WO2001060920A1 - Dispersion aqueuse, son procede de production et substances revetues - Google Patents

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Description

明細 ; 水系分散体、 その製造方法および塗装体 技術分野
本発明は、 水系分散体に関し、 さ ら に詳細には、 保存安 定性、 密着性、 耐アルカ リ性、 耐有機薬品性、 耐候性、 耐 (温) 水性、 汚染回復性などに優れ、 かつ透明で高硬度の 塗膜を形成し得る水系分散体に関する。 背景技術
従来か ら、 コーティ ング材は、 様々な分野で使用されて お り 、 その適用範囲は拡大の一途をたどっているが、 それ に伴い、 コーティ ング材に対する要求性能もますます高度 化している。 近年では、 密着性、 耐薬品性、 耐湿性、 耐候 性、 耐 (温) 水性、 汚染回復性などの性能バラ ンスに優れ、 かつ硬度の高い塗膜を形成し得るコ一ティ ング材が求め ら れている。
このよ うな要求に一部を満たすコ一ティ ング材として、 オルガノ シラ ンの部分縮合物、 コ ロイ ダルシリ カの分散液 およびシリ コーン変性アク リル榭脂か らなる組成物 (特開 昭 6 0 — 1 3 5 4 6 5 号公報) 、 あるいはオルガノ シラ ン の縮合物、 ジルコニウムアルコキシ ドのキレ一 ト化合物お よび加水分解性シリ ル基含有ビニル系樹脂か らなる組成物 (特開昭 6 4 — 1 7 6 9号公報) などが提案されている。 しかしながら、 これらのコーティ ング材は、 いずれも溶 剤型であ り、 近年における低公害、 省資源、 安全衛生など の観点から、 脱溶剤化への要請が強く 、 水系コーティ ング 材へと移行しつつある。
そのような中で、 耐水性、 耐薬品性などの性能の向上を 期待できるものと して、 反応型樹脂ェマルジヨ ンの開発が 鋭意検討され、 その一つに加水分解性シリル基を有する樹 脂ェマルジヨ ンが提案されている。 その例と して、 特開平 7 — 2 6 0 3 5号公報には、 加水分解性シリ ル基とアミ ン イ ミ ド基とを有する ビニル系重合体を含有する反応型樹脂 ェマルジヨ ンが、 また特開平 7 — 9 1 5 1 0 号公報には、 アルコキシシリル基を有する ビエル系重合体の水分散体と スズ化合物の水分散体からなる水性塗料組成物が開示され ている。
しかしながら、 これらの加水分解性シリ ル基含有榭脂ェ マルジヨ ンは、 保存安定性に劣り、 特にこのェマルジヨ ン を長期間保存した場合、 ゲル化した り 、 また長期保存後の ェマルジヨ ンから得られる塗膜の性能が、 製造直後のエマ ルジョ ンから得られる塗膜とは異な り 、 安定した品質を確 保できないという欠点があ り 、 実用性の面で問題がある。 あるいは、 保存安定性が比較的良好な場合にも、 密着性、 耐薬品性、 耐湿性、 耐候性、 耐 (温) 水性、 汚染回復性な どを総合した性能バランスの面で、 満足できないものであ る。
また、 特開平 1 1 — 2 5 5 8 4 6 号公報には、 シラ ノ一 ル基含有シリ コーン樹脂と ラジカル重合性ビニルモノ マ一 を含有する混合溶液を乳化重合して得られる シリ コーン樹 脂含有ェマルジョ ン組成物が提案されている。
しかしながら、 この手法では、 重合中に凝縮物が多量に 析出したり 、 重合性が低下した りするため、 工業的に利用 する ことはできない。
本発明は、 上記従来技術の問題点を背景になされたもの で、 保存安定性が極めて優れてお り 、 しかも密着性、 耐ァ ルカ リ性、 耐有機薬品性、 耐湿性、 耐候性、 耐 (温) 水性、 汚染回復性などの性能バランスに優れ、 かつ透明で硬度の 高い塗膜を形成でき、 特にコーティ ング材と して有用な水 系分散体を提供する ことを目的とする。 発明の開示
本発明は、 ( A ) オルガノ シラン、 該オルガノ シラ ンの 加水分解物および該オルガノ シランの縮合物か ら選ばれる 少なく とも 1 種と ( B ) ラジカル重合性ビニルモノマーを 含有する混合物を、 乳化状態で、 加水分解 · 縮合反応およ びラジカル重合して得られる、 水系分散体に関する。
次に、 本発明は、 ( A ) オルガノ シラ ン、 該オルガノ シ ランの加水分解物および該オルガノ シラ ンの縮合物か ら選 ばれる少なく とも 1 種と ( B ) ラジカル重合性ビニルモノ マーを含有する混合物を、 水および乳化剤の存在下で乳化 し、 次いで、 ラジカル重合開始剤を加えて、 加水分解 · 縮 合反応およびラジカル重合を行なう こ とを特徴とする、 上 記水系分散体の製造方法に関する。
次に、 本発明は、 上記水系分散体を含むコーティ ング材 (塗料) と、 基材にこのコ一ティ ング材が塗装された塗装 体に関する。
こ こで、 上記基材には、 下塗り層を設けたものであ όて もよい。 発明を実施するための最良の形態 - 本発明の水系分散体は、 従来公知の方法では得られなか つた以下の利点を有する。
( 1 ) ェマルジョ ン粒子中で、 シロキサン成分である (Α ) 成分の存在下に ( Β ) ビエルモノマ一が重合するため、 シ ロキサン成分とビニルポリ マーが相互貫入網目構造 ( I Ρ Ν ) を形成する。 その結果、 シロキサン成分と して相互溶 解性に劣るメチル系シリ コーン樹脂を使用 しても、 透明性 に優れた被膜が形成され、 両樹脂の特性上の不足点も補完 される。 特に、 硬度、 耐薬品性、 耐候性に富むシリ コ一ン 樹脂を多量に含有できるため、 形成される被膜は、 造膜性 に優れ、 耐擦傷性、 耐候性、 耐薬品性などの特性が良好で、 可撓性の良好な均一な硬化被膜を与える。
( 2 ) ェマルジヨ ン粒子中では、 ポリ マーどう しが無溶 剤状態で絡み合う ため、 シロキサン成分中の縮合活性に富 むシラノール基の自由度が制限を受ける。 その結果、 シラ ノール基の縮合が抑制され、 良好な保存安定性が得られる。
( 3 ) シロキサン成分 (シリ コーン樹脂) 中に特定構造 のシラ ノール基を一定量以上含有する と、 ェマルジヨ ン粒 子中でシラノ ール基が良好な状態で拘束される一方、 その 高い硬化活性が温存され、 比較的低温でも優れた硬化性が 確保される。 また、 加水分解性シラン化合物と して、 ジァ ルコキシシラ ン類などの特定構造のシラノール基を多く含 ませる こ とによ り 、 直鎖状構造が多く な り 、 被膜に可撓性 と硬度という相反する特性を同時に付与できる。
( 4 ) 1 0 0 °C未満の低沸点有機溶媒あるいは トルエン などの芳香族有機溶剤を実質的に含まないため、 良好な作' 業環境が確保される。
( 5 ) 特定の硬化触媒を併用すれば、 室温硬化も可能で、 比較的低温でも即硬化も可能となる。
以下、 本発明について順次説明する。
( A ) 成分
本発明の水系分散体を構成する ( A ) 成分におけるオル ガノ シランは、 一般に、 下記一般式 ( 1 ) で表される。
( R X) n S i ( O R 2) 4_n ( 1 )
(式中、 R 1は、 2 個存在する ときは同一または異な り 、 炭素数 1 〜 8 の 1 価の有機基を示し、 R 2は、 同一または 異な り 、 炭素数 1 〜 5 のアルキル基または炭素数 1 〜 6 の ァシル基を示し、 nは 0 〜 2 の整数である。 )
上記オルガノ シランの加水分解物は、 オルガノ シラ ンに
2 〜 4個含まれる上記一般式 ( 1 ) でい う と ころの O R 2 基がすべて加水分解されている必要はなく 、 例えば、 1 個 だけが加水分解されている もの、 2個以上が加水分解され ているもの、 あるいはこれらの混合物であってもよい。
また、 上記オルガノ シランの縮合物は、 オルガノ シラ ン の加水分解物のシラノール基が縮合して S i - O - S i 結 合を形成したものであるが、 本発明では、 シラノール基が すべて縮合している必要はなく 、 僅かな一部のシラノール 基が縮合したもの、 縮合の程度が異なっている ものの混合 物などをも包含した概念である。
(A) 成分として、 (R 1 ) - ( S i ) - ( O R 2 ) 3 〔式中、 R—, R 2は、 上記に同じ〕 で表されるオルガノシラン、 該オルガノシランの加 水分解物および該ォルガノシランの縮合物の群から選ばれる少なくと も 1種を、 全 (A) 成分中 5 0モル%以上用いることが、 耐候性と密 着性のバランスの面から好ましい。
一般式 ( 1 ) において、 R の炭素数 1 〜 8 の 1 価の有 機基としては、 例えば、 メチル基、 ェチル基、 n —プロ ピ ル基、 i —プロピル基、 n —ブチル基、 i 一ブチル基、 s e c —ブチル基、 t 一ブチル基、 n —へキシル基、 n —へ プチル基、 n —才クチル基、 2 —ェチルへキシル基などの アルキル基 ; ァセチル基、 プロ ピオニル基、 プチリル基、 バレリル基、 ベンゾィル基、 ト リ オイル基、 力プロィル基 などのァシル基 ; ビニル基、 ァリル基、 シク ロへキシル基、 フエニル基、 エポキシ基、 グリ シジル基、 (メタ) ァク リ ルォキシ基、 ウレイ ド基、 アミ ド基、 フルォロアセ トアミ ド基、 イ ソシアナ一 ト基などのほか、 これらの基の置換誘 導体などを挙げる ことができる。
R 1の置換誘導体における置換基と しては、 例えば、 八 ロゲン原子、 置換も しく は非置換のアミ ノ基、 水酸基、 メ ルカプト基、 イ ソシアナ一 ト基、 グリ シ ドキシ基、 3 , 4 —エポキシシクロへキシル基、 (メタ) アク リルォキシ基、 ウレイ ド基、 アンモニゥム塩基などを挙げる こ とができる。 ただし、 これらの置換誘導体か らなる R 1の炭素数は、 置 換基中の炭素原子を含めて 8以下である。 一般式 ( 1 ) 中 に、 R 1が 2 個存在する と きは、 相互に 同一でも異なってもよい。
また、 の炭素数 1 〜 5 のアルキル基と しては、 例え ば、 メチル基、 ェチル基、 n — プロ ピル基、 i — プロ ピル 基、 n — プチル基、 s e c —ブチル基、 t 一 ブチル基、 n —ペンチル基などを挙げる こ とができ、 炭素数 1 〜 6 のァ シル基と しては、 例えば、 ァセチル基、 プロ ピオニル基、 プチ リ ル基、 パレ リ ル基、 力 プロィ ル基などを挙げる こ と ができる。
一般式 ( 1 ) 中 に複数個存在する R 2は、 相互に同一で も異なっても よい。
このよ うなオルガノ シラ ンの具体例 と しては、 テ ト ラ メ トキシシラ ン、 テ ト ラエ トキシシラ ン、 テ ト ラ — n — プロ ポキシシラ ン、 テ 卜 ラ — i —プロボキシシラ ン、 テ 卜 ラ — n — ブ トキシシラ ンなどのテ ト ラアルコキシシラ ン類 ; メ チル ト リ メ ト キシシラ ン、 メチル ト リ エ トキシシラ ン、 ェ チル ト リ メ ト キシシラ ン、 ェチル ト リ エ トキシシラ ン、 n —プロ ビル ト リ メ トキシシラ ン、 n — プロ ピル ト リ エ トキ シシラ ン、 i —プロ ピル ト リ メ トキシシラ ン、 i —プロ ピ ル ト リ エ トキシシラ ン、 n — プチル ト リ メ ト キシシラ ン、 n — ブチル ト リ エ トキシシラ ン、 n —ペンチル ト リ メ ト キ シシラ ン、 n —へキシル ト リ メ トキシシラ ン、 n —へプチ ル ト リ メ トキシシラ ン、 n —才クチル ト リ メ トキシシラ ン、 ビニル ト リ メ トキシシラ ン、 ビニル ト リ エ トキシシラ ン、 シク ロへキシル ト リ メ トキシシラ ン、 シク ロへキシル ト リ エ トキシシラ ン、 フエニル ト リ メ トキシシラ ン、 フエニル ト リ エ トキシシラ ン、 3 — ク ロ 口 プロ ピル ト リ メ トキシシ ラ ン、 3 — ク ロ 口 プロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3, 3, 3 — ト リ フルォロ プロ ピル ト リ メ トキシシラ ン、 3, 3, 3 — ト リ フルォロ プロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3 —ア ミ ノ プロ ピル ト リ メ トキシシラン、 3 — ァミ ノ プロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 2 — ヒ ド ロキシェチル ト リ メ トキシシラ ン、 2 — ヒ ド ロキシェチル ト リ エ トキシシラ ン、 2 — ヒ ド ロキシプロ ビル ト リ メ トキシシラ ン、 2 — ヒ ド ロキシプロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3 — ヒ ド ロキシプロ ピル ト リ メ トキシシラ ン、 3 — ヒ ド ロキシプロ ピ レ 卜 リ エ トキシシラ ン、 3 — メルカプ ト プロ ピル ト リ メ ト キシシラ ン、 3 — メ ルカ プ トプロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3 —イ ソ シアナ一 ト プロ ビル ト リ メ トキシシラ ン、 3 —イ ソ シアナー ト プロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3 — グリ シ ドキシプロ ピル ト リ メ トキシシラ ン、 3 — グリ シ ドキシプロ ピル ト リ エ トキシ シラ ン、 2 — ( 3 , 4 —エポキシシク ロへキシル) ェチル ト リ メ トキシシラ ン、 2 — ( 3 , 4 —エポキシシク ロへキ シル) ェチル ト リ エ トキシシラ ン、 3 — (メ タ) アク リ ル ォキシプロ ピル ト リ メ トキシシラ ン、 3 — (メ タ) ァ夕 ク リ ルォキシプロ ピル ト リ エ トキシシラ ン、 3 — ウ レイ ド プ 口 ビル ト リ メ トキシシラ ン、 3 — ゥ レイ ドプロ ビル ト リ エ トキシシラ ンなどの ト リ アルコキシシラ ン類 ; ジメチルジ メ トキシシラ ン、 ジメチルジェ トキシシラ ン、 ジェチルジ メ トキシシラ ン、 ジェチルジェ トキシシラ ン、 ジ— n — プ 口 ピルジメ ト キシシラ ン、 ジー n — プロ ピルジェ トキシシ ラ ン、 ジ一 i —プロ ピルジメ トキシシラ ン、 ジー i — プロ ピルジェ トキシシラ ン、 ジ— n —プチルジメ トキシシラ ン、 ジ— n —ブチルジェ 卜キシシラ ン、 ジー n —ペンチルジメ 卜キシシラ ン、 ジー n —ペンチルジェ トキシシラ ン、 ジ一 n —へキシルジメ トキシシラ ン、 ジ— n —へキシルジェ ト キシシラ ン、 ジ— n —へプチルジメ ト キシシラ ン、 ジ一 n — へプチルジェ トキシシラ ン、 ジ— n —才クチルジメ トキ シシラ ン、 ジー n —ォクチルジェ トキシシラ ン、 ジ— n— シク ロへキシルジメ トキシシラ ン、 ジ一 n — シク ロへキシ ルジェ トキシシラ ン、 ジフ エ二ルジメ トキシシラ ン、 ジフ ェニルジェ トキシシラ ンなどのジアルコキシシラ ン類のほ か、 メチル ト リ ァセチルォキシシラ ン、 ジメチルジァセチ ルォキシシラ ンなどを挙げる こ とができる。
