WO2008056678A1 - Composition de polymère absorbant le rayonnement ultraviolet dispersé dans l'eau - Google Patents

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WO2008056678A1
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Shigeyasu Morihiro
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Nippon Shokubai Co., Ltd.
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    • C08J2329/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to a water dispersion for an ultraviolet absorbing layer formed for imparting weather resistance to a molded body itself such as a film, a plate, or a fiber, or a functional film coated on the surface of the molded body.
  • the present invention relates to a type ultraviolet absorbing polymer composition, and also relates to a laminate of an ultraviolet absorbing layer obtained from the composition and a method for producing the composition.
  • this ultraviolet absorbing layer In order to form this ultraviolet absorbing layer, conventionally, for example, a raw material monomer mixture containing an ultraviolet absorbing monomer as an essential component is polymerized by solution polymerization, and the resulting ultraviolet absorbing polymer solution is used as a coating liquid. And a method of coating on a molded body has been employed (Patent Document 1 etc.).
  • Patent Documents 2 to 5 describe the power of obtaining an aqueous dispersion (emulsion type) ultraviolet absorbing polymer composition by emulsion polymerization of an ultraviolet absorbing monomer together with other monomers.
  • aqueous dispersion (emulsion type) ultraviolet absorbing polymer composition by emulsion polymerization of an ultraviolet absorbing monomer together with other monomers.
  • the emulsion polymerization stability is lowered and a large number of aggregates are generated. was there.
  • Patent Document 1 JP 2000-177070 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3580832
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-313705
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-212237
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-160734
  • Patent Document 6 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-217695
  • a water-dispersed UV-absorbing polymer composition capable of forming an ultraviolet-absorbing layer that exhibits sufficient weather resistance even in a thin film and has excellent physical properties, and such An object was to find a method by which the composition can be produced with good polymerization stability.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention is a composition used for forming an UV-absorbing layer on the surface of a molded product, and is a solid UV-absorbing monomer that is solid at 25 ° C.
  • the main point is that it contains 0 to 50 parts by mass of a non-polymerizable surfactant and water.
  • the composition may contain, as a part of the non-polymerizable surfactant, polybutal alcohol in an amount of 0 .;! To 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the ultraviolet ray absorbing polymer.
  • the average particle diameter of the ultraviolet absorbing polymer is preferably 30 to 80 nm.
  • the film-forming property is improved, and as a result, a practical level of water resistance can be secured.
  • the above-mentioned monomer mixture can further improve the weather resistance of the resulting UV-absorbing layer even if it contains an UV-stable monomer.
  • the ultraviolet absorbing monomer is a benzotriazole ultraviolet absorbing monomer. Because it shows excellent weather resistance over a long period of time.
  • An embodiment containing 3 ⁇ 400 or more water-soluble or water-dispersible acidic polymer is a preferred embodiment of the present invention. Can improve the blocking property of the UV absorbing layer
  • composition of the present invention does not contain an alkylphenol surfactant and a polyoxyethylene alkyl ether surfactant. This is because these surfactants may adversely affect the environment.
  • the present invention also includes a UV-absorbing layer laminate obtained by applying the water-dispersed UV-absorbing polymer composition to the surface of the molded body.
  • the method for producing a water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention is such that all the raw materials other than the polymerization initiator are charged all at once in a reaction vessel and heated to 80 ° C or higher to absorb UV rays.
  • the main point is that a polymerization initiator is added after the monomer is dissolved in another monomer.
  • this method it is not necessary to heat the dropping funnel, and therefore an existing polymerization equipment can be used.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention is produced using a large amount of UV-absorbing monomers, and the UV-absorbing layer formed from this composition is excellent even if it is a thin film. Shows weather resistance. It also has excellent coatability and the resulting coating film has various required characteristics. Satisfied enough. Furthermore, the production method of the present invention has good stability of emulsion polymerization even when a large amount of solid UV-absorbing monomer is used at 25 ° C. Accordingly, since the amount of aggregates generated is reduced, the work for removing the aggregates from the polymerization facility is facilitated and the loss is reduced, which is effective in terms of process and cost.
  • the UV-absorbing polymer that is the main component of the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention is obtained from a monomer mixture having a solid UV-absorbing monomer as an essential component at 25 ° C. Is.
  • a monomer that does not show a solid state at 25 ° C that is, is a liquid monomer
  • oil droplets are easily formed during emulsion polymerization. Therefore, it is used in a large amount without employing the preferred production method of the present invention described later.
  • Such a solid monomer is an essential component.
  • Preferred examples of the UV-absorbing monomer that is solid at 25 ° C include a benzotriazole-based monomer represented by the following formula (1).
  • R 4 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group or a nitro group
  • R 2 represents one to 1 carbon atom 12 linear or branched alkylene groups
  • RO R ′ represents a linear or branched alkylene group having 2 or 3 carbon atoms
  • R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • the halogen atom represents any one of fluorine, chlorine, bromine and iodine, and has carbon number;
  • alkyl group of 8 examples include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group.
  • An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, or a hexyloxy group.
  • hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms of R 2 include a Noel group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, etc. in addition to the above-described alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • examples thereof include a linear or branched alkyl group, an alicyclic alkyl group such as a cyclohexyl group, an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a trinole group, a xylyl group, a benzyl group, and a phenethyl group.
  • the “group having an element capable of forming a hydrogen bond” in R 2 means an action of forming a hydrogen bond between polymer molecules after synthesis and enhancing the physical properties (flexibility, water resistance, etc.) of the coating film.
  • Specific examples include NH, 1CH NH—, —OCH 2 CH (OH) 2 CH 3 —, 1 CH 2 CH 2 COOCH 2 CH 2 (OH) 2 CH 2 O, and the like.
  • the above benzotriazole-based monomer is prepared by, for example, reacting the corresponding benzotriazole (commercially available as an ultraviolet absorber) with (meth) acrylic acid chloride, N-methylol allylamide or an alkyl ether thereof.
  • (meth) acrylic acid chloride, N-methylol allylamide or an alkyl ether thereof can be synthesized by a method such as
  • the UV-absorbing monomer that is solid at 25 ° C includes a benzophenone-based monomer represented by the following formula (2). Since these also have a benzophenone skeleton having an ultraviolet absorbing ability, they can be preferably used.
  • R 5 , R 6 and R 9 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a cyan group or a nitro group.
  • R 7 represents —O—, —OCH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH (OH) 2 CH 2 O 3, and R 8 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • the benzophenone-based monomer include 2hydroxy-4 [2 (meth) atalylooxy] ethoxybenzophenone, 2hydroxy3-tertbutyl-4 [2- (meth) atalylooxy] ethoxy Examples thereof include benzophenone, and these can be used alone or in combination of two or more. These monomers can be synthesized, for example, by a method such as reacting a corresponding benzophenone (commercially available as an ultraviolet absorber) with glycidyl (meth) acrylate.
