(A−2)は、ヒドロキシ基及びエーテル基から選ばれる1種以上を官能基として含みエチレン性不飽和結合を含むモノマーを含み、又はヒドロキシ基若しくはエーテル基を官能基として含みエチレン性不飽和結合を含むモノマーを含む。
好ましくは、モノマー群(A−1)は、2種以上のモノマーを含み、かつモノマー群(A−2)は、2種以上のモノマーを含む。これにより、本発明の変性ポリオレフィン樹脂の付着性及び柔軟性がより良好となる。
なお、トータルTgは、下記FOX式によって算出される値である。
上記式は、モノマー群((A−1)+(A−2))がn個のモノマーにより構成される場合の式である。Tg1は、モノマー群((A−1)+(A−2))を構成するモノマー1のホモポリマーのガラス転移温度であり、W1は、モノマー1のホモポリマーの重量分率である。Tg2は、モノマー群((A−1)+(A−2))を構成するモノマー2のホモポリマーのガラス転移温度であり、W2は、モノマー2のホモポリマーの重量分率である。Tg3は、モノマー群((A−1)+(A−2))を構成するモノマー3のホモポリマーのガラス転移温度であり、W3は、モノマー3のホモポリマーの重量分率である。Tgnは、モノマー群((A−1)+(A−2))を構成するモノマーnのホモポリマーのガラス転移温度であり、Wnは、モノマーnのホモポリマーの重量分率である。
(B)塩素
変性剤が、(B)塩素を含む場合、変性ポリオレフィン樹脂中の塩素含有量は、特に限定されるものではないが、好ましくは2重量%以上であり、より好ましくは4重量%以上である。変性ポリオレフィン樹脂中の塩素含有量は、好ましくは45重量%以下であり、より好ましくは、25重量%以下である。変性ポリオレフィン樹脂中の塩素含有量が、2重量%以上であると、各種極性の低い基材への付着性(接着性)が良好となると共に、変性ポリオレフィン樹脂の溶液の安定性が良好となる。また、45重量%以下であると、各種極性の低い基材への付着性(接着性)が良好となる。尚、本明細書において、塩素含有率はJIS−K7229に準じて測定した値を意味する。実施例における塩素含有率の値も、JIS−K7229に準じて測定した値である。
なお、成分(B)によりポリオレフィン樹脂を変性した場合に、変性ポリオレフィン樹脂の構造は、変性の反応条件により変化し得、特定することが困難である。
本明細書において、α,β−不飽和カルボン酸とは、カルボキシル基を含有し、カルボキシル基のα位−β位間が不飽和結合である化合物を意味する。該化合物の誘導体としては、例えば、該化合物のモノ又はジエステル、アミド、無水物、イミドが挙げられる。α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体として、さらに具体的には、例えば、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、アコニット酸、ナジック酸及びこれらの無水物、フマル酸メチル、フマル酸エチル、フマル酸プロピル、フマル酸ブチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、フマル酸ジブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸エチル、マレイン酸プロピル、マレイン酸ブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジブチル、マレイミド、N−フェニルマレイミドが挙げられる。(C)は、好ましくは、α,β−不飽和ジカルボン酸無水物であり、より好ましくは無水イタコン酸及び無水マレイン酸から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは無水マレイン酸である。
なお、成分(C)によりポリオレフィン樹脂を変性した場合に、変性ポリオレフィン樹脂の構造は、変性の反応条件により変化し得、特定することが困難である。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法は、DSCによるTmが60〜165℃であるポリオレフィン樹脂を、下記(A)を含む変性剤により変性することを含む製造方法である。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
ポリオレフィン樹脂、(A)モノマー混合物、モノマー群(A−1)、及びモノマー群(A−2)の例及び好ましい例については、上記したものと同様である。
(B)塩素、(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上については、上記したものと同様である。
[(A)、(C)によるポリオレフィン樹脂の変性方法]
上記(A)モノマー混合物、必要に応じて(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上によりポリオレフィン樹脂を変性する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、公知のグラフト重合の方法を用いることができる。