これらのう ち、 好ま し く 用い られる のは、 ト リ アルコキ シシラ ン類、 ジアルコキシシラ ン類であ り 、 また、 ト リ ア ルコキシシラ ン類と しては、 メ チル ト リ メ ト キシシラ ン、 メチル ト リ エ トキシシラ ンが好ま し く 、 さ ら に、 ジアルコ キシシラ ン類と しては、 ジメチルジメ トキシシラ ン、 ジメ チルジェ トキシシラ ンが好ま しい。
( A ) 成分は、 オルガノ シラ ン、 該オルガノ シラ ンの加 水分解物おょぴ該オルガノ シラ ンの縮合物か ら選ばれる少 な く と も 1 種である。 すなわち、 ( A ) 成分は、 これ ら 3 種の う ちの 1 種だけでもよい し、 任意の 2 種の混合物であ つ てもよい し、 3 種類すベてを含んだ混合物であって も良 い。 本発明においては、 オルガノ シラ ン と、 オルガノ シラ ンの縮合物 (以下 「ポ リ オルガノ シロキサン」 と もい う ) とが混合されて用 い られる こ とが好ま しい。 本発明の水系 分散体においては、 オルガノ シランとポリ オルガノ シロキ サンとを共縮合する ことによ り 、 硬度、 耐薬品性、 耐候性、 成膜性、 透明性、 耐ク ラ ッ ク性などの特性に優れた被膜を 形成するものである。 また、 乳化後にビニル化合物が重合 する際の重合安定性が著し く 向上し、 高固形分で重合でき るために工業化が容易であるという利点もある。
オルガノ シラ ンとポリ オルガノ シロキサンの 2種類を用 いる場合には、 オルガノ シランと してはジアルコキシ ラ ン類が好ま しい。 ジアルコキシシラ ン類を用いる と、 分子 鎖と して直鎖状成分が加わ り 、 得られる粒子の可撓性が増 す。 さ らに、 得られる水系分散体を用いて塗膜を形成した 際に、 透明性に優れた塗膜が得られる という効果を奏する。 上記ジアルコキシシラン類と しては、 特にジメチルジメ ト キシシラン、 ジメチルジェ トキシシランなどが好ましい。
さ らに、 オルガノ シランとポリ オルガノ シロキサンの 2 種類を用いる場合には、 ポリ オルガノ シロキサンは、 特に、 ト リ アルコキシシランのみ、 あるいは、 ト リ アルコキシシ ラ ン 4 0 〜 9 5 モル% と ジアルコキシシラ ン 6 0 〜 5 モ ル% との組み合わせの縮合物である こ とが好ま しい。 ジァ ルコキシシラ ンを ト リ アルコキシシランと併用する こ とに よ り 、 得られる塗膜を柔軟化し、 耐アルカ リ性を向上させ る こ とができる。
ポリ オルガノ シロキサンは、 オルガノ シランを予め加水 分解 · 縮合させて、 オルガノ シランの縮合物と して使用す る。 この際、 ポリ オルガノ シロキサンを調製する際に、 ォ ルガノ シラ ンに適量の水、 および必要に応じて、 有機溶剤 を添加する こ とによ り 、 オルガノ シランを加水分解 · 縮合 させる ことが好ましい。
こ こで、 水の使用量は、 オルガノ シラン 1 モルに対して、 通常、 1 . 2 〜 3 . 0 モル、 好ま し く は 1 . 3 〜 2 . 0 モ ル程度である。
また、 この際、 必要に応じて用い られる有機溶剤と して は、 ポリ オルガノ シロキサンや後記 ( B ) 成分を均一に混 合できるものであれば特に限定されないが、 例えば、 アル コール類、 芳香族炭化水素類、 エーテル類、 ケ ト ン類、 ェ ステル類などを挙げる こ とができる。
これらの有機溶剤のうち、 アルコール類の具体例と して は、 メタノール、 エタノール、 n—プロ ピルアルコール、 i —プロピルアルコール、 n—ブチルアルコール、 s e c —ブチルアルコール、 t —プチルアルコール、 n—へキシ ルアルコール、 n—ォクチルアルコール、 エチレングリ コ ール、 ジエチレングリ コール、 ト リ エチレングリ コール、 エチレンダリ コールモノ ブチルエーテル、 エチレンダリ コ ールモノエチルェ一テルァセテ一ト、 ジエチレンダリ コー ルモノェチルエーテル、 プロ ピレンダリ コ一ルモノメチル エーテル、 プロ ピレンモノ メチルェ一テルアセテー ト、 ジ アセ ト ンアルコールなどを挙げる こ とができる。
また、 芳香族炭化水素類の具体例と しては、 ベンゼン、 トルエン、 キシレンなどを、 エーテル類の具体例としては、 テ ト ラ ヒ ド ロフラン、 ジォキサンなどを、 ケ ト ン類の具体 例と しては、 アセ ト ン、 メチルエヂルケ ト ン、 メチルイ ソ' プチルケ ト ン、 ジイ ソプチルケ ト ンなどを、 エステル類の 具体例としては、 酢酸ェチル、 酢酸プロ ピル、 酢酸プチル、 炭酸プロ ピレンなどを挙げる こ とができる。
これらの有機溶剤は、 単独でまたは 2 種以上を混合して 使用する こ とができる。
なお、 ·'ポリ オルガノ シロキサン中に有機溶媒を含む場合 には、 後記する縮合 · 重合反応の前に、 この有機溶媒を水 系分散体か ら除去しておく こともできる。
ポリ オルガノ シロキサンのポリスチレン換算重量平均分 子量 (以下 「Mw」 という) は、 好まし く は、 8 0 0 〜 1 0 0 , 0 0 0 、 さ ら に好ま しく は、 1 , 0 0 0 〜 5 0 , 0 0 0 である。
また、 ポリ オルガノ シロキサンの市販品には、 三菱化学
(株) 製の M K C シリ ケ一 ト、 コルコー ト社製のェチルシ リ ケ一 ト、 東レ · ダウコ一ニング社製のシリ コ ンレジン、 東芝シリ コーン (株) 製のシリ コ ンレジン、 信越化学工業 (株) 製のシリ コ ンレジン、 ダウコーニング · アジア (株) 製のヒ ドロキシル基含有ポリ ジメチルシロキサン、 日本ュ 二力 (株) 製のシリ コ ンオリ ゴマーなどがあ り 、 これら を そのまま、 またはさ らに縮合させて使用してもよい。
( A ) 成分と して、 オルガノ シラ ンとポリ オルガノ シロ キサンとを用いる場合、 両者の混合割合は、 オルガノ シラ ン (完全加水分解縮合物換算) が 9 5 〜 5重量%、 好ま し く は 9 0 〜 1 0 重量%、 ポリオルガノ シロキサン (完全加 水分解縮合物換算) が 5 〜 9 5 重量%、 好ましく は 1 0 〜 9 0 重量% 〔ただし、 オルガノ シラン +ポリ オルガノ シラ ン = 1 0 0 重量%〕 である。 ポリ オルガノ シロキサンが 5 重量%未満では、 得られる塗膜の表面にベとつきが見られ た り 、 塗膜の硬化性が悪化する場合があ り好ま しく ない。 一方、 9 5 重量%を超える と、 オルガノ シラ ン成分の割合 が少なく な りすぎて、 ( A ) 成分を含有する混合物の乳化 が難 ·しく 、 また乳化後に ( B ) ラジカル重合性ビエルモノ ' マーの重合安定性が低下し、 さ らに乳化後のェマルジヨ ン の安定性が低下した り、 あるいは得られた有機無機複合体 の成膜性が低下し好ましく ない。
こ こで、 上記完全加水分解縮合物とは、 オルガノ シラ ン の R 〇—基が 1 0 0 %加水分解して S i O H基とな り 、 さ らに完全に縮合してシロキサン構造になったものをいう。
( B ) ラジカル重合性ビエルモノマー
( B ) 成分としては、 ラジカル重合可能な不飽和二重結 合を有するモノマーであれば特に限定されるものではない。
( B ) 成分と しては、 例えば、 (メタ) アク リル酸 ; メ チル (メタ) ァク リ レ一 ト、 ェチル (メタ) ァク リ レー ト、 プロ ピル (メタ) ァク リ レー ト、 n —ブチル (メタ) ァク リ レー ト、 i —ブチル (メタ) ァク リ レー ト、 ァミル (メ 夕) ァク リ レー ト、 i 一ァミル (メタ) ァク リ レー ト、 へ キシル (メタ) ァク リ レー ト、 2 —ェチルへキシル (メタ) ァク リ レー ト、 n —ォクチル (メタ) ァク リ レー ト、 シク 口へキシルメタク リ レー トなどの (メ タ) アク リル酸のェ ステル類 ; 2 — ヒ ド ロキシェチル (メタ) ァク リ レー ト、 2 — ヒ ドロキシプロ ピル (メタ) ァク リ レー ト、 3 — ヒ ド ロキシプロ ピル (メタ) ァク リ レー トなどの水酸基含有 (メ 夕) アク リル酸エステル類 ; エチレングリ コールジ (メタ) ァク リ レー ト、 ジエチレングリ コールジ (メ タ) ァク リ レ ー ト、 ト リ エチレングリ コールジ (メ タ) ァ ク リ レー ト 、 テト ラエチレング リ コールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 プロ ピ レングリ コールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ジプロ ピ レン グリ コールジ (メ 夕') ァク リ レー ト 、 ト リ プロ ピ レングリ コールジ (メタ) ァク リ レー ト、 テ ト ラ プロ ピ レングリ コ ールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ブタ ンジオールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 へキサンジォ一ルジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ト リ メチロールプロパン ト リ (メ タ) ァク リ レー ト、 ペン 夕エ リ ス リ トールテ ト ラ (メタ) ァク リ レー トなどの多官 能性 (メ タ) アク リ ル酸エステル類 ; ト リ フルォロェチル (メ タ) ァク リ レー ト、 ペン夕デカ フルォロォクチル (メ 夕) ァク リ レー トなどのフ ッ素原子含有 (メ タ) アク リ ル エステル類 ; 2 —アミ ノ エチル (メ タ) ァク リ レー ト、 2 —ァ ミ ノ プロ ピル (メタ) ァク リ レー ト、 3 — ァミ ノ プロ ピル (メ タ) ァク リ レー ト、 などのア ミ ノ基含有 (メ タ) ァク リ ルエステル類 ; グリ シジル (メ タ) ァク リ レー トな どのエポキシ基含有 (メ タ) アク リ ル酸エステル類な どの (メ タ). ァク リル化合物が挙げられる。
そのほか、 ( B ) 成分と しては、 スチ レン、 ひ — メチル スチレン、 4 ー メ チルスチレン、 2—メチルスチレン、 3 — メ チルスチレン、 4一'メ トキシスチレン、 2 — ヒ ド ロキ シメチルスチレン、 4 —ェチルスチレン、 4 ーェ トキシス チレン、 3 , 4 — ジメチルスチレン、 3 , 4 — ジェチルス チレン、 2 —ク ロ ロスチレン、 3 —ク ロ ロスチレン、 4 — ク ロ 口 — 3 — メチルスチレン、 4一 t ー ブチルスチレン、 2, 4 ージク ロ ロスチレン、 2, 6 —ジク ロ ロスチレン、 1 ー ビニルナフタ レンなどの芳香族ビニル単量体 ;
ジビニルベンゼンなどの上記以外の多官能性単量体 ; (メタ) アク リルアミ ド、 N —メチロール (メタ) ァク リルアミ ド、 N —メ トキシメチル ('メ夕) アク リルアミ ド、 N —ブ トキシメチル (メタ) アク リルアミ ド、 N , N ' - メチレンビスアク リ ルアミ ド、 ダイ アセ ト ンアク リルアミ ド、 マレイ ン酸アミ ド、 マレイ ミ ドなどの酸アミ ド化合物 ; アク リ ロニ ト リ ル、 メタアク リ ロニ ト リ ルなどのシアン 化ビニル化合物 ;
4 - (メタ) ァク リ ロイルォキシ一 2, 2 , 6 , 6 —テ ト ラメチルピペリ ジン、 4 一 (メタ) ァク リ ロイルァミ ノ — 2, 2 , 6 , 6 —テ ト ラメチルピペリ ジン、 4 — (メタ) ァク リ ロイルォキシ一 1 , 2 , 2 , 6 , 6 —ペンタメチル ピぺリ ジンなどのピぺリ ジン系モノマー ;
そのほかジカプロラク ト ンなどが挙げられる。
さ ら に、 官能基を有する ( B ) 成分と して、 例えば、 ク 口 ト ン酸、 マレイ ン酸、 フマル酸、 ィ タ コ ン酸などの上記 以外の不飽和カルボン酸 ;' 無水マレイ ン酸、 無水ィタ コ ン 酸などの不飽和カルボン酸無水物 ; N —メチロール (メタ) アク リ ルアミ ド、 2 — ヒ ド ロキシェチルビ二ルェ一テルな どの上記以外の水酸基含有ビニル系単量体 ; 2 —アミ ノエ チルビ二ルエーテルなどのアミ ノ基含有ビニル系単量体 ; 1, 1 , 1 ー ト リ メチルァミ ン (メ タ) アク リ ルイ ミ ド、 1 ーメチルー 1 —ェチルァミ ン (メタ) アク リ ルイ ミ ド、 1 , 1 ージメチル— 1 — ( 2 — ヒ ド ロキシプロ ピル) アミ ン (メタ) アク リルイ ミ ド、 1 , 1 —ジメチル— 1 — ( 2 ' —フエニル— 2 ' — ヒ ド ロキシェチル) ァミ ン (メタ) ァ ク リ ルイ ミ ド、 1 , 1 —ジメチル— 1 一 ( 2 ' — ヒ ド ロキ シ一 2 ' — フエノキシプロ ピル) ァミ ン (メタ) アク リ ル イ ミ ドなどのァミ ンイ ミ ド基含有ビニル系単量体 ; ァ リ ル ダリ シジルエーテルなどの上記以外のエポキシ基含有ビニ ル系単量体などを挙げる ことができる。
以上の ( B ) 成分のう ちでは、 (メタ) アク リル化合物 が好まし く 、 なかでも、 (メタ) アク リル酸、 (メタ) ァ ク リ ル酸エステル、 水酸基含有 (メタ) アク リ ル酸エステ ル類が特に好ましい。