  • the solid UV-absorbing monomer at 25 ° C includes a triazine-based UV-absorbing monomer represented by the following formula (3).
  • R represents a direct bond, (CH 2 CH 2 O) — or —CH 2 CH (OH) —CH 2 O 3
  • n represents an integer of 1 to 5
  • R U represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 12 to R 19 each independently represent a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms; an alkenyl group or an alkyl group.
  • triazine monomers include 2- [2-hydroxy-4- (11-atari).
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention comprises 30 to 85% by mass of an UV-absorbing monomer comprising at least one of the above-mentioned benzotriazole-based monomer, benzophenone-based monomer, and triazine-based monomer. It is synthesized from the monomer mixture it contains.
  • benzotriazole monomers are most preferred because of their excellent ultraviolet absorbing ability.
  • a monomer other than the ultraviolet absorbing monomer a monomer capable of co-polymerization with the ultraviolet absorbing monomer and capable of reacting with a crosslinkable monomer (bifunctional or higher functional monomer or an ultraviolet absorbing polymer functional group).
  • Monomers other than the monomer having a group hereinafter sometimes referred to as “other monomers”.
  • the type and amount of such other monomers it is possible to variously change the properties of the resulting UV-absorbing polymer.
  • the reason why the crosslinkable monomer is not used in the present invention is that, when the crosslinkable monomer is copolymerized, the film-forming property and the flexibility and extensibility of the resulting coating film are lowered.
  • Butyl esters such as butyl octylate, monochloro oral acetic acid bule and benzoic acid bull.
  • Halogen-containing monomers such as (meth) acrylate, ethylene oxide addition (meth) acrylate of tribromophenol, tribromophenyl (meth) acrylate.
  • Glycidyl (meth) atalylate, ⁇ -methyldaricidylatalylate, ⁇ -methyldaricidylmetatalylate for example, “MGMA” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.
  • MGMA methyldaricidylatalylate
  • ⁇ -methyldaricidylmetatalylate for example, “MGMA” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.
  • 3, 4-epoxy cyclohexylmethyltalylate for example, epoxy group-containing monomers such as “Silomer A400J” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., and 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate (eg “Silomer M100” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.).
  • Monomers having acidic functional groups such as sulfoethyl (meth) acrylate, 2 (meth) taroloyloxetyl acid phosphate, 2- (meth) allyloyloxypropyl acid phosphate.
  • R u represents a hydrogen atom or a Shiano group, represents an oxygen atom or an imino group
  • R 22, R 23 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 24 represents a hydrogen atom or an alkyl group Represents
  • Specific examples of the monomer represented by the above formula (4) include 4 (meth) attaroyloxy 2, 2, 6, 6 tetramethylpiperidine (for example, “ADEKA STAB (registered trademark) LA87 manufactured by ADEKA Corporation”.
  • hydroxyl group-containing monomers and UV-stable monomers in addition to the (meth) acrylates described above. This is because the hydroxyl group-containing monomer improves the adhesion to the adherend, and the UV-stable monomer improves the weather resistance of the coating film. These are preferably used in the range of 0.1% by mass to 10% by mass in 100% by mass of the total monomer mixture.
  • the ultraviolet absorbing polymer of the present invention can be obtained by emulsion polymerization of the ultraviolet absorbing monomer and other monomers described later.
  • the mass average molecular weight (Mw) is preferably 50,000 or more. Mw is a force that can be measured by GPC, for example. Mw exceeds 1 million. When this happens, it dissolves in the solvent and cannot be measured by GPC S. In the present invention, such high molecular weight polymers can be used.
  • the preferable Tg of the ultraviolet absorbing polymer is 0 to 80 ° C. More preferably, 10 to
  • Tg 60 ° C.
  • Tg can be determined by DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TMA (Thermo-Mechanical Measurement Device).
  • DSC Density Polyethylene
  • TMA Thermo-Mechanical Measurement Device
  • Tg represents a glass transition temperature (K)
  • W, W, ⁇ ⁇ ⁇ is a mass fraction of each monomer.
  • Tg, Tg,---Tg is the glass transition temperature of the homopolymer of the corresponding monomer ( ⁇
  • the Tg of the homopolymer may be a value described in publications such as “POLYMER HANDBOOK 3rd edition” (published by John Wiley & Sons, Inc.).
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention contains a polymerizable cation-type surfactant and a non-polymerizable surfactant. These surfactants are essential components for performing stable emulsion polymerization. By combining these two types of surfactants, it was possible to improve emulsion polymerization and various physical properties as a coating film.
  • the polymerizable anion-type surfactant is considered to exist in a state of being incorporated as a structural unit in the obtained ultraviolet absorbing polymer chain. Therefore, there is no possibility that the water resistance of the coating film is lowered by the use of the polymerizable anionic surfactant. Further, it is considered that the non-polymerizable surfactant exists in a state of being adsorbed on the surface of the polymer particles.
  • the polymerizable anionic surfactant that can be used in the present invention is an anionic surfactant having a radically polymerizable group in one molecule.
  • anionic surfactant having a radically polymerizable group in one molecule.
  • non-alkylphenol type polymerizable anionic surfactants are preferred, and alkylphenols and polyoxyethylene alkyls (C 12-15) are preferred.
  • examples of commercially available non-alkylphenol type polymerizable anionic surfactants include ADEKA's “ADEKA rear soap” series (SR-10, SR-20, SR-1025, etc .; SR-10 Also, a—Snorehoe ⁇ - (1- (Anorekoxy) methyl-2- (2-propenyloxy) ethoxy) poly (oxy 1,2-ethanediol) sulfuric acid ester ammonium salt.
  • AQUALON (registered trademark)” series (-10, ⁇ -0530, ⁇ -1025, etc.) manufactured by Pharmaceutical Co., Ltd .; ⁇ -10 is polyoxyethylene 1 (aryloxymethyl) alkyl ether sulfate ammonium salt "Latemul (registered trademark)” series (PD-104, S-180, S-180A, etc.) manufactured by Kao Corporation, "Eleminol (registered trademark)” series (RS-) manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.
  • RS-30 is Acryloyloxypolyoxyalkylenesulfate sodium salt
  • JS-2 is sodium alkylalkylsulfosuccinate
  • MS-60 MS-2N, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
  • MS-NH MS-60, MS-2N, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
  • MS-60 is a bis (polyoxyethylene polycyclic phenyl ether) methacrylate sulfate ammonium salt. ), Sodium styrene sulfonate (NaSS), and ammonium styrene sulfonate (AmSS) manufactured by Tosoh Corporation, one or more of which can be used.
  • the polymerizable cation-type surfactant needs to be contained in an amount of 10 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the UV-absorbing polymer. It is. Outside the above range, the emulsion polymerization stability is poor and there are many aggregates. This is because it occurs. In addition, as described above, when used in a larger amount than before, there is an advantage that the antifogging property of the coating film is maintained for a long period of time. Since these polymerizable anionic surfactants are incorporated into the main chain of the UV-absorbing polymer by polymerization, even when used in large quantities, a practical level of water resistance can be secured.