ポリオレフィン樹脂を(A)モノマー混合物により変性する際にラジカル発生剤を用いる場合、ラジカル発生剤としては、特に限定はなく、公知の剤の中から適宜選択することができる。ラジカル発生剤として、例えば、有機過酸化物系化合物が挙げられ、具体的には、例えば、パーオキシド類(例、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート)及びアゾビスニトリル類(例、アゾイソブチロニトリル)が挙げられ、好ましくは有機過酸化物系化合物であり、より好ましくは、パーオキシド類である。ラジカル発生剤の添加量には、特に限定はないが、(A)モノマー混合物重量に対し、好ましくは1〜50重量%であり、より好ましくは、3〜30重量%である。添加量が3重量%以上であると、グラフト率を充分なものとすることができ、30重量%以下であると、経済的である。
ポリオレフィン樹脂を(C)により変性する方法としてば、例えば、(A)モノマー混合物を用いてポリオレフィン樹脂を変性する方法として例示された方法が挙げられ、上記例示された方法において、(A)モノマー混合物の代わりに、(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上を用いればよい。また、ラジカル発生剤の例および好ましい例も、(A)モノマー混合物のために例示された例と同様である。
ラジカル発生剤の添加量には、特に限定はないが、(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上の重量((C)が複数種である場合には、複数種を合わせた重量)に対して、好ましくは1〜50重量%であり、より好ましくは、3〜30重量%である。添加量が3重量%以上であると、グラフト率を充分なものとすることができ、30重量%以下であると、経済的である。
(A)モノマー混合物並びに(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上により一段階でポリオレフィン樹脂を変性してもよい。その場合、ラジカル発生剤の添加量は、(A)及び(C)を合わせた重量に対して、好ましくは1〜50重量%であり、より好ましくは、3〜30重量%である。添加量が3重量%以上であると、グラフト率を充分なものとすることができ、30重量%以下であると、経済的である。
ポリオレフィン樹脂を(B)塩素により変性する方法としては、特に限定はないが、例えば、クロロホルム等の溶媒にポリオレフィン樹脂を溶解した後、紫外線を照射しながら、又は上記ラジカル発生剤の存在下、溶解液に塩素ガスを吹き込む方法が挙げられ、該方法が好ましい。塩素含有量は、ポリオレフィン樹脂の種類、反応スケール、反応装置等の要素の違いにより変化するが、例えば、塩素含有量は、塩素ガスの吹き込み量や時間を、モニタリングしながら調節することにより調整することができる。例えば、塩素ガスの吹き込み量を多くし、及び/又は塩素ガスの吹き込み時間を長くすることで、塩素含有量を多くすることができる。
(B)塩素を使用した変性は、上述のとおりポリオレフィン樹脂に対して直接行ってもよいし、ポリオレフィン樹脂の変性物(例、上述の(A)により、(C)により、又は(A)及び(C)により変性されている、ポリオレフィン樹脂の変性物)に対して行ってもよい。ポリオレフィン樹脂の変性物に対して、(B)塩素を使用して変性を行う場合は、上述の(B)塩素により変性する方法において、ポリオレフィン樹脂の代わりとして、ポリオレフィン樹脂の変性物を用いればよい。
前述の溶融混練法によるグラフト重合により、(A)モノマー混合物、又は(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上によりポリオレフィン樹脂を変性する場合には、好ましくは、溶融混練法によるグラフト重合によりポリオレフィン樹脂を変性した後に(B)塩素により変性することが好ましい。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法は、好ましくは、ポリオレフィン樹脂を、(B)塩素と(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上とから選ばれる1種以上により変性し、次いで(A)モノマー混合物により変性することを含み、より好ましくは、ポリオレフィン樹脂を、(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上により変性し、次いで(B)塩素により変性し、次いで(A)モノマー混合物により変性することを含む。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、付着性(接着性)が低く、塗料等の塗工が困難な基材のための中間媒体として有用である。