さ らに好ましく は、 メチルメタク リ レー ト、 ブチルメタ ク リ レー ト、 アク リ ル酸、 2 — ヒ ドロキシェチルメ夕ク リ レー トである。
なお、 (B) 成分中に、 不飽和カルボン酸を含むラジカル重合性モ ノマーを使用すると、 重合安定性が向上するとともに、 塗料配合の際 の配合安定性が向上し、 さらに後述する (D) 成分としても優れた効 果を示すため好ましい。 (B) 成分中における不飽和カルボン酸含有 ラジカル重合性モノマーの含有量は、 通常、 5重量%以下、 好ましく は 0. ;!〜 3重量%程度である。
本発明の水系分散体における ( A) 成分と ( B ) 成分と の割合は、 ( A) 成分の合計量 (完全加水分解縮合物換算) が、 1 〜 9 5重量部、 好ましく は 1 0 〜 9 0 重量部、 ( B ) 成分が 9 9 〜 5重量部、 好まし く は 9 0 〜 1 0 重量部 〔た だし、 ( A) + ( B ) = 1 0 0重量部〕 である。
( B ) 成分の割合が、 5重量部未満では、 成膜性、 耐ク ラ ッ ク性が低下し好ま し く ない。 一方、 9 9 重量部を超え る と、 耐候性の悪化が顕著となり好ましく ない。
水系分散体の製造
本発明の水系分散体は、 上記 (A ) 成分と ( B ) 成分と を含有する混合物を、 水、 乳化剤および必要に応じて ( D ) 加水分解 ·縮合触媒の存在下で乳化し、 次いでラジカル重 合開始剤、 必要に応じて ( D ) 加水分解 · 縮合触媒を加え て、 加水分解 · 縮合反応およびラジカル重合を行なう こ と によって得られる。
この縮合 · 重合反応では、 乳化状態下で、 (A ) 成分 (好 ま しく はオルガノ シランとポリ オルガノ シロキサンとの混 合物) の加水分解 · (共) 縮合と、 ( B ) ラジカル重合性 ビニルモノマーのラジカル重合とが同時に進行する。 なお、 ( A ) 成分がオルガノ シランとポリ オルガノ シロキサンと の混合物である場合の反応は、 上記 2 種の共縮合のほか、 オルガノ シラ ンやポリ オルガノ シラ ンがそれぞれ単独で縮 合反応する場合も含む。 その結果、 ( A ) 成分からなるシ ロキサン成分と ( B ) 成分からなる ビニルポリ マーが相互 貫入網目構造を形成する。 また、 ェマルジヨ ン粒子中で、 ポリ マーどう しが無溶剤状態で絡み合うため、 シロキサン 成分中の縮合活性に富むシラノール基の自 由度が制限され、 その縮合が抑制され、 良好な保存安定性が得られる。
本発明の水系分散体の製造に用い られる水は、 あらかじ め添加された (A ) 成分の水系の混合液中に存在する水で あってもよ く 、 あるいは、 ( A ) 成分の混合物にさ ら に乳 化剤と ともに添加される水であってもよい。 水の使用量は、 ( A ) 成分 (完全加水分解縮合物換算) および ( B ) 成分の合計量 1 0 0 重量部に対し、 通常、 5 0 〜 2 , 0 0 0重量部、 好ま し く は 8 0 〜 : L , 0 0 0 重量 部、 さ らに好まし く 1 0 0 〜 5 0 0 重量部である。 5 0 重 量部未満では、 乳化が困難であった り 、 乳化後のェマルジ ヨ ンの安定性が低下した りするため、 好ましく ない。 一方、 2 , 0 0 0 重量部を超える と、 生産性が低下するため好ま しく ない。
また、 乳化剤として用いられる界面活性剤としては、 例えばアルキ ル硫酸エステル塩、 アルキルァリール硫酸エステル塩、 アルキルリン 酸エステル塩、 脂肪酸塩などのァニオン系界面活性剤; アルキルアミ ン塩、 アルキル四級ァミン塩などのカチオン系界面活性剤;ポリオキ シエチレンアルキルェ一テル、 ポリォキシエチレンアルキルァリール エーテル、 ブロック型ポリエーテルなどのノニオン系界面活性剤; 力 ルボン酸型 (例えば、 アミノ酸型、 ベタイン酸型など) 、 スルホン酸 型などの両性界面活性剤、 商品名で、 ラテムル S— 1 8 OA 〔花王 (株) 製〕 、 エレミノ一ル J S— 2 〔三洋化成 (株) 製〕 、 アクアロン HS 一 1 0 〔第一工業製薬 (株) 製〕 、 アデカリアソープ S E— 1 ON 〔旭 電化工業 (株) 製〕 〕 、 An t 0 X MS— 6 0 〔日本乳化剤 (株) 製〕 などの反応性乳化剤などのいずれでも使用可能である。
特に、 反応性乳化剤を用いると、 耐候性、 耐水性に優れ好ましい。 これらの乳化剤は、 1種単独であるいは 2種以上を併用することが できる。
乳化剤の使用量は、 (A) 成分 (完全加水分解縮合物換算) と (B) 成分の合計量 1 00重量部に対し、 通常、 0. 1〜5重量部、 好まし くは 0. 2〜 4重量部、 さらに好ましくは 0. 5〜 4重量部である。 0 . 1重量部未満では、 乳化が充分でなく、 また、 加水分解 ·縮合お よびラジカル重合時の安定性が低下し好ましくない。 一方、 5重量部 を超えると、 泡立ちが問題となり好ましくない。
また、 この縮合 · 重合反応に際しては、 ラジカル重合開 始剤が用い られる。 ラジカル萆合開始剤と しては、 過硫酸 カ リ ウム、 過硫酸ナ ト リ ウム、 過硫酸アンモニゥムなどの 過硫酸塩、 過酸化水素、 t —ブチルハイ ド口パーォキサイ ド、 t —プチルパ一ォキシマレイ ン酸、 コハク酸パーォキ サイ ド、 2 , 2 ' —ァゾビス 〔 2 — N —ベンジルアミジノ〕 プロパン塩酸塩などの水溶性開始剤 ; ベンゾィルパーォキ サイ ド、 ク メ ン八イ ド口パーオキサイ ド、 ジイ ソプロ ピル パ一ォキシジカーポネ一 ト、 ク ミルパ一ォキシネオデカ ノ エー ト、 ク ミルパ一ォキシォク トエー 卜、 ァゾビスイ ソブ チロニ 卜 リルなどの油溶性開始剤 ; 酸性亜硫酸ナ ト リ ウム、 ロ ンガリ ッ ト、 ァスコルビン酸などの還元剤を併用したレ ド ックス系開始剤などが使用できる。
これらのラジカル重合開始剤のなかでも、 重合安定性の面から、 水 溶性開始剤が好ましい。
これらのラジカル重合開始剤の使用量は、 (A ) 成分 (完全加水分 解縮合物換算) および (B ) 成分の合計 1 0 0重量部に対して、 0 .
0 1〜 5重量部、 好ましくは 0 . 0 5〜 4重量部、 さらに好ましくは
0 . 1重量部〜 3重量部である。 0 . 0 1重量部未満では、 ラジカル 重合反応が途中で失活することがあり、 一方、 5重量部を超えると、 耐候性に劣る場合がある。
本発明の水系分散体は、 好ましくは上記 (A ) 〜 (B ) 成分、 水お よび乳化剤、 さらに必要に応じて後記 (D ) 加水分解 ·縮合触媒 (硬 化促進剤) を混合してェマルジヨン化するとともに、必要に応じて(A) 成分の加水分解 ·縮合反応を進めたのち (以下 「ェマルジヨン化」 と もいう) 、 ェマルジヨンの平均粒子径を 0 . 5 m以下に微細化し (以 下 「微細化」 ともいう) 、 次いで、 上記ラジカル重合開始剤および必 要に応じて (E) ) 成分を加えて、 加水分解 ·縮合反応およびラジカル 重合 (以下 「縮合 ·重合反応」 ともいう) を行なうことによって得ら れる。
ここで、 ェマルジヨン化の条件としては、 上記 (A) 〜 (B ) 成分、 水および乳化剤 (さらに必要に応じて加水分解 ·縮合触媒) の混合物 が、 液体状の温度、 圧力下に、 目視上、 均一な混合状態で撹拌されて いればよい。
このェマルジヨン化によって、 上記混合物が均一化されて、 乳化さ れるとともに、 必要に応じて (A) 成分の加水分解 ·縮合が進行する。 また、 微細化は、 高圧ホモジナイザー、 超音波、 ホモミキサーなど の機械的手段を用いて、 水系をミニエマルジヨン化する。 この際、 ェ マルジヨンの平均粒子径を 0 . 5 m以下、 好ましくは 0 . 0 5〜0 . 2 mとする。 0 . 5 mを超えると、 耐水性が劣り好ましくない。 さらに、 縮合 ·重合反応では、 乳化状態下で、 (A ) 成分 (好まし くはオルガノシランとポリオルガノシロキサンとの混合物) の加水分 解 ' (共) 縮合と, ( B ) ラジカル重合性モノマーのラジカル重合と が同時に進行する。 なお、 (A ) 成分がオルガノシランとポリオルガ ノシロキサンとの混合物である場合の反応は、 上記 2種の共縮合のほ か、 オルガノシランやポリオルガノシランがそれぞれ単独で縮合反応 する場合も含む。 その結果、 (A) 成分からなるシロキサン成分と (B ) 成分からなるピニルポリマーが相互貫入網目構造を形成する。 また、 ェマルジヨン粒子中で、 ポリマ一どうしが無溶剤状態で絡み合うため、 シロキサン成分中の縮合活性に富むシラノール基の自由度が制限され、 その縮合が抑制され、 良好な保存安定性が得られる。
また、 この際の縮合 ·重合反応の反応条件は、 温度が、 通常、 2 5 〜8 0 °C、 好ましくは 4 0〜 7 0 °C、 反応時間は、 通常、 0 . 5〜 1 5時間、 好ましくは 1〜8時間である。
なお、 縮合 · 重合反応において、 ( A ) 成分や ( B ) 成 分が力ルポキシル基やカルボン酸無水物基などの酸性基を 有する場合には、 縮合 · 重合反応後に、 少なく とも 1 種の 塩基性化合物を添加して P Hを調節する こ とが好ましい。 —方、 上記各成分が、 アミ ノ基ゃァミ ンイ ミ ド基などの塩 基性を有する場合には、 縮合 , 重合反応後に、 少なく とも
1 種の酸性化合物を添加して p Hを調節する こ とが好ま し い。 さ らに、 上記各成分が酸性基と塩基性基とを有する場 合には、 縮合 · 重合反応後に、 これらの基の割合に応じて、 少なく とも 1 種の塩基性化合物あるいは酸性化合物を添加 して、 p Hを調節する こ とによ り 、 いずれも、 得られる水 系分散体の親水性を高めて、 分散性を向上させる こ とがで きる。
上記塩基性化合物と しては、 例えば、 アンモニア、 メチ ルァミ ン、 ジメチルァミ ン、 ト リ メチルァミ ン、 ェチルァ ミ ン、 ジェチルァミ ン、 ト リェチルァミ ン、 エタノールァ ミ ン、 ジエタ ノールァミ ン、 ジメチルアミ ノエタノ一ルな どのアミ ン類 ; カセイカ リ 、 カセイ ソ一ダなどのアルカ リ 金属水酸化物などが挙げられる。 また、 上記酸性化合物と しては、 例えば、 塩酸、 リ ン酸、 硫酸、 硝酸などの無機酸 類 ; ギ酸、 酢酸、 プロピオン酸、 乳酸、 シユウ酸、 く えん 酸、 アジピン酸、 (メタ) アク リル酸、 マレイ ン酸、 フマ ル酸、 ィ タコ ン酸などの有機酸類が挙げられる。
上記 p H調節時の水系分散体の p H値は、 通常、 6 〜 1 0、 好ま しく は 7 〜 8 である。
本発明の水系分散体は、 有機無機複合体が水系媒体中に 分散しているが、 その分散状態は、 粒子状あるいは水性ゾ ル状である こ とができる。 この場合、 本発明の有機無機複 合体の平均粒子径は、 通常、 0 . 0 1 〜 1 0 0 111、 好ま しく は 0 . 0 5〜 : L O mである。
また、 本発明の水系分散体の固形分濃度は、 通常、 1 0 〜 6 0重量%、 好ましく は 2 0 〜 5 0 重量%である。 この 固形分濃度は、 通常、 上記水の量によって調整される。
なお、 本発明の水系分散体における水系媒体は、 本質的 に水からなるが、 場合によ り 、 アルコールなどの有機溶媒 を数重量%程度まで含まれていてもよい。
また、 本発明の水系分散体中に、 上記 ( A) 成分の調.製 時に必要に応じて用い られる有機溶媒を含む場合には、 こ の有機溶媒を水系分散体から除去しておく こ ともできる。
さ らに、 本発明の水系分散体中には、 必要に応じて、 ( A ) 成分の調製時に用い られる上記のよう な各種有機溶媒を添 加する こ ともできる。
なお、 本発明の水系分散体には、 以下の ( C ) シラ ン力 ップリ ング剤や ( D ) 加水分解 , 縮合触媒 (硬化促進剤) などを配合するこ ともできる。
( C ) シランカ ップリ ング剤
( C ) シラ ンカ ッ プリ ング剤は、 ( B ) ビニルモノマー とラジカル重合可能な重合性不飽和基、 および ( A ) 成分 と共縮合可能なアルコキシシリル基などのシロキサン結合 を形成し得る基を有する化合物である。
本発明の水系分散体中に、 この ( C ) シランカ ップリ ン グ剤を含有させる と、 本発明の水系分散体の有機成分と無 機成分のハイ プリ ッ ド性が向上するため成膜時の耐ク ラ ッ ク性、 透明性、 耐候性が向上する。
この ( C ) シラ ンカ ップリ ング剤を配合するには、 乳化 前に上記 ( A ) 成分および ( B ) 成分の混合液に添加して も良く 、 また、 上記縮合 · 重合時に添加してもよく、 さ ら にまた、 本発明の水系分散体の調製後に添加してもよい。 好ま しく は、 乳化前に上記 ( A) 成分および ( B ) 成分の 混合液に添加するのが好ましい。
(C) シランカップリング剤の具体例としては、
CH2 = CHS i (CH3) (O CH3) 2
CH2 = CHS i (OCH3) a 、
CH2 = CHS i (CH3)C 12、 CH2 = CH S i C 13
CH2 = CHCOO (CH2)2 S i (CH3) (O CH3) 2
CH2 = CHCOO (CH2) 2 S i (OCH3) 3
CH2 = CHCOO (CH2) 3 S i (CH3) (O CH3) 2
CH2 = CHCOO (CH2) 3 S i (〇CH3)3
CH2 = CHCOO (CH2) 2S i (CH3) C 12
CH2 = CHC〇〇 (CH2) 2 S i C 13 、
CH2 = CHCOO (CH2) 3S i (CH3)C 12
CH2 = CHCOO (CH2)3S i C l 3
CH2 = C (CH3) COO (CH2)2S i (C.H3) (O CH3) 2 、 CH2 = C (CH3) COO (CH2) 2 S i (O CH3) 3
CH2 = C (CH3) COO (CH2)3S i (CH3) (〇CH3)2 、 CH2 = C (CH3) COO (CH2) 3 S i (O CH3) 3
CH2 = C (CH3) COO (CH2)2S i (CH3) C 12
C'H 2 = C (CH3) COO (CH2) 2 S i C 13