  • non-polymerizable surfactant contained in the composition of the present invention include a non-polymerizable high-molecular-weight surfactant and / or a non-polymerizable low-molecular-weight surfactant described later (molecular weight of less than 300).
  • Non-polymeric polymer type surfactants include polybutanol, sodium poly (meth) acrylate, potassium poly (meth) acrylate, ammonium poly (meth) acrylate, polyhydroxyethyl (meth) acrylate. , Polyhydroxypropyl (meth) acrylate, polybutylpyrrolidone, and the like, and copolymers containing constituent monomers of these polymers.
  • an acid value obtained by polymerizing a monomer mixture containing an unsaturated carboxylic acid as an essential component in the presence of an alkyl mercaptan having 6 to 18 carbon atoms is 200 or more.
  • a composition comprising the water-soluble or water-dispersible acidic polymer [1] is a preferred embodiment of the present invention.
  • This acidic polymer [1] is an emulsifier suitable for performing stable emulsion polymerization, and also has an effect of enhancing the blocking property of the coating film because it contains many acid groups and has a high Tg.
  • the acidic polymer [1] is described in detail in Japanese Patent Publication No. 7-35405.
  • the molecular weight of the acidic polymer [1] is preferably 300-7000, particularly 400-4000. If the molecular weight is outside this range, sufficient emulsification stability may not be obtained, and the water resistance and moisture resistance of the coating film may not be satisfactory.
  • the unsaturated carboxylic acid used in the synthesis of the acidic polymer [1] is not particularly limited as long as it has a carboxyl group and / or a salt thereof and a polymerizable unsaturated group in the molecule.
  • examples thereof include (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, half-esters thereof, and salts thereof, and one or a mixture of two or more thereof can be used.
  • acrylic acid preferred is preferred.
  • the polymerizable monomer component for synthesizing the acidic polymer [1] may be composed only of an unsaturated carboxylic acid, but if necessary, a polymerizable monomer other than the unsaturated carboxylic acid may be used in combination. Shi May be.
  • the polymerizable monomer that can be used is not particularly limited as long as it is copolymerizable with an unsaturated carboxylic acid, and any of the monomers exemplified as the other monomers can be used.
  • the polymerizable monomer other than the unsaturated carboxylic acid is used in such an amount that the acid value of the resulting acidic polymer [1] is 200 or more.
  • alkyl mercabtan examples include n-hexino remelenole cuff. Tan, n—Otacino Remenor Cuff. Tan, n-dodecino remenor cuff. And tert-decyl mercaptan, cetyl mercaptan, stearyl mercaptan, and the like, and one or a mixture of two or more thereof can be used.
  • Alkyl mercabtan (B) is used to impart surface activity by introducing an alkyl group at the end of the acidic polymer [1].
  • Alkyl mercabtan with less than carbon number is stable during emulsion polymerization. And can not be used in terms of storage stability.
  • the amount of alkyl mercabtan used is determined by the molecular weight of the desired acidic polymer [1]. Usually used in the range of 2 to 300 parts by weight per 100 parts by weight of the polymerizable monomer component.
  • the polymerization initiator used for the polymerization of the polymerizable monomer component known oil-soluble and water-soluble polymerization initiators can be used, but an acidic polymer [1] having a terminal alkyl group is efficiently produced. Therefore, the amount used is preferably 1 mol or less, more preferably 0.1 mol or less, per 1 mol of alkyl mercabtan.
  • the acidic polymer [1] can be produced by any of bulk polymerization, solution polymerization, and suspension polymerization depending on its properties.
  • the polymerization temperature is 50 to 150 ° C, the polymerization time is good!
  • the solvent for the solution polymerization the polymerizable monomer component, the alkyl mercaptan, and the radical polymerization initiator dissolve and do not inhibit the radical polymerization.
  • the acidic polymer [1] has a sufficient surface activity per se, but in order to obtain an aqueous dispersion having good stability during storage and storage stability, which is used for emulsion polymerization, It is preferable to neutralize some or all of the carboxyl groups and use them as a salt of the acidic polymer [1].
  • the neutralizing agent ordinary ones can be used, for example, alkali metal compounds such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal compounds such as calcium hydroxide and calcium carbonate; ammonia; Monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethreamine, jetylamine, triethylamine, monopropylamine, dimethylpropyleneamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, etc. These water-soluble organic amines can be used, and one or a mixture of two or more selected from these groups can be used. When it is desired to further improve the water resistance of the coating film, it is preferable to use low boiling point amines such as ammonia, monomethylamine, dimethylamine, and trimethylamine that are scattered by normal temperature or heating.
  • alkali metal compounds such as sodium hydroxide and potassium hydroxide
  • alkaline earth metal compounds such as calcium hydroxide and calcium carbonate
  • ammonia Monomethylamine, dimethylamine, trimethyl
  • the water-dispersible UV-absorbing polymer composition of the present invention can be used as a UV-absorbing polymer.
  • the content is preferably 0 to 50 parts by mass with respect to 0 part by mass. This is because, within this range, emulsion polymerization stability is excellent, the amount of aggregates is suppressed, and the anti-blocking effect of the coating film is appropriately exhibited.
  • the amount of the non-polymeric polymeric surfactant used is more preferably 10 to 40 parts by mass.
  • the non-polymeric polymer type surfactant may further contain polybulal alcohol. Polybulal alcohol is in the range of 0.;!
  • the water-dispersible UV-absorbing polymer composition of the present invention contains a known non-polymerizable low-molecular-weight surfactant!
  • a non-polymerizable low molecular surfactant is used, the total amount used is preferably 0 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ultraviolet absorbing polymer. More preferably, it is 10-40 mass parts.
  • non-polymerizable low molecular surfactant any of anionic, nonionic, cationic and amphoteric surfactants can be used.
  • anionic surfactant examples include alkali metal alkyl sulfates such as sodium dodecyl sulfate and potassium dodecyl sulfate; ammonium alkyl sulfates such as ammonium dodecyl sulfate; sodium dodecyl polyglycol ester Sodium tersulfate; Alkali metal salts of sulfonated paraffins, alkyl sulfonates such as ammonium salts of sulfonated paraffins; Fats such as sodium laurate, triethanolamine oleate, triethanolamine abiate Fatty acid salts; Sodium alkyl sulfonates such as sodium dodecyl benzene sulfonate and alkali phenol hydroxyethylene; higher alkyl naphthalene sulfonates; naphthalene sulfonic acid formalin condensates; dialkyl Examples include sulf
  • ADEKA's "Ade force call (registered trademark)" series (TS-210E, TS-230E, CS-131E, CS-136E, PS-222E, PS-331E, PS-400E, etc.), Daiichi Kogyo “Plysurf (registered trademark)” series (A208B, A219B, A212C, A215C, etc.) manufactured by Pharmaceutical, and “Phosphanol (registered trademark)” series (RS—710, RL-210, RS, etc.) manufactured by Toho Chemical Industries, Ltd. Phosphoric acid and / or a salt thereof or a phosphate ester based surfactant such as —610NA, GF—185M, RD—720D, etc. can also be suitably used.