また、例えば、付着性(接着性)の乏しいポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系基材同士の接着剤としても有用であり、基材がプラズマ、コロナ等により表面処理されているか否かを問わず用いることができる。また、ポリオレフィン系基材の表面に本発明の変性ポリオレフィン樹脂をホットメルト方式で積層し、更にその上に塗料等を塗工することにより、塗料の付着安定性等を向上させることができる。また、本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド等の極性基材に対しても適する。即ち、本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、接着剤、プライマー、塗料用バインダー、インキ用バインダー等として好適に用いられ得る。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、変性ポリオレフィン樹脂以外の成分を含んだ、変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物として使用され得る。例えば、本発明の樹脂組成物は、ポリオレフィン樹脂が(B)塩素により変性された樹脂、ポリオレフィン樹脂が(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上により変性された樹脂を、本発明の変性ポリオレフィン樹脂の他に含んでいてもよい。本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、そのままで、又は他の成分を含んで、粉末又はペレット等の固形の形態、有機溶剤を含む有機溶剤含有樹脂組成物の形態、水を含む水性樹脂組成物の形態等の、用途に応じた形態とされ得る。変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物には、必要に応じて添加剤(例、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、無機充填剤)を配合してもよい。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物が、有機溶剤を含む樹脂組成物(有機溶剤含有樹脂組成物)である場合、含まれる有機溶剤に特に限定はないが、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル溶剤;メチルエチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ノナン、デカン等の脂肪族又は脂環式炭化水素溶剤が挙げられる。これら溶剤は単独で又は2種以上の混合溶剤として樹脂組成物に含まれていてよい。環境問題の観点から、有機溶剤として、芳香族溶剤以外の溶剤を使用することが好ましく、脂環式炭化水素溶剤とエステル溶剤又はケトン溶剤との混合溶剤を使用することがより好ましい。更に、変性ポリオレフィン樹脂溶液の保存安定性を高めるために、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール)、プロピレン系グリコールエーテル(例、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エチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル)を、単独又は2種以上混合して上記溶剤に対し1〜20重量%添加することが好ましい。
本発明の変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物を、水を含む樹脂組成物(水性樹脂組成物)とする方法としては、特に限定はないが、例えば、公知の強制乳化法、転相乳化法、D相乳化法、ゲル乳化法が挙げられ、これらの何れの方法でも乳化されている水性樹脂組成物を製造することができる。本発明の変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物は、変性ポリオレフィン樹脂を水中に分散、乳化させるために、必要に応じて界面活性剤を含んでいてもよい。任意で樹脂組成物に含まれる界面活性剤としては、例えば、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤が挙げられる。ノニオン界面活性剤が、乳化された水性樹脂組成物から得られる塗膜の耐水性がより良好であるため好ましい。
下記の製造例1−5に従って、ポリオレフィン樹脂又はその変性物を製造した。
[製造例1]ポリオレフィン樹脂の製造
メタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン単位含有量:96重量%、エチレン単位含有量4重量%、メルトフローレート(MFR)=2.0g/min、融点(Tm)=125℃)をバレル温度350℃に設定した二軸押出機に供給して熱減成を行い、190℃における溶融粘度が約1500mPa・sのプロピレン系ランダム共重合体(ポリオレフィン樹脂)を得た。
製造例1で得たプロピレン系ランダム共重合体100重量部、無水マレイン酸4重量部、メタクリル酸ラウリル2重量部、ジクミルパーオキサイド3重量部をあらかじめ十分に混合後、二軸押出機(L/D=34、直径=40mm、第1バレル〜第8バレル)に供給し、滞留時間が5分、回転数300rpm、バレル温度が120℃(第1、2バレル)、180℃(第3、4バレル)、100℃(第5バレル)、130℃(第6〜8バレル)の条件で反応を行い、第6〜8バレルの減圧処理にて未反応の無水マレイン酸を除去して、無水マレイン酸(MA)によるポリオレフィン樹脂の変性物を得た。
製造例1で得たプロピレン系ランダム共重合体500gをグラスライニングされた反応釜に投入し、5Lのクロロホルムを加え、2kg/cm2の圧力下、紫外線を照射しながら塩素ガスを反応釜底部より吹き込み塩素化し、樹脂−クロロホルム混合物を得た。混合物中の樹脂の塩素含有率は20.5重量%であった。次いで、樹脂−クロロホルム混合物より溶媒であるクロロホルムをエバポレーターで留去し、固形分30重量%であるクロロホルム溶液を調製した。このクロロホルム溶液に、安定剤としてエピコート828(油化シェルエポキシ(株)製)を固形分に対して4重量%加えた後、二軸押出機(L/D=34、直径=40mm、第1バレル〜第7バレル)に供給し、滞留時間が10分、回転数50rpm、バレル温度が90℃(第1〜6バレル)、70℃(第7バレル)の条件で固形化を行った。第1、4〜6バレルで減圧処理を行い、塩素(Cl)によるポリオレフィン樹脂の変性物を得た。
製造例1で得たプロピレン系ランダム共重合体100重量部、無水マレイン酸4重量部、ジクミルパーオキサイド3重量部をあらかじめ十分に混合後、二軸押出機(L/D=34、直径=40mm、第1バレル〜第8バレル)に供給し、滞留時間が5分、回転数300rpm、バレル温度が120℃(第1、2バレル)、180℃(第3、4バレル)、100℃(第5バレル)、130℃(第6〜8バレル)の条件で反応を行い、第6〜8バレルの減圧処理にて未反応の無水マレイン酸を除去して、無水マレイン酸により変性されたプロピレン系ランダム共重合体を得た。この共重合体2kgをグラスライニングされた50L容反応釜に投入し、20Lのクロロホルムを加え、2kg/cm2の圧力下、紫外線を照射しながら塩素ガスを反応釜底部より吹き込み塩素化し、樹脂−クロロホルム混合物を得た。混合物中の樹脂の塩素含有率は21.6重量%であった。次いで、樹脂−クロロホルム混合物より溶媒であるクロロホルムをエバポレーターで留去し、固形分30重量%であるクロロホルム溶液を調製した。このクロロホルム溶液に、安定剤(t−ブチルフェニルグリシジルエーテル)を固形分に対して1.5重量%加えた後、二軸押出機(L/D=34、直径=40mm、第1バレル〜第7バレル)に供給し、滞留時間が10分、回転数50rpm、バレル温度が90℃(第1〜6バレル)、70℃(第7バレル)の条件で固形化を行った。第1、4〜6バレルで減圧処理を行い、固形品の、無水マレイン酸及び塩素によるポリオレフィン樹脂の変性物を得た。
チーグラー・ナッタ触媒を重合触媒として製造したアイソタクチックポリプロピレン(IPP)(融点(Tm)=150℃)をバレル温度350℃に設定した二軸押出機に供給して熱減成を行い、190℃における溶融粘度が約2000mPa・sのIPP(ポリオレフィン樹脂)を得た。次に、得られたIPPを製造例1で得られたプロピレン系ランダム共重合体(ポリオレフィン樹脂)の代わりに用いたこと以外は製造例4と全く同様にして、塩素含有率が24.0重量%の固形品の無水マレイン酸及び塩素によるポリオレフィン樹脂の変性物を得た。
攪拌機と温度計とモノマーを還流するための冷却管とを取り付けたフラスコに、ポリオレフィン樹脂として製造例1で得られたプロピレン系ランダム共重合体25g、及びトルエン100gを投入し、温度85℃まで加温した。次に、ベンゾイルパーオキシド5gを投入し30分間撹拌した後、モノマー混合物として、表3−1に示す組成比を有する混合物A100g(メタクリル酸3g、メチルメタクリレート20g、シクロヘキシルメタクリレート17g、2−ヒドロキシエチルアクリレート3g、2−メトキシエチルアクリレート24g、ブチルメタクリレート33g)を約3時間かけて添加し、更に7時間グラフト共重合反応を行い、変性ポリオレフィン樹脂を均一で透明なトルエン溶液(不揮発分40重量%)として得た。次に以下に示す方法で、得られた変性ポリオレフィン樹脂について、柔軟性試験、付着性試験を行った。結果を表4−1に示した。