CH2 = C (CH3) COO (CH2)3S i (CH3) C 12
CH2 = C (CH3) COO (CH2) 3 S i C 1 a
などが挙げられる。
( C ) シランカ ップリ ング剤の配合量は、 ( A ) 成分 (完 全加水分解縮合物換算) および ( B ) 成分の合計量 1 0 0 重量部に対し、 通常、 2 0重量部以下、 好ま し く は 1 0 重 量部である。
( D ) 加水分解 ·縮合触媒 (硬化促進剤)
( D ) 成分は、 ( A ) 成分の加水分解 · 縮合反応を促進 する触媒である。
( D ) 成分を使用する こ とによ り 、 得られる塗膜の硬化 速度を高める と と もに、 使用される ( A ) 成分の重縮合反 応によ り生成されるポリ シロキサン樹脂の分子量が大き く なり 、 強度、 長期耐久性などに優れた塗膜を得る こ とがで き、 かつ塗膜の厚膜化や塗装作業も容易となる。
このよう な ( D ) 成分と しては、 酸性化合物、 アルカ リ 性化合物、 塩化合物、 ァミ ン化合物、 有機金属化合物およ び またはその部分加水分解物 (以下、 有機金属化合物お よびノまたはその部分加水分解物をま とめて 「有機金属化 合物等」 という) が好ましい。
上記酸性化合物としては、 例えば、 (メタ) アク リル酸、 酢酸、 塩酸、 硫酸、 リ ン酸、 アルキルチタ ン酸、 P — トル エンスルホン酸、 フタル酸などを挙げる こ とができ、 好ま し く は、 酢酸である。
また、 上記アルカ リ 性化合物と しては、 例えば、 水酸化 ナ ト リ ウム、 水酸化カ リ ウムな どを挙げる こ とができ、 好 ま し く は、 水酸化ナ ト リ ウムである。
また、 上記塩化合物と しては、 例えば、 ナフテン酸、 ォ クチル酸、 亜硝酸、 亜硫酸、 アルミ ン酸、 炭酸などのアル カ リ 金属塩などを挙げる こ とができる。
また、 上記アミ ン化合物と しては、 例えば、 エチレ ンジ ァミ ン、 へキサメチレンジァミ ン、 ジエチレン ト リ アミ ン、 ト リ エチレンテ ト ラ ミ ン、 テ ト ラエチレンペン夕 ミ ン、 ピ ペリ ジン、 ピぺラ ジン、 m —フ エ二レンジァ ミ ン、 ρ — フ ェニレンジァミ ン、 エタ ノールァミ ン、 ト リ ェチルァミ ン、 3 —ァ ミ ノ プロ ピル * ト リ メ トキシシラ ン、 3 — アミ ノ ブ 口 ピル ' ト リ エ ト キシシラ ン、 3 — ( 2 —ア ミ ノ エチル) —ァ ミ ノ プロ ピル · ト リ メ トキシシラ ン、 3 — ( 2 — ア ミ ノ エチル) ー ァミ ノ プロ ピル · ト リ エ トキシシラ ン、 3 — ( 2 — アミ ノ エチル) — ァミ ノ プロ ピル ' メチル , ジメ ト キシシラ ン、 3 — ァニリ ノ プロ ピル · ト リ メ トキシシラ ン や、 アルキルアミ ン塩類、 四級ア ンモニゥム塩類のほか、 エポキシ樹脂の硬化剤と して用い られる各種変性アミ ンな どを挙げる こ とができ、 好ま し く は、 3 —ァミ ノ プロ ピル · ト リ メ トキシシラ ン、 3 —ァミ ノ プロ ピル · ト リ エ トキシ シラ ン、 3 — ( 2 — アミ ノ エチル) ー ァ ミ ノ プロ ピル ' ト リ メ 卜キシシラ ンである。 また、 上記有機金属化合物等と しては、 例えば、 下記一 般式 ( 2 ) で表される化合物 (以下 「有機金属化合物 ( 2 ) 」 という) 、 同一のスズ原子に結合した炭素数 1〜 1 0 のァ ルキル基を 1〜 2個有する 4価スズの有機金属化合物 (以 下 「有機スズ化合物」 という) 、 あるいは、 これらの化合 物の部分加水分解物などを挙げる こ とができる。
M (O R 3) r ( R C O C H C O R 5) s
• · · ( 2 )
〔式中、 Mはジルコニウム、 チタンまたはアルミニウムを 示し、 R および R は、 同一または異なって、 ェチル基、 n—プロ ピル基、 i —プロ ピル基、 n —ブチル基、 s e c 一ブチル基、 t —ブチル基、 n —ペンチル基、 n—へキシ ル基、 シク ロへキシル基、 フエニル基などの炭素数 1〜 6 の 1価の炭化水素基を示し、 R 5は、 R および R 4と同様 の炭素数 1〜 6の 1価の炭化水素基のほか、 メ トキシ基、 エ トキシ基、 n— プロポキシ基、 i —プロポキシ基、 n— ブ トキシ基、 s e c —ブ トキシ基、 t 一ブ トキシ基、 ラウ リ ルォキシ基、 ステア リ ルォキシ基などの炭素数 1〜 1 6 のアルコキシル基を示し、 rおよび s は 0〜 4の整数で、 ( r + s ) = (Mの原子価) である。 〕
有機金属化合物 ( 2 ) の具体例としては、
(ィ) テ ト ラ— n —ブトキシジルコニウム、 ト リ ー n — ブ トキシ · ェチルァセ トアセテー トジルコニウム、 ジー n —ブ トキシ , ビス (ェチルァセ トアセテー ト) ジルコニゥ ム、 n—ブ トキシ · ト リ ス (ェチルァセ トアセテー ト) ジ ルコニゥム、 テ ト ラキス ( n—プロ ピルァセ小アセテー ト) ジルコニウム、 テ ト ラキス (ァセチルァセ トアセテー ト) ジルコニウム、 テ ト ラキス (ェチルァセ トアセテー ト) ジ ルコニゥムなどの有機ジルコニウム化合物 ;
(口) テ ト ラ— i —プロポキシチタニウム、 ジ— i —プ 口ポキシ · ビス (ェチルァセ トアセテー ト) チタニウム、 ジ一 i 一プロポキシ ' ビス (ァセチルアセテー ト) チタ二 ゥム、 ジ一 i —プロポキシ · ビス (ァセチルアセ ト ン) チ 夕ニゥムなどの有機チタ ン化合物 ;
(ハ) ト リ — i —プロポキシアルミニウム、 ジ— i ープ 口ポキシ · ェチルァセ トアセテー トアルミニウム、 ジ— i —プロポキシ · ァセチルァセ トナー トアルミニウム、 i — プロポキシ ' ビス (ェチルァセ トァセテ一 ト) アルミニゥ ム、 i 一プロポキシ · ビス (ァセチルァセ トナー ト) アル ミニゥム、 ト リス (ェチルァセ トアセテー ト) アルミニゥ ム、 ト リ ス (ァセチルァセ トナー ト) アルミニウム、 モノ ァセチルァセ トナー ト * ビス (ェチルァセ トアセテー ト) アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物 ; などを挙げ る こ とができる。
これらの有機金属化合物 ( 2 ) およびその部分加水分解 物のう ち、 ト リ — n —ブ トキシ · ェチルァセ トアセテー ト ジルコニウム、 ジ— i —プロポキシ ' ビス (ァセチルァセ トナー ト) チタニウム、 ジー i —プロポキシ ' ェチルァセ トアセテー トアルミニウム、 ト リ ス (ェチルァセ トァセテ ー ト) アルミニウム、 あるいは、 これらの化合物の部分加 水分解物が好ましい。
また、 有機スズ化合物の具体例としては、 (C4H9) 2 S n (OCOCnH^) 2 、
(C4H9) 2 S n (OCOCH=CHCOOCH3) 2 、 (C4H9) 2 S n (〇C〇CH = CHC〇〇C4H9) 2
( C 8 H ! 7 2S n (〇C〇C8H17) 2
( C 8 H i 7 2 S n (OCOCnH^) 2 、
(C8H17 2 S n (〇COCH=CHCO〇CH3) 2
( C 8 H ! 7 2 S n (〇COCH=CHCO〇C4H9) 2
(C8H17 2 S n (〇C〇CH=CHCO〇C8H17) 2 (C8H17 2 S n (OCOCH=CHCOOC16H33) 2 (C8H17 2 S n (OCOCH=CHCOOC17H35) 2
( C 8 H χ 7 2 S n (OCOCH=CHC〇OC18H37) 2 ( C g H χ 7 a S n (〇C〇CH=CHCOOC20H41) 2
(C4H9) 2 S n OCOCHg
(C4H9) 2 S nOCOCH3
(C4H9) S n (OCOCnH^) 3
(C4H9) S n (OCON a) 3
などのカルボン酸型有機スズ化合物;
(C4H9) 2 S n (S CH2CO〇C8H17) 2
(C4H9) 2 S n (S CH2CH2C〇〇C8H17) 2 、 (C8H17) 2 S n (S CH2CO〇C8H17) 2
(C8H17) 2 S n (S CH2CH2COOC8H17) 2 (C8H17) 2 S n (S CH2C〇OC12H25) 2
(C8H17) 2 S n (S CH2CH2COOC 12H25) 2 (C4H9) S n (S COCH=CHCOOC8H17) 3
(C8H17) S n (S COCH=CHCOOC8H17) 3
(C4H9) 2 S n (S CH2C〇OC8H17)
(C4H9) 2 S n (S CH2COOC8H17)
などのメルカプチド型有機スズ化合物;
(C4H9) 2S n = S、 (C8H17) 2 S n = S
(C,H9) 2S n = S
S
(C4H9) 2 S n = S
などのスルフィ ド型有機スズ化合物;
(C4H9) S n C 1 3 、 (C4H9) 2 S n C 1 2
(C 8H1 7) 2 S n C 12
(C4H9) 2 S n— C 1
S
(C4H9) 2 S n - C 1
などのクロライド型有機スズ化合物;
(C4H9) 2 S n〇、 (C8H1 7) 2 S n〇などの有機スズオキサイ ド や、 これらの有機スズオキサイ ドとシリケ一ト、 マレイン酸ジメチル、 マレイン酸ジェチル、 フタル酸ジォクチルなどのエステル化合物との 反応生成物;
などを挙げることができる。
なお、(D)成分として、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸を使 用すると、(B)成分として共重合することから、耐侯性、耐水性を劣化させるこ とがないという効果が得られる。
以上の ( D ) 成分は、 単独でまたは 2 種以上を混合して 使用する こ とができ、 また亜鉛化合物やその他の反応遅延 剤と混合して使用する こ ともできる。
( D ) 成分は、 水系分散体を調製する際に配合してもよ く 、 また、 塗膜を形成する段階で水系分散体に配合しても よく 、 さ らには、 水系分散体の調製と塗膜の形成との両方 の段階で配合してもよい。
( D ) 成分の使用量は、 水系分散体の製造時に添加する 場合と、 調製後に添加する場合とで異なる。
すなわち、 (D) 成分を水系分散体の製造時に添加する場合は、 (D) 成分の使用量は、 上記 (A) 成分 (完全加水分解縮合物換算) および
(B) 成分の合計 100重量部に対して、 通常、 0. 0 1〜5重量部、 好ましくは 0. 1〜5重量部、 さらに好ましくは 0. 1〜3重量部で ある。 0. 0 1重量部未満では、 (A) 成分の加水分解 ·縮合反応が 不充分な場合があり、 一方、 5重量部を超えると、 水系分散体の保存 安定性が低下したり、 塗膜にクラックが発生しやすくなる傾向がある。
一方、 水系分散体の調製後に ( D ) 成分を添加する場合 には、 有機金属化合物等以外の場合、 上記 ( A ) 成分 (完 全加水分解縮合物換算) 1 0 0 重量部に対して、 通常、 1 0 0 重量部以下、 好ま し く は、 0 . 0 1 〜 8 0 重量部、 さ らに好ま しく は、 0 . 1 〜 5 0 重量部であ り 、 有機金属化 合物等の場合、 上記 ( A) 成分 (完全加水分解縮合物換算) 1 0 0重量部に対して、 通常、 1 0 0 重量部以下、 好ま し く は、 0 . 1 〜 8 0 重量部、 さ らに好ま しく は、 0 . 5 ~ 5 0 重量部である。 この場合、 ( D ) 成分の使用量が 1 0 0重量部を超える と、 水系分散体の保存安定性が低下 bた り、 塗膜にク ラッ クが発生しやすく なる傾向がある。
( E ) その他のシリ コーン系樹脂
本発明の水系分散体には、 上記 ( A) 成分以外のその他 のシリ コーン系樹脂を配合する こ とができる。 その他のシ リ コーン系榭脂と しては、 ( E — 1 ) シリル基含有重合体 や、 ( E — 2 ) ポリ オルガノ シロキサンとシリ ル基含有重 合体とのハイ プリ ッ ド体を水系媒体中に分散させた水系分 散体 (以下 「ハイ ブリ ッ ド型水系分散体」 ともいう) など が挙げられる。
これらの ( E ) その他のシリ コーン系樹脂は、 1 種単独 であるいは 2種以上を併用する ことができる。
以下、 ( E — 1 ) シリル基含有重合体、 ( E — 1 ) 八ィ プリ ッ ド型水系分散体について、 説明する。
( E — 1 ) シリル基含有重合体 ;
( E — 1 ) 成分は、 加水分解性基および または水酸基 と結合したケィ素原子を有するシリル基 (以下 「特定シリ ル基」 という) を、 好ま しく は重合体分子鎖の末端および /または側鎖に有する重合体か らなる。 この ( E — 1 ) 成 分は、 塗膜を硬化させる際に、 そのシリル基中の加水分解 性基および Zまたは水酸基が上記 ( A ) 成分と共縮合する こ とによ り 、 優れた塗膜性能をもた らす成分である。 ( E — 1 ) 成分におけるゲイ素原子の含有量は、 ( E — 1 ) 成 分全体に対して、 通常、 0 . 0 0 1 〜 2 0重量%、 好ま し く は 0 . 0 1 〜 1 5重量%でぁる。
好ましい特定シリ ル基は、 下記一般式 ( 3 ) で表される 基である。
( R 6) 3 - i
I ( 3 )
— S i — X ,
(式中、 Xはハロゲン原子、 アルコキシル基、 ァセ トキシ 基、 フエノキシ基、 チオアルコキシル基、 アミ ノ基などの 加水分解性基または水酸基を示し、 R °は水素原子、 炭素 数 1 〜 1 0 のアルキル基または炭素数 1 〜 1 0 のァラルキ ル基を示し、 i は 1 〜 3 の整数である。 )
( E — 1 ) 成分は、 例えば、 下記 (ィ) や (口) などの 方法によ り、 製造する こ とができる。
(ィ) 上記一般式 ( 3 ) に対応する ヒ ド ロシラン化合物 (以下 「ヒ ド ロシラン化合物 (ィ) 」 という) を、 炭素— 炭素二重結合を有する ビエル系重合体 (以下 「不飽和ビニ ル系重合体」 という) 中の該炭素一炭素二重結合に付加反 応させる方法。
(口) 下記一般式 ( 4 )
( R ) 3一 i
( 4 )
R - S i - X .