  • Nonionic surfactants include sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyol and fatty acid esters such as glycerol monolaurate; polyoxyethyleneoxypropylene copolymers; ethylene oxide And a condensation product of a fatty acid amine, an amide or an acid.
  • Examples of the cationic surfactant include amine salts, imidazole salts, quaternary ammonium salts, and the like.
  • amphoteric surfactants include amino acid-type amphoteric surfactants and betaine-type amphoteric surfactants.
  • the ultraviolet-absorbing polymer composition of the present invention can be produced by emulsion polymerization of a monomer mixture that is a raw material of an ultraviolet-absorbing polymer.
  • Emulsion polymerization is usually a micelle that is formed in water by a surfactant using water as a medium and does not dissolve in water. This is a method of radical polymerization of a polymer mixture to obtain emulsion in a form in which polymer fine particles are dispersed in water.
  • the ability to use means such as a batch charging method, a monomer dropping method, a pre-emulsion method, etc.
  • a batch charging method Heating is required to dissolve the solid UV-absorbing monomer at 25 ° C.
  • a heating facility must be provided in the dropping funnel, and the existing polymerization facility must be modified.
  • the batch charging method is preferable because the existing polymerization equipment can be used as it is.
  • raw materials other than the polymerization initiator that is, ultraviolet absorbing monomer, other monomers, polymerizable polymer surfactant, non-polymerizable polymer interface.
  • the activator and water Charge all of the activator and water and heat to 80 ° C or higher to dissolve the UV-absorbing monomer in the other monomers.
  • whether the UV-absorbing monomer is completely dissolved in other monomers can be confirmed by visual observation by sampling a small amount of the liquid inside the reaction vessel.
  • the above-mentioned polymerizable cation-type surfactant and non-polymerizable polymer-type surfactant are used in an amount within the above range. If necessary, a known non-polymerizable surfactant can be used.
  • the ratio of water and monomer should be 25-45% by mass with respect to 100% by mass of both. Within this range, the temperature during polymerization can be easily controlled, and the ability to form a coating film with an appropriate film thickness from the composition produced by polymerization can be achieved.
  • a more preferable monomer amount is 25 to 35% by mass.
  • a part of water (4.0% by mass or less) as a polymerization solvent may be replaced with an organic solvent.
  • an organic solvent such as diethylene glycol or butylcetone sorb
  • the UV-absorbing monomer is easily dissolved during polymerization, and it acts as a film-forming aid in the resulting composition.
  • organic solvents that can be used include propylene glycol solvents such as ethyl carbitol, butyl carbitol, and danol (registered trademark: manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.).
  • VOC In order to achieve Lee (described later), it is preferable to use only water as a polymerization solvent.
  • polymerization initiators include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, and inorganic peroxides such as hydrogen peroxide; tert-butyl hydride peroxide, benzoyl peroxidate, peracetic acid, etc.
  • Organic peroxides such as 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydride chloride, and the like.
  • redox initiators may be used by using sodium bisulfite, L-ascorbic acid, or the like as a reducing agent.
  • the preferred amount of the polymerization initiator is 0.01 to;!% By mass with respect to 100% by mass of the total amount of monomers. If the amount of the polymerization initiator is too small, radicals are consumed by the polymerization inhibitor contained in the monomer, so that the polymerization does not proceed or it may take time to complete the polymerization. This is not preferable because storage stability is lowered and coating properties such as water resistance are particularly poor.
  • the polymerization initiator After the polymerization initiator is added, heat generation starts when the polymerization is started, and the initial heat generation at that time is preferably suppressed to 98 ° C or lower.
  • the initial polymerization is about 30 minutes depending on the scale of the polymerization reaction (monomer amount). Thereafter, the polymerization is continued at 75 to 95 ° C.
  • the polymerization reaction is preferably performed at a pH of 7 to 10;
  • the reaction time may be appropriately set according to the composition of the monomer mixture used, the type of surfactant or polymerization initiator, etc., so that the polymerization reaction can be completed efficiently. About 0 hours.
  • the ultraviolet absorbing polymer contains an acid group, it can be neutralized before, during or after the emulsion polymerization.
  • the neutralizing agent any of the neutralizing agents exemplified in the description of the acidic polymer [1] can be used.
  • the water-dispersed ultraviolet ray absorbing polymer composition of the present invention can be obtained by adjusting the solid content as necessary.
  • the UV-absorbing polymer composition of the present invention is preferably VOC free.
  • VOC is a volatile organic compound with a boiling point of 50-100 ° C to 240-260 ° C among organic compounds classified as WHO that can be a source of indoor air pollution. .
  • WHO organic compounds classified as WHO that can be a source of indoor air pollution.
  • it is desirable that such a volatile organic compound is 0.5% by mass or less in the composition.
  • a polymer particle size of 30 to 60 nm in terms of average particle size is preferable because it makes it easy to form a uniform coating film with good film forming properties and excellent water resistance.
  • the average particle diameter of the emulsion polymer particles can be measured using, for example, “MCOMP MODEL 380” manufactured by Particle Sizing System.
  • the analysis method may be VOLUME Weighted GAUSSIAN DISTRI BUTION Analysis (Solid Particle).
  • a curing agent such as a polyisocyanate compound, an amino blast resin, a metal-based crosslinking agent such as aluminum chelate or zircoure (in this case, Introduce hydroxyl group or carboxynole group into UV-absorbing polymer); organic UV absorbers such as benzotriazole, benzophenone, triazine, and indole, and inorganic UV absorbers such as zinc oxide; steric hindrance Additive UV stabilizers such as piperidine compounds (for example, “Tinuvin (registered trademark) 1123”, “Tinuvin 144”, “Tinuvin 765”, etc., manufactured by Ciba “Specialty”) Chemikanorezu; Bulu chloride resin, polyester Resin, acrylic resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, etc .; level Fillers such as tempering agents, antioxidants, talc, etc., anti
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention is used for imparting weather resistance to a molded product itself such as a film, a plate, or a fiber, or a functional film coated on the surface of the molded product.
  • the laminate is coated on the surface of the molded body with or without a functional film, whereby a laminate having an ultraviolet absorbing layer can be obtained.
  • the most suitable molded body (base material) that can be used is a resin that is easily deteriorated by ultraviolet rays, and such a resin base material requires the ultraviolet absorbing layer of the present invention.