実施例1で得られた変性ポリオレフィン樹脂溶液(固形分40重量%)100gと二酸化チタン20gとをサンドミルで3時間混練した後、NO.4フォードカップで13〜15秒/20℃になるようにキシレンを添加して得られた混練物の粘度調整を行った。基材としては超高剛性ポリプロピレン(PP)板(TX−933A,三菱化学(株)製)を用いた。粘度調整された混練物を基材上にエアー式スプレーガンで塗装し、80℃で30分乾燥させ、変性ポリオレフィン樹脂層の膜厚が10μmである塗膜試験片1を得た。次に、2液硬化型ウレタン塗料(商品名:レタンPG80 531、関西ペイント社製)を塗膜試験片1上に、エアー式スプレーガンで塗装し、80℃で30分乾燥後、室温にて24時間放置することにより、変性ポリオレフィン樹脂層(前処理層、プライマー層)上にウレタン樹脂層(上塗り層)(膜厚30μm)を設けて、塗膜試験片2を作製した。
JIS K5600−5−1に準じ、上記塗膜試験片1を、円筒型マンドレルを有する折曲げ試験装置にセットし、室温での塗膜の柔軟性を目視にて評価した。
評価基準を以下に示す。
G:良 塗膜の割れがない。
NG:不良 塗膜の割れがある。
上記で得られた塗膜試験片2の塗面上に1mm間隔で基材に達する刻みを付けて、塗膜を正方形の区画100個に分け、その上にセロハン粘着テープを密着させて密着面から180゜方向に引き剥し、塗膜の残存する程度を判定した。なお、塗膜の剥離は基材からの塗膜の剥離(基材と変性ポリオレフィン樹脂層との界面における剥離)、変性ポリオレフィン樹脂層からの塗膜の剥離(変性ポリオレフィン樹脂層とウレタン樹脂層との界面における剥離)を含むが、いずれの界面での剥離かは、反射光の違い等により、目視により判別が可能である。
評価基準を以下に示す。
B:最良 塗膜の剥離が全く認められない。
G:良 塗膜の区画の縁部分に若干の剥離がみられるが、実用上問題無い。
NG1:やや不良 プライマー層(変性ポリオレフィン樹脂層)と上塗り層(ウレタン樹脂層)との界面で剥離がみられる。
NG2:不良 基材部分からの剥離が認められる。
ポリオレフィン樹脂又は変性物として、表4−1及び表4−2に示したポリオレフィン樹脂又は変性物を用い、モノマー混合物として、表4−1及び表4−2に示したモノマー混合物を用いて、実施例1と同様の操作を行い、実施例2〜30及び比較例1〜15の変性ポリオレフィン樹脂を、トルエン溶液(不揮発分40重量%)として得た。得られた各変性ポリオレフィン樹脂について、実施例1と同様にして、柔軟性試験、付着性試験を行った。結果を表4−1及び表4−2に示した。表4−1及び表4−2中、「Cl」は、塩素により変性されていることを表し、「MA」は、無水マレイン酸により変性されていることを表す。
実施例1〜実施例30の変性ポリオレフィン樹脂は、柔軟性に優れ、かつ基材に対する付着性及び上塗り層に対する付着性に優れた塗膜を基材(ポリプロピレン)上に形成することができる。
他方、モノマー混合物中に、モノマー(A−1)が含まれない混合物Iを用いた場合、及び、モノマー(A−1)のモノマー(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50の範囲にない、混合物G又は混合物Hを用いた場合の、比較例1〜15の変性ポリオレフィン樹脂は、柔軟性は悪くはないものの、付着性が劣り、柔軟性及び付着性の双方を満足させるものではない。
以上の結果より、本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、極性基材に限らず、極性の低い基材(非極性基材)、特に表面処理されていない難付着性のポリオレフィン系基材に対しても、柔軟性(可撓性)を有する塗膜を形成することができ、低温で乾燥しても優れた付着性を有することがわかる。また、本発明の変性ポリオレフィン樹脂は、プライマー等の前処理剤として優れていることがわかる。
[実施例31]
攪拌機、冷却管、温度計及び滴下漏斗を取り付けた4つ口フラスコに、製造例1で得られたプロピレン系ランダム共重合体100重量部、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル10重量部を添加し、120℃で30分間混練した。次いで、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール10重量部を5分間かけて添加し、5分間保持した後、90℃のイオン交換水300重量部を40分間かけて添加した。引き続き室温まで撹拌しながら冷却し、変性ポリオレフィン樹脂を水性樹脂組成物として得た。変性ポリオレフィン樹脂を含む水性樹脂組成物の固形分は、30重量%、pH9.0、平均粒子径280nmであった。次に実施例1で得られた変性ポリオレフィン樹脂溶液の代わりに前記変性ポリオレフィン樹脂を含む水性樹脂組成物を用いる以外は、実施例1記載の操作と同様にして、塗膜試験片1及び塗膜試験片2を作成し、柔軟性試験、付着性試験を行った。結果を表5−1に示した。