〔式中、 X , R 6, i は一般式 ( 4 ) におけるそれぞれ X, R 6, i と同義であ り 、 R 7は重合性二重結合を有する有機 基を示す。 〕 で表されるシラン化合物 (以下 「不飽和シラ ン化合物 (口) 」 という) と、 他のビニル系単量体とを共 重合する方法。
上記 (ィ) の方法に使用されるヒ ドロシラン化合物 (ィ) としては、 例えば、 メチルジク ロルシ.ラ ン、 ト リ -ク ロルシ ラ ン、 フ エニルジク ロルシラ ンな どのハ ロゲン化シラ ン 類 ; メチルジメ トキシシラ ン、 メチルジェ トキシシラ ン、 フエ二ルジメ トキシシラ ン、 ト リ メ トキシシラ ン、 ト リ エ トキシシラ ンなどのアルコキシシラ ン類 ; メチルジァセ ト キシシラ ン、 フエニルジァセ トキシシラン、 ト リ ァセ トキ シシランなどのァシロキシシラン類 ; メチルジアミ ノキシ シラ ン、 ト リ アミ ノキシシラン、 ジメチル · ァミ ノキシシ ランなどのアミ ノキシシラン類などを挙げる こ とができる。
これらのヒ ドロシラ ン化合物 (ィ) は、 単独でまたは 2 種以上を混合して使用する ことができる。
また、 上記 (ィ) の方法に使用される不飽和ビエル系重 合体は、 水酸基を有する重合体以外であれば特に限定され ず、 例えば、 下記 (ィ — 1 ) や (ィ — 2 ) の方法あるいは これらの組み合わせなどによって製造する こ とができる。
(ィ ー 1 ) 官能基 (以下 「官能基 ( α ) 」 という) を有 する ビニル系単量体を (共) 重合したのち、 該 (共) 重合 体中の官能基 ( α ) に、 該官能基 ( a ) と反応しう る官能 基 (以下 「官能基 ( ^ ) 」 という) と炭素 · 炭素二重結合 とを有する不飽和化合物を反応させる こ とによ り 、 重合体 分子鎖の側鎖に炭素—炭素二重結合を有する不飽和ビニル 系重合体を製造する方法。 (ィ ー 2 ) 官能基 ( ひ ) を有するラジカル重合開始剤 (例 えば、 4 , 4 ーァゾビス— 4 ーシァノ吉草酸など) を使用 し、 あるいは、 ラジカル重合開始剤と連鎖移動剤の双方に 官能基 ( α ) を有する化合物 (例えば、 4 , 4 ーァゾビス — 4 ーシァノ吉草酸とジチオダリ コール酸など) を使用 し て、 ビエル系単量体を (共) 重合して、 重合体分子鎖の片 末端あるいは両末端にラジカル重合開始剤や連鎖移動剤に 由来する官能基 ( Q! ) を有する (共) 重合体を合成したの ち、 該 (共) 重合体中の官能基 ( Q! ) に、 官能基 ( 3 ) と 炭素 · 炭素二重結合とを有する不飽和化合物を反応させる ことによ り 、 重合体分子鎖の片末端あるいは両末端に炭素 一炭素二重結合を有する不飽和ビニル系重合体を製造する 方法。
(ィ — 1 ) および (ィ — 2 ) の方法における官能基 ( a ) と官能基 ( β ) との反応の例と しては、 カルボキシル基と 水酸基とのエステル化反応、 カルボン酸無水物基と水酸基 との開環エステル化反応、 カルボキシル基とエポキシ基と の開環エステル化反応、 カルボキシル基とアミ ノ基とのァ ミ ド化反応、 カルボン酸無水物基とアミ ノ基との開環アミ ド化反応、 エポキシ基とアミ ノ基との開環付加反応、 水酸 基とイ ソシァネー ト基とのウ レタ ン化反応や、 これらの反 応の組み合わせなどを挙げる こ とができる。
官能基 ( ひ ) を有する ビエル系単量体と しては、 例えば、 (メタ) アク リル酸、 ク ロ ト ン酸、 マレイ ン酸、 フマル酸、 ィタ コ ン酸などの不飽和カルボン酸 ; 無水マレイ ン酸、 無 水ィ タコ ン酸などの不飽和カルボン酸無水物 ; 2 — ヒ ド ロ キシェチル (メタ) ァク リ レー ト、 2 — ヒ ド ロキシプロ ピ ル (メタ) アタ リ レー ト、 3 — ヒ ドロキシプロ ピル (メタ) ァク リ レ一 ト、 N —メチロール (メタ) アク リルアミ ド、 2 — ヒ ド ロキシェチルビ二ルェ一テルなどの水酸基含有ビ ニル系単量体 ; 2 —アミ ノ エチル (メタ) ァク リ レー ト、 2 —ァミ ノ プロピル (メタ) ァク リ レー ト、 3 —アミ ノ ブ 口 ピル (メタ) ァク リ レー ト、 2 —アミ ノエチルビ二ルェ 一テルなどのアミ ノ基含有ビニル系単量体 ; 1, 1 , 1 — ト リ メチルァミ ン (メタ) アク リルイ ミ ド、 1 —メチルー 1 —ェチルァミ ン (メタ) アク リルイ ミ ド、 1 , 1 —ジメ チル— 1 — ( 2 — ヒ ドロキシプロピル) ァミ ン (メタ) ァ ク リ ルイ ミ ド、 1, 1 —ジメチルー 1 一 ( 2 ' —フエニル - 2 ' — ヒ ド ロキシェチル) ァミ ン (メタ) アク リルイ ミ ド、 1, 1 — ジメチル— 1 — ( 2 ' — ヒ ドロキシー 2 ' — フエ ノキシプロ ピル) ァミ ン (メタ) アク リ ルイ ミ ドなど のァミ ンイ ミ ド基含有ビエル系単量体 ; グリ シジル (メタ) ァク リ レー ト、 ァ リルグリ シジルェ一テルなどのエポキシ 基含有ビニル系単量体などを挙げる こ とができる。
これら の官能基 ( ) を有する ビエル系単量体は、 単独 でまたは 2種以上を混合して使用する こ とができる。
官能基 ( α ) を有するビニル系単量体と共重合可能な他 のビエル系単量体と しては、 例えば、
(ィ) スチレン、 ひ —メチルスチレン、 4 —メチルスチ レン、 2 —メチルスチレン、 3 —メチルスチレン、 4 ー メ トキシスチレン、 2 — ヒ ド ロキシメチルスチレン、 4 —ェ チルスチレン、 4 ーェ トキシスチレン、 3, 4 —ジメチル 0920
ob スチレン、 3 , 4 — ジェチルスチレン、 2 —ク ロ ロスチ レ ン、 3 — ク ロ ロスチレン、 4 — ク ロ ロ ー 3 — メチルスチレ ン、 4 — t — プチルスチレン、 2, 4 ージク ロ ロスチレン、 2, 6 — ジク ロ ロスチレン、 1 —ビニルナフタ レンな どの 芳香族ビニル単量体 ;
(口) メチル (メタ〉 ァク リ レ一 ト、 ェチル (メ タ) ァク リ レ一 ト 、 プロ ピル (メ タ) ァク リ レー ト 、 n — プチ ル (メタ) アタ リ レ一 ト 、 i — ブチル 〈メタ) ァク リ レー ト、 ァミ ル (メタ) ァク リ レー ト、 i ーァ ミル (メタ) ァ ク リ レ一 ト、 へキシル (メ タ) ァク リ レー ト、 2 —ェチル へキシル (メ タ) ァク リ レー ト、 n —ォクチル (メタ) ァ ク リ レー ト、 シク ロへキシルメ タク リ レー トなどの (メ タ) ァク リ レ一 ト化合物 ;
(八) ジピニルベンゼン、 エチレングリ コールジ (メ タ) ァク リ レ一 ト、 ジエチレングリ コールジ (メ 夕) ァク リ レ ー ト 、 ト リ エチレングリ コールジ (メ タ) ァク リ レー ト 、 テ ト ラエチレングリ コ一ルジ (メ タ) ァク リ レー ト、 プロ ピレング リ コ ールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ジプロ ピ レ ン グリ コールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ト リ プロ ピ レングリ コールジ (メタ) ァク リ レ一 ト、 テ ト ラプロ ピ レングリ コ
—ルジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ブタ ンジオールジ (メ タ) ァク リ レ— ト、 へキサンジォ—ルジ (メタ) ァク リ レー ト、 ト リ メチロールプロノ、°ン ト リ (メ タ) ァク リ レ— ト、 ペン タエリ ス リ ト一ルテ ト ラ (メタ) ァク リ レ一 トなどの多官 能性単量体 ;
(二〉 (メタ) アク リ ルアミ ド、 N —メチロール (メタ) アク リルアミ ド、 N —メ トキシメチル (メタ) ァク リ リレア ミ ド、 N —ブ トキシメチル (メタ) アク リルアミ ド、 N, N ' —メチレンビスアク リルアミ ド、 ダイアセ ト ンァク リ ルアミ ド、 マ レイ ン酸アミ ド、 マレイ ミ ドなどの酸アミ ド 化合物 ;
(ホ) 塩化ビニル、 塩化ビニリ デン、 脂肪酸ビエルエス テルなどのビニル化合物 ;
(へ) 1 , 3 —ブタジエン、 2 —メチル— 1 , 3 —ブ夕 ジェン、 2, 3 —ジメチルー 1 , 3 —ブタジエン、 2 —ネ ォペンチル— 1 , 3 —ブタジエン、 2 —ク ロ ロ ー 1, 3 — ブタジエン、 2 — シァノ 一 1, 3 —ブタジエン、 イ ソプレ ン、 アルキル基、 ハロゲン原子、 シァノ基などの置換基で 置換された置換直鎖共役ペン夕ジェン類、 直鎖状および側 鎖状の共役へキサジェンなどの脂肪族共役ジェン ;
( ト) アク リ ロニ ト リル、 メタアク リ ロニ ト リルなどの シアン化ビエル化合物 ;
(チ) ト リ フルォロェチル (メタ) ァク リ レー ト、 ペン タデカフルォロォクチル (メタ) ァク リ レー トなどのフ ッ 素原子含有単量体 ;
(リ) 4 — (メタ) ァク リ ロイルォキシ— 2 , 2 , 6 ,
6 —テ ト ラメチルピペリ ジン、 4 — (メタ) ァク リ ロイリレ アミ ノ ー 2, 2 , 6, 6 —テ ト ラメチルピペリ ジン、 4 — (メタ) ァク リ ロイルォキシ一 1 , 2, 2, 6, 6 —ペン タメチルピペリ ジンなどのピぺリ ジン系モノマー ; そのほかジカプロ ラク ト ンなどが挙げられる。
これらは、 1 種単独あるいは 2種以上を併用 して用いる こ とができる。
官能基 ( /3 ) と炭素 · 炭素二重結合とを有する不飽和化 合物と しては、 例えば、 官能基 ( ) を有する ビエル系単 量体と同様のビエル系単量体や、 上記水酸基含有ビエル系 単量体とジイ ソシァネー ト化合物とを等モルで反応させる こ とによ り得られるイ ソ シァネー ト基含有不飽和化合物な どを挙げる こ とができる。
また、 上記 (口) の方法に使用される不飽和シラン化合物 (口) の 具体例としては、
CH2 = CHS i (CH3) (OCH3)2、 CH2 = CHS i (OCH3)3 、 CH3 = CHS i (CH3) C 12、 CH2 = CHS i C 13 、 CH 2 = CHCOO (CH2) 2 S i (CH3) (〇CH3)2 、 CH2 = CH COO (CH2) 2 S i (OCH3)3 、 CH2=CHCOO. (CH2) 3 S
1 (CH3) (〇CH3)2 、 CH2= CHC 00 (CH2) 3 S i (O C H3)3、 CH2 = CHC〇0 (CH2) 2 S i (CH3) C 12 、 C H2 =
CHCOO (CH2)2S i C 13 、 CH2 = CHCOO (CH2)3 S i (CH3) C 12 、 CH2 = CHCOO (CH2)3S i C 13 、 CH2
=C (CH3) COO (CH2)2S i (CH3) (OCH3)2 、 CH2
=C (CH3) COO (CH2)2S i (〇CH3)3 、 CH2 = C (CH 3) COO (CH2) 3 S i (CH3) (OCH3)2 、 CH2 = C (CH
3) COO (CH2) 3 S i (O CH3) 3 、 CH2 = C (CH3) COO (CH2) 2 S i (CH3) C 12 、 CH2 = C (CH3) COO (CH2)
2 S i C 1 a 、 CH2= C (CH3) COO (CH2) 3S i (CH3) C 12 、 CH2 = C (CH3) COO (CH2) 3 S i C 13
Figure imgf000040_0001
0
C H 2
C 1 a
Figure imgf000040_0002
を挙げる こ とができる。
これらは、 1 種単独あるいは 2種以上を併用して用いる こ とができる。
また、 不飽和シラン化合物 (口) と共重合させる他のビ 二ル系単量体としては、 例えば、 上記 (ィ ー 1 ) の方法に ついて例示した官能基 ( ひ) を有する ビニル系単量体や他 のビニル系単量体などの 1 種以上を挙げる こ とができる。 また、 ( E — 1 ) 成分の他の例と しては、 特定シリ ル基 含有エポキシ樹脂、 特定シリ ル基含有ポリ エステル樹脂な どを挙げる こ とができる。
上記特定シリル基含有エポキシ樹脂は、 例えば'、 ビスフ ェノール A型エポキシ樹脂、 ビスフエノール F型エポキシ 樹脂、 水添ビスフエノール A型エポキシ樹脂、 脂肪族ポ リ グリ シジルエーテル、 脂肪族ポリ グリ シジルエステルなど のエポキシ樹脂中のエポキシ基に、 特定シリ ル基を有する アミ ノ シラ ン類、 ビニルシラ ン類、 カルボキシシラ ン類、 ダリ シジルシラン類などを反応させる こ とによ り製造する ことができる。
また、 上記特定シリ ル基含有ポリ エステル樹脂は、 例え ば、 ポリ エステル樹脂中に含有される力ルポキシル基や水 酸基に、 特定シリ ル基を有するアミ ノ シラン類、 カルポキ シシラ ン類、 グリ シジルシラン類などを反応させる こ とに よ り製造する ことができる。
( E — 1 ) 成分の Mwは、 好まし く は 2 , 0 0 0 〜 1 0 0 , 0 0 0 、 さ らに好ま しく は 4, 0 0 0 〜 5 0 , 0 0 0 である。
( E - 1 ) 成分の使用量は、 上記 ( A ) 成分 (完全加水 分解縮合物換算) および ( B ) 成分の合計量 1 0 0 重量部 あた り 、 通常、 9 5 重量部以下、 好まし く は 5 0 重量部以 下である。