  • Degradation by ultraviolet rays means that the main chain is broken by ultraviolet rays and the molecular weight decreases, or conversely, a gel is formed by cross-linking, etc. This means that mechanical strength, transparency, or physical properties such as yellowing are reduced.
  • Examples of such resins include polycarbonate resins, polyarylate resins, acrylic resins, polyolefin resins, polyester resins, ABS resins, polystyrene resins, and butyl chloride resins. Also, triacetyl cellulose, polyether sulfone, polyphenylene ether, aromatic polyamide, polybutyl alcohol, polyacetal, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyetherether The present invention may be applied to fluorine resins such as ketones and polytetrafluoroethylene.
  • optical resins such as “ARTON (registered trademark)” (manufactured by JSR), ⁇ NEX (registered trademark) (manufactured by Nippon Zeon), and “OPTREZ (registered trademark)” (manufactured by Hitachi Chemical). You may apply.
  • polycarbonate resins, polyester resins, and acrylic resins that are inexpensive, light, durable, and excellent in transparency are preferable.
  • the present invention can also be applied to a polymer having a rataton structure represented by the following formula (5).
  • R 25 , R 2 ° and R 27 each independently represent a hydrogen atom or an organic residue having 1 to 20 carbon atoms.
  • the organic residue may contain an oxygen atom.
  • Examples of the organic residue include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, a cycloalkylene group, and an aromatic ring.
  • a highly versatile one is a plate shape such as a flat plate shape, a curved plate shape, a corrugated plate shape, or a film shape.
  • a resin base material having a design property subjected to printing such as wood grain printing.
  • an ultraviolet absorbing layer may be provided on the front side of the inorganic transparent substrate.
  • UV-absorbing polymer composition As a method for applying the UV-absorbing polymer composition to the molded product, known coating methods such as dipping, spraying, local IJ hair coating, curtain flow coating, gravure coating, ronore coating, spin coating, nor coat, etc. Any method can be used.
  • the UV absorbing performance of the UV absorbing layer depends on the thickness of the layer and the amount of UV absorbing groups introduced into the polymer, that is, the amount of UV absorbing monomer used during polymerization, according to Lambert-Beer's law. Dependent. Therefore, the thickness of the ultraviolet absorbing layer may be determined in consideration of the amount of the ultraviolet absorbing group in the polymer and the weather resistance and ultraviolet absorbing performance required for the ultraviolet absorbing layer. Usually in the range of 0 ⁇ 5 to 500 111. If the thickness exceeds 500 m, the UV absorption performance is saturated and the cost is wasted. On the other hand, if the thickness is less than 0.5 111, it is difficult to uniformly coat the molded body, and the UV absorption performance may be insufficient. The range of the preferred thickness is 1 to 300 111, more preferably 2 to 50 111.
  • the drying temperature is usually preferably from room temperature (or outside air temperature) to 200 ° C.
  • the ultraviolet-absorbing layer laminate of the present invention has a laminated structure of a molded body and an ultraviolet-absorbing layer (other layers may be provided between the molded body and the ultraviolet-absorbing layer).
  • an ultraviolet-absorbing layer other layers may be provided between the molded body and the ultraviolet-absorbing layer.
  • it since it is excellent in various properties such as water resistance “strength” and weather resistance, it may be a structure having a hard coat layer on the outermost surface that can be utilized for various applications as it is.
  • the hard coat layer is not particularly limited as long as it is such a resin that is preferably formed using a resin that can form a coating film having high hardness and excellent scratch resistance. Silicone curable resins, organic curable resins, and the like as disclosed in Kai 2000-177070 can be preferably used.
  • the mixture was charged with 257.4 parts of isopropyl alcohol, heated to 82 ° C with nitrogen gas being stirred, and refluxed for 10 minutes. Separately, 182 parts of acrylic acid, 42.6 parts of lauryl acrylate, 36 parts of n dodecyl mercaptan, 2.2 parts of isopropyl alcohol, 0.15 part of 2,2azobisisobutyronitrile, 6 parts of isopropyl alcohol was mixed, and the resulting mixture was added dropwise to the flask over 3 hours to conduct a polymerization reaction. After completion of dropping, the mixture was aged while maintaining stirring at an internal temperature of 87 ° C for 1 hour.
  • UVA-1 2- (2′-hydroxy 5 ′ (methacryloyloxychetinole) phenyl) 2H benzotriazole
  • This water-dispersed UV-absorbing polymer composition No. 1 has a solid content of 30 1%, average particle size was 48nm.
  • the pH of polymer composition No. 1 adjusted to 25 ° C. was 8.5 with a digital pH meter (Horiba Seisakusho).
  • the solid content was calculated by taking about 1 lg of the water-dispersible UV-absorbing polymer composition in an aluminum dish and precisely weighing the mass before and after drying in a hot air dryer at 110 ° C for 1 hour. Value.
  • the average particle size was measured using “MCOMP MODEL 380” manufactured by Particle Sizing System. As the analysis method, VOLUME Weighted GAUSSIAN DISTRIBUTION Analysis (Solid Particle) was adopted.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition was filtered through a pre-weighed 300 mesh wire mesh.
  • the agglomerates collected by filtration were dried together with a wire mesh in a hot air dryer at 110 ° C for 3 hours and weighed again to calculate the amount of agglomerates.
  • ⁇ when the agglomerate is 0.00 to 0.10 part ⁇ when the agglomerate is 0.11-0.50 part, ⁇ ⁇ when the agglomerate is 0.51 ⁇ ;
  • the case where the aggregate was 1.51-3.00 part was marked as ⁇
  • the film thickness after drying the water-dispersible UV-absorbing polymer composition with a barco well 30 is 1
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition is naturally filtered.
  • the polymer composition after filtration is coated on a glass plate so that the film thickness after drying with a bar coater # 12 is 4.7 m, and this is applied to a horizontal glass plate in a hot air dryer at 110 ° C. And dry for 3 minutes. Then, after removing from the dryer and allowing to stand at room temperature (25 ° C), the presence of coarse particles having a particle size of 5 am or more was visually confirmed.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition was coated on a glass plate so that the film thickness after drying with a barco well 30 was 11.7 m, and this was placed in a hot air dryer at 110 ° C. Place on a horizontal glass plate and dry for 3 minutes. After that, the dryer power was taken out and allowed to stand at room temperature (25 ° C), and then the four sides of the coating were sealed with a two-component epoxy resin to prevent water from entering the gap between the coating and the glass plate.
  • This sample is allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C and 65% RH for 1 day, and then a suspension in which 0.05% of carbon black particles are dispersed is applied to the coating surface of the sample.
  • the coating has no contamination and is transparent, ⁇ , slightly contaminated and partially blackish, but the transparency is maintained, ⁇ , contaminated and totally black. Pore, but transparency is maintained to a certain extent, and newspaper paper is placed under the glass plate.