ポリオレフィン樹脂又は変性物として、表5−1及び表5−2に示したポリオレフィン樹脂又は変性物を用い、モノマー混合物として、表5−1及び表5−2に示したモノマー混合物を用いて、実施例31と同様の操作を行い、実施例32〜60及び比較例16〜30の変性ポリオレフィン樹脂を水性樹脂組成物として得た(不揮発分30重量%)。各変性ポリオレフィン樹脂を含む水性樹脂組成物を用いて、実施例31の操作と同様にして塗膜試験片1及び塗膜試験片2を作成し、柔軟性試験、付着性試験を行った。結果を表5−1及び表5−2に示した。表5−1及び表5−2中、「Cl」は、樹脂が塩素により変性されていることを表し、「MA」は、樹脂が無水マレイン酸により変性されていることを表す。
Claims (13)
- 示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が60〜165℃であるポリオレフィン樹脂の、下記(A)を含む変性剤による変性物である、変性ポリオレフィン樹脂。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー - 官能基が、カルボキシル基、−(C=O)−O−で表される基、ヒドロキシ基、エーテル基、及び置換されていてもよいアミノ基から選ばれる1種以上である、請求項1に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
- モノマー群(A−1)に含まれるモノマーの少なくとも1種が、官能基としてカルボキシル基を含む、請求項1又は2に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
- モノマー群(A−1)が、(メタ)アクリル酸及びアルキル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
- モノマー群(A−2)に含まれるモノマーの少なくとも1種が、官能基としてヒドロキシ基及びエーテル基から選ばれる1種以上を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
- モノマー群(A−2)が、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びアルコキシアルキル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
- 変性剤が、さらに下記(B)及び下記(C)から選ばれる一つ以上を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂。
(B)塩素
(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂を含む、樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂及び有機溶剤を含む、有機溶剤含有樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン樹脂及び水を含む、水性樹脂組成物。
- 示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が60〜165℃であるポリオレフィン樹脂を、下記(A)を含む変性剤により変性することを含む、変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
(A)下記モノマー群(A−1)及び下記モノマー群(A−2)を含み、モノマー群(A−1)のモノマー群(A−2)に対する重量比率((A−1)/(A−2))が、30/70〜50/50であるモノマー混合物
モノマー群(A−1):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が60℃以上であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー
モノマー群(A−2):ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が30℃以下であり、エチレン性不飽和結合及び官能基を含む、1種以上のモノマー - 変性剤が、さらに下記(B)及び下記(C)から選ばれる1種以上を含む、請求項11に記載の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
(B)塩素
(C)α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれる1種以上 - (B)及び(C)から選ばれる1種以上により変性し、次いで(A)により変性することを含む、請求項12に記載の変性ポリオレフィン樹脂の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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