上記 ( E— 1 ) 成分を製造する際の重合方法としては、 例えば、 一括して単量体を添加して重合する方法、 単量体 の一部を重合したのち、 その残り を連続的にあるいは断続 的に添加する方法、 も し く は、 単量体を重合の始めか ら連 続的に添加する方法などが挙げられる。 また、 これらの重 合方法を組み合わせた重合方法を採用する こ と もできる。 好ま しい重合方法と しては、 溶液重合が挙げられる。 溶液 重合に使用される溶媒は、 通常のものを使用できるが、 .そ のう ち、 ケ ト ン類、 アルコール類が好ま しい。 この重合に おいて、 重合開始剤、 分子量調整剤、 キレー ト化剤、 無機 電解質は、 公知のものを使用する こ とができる。
本発明において、 ( E — 1 ) 成分は、 単独でまたは上記 のよう にして得られた 2 種以上を混合して使用する こ とが できる。
( E— 2 ) ハイ ブリ ッ ド型水系分散体 ;
( E — 2 ) 成分は、 ポリ オルガノ シロキサンと上記 ( E — 1 ) シリル基含有重合体とか らなる特定重合体が水系媒 体中に分散しているものである。 この特定重合体は、 例え ば、 粒子状あるいは水性ゾル状に分散してお り 、 粒子状体 の平均粒子径は、 通常、 0 . 0 0 1 〜 : L 0 0 m、 好ま し く は、 0 . 0 0 1 〜 1 mである。 水系分散体における水 系媒体は、 本質的に水か らなるが、 場合によ り 、 アルコ一 ルなどの有機溶媒を数重量%程度まで含まれていてもよい。
( E - 2 ) 成分は、 好ま しく は、 オルガノ シランと ( E - 1 ) 成分とを、 上記有機金属化合物等および水の存在下、 有機溶媒中で加水分解および/または縮合させ、 得られた 反応溶液を永系媒体中に分散させて、 次いで有機溶媒を除 去する方法によ り製造する。 上記方法において、 加水分解およびノまたは縮合時に存 在する水は、 オルガノ シラン 1 モルに対して、 通常、 0 . 5 〜 3 . 0 モル、 好ましく 0 . 5〜 2 . 0モル程度である。 上記の方法において反応生成物を水系媒体中に分散させ る際には、 界面活性剤などを使用する こ とができる。
上記界面活性剤としては、 本発明の水系分散体の製造に おいて乳化剤と して用い られる と同様の界面活性剤が用い られる。
また、 上記方法に使用される有機溶媒と しては、 上記ポ リ オルガノ シロキサンの製造において用い られる ことのあ る、 アルコール類、 芳水素類、 ェ一テル類、 ケ ト ン類、 ェ ステル類などが好適である。 これらの有機溶媒は、 反応溶 液を水系媒体中に分散させる前に除去しておく こ ともでき る。
上記方法における加水分解および/または縮合時の反応 条件は、 通常、 4 0 〜 7 0 °Cであ り 、 反応時間は、 通常、
1 〜 8 時間である。
上記方法において、 p H調整剤を用いる こ ともできるが、 この p H調整剤と しては、 本発明の水系分散体の製造にお いて用い られる こ とのある p H調整剤と同様のものが挙げ られる。
また、 この際の p H調節時の p H値も、 通常、 6〜 1 0 、 好ましく は 7 〜 8 である。
( E — 2 ) 成分の使用量は、 上記 ( A ) 成分 (完全加水 分解縮合物換算) および ( B ) 成分の合計量 1 0 0重量部 あた り 、 通常、 1 , 0 0 0 重量部以下、 好ま し く は 2 0 0 重量部以下である。
( F ) 成分
( F ) 成分は、 無機化合物の粉体および/またはゾルも しく はコ ロイ ドからなり 、 塗膜の所望の特性に応じて配合 される。 ( F ) 成分がゾルもしく はコ ロイ''ド状の場合には、 その平均粒径は、 通常、 0 . 0 0 1 〜 1 0 0 ΠΙ程度であ る。
(F) 成分をなす化合物の具体例としては、 T i〇2 、 T i 03 、 S r T i〇3、 F e T i〇3、 W〇3、 S n〇2、 B i 23、 I n 203 、 Z nO、 F e 203、 Ru02、 C dO、 C d S、 C d S e、 G a P、 G aA s、 C d F e 03、 Mo S 2、 L a Rh03、 G aN、 C d P、 Z n S、 Z n S e、 Z nT e、 Nb25、 Z r 02、 I n P、 G aA s P、 I n G a A 1 P , A l G aA s、 P b S、 I nA s、 P b S e、 I n S bなどの光触媒能を有する半導体のほか、 S i 02、 A 1 203、 A l Ga、 A s、 A 1 (OH) 3、 S b2〇い S i 3N4、 S n — I n 203、 S b - I n 203 、 Mg F、 C e F3、 C e 02 、 3 A 1 2 O 3 · 2 S i O 2, B e O、 S i C, A 1 N、 F e、 C o、 C o— F e Ox 、 C r〇2、 F e 4N、 B aT i〇3、 B a〇一 A 1203— S i〇2、 B aフェライ卜、 SmC05、 YC05、 C e C〇5 P r CO 5、 Sm2C〇 17、 Nd2F e 14B、 A l 43、 a— S i、 S i N4、 C oO、 S b— S n〇2、 S b25、 Mn〇2、 MnB、 C o 304、 C o 3B、 L i T a〇3、 MgO、 MgA l 204、 B eA l 204、 Z r S i 〇4、 Z n S b、 P b T e、 G e S i、 F e S i 2、 C r S i 2、 C o S i 2、 Mn S i i . 73¾ Mg2S i、 ;3— B、 B aC、 B P、 T i B 2、 Z r B2、 H i B2、 Ru2S i 3、 T i〇2 (ルテル型) 、 T i 03、 P b T i 03 A l 2T i〇5、 Z n2S i〇4、 Z r 2S i〇4、 2 M g 〇2— A 123— 5 S i 02、 Nb25、 L i 2 O— A 12 O 3— 4 S i 02、 Mgフェライ卜、 N iフェライ 卜、 N i— Znフェライ卜、 L i フェライト、 S rフェライトなどを挙げることができる。
これら (F) 成分は、 単独でまたは 2種以上を混合して使用するこ とができる。
( F ) 成分の存在形態には、 粉体、 水に分散した水系の ゾルも しく はコ ロイ ド、 イ ソプロ ピルアルコールなどの極 性溶媒や、 トルエンなどの非極性溶媒中に分散した溶媒系 のゾルも し く はコ ロイ ドがある。 溶媒系のゾルも しく はコ ロイ ドの場合、 半導体の分散性によってはさ らに水や溶媒 にて希釈して用いてもよ く 、 また分散性を向上させるため に表面処理して用いてもよい。
( F ) 成分が水系のゾルもし く はコ ロイ ド、 あるいは溶 媒系のゾルも しく はコ ロイ ドである場合、 固形分濃度は 4 0重量%以下が好ましい。
( F ) 成分を水系分散体中に配合する方法と しては、 水 系分散体の調製後に添加してもよ く 、 あるいは、 水系分散 体の調製時に添加して、 ( F ) 成分を、 上記 (A) 成分な どと共加水分解 · 縮合させてもよい。
( F ) 成分の使用量は、 上記 ( A ) 成分 (完全加水分解 縮合物換算) および (B ) 成分の合計量 1 0 0重量部に対 して、 固形分で、 通常、 5 0 0重量部以下、 好ましく は、 0. 1〜 4 0 0重量部である。
他の添加剤
また、 本発明の水系分散体には、 得られる塗膜の着色、 厚膜化などのために、 別途充填材を添加 · 分散させる こ と もできる。
このよ うな充填材と しては、 例えば、 非水溶性の有機顔 料や無機顔料、 顔料以外の、 粒子状、 繊維状も しく は鱗片 状のセラミ ッ クス、 金属あるいは合金、 ならびにこれらの 金属の酸化物、 水酸化物、 炭化物、 窒化物、 硫化物などを 挙げるこ とができる。
上記充填材の具体例としては、 鉄、 銅、 アルミニウム、 ニッケル、 銀、 亜鉛、 フェライ ト、 カーボンブラッ ク、 ス テンレス鋼、 二酸化ケイ素、 顔料用酸化チタ ン、 '酸化アル ミニゥム、 酸化ク ロム、 酸化マンガン、 酸化鉄、 酸化ジル コニゥム、 酸化コバル ト、 合成ムライ ト、 水酸化アルミ二 ゥム、 水酸化鉄、 炭化ケィ素、 窒化ゲイ素、 窒化ホウ素、 ク レー、 ケイ ソゥ土、 消石灰、 石膏、 タルク、 炭酸バリ ゥ ム、 炭酸カルシウム、 炭酸マグネシウム、 硫酸バリ ウム、 ベン トナイ ト、 雲母、 亜鉛緑、 ク ロム緑、 コバルト緑、 ビ リ ジアン、 ギネー緑、 コバル ト ク ロム緑、 シエーレ緑、 緑 土、 マンガン緑、 ビグメ ン トグリ ーン、 群青、 紺青、 ビグ メ ン トグリーン、 岩群青、 コバル ト青、 セルリ アンブル一、 ホウ酸銅、 モリ ブデン青、 硫化銅、 コバル ト紫、 マルス紫、 マンガン紫、 ビグメ ン トバイオレッ ト、 亜酸化鉛、 鉛酸力 ルシゥム、 ジンクエロー、 硫化鉛、 ク ロム黄、 黄土、 カ ド ミ ゥム黄、 ス トロ ンチウム黄、 チタン黄、 リサージ、 ピグ メ ン トエロ一、 亜酸化銅、 カ ド ミ ウム赤、 セ レン赤、 ク ロ ムバーミ リ オン、 ベンガラ、 亜鉛白、 アンチモン白、 塩基 性硫酸鉛、 チタン白、 リ トボン、 ケィ酸鉛、 酸化ジルコ ン、 タングステン白、 鉛、 亜鉛華、 ノ ンチソン白、 フタル酸鉛、 マンガン白、 硫酸鉛、 黒鉛、 ポ一ン黒、 ダイヤモン ドブラ ッ ク、 サ一マ ト ミ ック黒、 植物性黒、 チタ ン酸カ リ ウムゥ イ スカー、 二硫化モリ ブデンなどを挙げる こ とができる。
これらの充填材は、 単独でまたは 2 種以上を混合して使 用する こ とができる。 充填材の使用量は、 上記 (Α' ) 成分 (完全加水分解縮合物換算) および ( Β ) 成分の合計量 1 0 0重量部に対して、 通常、 3 0 0重量部以下である。
さ らに、 本発明の水系分散体には、 所望によ り、 ポリ オ キシエチレンアルキルエーテル、 ポリ ォキシエチレンアル キルフエニルエーテル、 ポリ オキシエチレン脂肪酸エステ ル、 ポリ カルボン酸型高分子界面活性剤、 ポリ カルボン酸 塩、 ポリ リ ン酸塩、 ポリ アク リル酸塩、 ポリ アミ ドエステ ル塩、 ポリ エチレングリ コールなどの分散剤 ; メチルセル ロース、 ェチルセルロース、 ヒ ドロキシェチルセル口一ス、 ヒ ドロキシプロ ピルセル口一ス、 ヒ ド ロキシプロピルメチ ルセルロースなどのセルロース類や、 ひま し油誘導体、 フ エロけい酸塩などの増粘剤 ; 炭酸アンモニゥム、 炭酸水素 アンモニゥム、 亜硝酸アンモニゥム、 水素化ホウ素ナ ト リ ゥム、 カルシウムアジ ドなどの無機発泡剤や、 ァゾビスィ ソブチロニ ト リルなどのァゾ化合物、 ジフエニルスルホン — 3, 3 ' 一ジスルホヒ ドラジンなどのヒ ドラジン化合物、 セミカルバジ ド化合物、 ト リ ァゾ一ル化合物、 Ν —二 ト ロ ソ化合物などの有機発泡剤のほか、 界面活性剤、 シラン力 ップリ ング剤、 チタ ンカ ップリ ング剤、 染料などの他の添 加剤を配合する こ ともできる。
特に、 本発明の水系分散体を下塗り用組成物に用いる場 合には、 耐候性、 耐久密着性を向上させる 目的で、 紫外線 吸収剤、 紫外線安定剤などを配合してもよい。 紫外線吸収 剤と しては、 Z n 〇、 T i 〇 2 (光触媒機能を示さない も の) .、 C e 〇 2などの無機系半導体 ; サリ チル酸系、 ベン ゾフエノ ン系、 ベンゾ ト リ アゾ一ル系、 シァノ アク リ レー ト系、 ト リ アジン系などの有機系紫外線吸収剤が挙げられ る。 また、 紫外線安定剤と しては、 ピぺリ ジン系などが挙 げられる。
また、 本発明の水系分散体のコーティ ング性をよ り 向上 させるためにレべリ ング剤を配合する こ とができる。 この ようなレべリ ング剤のう ち、 フ ッ素系のレべリ ング剤 (商 品名。 以下同様) と しては、 例えば、 ビーェムへミー ( B M— C H E M I E ) 社の B M 1 0 0 0 、 B M 1 1 0 0 ; ェ フカケミカルズ社のエフ力 7 7 2 、 エフ力 7 7 7 ; 共栄社 化学 (株) 製のフローレンシリーズ ; 住友ス リ一ェム (株) の F C シリ ーズ ; 東邦化学 (株) のフルオナール T F シリ —ズなどを挙げる こ とができ、 シリ コーン系のレペリ ング 剤と しては、 例えば、 ピッ クケミ一社の B Y Kシリーズ ; シュメグマン 、 S s h m e g m a n n ) 社の S s h m e g o シリーズ ; エフ力ケミ カルズ社のエフ力 3 0 、 エフ力 3 1 、 エフ力 3 4、 エフ力 3 5 、 エフ力 3 6 、 エフ力 3 9 、 エフ力 8 3 、 エフ力 8 6 、 エフ力 8 8 などを挙げる こ とが でき、 エーテル系またはエステル系の レペリ ング剤と して は、 例えば、 日信化学工業 (株) のカーフィ ノール ; 花王 (株) のェマルゲン、 ホモゲノールなどを挙げる ことがで きる。 このようなレべリ ング剤を配合する こ とによ り 、 塗膜の 仕上がり外観が改善され、 薄膜と しても均一に塗布する こ とができる。
レべリ ング剤の使用量は、 水系分散体 (固形分換算) に 対して、 好ま しく は、 5 重量%以下、 さ ら に好ましく は 3 重量%以下である。
レべリ ング剤を配合する方法と しては、 本発明の水系分 散体を調製する際に配合してもよく 、 また塗膜'を形成する 段階で水系分散体に配合してもよ く 、 さ らには水系分散体 の調製と塗膜の形成との両方の段階で配合してもよい。
なお、 本発明の水系分散体は、 他の樹脂をブレン ド して もよい。 他の樹脂と しては、 アク リ ル—ウ レタ ン榭脂、 ェ ポキシ樹脂、 ポリ エステル、 アク リル樹脂、 フ ッ素樹脂、 アク リル樹脂ェマルジヨ ン、 エポキシ樹脂ェマルジヨ ン、 ポリ ウ レ夕ンェマルジヨ ン、 ポリエステルェマルジヨ ンな どが挙げられる。
以上のよう にして調製された他の成分をも含有する本発 明の水系分散体の全固形分濃度は、 通常、 1 0 〜 5 5重量%、 好まし く は、 1 5 〜 5 0 重量%であ り 、 使用 目的に応じて 適宜調整される。 全固形分濃度が 4 5 重量%を超える と、 保存安定性が低下する傾向がある。