  • the letter X on the lower side of the Monagul glass plate is difficult to see.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition was coated on a glass plate so that the film thickness after drying with a barco well 30 was 11.7 m, and this was placed in a hot air dryer at 110 ° C. Place on a horizontal glass plate and dry for 3 minutes. Place this sample in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C and 65% RH 1 Let stand for days. On top of this sample, a sheet of gauze (Japanese pharmacopoeia gauze: type 1: obtained from Comet Sanitary Materials Co., Ltd.), glass plate (cover glass; 2cm X 2cm) and weight (400g) are stacked in this order. Then, it was heated for 10 minutes in a hot air dryer at 50 ° C.
  • gauze Japanese pharmacopoeia gauze: type 1: obtained from Comet Sanitary Materials Co., Ltd.
  • the gauze was removed from the dryer, allowed to stand at room temperature (25 ° C) for 1 hour, the weight and the cover glass were removed, and the gauze was peeled off by hand.
  • the state at that time was evaluated according to the following criteria.
  • the gauze When the gauze is peeled off, it peels off quickly, and the gauze marks are not recognized on the coating film.
  • When the gauze is peeled off, there is a little resistance, but the gauze marks are removed cleanly and the gauze marks are not recognized on the coating film.
  • indicates that there is considerable resistance when gauze is peeled off, and gauze marks are clearly recognized
  • X indicates that lint remains on the coating when gauze is peeled off.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition was coated on a glass plate so that the film thickness after drying with a barco well 30 was 11.7 m, and this was placed in a hot air dryer at 110 ° C. Place on a horizontal glass plate and dry for 3 minutes. This sample was allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C and 65% RH for 1 day, and then a drop of deionized water was applied to the coating film with a glass pipette, and the coating condition was evaluated according to the following criteria.
  • whitening tendency X was defined as the point where water droplet marks were observed after the water droplets evaporated.
  • the weather resistance was also evaluated in the same manner with respect to those coated so that the film thickness after drying was 2 m.
  • a coating film was formed in the same manner as in the case of weather resistance (standard), and peeled off from the polychlorinated bull film.
  • the peeled coating film was pulled and fixed 100% at a tensile speed of 5 mm / min in a 50 ° C atmosphere using a tensile tester (“Autograph AGS 100D” manufactured by Shimadzu Corporation) and left for 1 hour. Thereafter, the stretched coating film was removed from the testing machine, and UV irradiation was performed for 50 hours in the same manner as the weather resistance (standard).
  • the appearance of the coating film was evaluated according to the same criteria as described above.
  • UVA—1 2— [2 Hydroxy 5 (methacryloyloxychettinole) phenyl] 2H— Benzotriazolene
  • UVA—2 2 -— [2,1-hydroxy-1,3-methacryloylaminomethyl 5- (1,1,3,3-tetramethylbutynole) phenyl] 2H-benzotriazole
  • LA82 4 Methacryloyloxy 1, 2, 2, 6, 6 Pentamethylpiperidine (manufactured by ADEKA; "Adekastab (registered trademark) LA8)"
  • SR-10 Polymerizable anionic surfactant (manufactured by ADEKA; “ADEKA rear soap SR-10”)
  • PVA Polybulal alcohol (Kuraray Co., Ltd .; PVA-CST; degree of hatching 95.5 to 95.5)
  • GMA Glycidyl metatalylate (corresponds to crosslinkable monomer because it reacts with hydroxyl group) []
  • TS-230E in Table 5 is a non-polymerizable low-molecular-weight surfactant (manufactured by ADEKA; “Ade force Coal (registered trademark) TS 230EJ; phosphate ester-based surfactant)”.
  • Nitrogen gas was introduced into the flask, the temperature was raised to 95 ° C with stirring, and stirring was continued at this temperature for 30 minutes to emulsify and disperse. After visually confirming that the powder UVA-1 was completely dissolved, the temperature was adjusted to 90 to 92 ° C.
  • Nitrogen gas was introduced into the flask, the temperature was raised to 95 ° C with stirring, and stirring was continued at this temperature for 30 minutes to emulsify and disperse. After visually confirming that the powder UVA-1 was completely dissolved, the temperature was adjusted to 90 to 92 ° C.
  • Example 9 to 11 and 12 a non-polymerizable low-molecular-weight surfactant was used without using a non-polymerizable high-molecular-weight surfactant, but very excellent polymerization stability was exhibited. In addition, all the examples showed good results in each characteristic. Comparative Example 13 was excellent in polymerization stability, but was found to be inferior in blocking resistance and severe weather resistance tests. ratio In Comparative Example 14 (Synthesis Example 27), since the amount of the UV-absorbing monomer was too large, a large amount of aggregates were generated from the initial stage of polymerization, and thus the polymerization was stopped. In Comparative Example 15, the polymerization stability was excellent, but coarse particles were observed, and the blocking resistance, weather resistance, etc. were inferior. According to Comparative Example 16, it was found that polymerization was difficult by the pre-emulsion method.
  • the water-dispersed UV-absorbing polymer composition of the present invention can prevent environmental contamination by an organic solvent, and can impart excellent weather resistance to a molded article made of various materials over a long period of time.
  • the water-dispersed ultraviolet absorbing polymer composition of the present invention is used for deterioration protection for protecting the contents and molded product (base material) from ultraviolet rays, for example, a material for packaging chemicals, foods, etc. It can be used as a coating agent for forming an ultraviolet absorbing layer on glass bottles.
  • a coating agent for preventing fading of pigments such as dyes, adhesives and adhesives when laminating plastic substrates such as fluororesin films, or silicone-based acrylic hard coat layers
  • it can also be used as a primer.
  • it can also be used as a weather-resistant recording liquid, a fiber treatment agent, an insulating coating agent for insulating elements and display elements.
  • the ultraviolet-absorbing layer laminate of the present invention (including a laminate expressed as "film") is a recording material (for reversible heat-sensitive, melt-transfer, sublimation-transfer, ink-jet, heat-sensitive, IC Cards, IC tags, etc.), packaging materials for chemicals and foods, back sheets for solar cells, marking films, photosensitive resin plates, adhesive sheets, dye-sensitized solar cells, polymer solid electrolytes, UV absorbing insulation films, Various optical films (polarizing plate protective film, antireflection film, light diffusion film, etc.), building material film (glass scattering prevention film, decorative sheet, window film), indoor / outdoor overlay film (display material, electrical decoration) Signboard), shrink film, etc.
  • a recording material for reversible heat-sensitive, melt-transfer, sublimation-transfer, ink-jet, heat-sensitive, IC Cards, IC tags, etc.