コ一ティング材 · 塗装体
本発明の水系分散体は、 そのままで、 あるいは、 上記の よ う な(C )成分以降の添加剤を配合する こ とによっ て、 塗 料 (コーティ ング材) と して使用する こ とができる。 なお、 これらの本発明の水系分散体は、 上塗り用コ一ティ ング組 成物のほか、 下塗り用コーティ ング組成物と しても使用可 能である。
なお、 上記コーティング材としては、 (B ) 成分として、 アルド基お よび/またはケト基を含むラジカル重合性モノマーを 0 . 5〜 2 0重 量%、 好ましくは 1〜 1 0重量%使用して得られた水系分散体を用い、 塗装前にヒドラジド基を 2個以上有する架橋剤を添加したものが好ま しい。
ここで、 (B ) アルド基および またはケト基を含むラジカル重合性 モノマーとしては、 例えば、 ジアセトン (メタ) アクリルアミド、 炭 素数 4〜7のビニルアルキルケトン類 (例えば、 ビュルメチルケトン、 ビニルェチルケトン、 ビニル— n—プロピルケトン、 ビニルー i—プ 口ピルケトン、 ビニルー n—プチルケトン、 ビニルー i—プチルケト ン、 ビニル一 t 一プチルケトンなど)、 ビニルフエ二ルケトン、 ビニル ベンジルケトン、 ジビニルケトン、 ジアセトン (メタ) アクリルリレ ート、 ァセトニトリル (メタ) アクリルリレート、 2—ヒドロキシプ 口ピル (メタ) アクリルリレートーァセチルアセテート、 3—ヒドロ キシプロピル (メタ) アクリルリレートーァセチルアセテート、 2— ヒドロキシブチル (メタ) アクリルリレートーァセチルアセテート、 3—ヒドロキシブチル (メタ) アクリルリレートーァセチルァセテ一 ト、 4—ヒドロキシブチル (メタ) アクリルリレート—ァセチルァセ テート、 ブタンジオール— 1 , 4— (メタ) アクリルリレ一トーァセ チルァセテ一トなどが挙げられる。
また、 ヒドラジド基を 2個以上有する架橋剤としては、 例えば、 し ゆう酸ジヒドラジド、 マロン酸ジヒドラジド、 コハク酸ジヒドラジド、 ダルタル酸ジヒドラジド、 アジピン酸ジヒドラジド、 セバシンジヒド ラジド、 フタル酸ジヒドラジド、 イソフタル酸ジヒドラジド、 テレフ 夕ル酸ジヒドラジド、 マレイン酸ジヒドラジド、 フマル酸ジヒドラジ ド、 ィタコン酸ジヒドラジドなどの合計炭素数が 2〜 1 0、 特に 4〜 6のジカルボン酸ジヒドラジド類; クェン酸トリヒドラジド、 二トリ 口酢酸トリヒドラジド、 シクロへキサントリカルボン酸トリヒドラジ ド、 エチレンジァミン四酢酸テトラヒドラジドなどの 3官能以上のヒ' ドラジド類;エチレン一 1 , 2—ジヒドラジン、 プロピレン一 1 , 2 —ジヒドラジン、 プロピレン一 1 , 3 —ヒドラジン、 ブチレン一 1, 3—ジヒドラジン、 ブチレン一 1 , 4—ジヒドラジン、 ブチレン一 2, 3—ジヒドラジンなどの合計炭素数が 2〜4の脂肪族ジヒドラジン類 などの水溶性ジヒドラジンや、 これらの多官能性ヒドラジン誘導体の 少なくとも一部のヒドラジノ基を、 ァセトアルデヒド、 プロピオンァ ルデヒド、 ブチルアルデヒド、 アセトン、 メチルェチルケトン、 ジェ チルケトン、 メチル— n —プロピルケトン、 メチル—n—プチルケト ン、 ジァセトンアルコールなどのカルポニル化合物と反応させること によりブロックした化合物 (以下 「ブロック化多官能性ヒドラジン誘 導体」 という)、 例えば、 アジピン酸ジヒドラジドモノアセトンヒドラ ゾン、 アジピン酸ジヒドラジドジアセトンヒドラゾンなどが挙げられ る。
この架橋剤の添加量は、 ケト基およびアルド基の合計モル数に対し、 等モル〜 0 . 2モルである。 このようなコーティング材を用いると、 耐溶剤性に優れる。
また、 上記コーティング材として、 塗装前にシラノール縮合触媒と して作用する金属キレート化合物を添加したものも好ましい。 ここで、 上記金属キレート化合物としては、 (D ) 成分として例示した有機金属 化合物などが挙げられる。 この金属キレート化合物の添加量は、 水系 分散体 (固形分換算) に対し、 0 . 0 1〜 5重量%である。 このよう なコ一ティング材を用いると、 硬化時間を短縮することができる。 本発明の塗装体の構成と しては、 例えば、 基材上に、 本 発明の水系分散体を含む塗料が塗装された構成をとる もの すべてが挙げられ、 例えば、 以下の構成が挙げられる。
①基材 ( E — 1 ) シリ ル基含有重合体 Z本発明の水系 分散体 〔水系分散体単独、 水系分散体と ( E— 1 ) シリ ル 基含有重合体とのブレン ド、 水系分散体と ( E— 2 ) 八ィ ブリ ツ ド型水系分散体とのブレン ド〕
②基材 Z本発明の水系分散体 〔水系分散体単独、 水系分 散体と ( E— 1 ) シリル基含有重合体とのブレン ド、 水系 分散体と ( E— 2 ) ハイ ブリ ッ ド型水系分散体とのプレン ド〕
③基材 Zプライマー /本発明の水系分散体 〔水系分散体 単独、 水系分散体と ( E— 1 ) シリル基含有重合体とのブ レン ド、 水系分散体と ( E— 2 ) ハイ ブリ ッ ド型水系分散 体とのブレン ド〕
④基材ノプライマ一ノ ( E - 1 ) シリル基含有重合体 Z 本発明の水系分散体 〔水系分散体単独、 水系分散体と ( E 一 1 ) シリル基含有重合体とのブレン ド、 水系分散体と ( E — 2 ) 八イブリ ツ ド型水系分散体とのブレン ド〕
などからなる。
本発明の水系分散体を含有する塗料を基材に塗布する際 には、 いずれの水系分散体の場合も、 刷毛、 ロールコ一夕 一、 フローコーター、 遠心コ一夕一、 超音波コ一夕一、 (マ イ ク 口) グラ ビアコ一夕一などを用いた り、 ディ ップコー ト、 流し塗り 、 スプレー、 スク リーンプロセス、 電着、 蒸 着などが挙げられる。
本発明の水系分散体は、 乾燥膜厚と して、 厚さ 0 . 0 5 〜 2 0 0 m程度の塗膜を形成する こ とができる。 その後、 常温で乾燥するか、 あるいは、 3 0 〜 2 0 0 °C程度の温度 で、 通常、 1 〜 6' 0 分程度加熱しで乾燥する こ とによ り 、 塗膜を形成する こ とができる。
なお、 あ らかじめ、 本発明の水系分散体あるいは他の塗 料を用いて下塗り を施す場合には、 乾燥膜厚と して、 1 回 塗りで厚さ 0 . 0 5 〜 2 0 m程度、 2 回塗りでは厚さ 0 . l 〜 4 0 m程度の塗膜を形成させる こ とができる。 その 後、 常温で乾燥するか、 あるいは、 3 0 〜 2 0 0 程度の 温度で、 通常、 1 〜 6 0 分程度加熱して乾燥する こ とによ り 、 各種の基材に塗膜を形成する こ とができる。
なお、 下塗り と上塗り の総計膜厚は、 乾燥膜厚で、 通常、 0 . 1 〜 4 0 0 ΠΙ、 好ま しく は、 0 . 2 〜 3 0 0 ΠΙ程 度である。
基材
本発明の水系分散体を含有する塗料を適用 しう る基材と しては、 ポリ エチレンテレフ夕 レー ト ( P E T ) 、 ポ リ ブ チレンテレフタ レー ト ( P B T ) 、 ポ リ エチレン— 2 , 6 —ナフ夕 レー ト ( P E N ) などのポリ エステル ; ナイ ロ ン 6 、 ナイ ロ ン 6 , 6 などのポリ アミ ド ; ポリ エチレン ( P E ) 、 ポリ プロ ピレン ( P P ) などのポリオレフイ ン ; ポ リカ一ポネー ト ( P C ) 、 ポリ メタク リ ル酸メチル ( P M M A ) などのポリ アク リ ル ; A B S樹脂、 A E S樹脂、 ポ リ塩化ビフエ二ル、 ポリ ビニルアルコール、 ポリ ウレタン、 ポリ イ ミ ド、 ポリ テ ト ラフルォロエチレン ( P T F E ) 、 エチレンテ ト ラフルォロエチレン ( E T F E ) などのフ ッ 素系樹脂などのプラスチッ ク成形品やプラスチッ ク フィ ル ムのほか、 木材、 紙などの有機系基材 ; 鉄、 アルミニウム、 ステンレスなどの金属基材 ; セメ ン ト、 コ ンク リ ー ト、 A L C、 フ レキシブルボー ド、 モルタル、 ス レー ト、 石膏、 セラミ ッ クス、 レンガなどの無機窯業系基材などが挙げら れる。
これらの基材には、 下地調整、 密着性向上、 多孔質基材 の目止め、 平滑化、 模様付けなどを目的として、 予め表面 処理を施すこ ともできる。
例えば、 ブラス ト処理、 薬品処理、 脱脂、 火炎処理、 酸 化処理、 蒸気処理、 コロナ放電処理、 紫外線照射処理、 プ ラズマ処理、 イオン処理などを挙げる こ とができる。
コーティング仕様は、 基材の種類や状態、 塗布方法によって異なる。 例えば、 金属系基材の場合、 防鲭の必要があればプライマーやシ一ラ —などの下塗り層を設けたり、 無機窯業系基材の場合、 基材の特性 (表 面荒さ、 含浸性、 アルカリ性など) により塗膜の隠蔽性が異なるため、 通常、 プライマ一またはシーラ一を用いる。 有機樹脂系基材の場合も、 通常、 プライマーまたはシ一ラーを用いる。 また、 劣化塗膜の再塗装 の場合、 旧塗膜の劣化が著しいときは、 プライマ—またはシ一ラーを 用いる。 それ以外の基材、 例えば、 防鲭を必要としない金属、 タイル やガラスなどの場合は、 用途に応じて下塗り層を設けても設けなくて もよい。
下塗り層と しては、 基材またはコ一ティ ング組成物との 密着性確保、 防鲭、 エフ 口防止、 水分浸入防止などの目的 で用い られる、 充填材を含まないプライマーと、 上記記載 の目的に加えて、 塗膜外観の意匠性を付与する 目的で用い られる、 充填材を含むシーラ一とが挙げられる。 プライマ 一およびシ一ラーの種類は特に限定されず、 基材の種類、 使用目的などに応じて選択する こ とができる。 下塗り層に 用い られるポリマーの種類としては、 例えば、 アルキ ド榭 脂、 アミ ノ アルキ ド樹脂、 エポキシ樹脂、 ポリ エステル、 アク リル樹脂、 ウ レタン樹脂、 フ ッ素樹脂、 アク リルシリ コ ン樹脂、 アク リ ルェマルジヨ ン、 エポキシェマルジヨ ン、 ポリ ウレタ ンェマルジヨ ン、 ポリ エステルェマルジヨ ン、 アク リルウレタンェマルジヨ ン、 アク リルシリ コンェマル ジョ ン、 ポリ シロキサン、 その他のシリ コ ン含有ェマルジ ヨ ンなどを挙げる こ とができる。 これらのポリ マーは、 2 種類以上をブレン ドさせて用いる こ とが好ま し く 、 プレン ドする成分と して、 前述した水系分散体を用いてもよい。 好ま しいプライマ一の組み合わせと しては、 ァク リルエマ ルジョ ン /水系分散体、 ァク リ ルェマルジョ ン zエポキシ ェマルジョ ン、 シリ コン含有ェマルジョ ン エポキシエマ ルジョ ン、 エポキシェマルジョ ンノアク リ ルウ レタンエマ ルジョ ン、 アク リ ルシリ コ ンェマルジヨ ンノエポキシエマ ルジョ ンノアク リ ルェマルジョ ンなどを挙げる こ とができ る。 また、 これらのポリ マーには、 厳しい条件での基材と 塗膜どの密着性が必要な場合、 各種の官能基を付与する こ ともできる。 このような官能基としては、 例えば、 水酸基、 力ルポキシル基、 カルポニル基、 アミ ド基、 アミ ン基、 グ リ シジル基、 アルコキシシリル基、 アルキルシ リル基、 ェ —テル結合、 エステル結合などを挙げる こ とができる。 さ ら に、 下塗り層に用い られる樹脂には、 硬化促進剤を添加 して用いてもよい。 アク リル樹脂、 ウレタ ン樹脂などには、 前述した水系分散体の任意成分と して用い られる ( D ) 硬 化促進剤と して例示された化合物を用いてもよ く 、 ェポキ シ樹脂には、 一般的なエポキシ硬化剤、 具体的には、 アミ ン類、 イ ミ ダゾール誘導体、 酸無水物類、 ポリ アミ ド樹脂 などが用い られる。
また、 本発明の水系分散体か ら形成した塗膜の表面には、 塗膜の耐摩耗性や光沢をさ らに高める こ とを目的として、 例えば、 米国特許第 3, 9 8 6 , 9 9 7 号明細書、 米国特 許第 4, 0 2 7 , 0 7 3 号明細書などに記載されたコ ロイ ダルシリ カ とシロキサン樹脂との安定な分散液のようなシ ロキサン樹脂系塗料などからなるク リ ァ層を形成する こ と もできる。
以下、 実施例を挙げて、 本発明の実施の形態をさ ら に具 体的に説明する。 ただし、 本発明は、 これらの実施例に何 ら制約されるものでない。
なお、 実施例および比較例中の部および%は、 特記しな い限り重量基準である。 また、 実施例および比較例におけ る各種の測定 · 評価は、 下記の方法によ り行った。
( 1 ) 密着性
J I S K 5 4 0 0 による碁盤目テス ト (ます目 1 0 0 個) によ り 、 テープ剥離試験を 3 回実施し、 その平均に拠 つた。
( 2 ) 硬度 J I S K 5 4 0 0 による鉛筆硬度に拠った。
( 3 ) 耐アルカ リ性
試験片を、 飽和水酸化カルシウム水溶液中に 6 0 日 間浸 漬したのち、 塗膜の状態を目視によ り観察した。 変化のな いものを "良好" と した。
( 4 ) 耐有機薬品性
塗膜上にイ ソプロ ピルアルコ一ルを 2 c c 滴下し、 5 分 後に布で拭き取つたのち、 塗膜の状態を目視によ り観察し た。 変化のないものを "良好" とした。
( 5 ) 耐湿性
試験片を、 温度 5 0 °C、 湿度 9 5 %の環境下に、 連続 1 , 0 0 0 時間保持したのち、 取り 出して塗膜の状態を目視に よ り観察した。 変化のないものを "良好" と した。
( 6 ) 耐候性
J I S K 5 4 0 0 によ り 、 サンシャイ ンウエザーメー ターで 3 , 0 0 0 時間照射試験を実施して、 塗膜の外観 (割 れ、 はがれなど) を目視によ り観察した。 変化のないもの を "良好" 、 変化のある もの "不良" をとした。
( 7 ) 耐水性
試験片を、 水道水中に常温で 6 0 日間浸漬したのち、 塗 膜の状態を 目視によ り観察した。 変化のないものを "良好" と した。
( 8 ) 耐汚染性
塗膜上に、 カーボンブラ ッ ク Z灯油 = 1 2 (重量比) の混合物か らなるペース ト を塗り付け、 室温で 2 4時間放 置したのち、 スポンジを用いて水洗して、 塗膜の汚染状態 を観察し、 下記基準で評価した。