  • packaging materials for chemicals and foods back sheets for solar cells, marking films, photosensitive resin plates, adhesive sheets, dye-sensitized

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Description

明 細 書
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物
技術分野
[0001] 本発明は、フィルム、板、繊維等の成形体そのものや、成形体表面に塗工された機 能性膜等に耐候性を付与するために形成される紫外線吸収層用の水分散型紫外線 吸収性ポリマー組成物に関するものであり、この組成物から得られる紫外線吸収層 積層体ならびにこの組成物の製造方法にも関するものである。
背景技術
[0002] 従来力 様々な樹脂製の成形体が種々の用途に用いられている力、一般に、樹脂 製成形体は紫外線に弱いため、耐候性向上を目的として、その表面に紫外線を吸 収することのできる皮膜 (紫外線吸収層)が設けられている。
[0003] この紫外線吸収層を形成するために、従来は、例えば、紫外線吸収性モノマーを 必須成分として含む原料モノマー混合物を溶液重合により重合し、得られた紫外線 吸収性ポリマー溶液を塗工液として用いて、成形体に塗工する方法が採用されてき た (特許文献 1等)。
[0004] しかし、最近では、環境に対する影響を考慮して水分散型の塗工液が要求されるよ うになつており、何件か出願もなされている (例えば、特許文献 2〜5等)。これらの特 許文献に記載の発明は、紫外線吸収性モノマーを他のモノマーと共に乳化重合する ことで、水分散型 (エマルシヨン型)紫外線吸収性ポリマー組成物を得ている力 本発 明者等が、組成物中の紫外線吸収性を高めるために、例えば原料モノマー混合物 のうち紫外線吸収性モノマーを 30質量%以上用いると、乳化重合安定性が低下して 多数の凝集物が生成してしまうという問題があった。これは、乳化重合は水相中に油 滴が存在することで進行していくのである力 S、紫外線吸収性モノマーのほとんどが常 温で固体 (粉体)であり、加温しなければ共重合相手のモノマーに溶解せず、安定な 油滴が形成できないからである。なお、従来用いられていた溶液重合の場合は、紫 外線吸収性モノマーを重合溶剤に溶解させることができたため、このような問題は起 こらなかった。 [0005] 一方、本願出願人は、上記特許文献 2〜5とは異なり、耐水性の向上を目指して、 水溶性媒体中で乳化剤を用いなレ、重合によって水系の紫外線吸収性樹脂組成物を 得ており、既に出願している (特許文献 6)が、この方法でも、多量の紫外線吸収性モ ノマーを用いたときの重合安定性は不充分であった。
特許文献 1:特開 2000— 177070号公報
特許文献 2:特許第 3580832号公報
特許文献 3 :特開 2000— 313705号公報
特許文献 4 :特開 2002— 212237号公報
特許文献 5:特開 2004— 160734号公報
特許文献 6 :特開 2004— 217695号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記したように、従来技術では、乳化重合の際に紫外線吸収性モノマー量を多くす ると、重合安定性が低下してしまうという、工業的に重大な問題が存在していた。しか し、厚みの薄い紫外線吸収層で充分な耐候性を確保しょうとすれば、紫外線吸収性 ポリマー中の紫外線吸収性基の量を増大させる必要があり、原料モノマー混合物中 の紫外線吸収性モノマーの量をできるだけ多くすることが望まれる。
[0007] そこで、本発明では、薄膜であっても充分な耐候性を発揮し、諸物性にも優れた紫 外線吸収層を形成し得る水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物、およびこのような 組成物を重合安定性良好に製造することのできる方法を見出すことを課題として掲 げた。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、成形体表面に紫外線吸収層 を形成するために用いられる組成物であって、 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマ 一 30〜85質量%と、この紫外線吸収性モノマーとの共重合が可能でかつ架橋性モ ノマー以外のモノマー 70〜; 15質量%からなるモノマー混合物から乳化重合により合 成される紫外線吸収性ポリマー、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対して 10〜 2 5質量部の重合性ァニオン型界面活性剤、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対し て 0〜50質量部の非重合性界面活性剤、および水を含むところに要旨を有する。
[0009] 上記組成物は、非重合性界面活性剤の一部として、ポリビュルアルコールを紫外 線吸収性ポリマー 100質量部に対して 0. ;!〜 1. 0質量部含んでいてもよい。上記紫 外線吸収性ポリマーの平均粒径は、 30〜80nmであることが好ましい。造膜性が良 好となり、その結果、実用レベルの耐水性が確保できる。上記モノマー混合物は、さ らに、紫外線安定性モノマーを含むものであってもよぐ得られる紫外線吸収層の耐 候性が一層良好になる。上記紫外線吸収性モノマーは、ベンゾトリアゾール系紫外 線吸収性モノマーであることが好ましレ、。長期に亘つて優れた耐候性を示すからであ
[0010] 上記非重合性界面活性剤が、不飽和カルボン酸を必須成分として含むモノマー混 合物を、炭素数が 6〜; 18のアルキルメルカブタンの存在下で重合して得られる酸価 力 ¾00以上の水溶性または水分散性の酸性ポリマーを含むものである態様は、本発 明の好適な実施態様である。紫外線吸収層のブロッキング性を改善することができる
[0011] 本発明の組成物には、アルキルフエノール系界面活性剤とポリオキシエチレンアル キルエーテル系界面活性剤を含まないことが好ましい。これらの界面活性剤は、環境 に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
[0012] 本発明には、上記水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を成形体表面に塗布す ることにより得られる紫外線吸収層積層体も含まれる。
[0013] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物の製造方法は、反応容器内に、 重合開始剤以外の原料を全て一括して仕込み、 80°C以上に加温して紫外線吸収性 モノマーを他のモノマーに溶解させた後に、重合開始剤を添加するところに要旨を有 する。この方法を採用すると、滴下ロートを加温する必要がないため、既存の重合設 備を用いることができる。
発明の効果
[0014] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、紫外線吸収性モノマーを多 量に用いて製造されており、この組成物から形成された紫外線吸収層は、薄膜であ つても優れた耐候性を示す。塗工性にも優れており、得られる塗膜は、種々の要求特 性を充分満足する。さらに、本発明の製造方法は、 25°Cで固体状の紫外線吸収性 モノマーを多量に用いた場合でも、乳化重合の安定性が良好である。従って、凝集 物発生量が少なくなるため、凝集物を重合設備から除去する作業が容易となると共 に、ロスが少なくなるので、工程的にもコスト的にも有効である。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物の主成分である紫外線吸収性ポ リマーは、 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマーを必須成分とするモノマー混合物 力、ら得られるものである。 25°Cで固体状を示さない、すなわち液状のモノマーであれ ば、乳化重合の際に容易に油滴を形成するため、後述する本発明の好適製造方法 を採用しなくても、多量に使用することが可能である力 本発明では 25°Cで固体状の 紫外線吸収性モノマーをレ、かに多量に乳化重合させる力、、と!/、うことを目的として!/ヽ るため、このような固体状のモノマーを必須成分とする。もちろん、必要に応じて、 25 °Cで液状の紫外線吸収性モノマーを用いるのは構わな!/、。