〇 : 汚染なし
△ : 少し汚染されている
X : 汚染が著しい
実 '施例 1 〜 6 および比較例 1 〜 2
表 1 に示す (A ) 成分、 ( B ) 成分および場合によ り ( C ) 成分を混合した均一溶液を氷冷したのち、 乳化剤と して ド デシルベンゼンスルホン酸ナ ト リ ゥムと水を混合してエマ ルジョ ン化し、 製品ホッパーに加えアジテーターで攪拌し ながら 4 k g f Z c m の駆動エアーをかけて高圧ホモジ ナイザー 〔マイ ク ロ フルイ ダィザー M— 1 1 0 Y ; みず ほ工業 (株) 製〕 で乳化した。 この乳化物をセパラブルフ ラス コ に投入し、 攪拌しなが ら表 1 に示す所定量の開始 剤 : 過硫酸カ リ ウム水溶液を加えた。 窒素置換の後 6 5 °C に加熱して 4時間重合した。 重合結果を合わせて表 1 に示 す。
表 1
Figure imgf000059_0001
実施例 7〜 1 2および比較例 3〜 4
実施例 1〜 6および比較例 1〜 2で得られた水系分散体、 硬化促進剤と して水系ジブチル錫ジラウ レー ト 2 % (固形 分)およびォキサゾリ ン系水系ェマルジヨ ン K 2 0 2 0 〔日 本触媒 (株) 製〕 5 % (固形分) を添加し、 混合してコー ティ ング材 (ク リ ア一) を調製した。 各基材に、 必要に応 じてプライマ一を乾燥重量で 5 0 g /m"塗布、 乾燥した のち、 得られた各コ一ティ ング材を、 乾燥重量で 5 0 g / m2塗布し、 1 2 0 で 1 0分間加熱して、 試験片を作製 した。
得られた試験片について、 各種の評価を行った。 評価結 果を表 2 に示す。
表 2 実施例 比較例 実施例 7 8 9 10 11 12 3 4
水系分散体 実施例 比較例 r ο
1 1 3 4 5 D I 2 耐候桦 · 良好 良好 良好 良好 良好 良好 不良 不良
¾ ,
s / ノ フ
, 、 )
ΡϋΤ ノ イ リレム / CD
100 100 100 100
初期 100 100 50 50 ·5Ηり Λ口 100 100 100 100 100 100 50 50 ス レー ト 板 * 1
① 初期 100 100 100 100 100 100 50 50
耐湿 30日 100 100 100 100 100 100 50 50 ス レー ト板 ②
初期 100 100 100 100 100 100 50 50 耐湿 30日 100 100 100 100 100 100 50 50 ス レー ト板 ③
初期 100 100 100 100 100 100 50 50 耐湿 30日 100 100 100 100 100 100 50 50
ABS 樹脂板 ①
初期 100 100 100 100 100 100 50 50 耐湿 30日 100 100 100 100 100 100 50 50
ABS 樹脂板 ④
初期 100 100 100 100 100 100 50 50 耐湿 30日 100 100 100 100 100 100 50 50
100 100 100 100 100 100 50 50 木材 ⑤初期
耐湿 100 100
30日 100 100 100 100 50 50 * 1 : J I S A 5 0 4 3 F
* 2 : 厚み 1 2 mm
実施例 1 3 〜 1 8 、 比較例 5 〜 6 ·
実施例 1 〜 6 および比較例 1 〜 2 で得られた水系分散体 を用い、 表 3 に示す配合処方の混合物を、 サン ドミルによ り混合した後、 硬化促進剤として水系ジブチル錫ジラウ レ — ト を 2 % (固形分) およびォキサゾリ ン系水系ェマルジ ヨ ン K 2 0 2 0 (日本触媒製) を 5 % (固形分) 添加し、 混合してコ一ティ ング材 (エナメル) を調製した。 各基材 に、 プライ マー (エナメル) を乾燥重量で 5 0 g Zm 塗 布、 乾燥した後、 得られた各コーティ ング材を、 乾燥重量 で 5 0 g Zm '塗布し、 1 2 0 °Cで 1 0 分間加熱して、 試 験片を作製した。
得られた試験片について、 各種の評価を行った。 評価結 果を、 表 3 に示す。
なお、 プライマ一と しては、 表 3 に記載した樹脂または ェマルジヨ ン ( 「プライマー」 と して表 3 中に記載) 1 0 0部に対し、 酸化チタン (白) 5 5 部、 炭酸カルシウム 2 8 . 7 部、 ク レー 7 部、 ベンガラ 7 部、 H E C系増粘剤 2 7 . 7 部を加えてサン ドミルによ り混合したものを用いた。 表 3 実施例 ·比較例 13 14 15 16 17 18 5 6 水系分散体 (実施例) 実施例 比較例
1 2 3 4 5 6 1 2 配合処方 (部)
水系分散体 100 100 100 100 100 100 100 100 酸化チタン (白) 26 26 26 26 26 26 26 26
H E C系增粘剤 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 耐候性 良好 良好 良好 良好 良好 良好 不良 不良 硬度 2H 2H 2H 2H 2H 2H 3H B 耐アルカリ性 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 不良 耐有機薬品性 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 不良 耐水性 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 不良 耐汚染性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X 密着性
(基材 /プライマ一)
無機窯業系基材 /①初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 無機窯業系基材 /②初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 無機窯業系基材 /③初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 無機窯業系基材 Z⑥初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 発泡コンクリート(ALC)
/①初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 発泡コンクリート (ALC)
/⑦初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 発泡コンクリート (ALC)
/②初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 発泡コンクリート (ALC)
Z③初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50
S U S 3 0 4 Z②初期 100 100 100 100 100 100 0 50 サンシャイン 3000時間 100 100 100 100 100 100 0 50 表 2〜 3 におけるプライマ一は、 以下のとおり。
① : アク リ ルシリ コ ンェマルジヨ ン
② : アク リ ルェマルジヨ ン/水系分散体 A ( 1 0 0 / 2 0 )
③ : アク リルェマルジョ ン /エポキシェマルジヨ ン ( 5 0 / 5 0 )
④ : アク リ ルウレタ ンェマルジョ ン
⑤ : アク リ ルェマルジヨ ン
⑥ : エポキシェマルジョ ン /シリ コ ン含有エマルジョ ン ( 1 0 0 / 2 0 )
⑦ : エポキシェマルジヨ ン/ポリ アミ ドアミ ン (硬化剤) ( 1 0 0 / 5 0 )
⑧ : エポキシェマルジヨ ン/ ト リ ェチルァミ ン (硬化剤) ( 1 0 0 5 )
実施例 19〜 22
表 4に示すアクリル酸とラジカル重合開始剤以外の成分を室温条件 下で 10分間撹拌乳化し、 ここにアクリル酸を加え、 攪拌を続けながら 室温条件下で 2時間加水分解反応を行ったのち、 70MPa の圧力で高圧 ホモジナイザー 〔みずほ工業(株)製、 マイクロフルイダィザ一 M110Y〕 で乳化した。 この乳化物をセパラブルフラスコに投入し、 撹拌しなが ら、 窒素置換後に、 ラジカル重合開始剤 (過硫酸カリウム水溶液) を 加え、 75°Cで 4時間重合した。 重合後、 アンモニア水溶液を用いて、 系の pH=7. 0に調整した。 重合結果を併せて表 4に示す。 表 4
Figure imgf000065_0001
SX101; 東レ · ダウコーニングシリコ一ン (株). 製、 ジメチルジメ トキシシラン 2分子とメチルトリメ トキシシラン 2分子の部分加水分 解部分縮合物
X40-9220; 信越化学 (株) 製、 メチルトリメ トキシシラン 1 0 1 5分子の部分加水分解部分縮合物
X40-9225; 信越化学 (株) 製、 メチルトリメ トキシシラン 1 5 3 0分子の部分加水分解部分縮合物
実施例 2 3 2 6
実施例 1 9 2 2で得られた水系ポリマー分散体 (1 9) (2 2) を用い、 この水系ポリマー分散体 1 0 0部に対し、 表 5に示したとお り、 必要に応じてアジピン酸ジヒドラジド"(10%水溶液)、
ジラウレート ( 1 0 %水分散体) を添加し、 混合してコーティング剤
(クリヤー) を調製した。 脱脂した硬質アルミ板に、 得られた各コ一 ティング剤を乾燥重量で 25g/m¾ry 塗布し、 80°Cで 6分間加熱して、 試験片を作製した。 得られた試験片について、 各種の評価を行った。 評価結果を表 5に示す。
表 5
Figure imgf000066_0001
比較例 7 0
表 6に示す各成分について、 実施例 1 9〜2 2と同様に水系分散体 を重合、 調製した。 重合結果を併せて表 6に示す。
表 6
Figure imgf000067_0001
比較例 1 1 〜 1 3
比較例 7 〜 9で得られた水系ポリマー分散体 (7 ) 〜 (9 ) を用い、 この水系ポリマー分散体 1 0 0部に対し、 表 7に示したとおり、 必要 に応じてアジピン酸ジヒドラジド(10%水溶液)、 ジブチル錫ジラウレ一 ト ( 1 0 %水分散体) を添加し、 混合してコーティング剤 (クリャ一) を調製した。 脱脂した硬質アルミ板に、 得られた各コーティング剤を 乾燥重量で 25g/m2dry 塗布し、 80°Cで 6分間加熱して、 試験片を作製 した。 得られた試験片について、 各種の評価を行った。 評価結果を表 7に示す。 なお、 比較例 1 0は、 重合途中で系全体が凝集したため、 コーティング材の性能は評価できなかった。 表 7
Figure imgf000068_0001
産業上の利用可能性
本発明の水系分散体によれば、 保存安定性が極めて優れ てお り 、 しかも密着性、 耐アルカ リ性、 耐有機薬品性、 耐 湿性、 耐候性、 耐 (温) 水性、 汚染回復性などの性能バラ ンスに優れ、 かつ透明で硬度の高い塗膜を形成でき、 特に コ一ティ ング材と して有用である。

Claims

請求の範囲
1. ( A ) オルガノ シラ ン、 該オルガノ シラ ンの加水分解 物および該オルガノ シラ ンの縮合物か ら選ばれる少なく と も 1 種と ( B ) ラジカル重合性ビニルモノマーを含有する 混合物を、 乳化状態で、 加水分解 · 縮合反応およびラジカ ル重合して得られる、 水系分散体。
2. (A) 成分として、 (R1) - (S i ) - (OR2) 3 〔式中、 R1は、 2個存在するときは同一または異なり、 炭素数 1〜 8の 1価の有機基 を示し、 R—は、 同一または異なり、 炭素数 1〜 5のアルキル基または 炭素数 1〜6のァシル基を示す。〕 で表されるオルガノシラン、 該オル ガノシランの加水分解物および該オルガノシランの縮合物の群から選 ばれる少なくとも 1種を全 (A) 成分中 50モル%以上用いる請求の 範囲 1記載の水系分散体。
3. (B) 成分が、 .不飽和カルボン酸を含むラジカル重合性モノマーで ある請求の範囲 1記載の水系分散体。
4. さ らに、 ( C ) シランカ ッ プリ ング剤を含む、 請求の 範囲 1 記載の水系分散体。
5 . ( A ) オルガノ シラ ン、 該オルガノ シラ ンの加水分解 物および該オルガノ シラ ンの縮合物か ら選ばれる少なく と も 1 種と ( B ) ラジカル重合性ビニルモノマ一を含有する 混合物を、 水および乳化剤の存在下で乳化し、 次いで、 ラ ジカル重合開始剤を加えて、 加水分解 · 縮合反応およびラ ジカル重合を行なう こ とを特徴とする、 請求項 1 記載の水 系分散体の製造方法。
6 . 乳化剤が反応性乳化剤である請求の範囲 5 記載の水系 分散体の製造方法。
7 . ラジカル重合開始剤が水溶性開始剤である請求の範囲 5記載の水系分散体の製造方法。
8. さ らに、 (A) 成分の (D) 加水分解 ·縮合触媒を存在 させる請求の範囲 5記載の水系分散体の製造方法。
9 . ( D ) 加水分解 ·縮合触媒が不飽和カルボン酸を含む 請求の範囲 7記載の水系分散体の製造方法。
10. 請求の範囲 1〜 3いずれか 1項記載の水系分散体を含むコーテ ィング材。
1 1. (B) 成分として、 (A) 〜 (B) 成分中に、 アルド基および Z またはケト基を含むラジカル重合性モノマ一を 0. 5〜20重量%使 用して得られた水系分散体を用い、 塗装前にヒドラジド基を 2個以上 有する架橋機剤を添加してなる請求の範囲 10記載のコーティング材。
12. 塗装前にシラノール縮合触媒として作用する金属キレート化合 物を添加してなる請求の範囲 10または 11記載のコーティング材。
13. 基材上に、 請求の範囲請求項 1 0〜12いずれか 1項記載のコ 一ティング材を塗装した塗装体。
14. 基材が、 下塗り層を設けたものである請求項 1 1記載の塗装体。
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