[0016] 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマーとしては、下記式(1)で示されるベンゾトリ ァゾール系モノマーが好適例として挙げられる。
[0017]
Figure imgf000005_0001
(式中、
Figure imgf000005_0002
R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数 1〜8のアル キル基、炭素数 1〜6のアルコキシ基、シァノ基またはニトロ基を表し、 R2は、炭素数 1〜 12の直鎖状もしくは枝分かれ鎖状のアルキレン基、 R O (R'は炭素数 2ま たは 3の直鎖状もしくは枝分かれ鎖状のアルキレン基を表す)または水素結合を形成 し得る元素を有する基を表し、 R3は水素原子またはメチル基を表す。 )
[0018] 上記ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれかを表し、炭素数;!〜
8のアルキル基の具体例としては、メチル基、ェチル基、プロピル基、イソプロピル基 、ブチル基、イソブチル基、 sec ブチル基、 tert ブチル基、 n ペンチル基、 sec ペンチル基(イソペンチル基)、 tert ペンチル基(2, 2—ジメチルプロピル基)、 n 一へプチル基、 n ォクチル基、 tert ォクチル基(1 , 1 , 3, 3, —テトラメチルブチ ル基)、 2—ェチルへキシル基といった直鎖状または分枝状のアルキル基ゃシクロへ キシル基等の脂環式アルキル基が挙げられる。炭素数 1〜6のアルコキシ基とは、メト キシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、へキシルォキシ基であ
[0019] R2の炭素数 1〜; 12の炭化水素基の具体例としては、前記した炭素数 1〜8のアル キル基に加えて、ノエル基、デシル基、ゥンデシル基、ドデシル基等の直鎖状または 分枝状のアルキル基、シクロへキシル基等の脂環式アルキル基、フエニル基、トリノレ 基、キシリル基、ベンジル基、フエネチル基等の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 なお、 R2の「水素結合を形成し得る元素を有する基」とは、合成後のポリマー分子間 で水素結合を形成し、塗膜の物性 (耐屈曲性、耐水性等)を高める作用を有する基 であり、具体例としては、 NH 、 一 CH NH—、 -OCH CH (OH) CH O—、 一 CH CH COOCH CH (OH) CH O 等が挙げられる。
[0020] 上記式(1)で表される化合物の具体例として、 2— [2'—ヒドロキシー 5' (メタタリ ロイルォキシェチノレ)フエニル ] 2H べンゾトリァゾール、 2—[2'—ヒドロキシー3, — tert ブチルー 5' (メタクリロイルォキシェチノレ)フエニル ]—2H べンゾトリァゾ ール、 2—[2'—ヒドロキシ 3'—tert ブチルー 5' (メタクリロイルォキシプロピル )フエ二ル]— 2H ベンゾトリァゾール、 2— [2'—ヒドロキシ一 3'—tert ブチル 5 ' 一(メタクリロイルォキシプロポキシ)フエニル ] 2H—メトキシ一ベンゾトリァゾール、 2— (2 'ーヒドロキシ 5' メチルフエニノレー 5— (2'ーメタクリロイルォキシェチル) —2H べンゾトリァゾーノレ、 2—(3, 一tert ブチノレー 2,ーヒドロキシー5,ーメチノレ フエ二ル)一 5— (2'—メタクリロイルォキシェチル) 2H ベンゾトリァゾール、 2- ( 3, 一tert ブチル 2'—ヒドロキシ一 5'—メトキシフエ二ル)一 5— (3'—メタクリロイ ノレォキシプロポキシ) 2H べンゾトリァゾーノレ、 2- [2'ーヒドロキシー 3' メタタリ ロイルアミノメチルー 5—(1 , 1 , 3, 3 テトラメチルブチノレ)フエニル ]—2H べンゾ トリァゾール、 2— [2, 一ヒドロキシ一 3, 一メタクリロイルァミノ一 5— (1 , 1 , 3, 3 テト ラメチルブチノレ)フエニル ] 2H べンゾトリァゾール、 2—[2'—ヒドロキシ 3'—ァ クリロイルアミノメチルー 5—(1 , 1 , 3, 3 テトラメチルブチノレ)フエニル ]—2H—ベン ゾトリァゾール、 2— (2,一ヒドロキシ一 5,一メチルフエ二ル)一 5 カルボン酸一(2— メタクリロイルォキシ)ェチルエステル 2H—べンゾトリァゾール、 2— (2'ーヒドロキ シー 5, 一 tert ブチルフエニル)一 5 力ルボン酸一 (2 メタクリロイルォキシ)ェチ ノレエステル一 2H ベンゾトリァゾーノレ、 2-〔2,一ヒドロキシ一 3, 一tert ブチルー 5, - 2 - (2 メタクリロイルォキシエトキシカルボ二ノレ)ェチルフエニル〕 2H—ベン ゾトリァゾール、 2-〔2'—ヒドロキシ一 3'—tert ブチル 5'—2— (3 メタタリロイ ノレォキシ 2—ヒドロキシプロポキシカルボ二ノレ)ェチルフエニル〕 2H—べンゾトリ ァゾール等が挙げられ、これらは単独で、または 2種以上を混合して使用することが できる。
[0021] 上記べンゾトリアゾール系モノマーは、例えば、対応するべンゾトリアゾール(紫外 線吸収剤として市販されている)に、(メタ)アクリル酸クロライドや N メチロールアタリ ルアミドまたはそのアルキルエーテルを反応させる等の方法で合成することができる
[0022] 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマーには、下式(2)で示されるベンゾフエノン 系モノマーも含まれる。これらも紫外線吸収能を有するベンゾフエノン骨格を有して!/、 るため、好適に使用できる。
[0023] [化 2]
Figure imgf000007_0001
(式中、 R5、 R6、 R9は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数 1〜1 2のアルキル基、炭素数 1〜8のアルコキシ基、シァノ基またはニトロ基を表し、 R7は — O—、 -OCH CH O—、 -OCH CH (OH) CH O を表し、 R8は水素原子 またはメチル基を表す。) [0024] ベンゾフエノン系モノマーの好ましい具体例としては、 2 ヒドロキシー4 [2 (メタ )アタリロイルォキシ]エトキシベンゾフエノン、 2 ヒドロキシ 3— tert ブチルー 4 [2- (メタ)アタリロイルォキシ]エトキシベンゾフエノン等を挙げることができ、これらは 、単独でまたは 2種以上で使用することができる。これらのモノマーは、例えば、対応 するベンゾフエノン (紫外線吸収剤として市販されている)に、グリシジル (メタ)アタリレ ートを反応させる等の方法で合成することができる。
[0025] また、 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマーには、下記式(3)で表されるトリアジ ン系紫外線吸収性モノマーも含まれる。
[0026] [化 3]
Figure imgf000008_0001
(式中、 R は直接結合、 (CH CH O)—または— CH CH (OH)— CH O を表し 、 nは 1〜5の整数を表し、 RUは水素原子またはメチル基を表し、 R12〜R19はそれぞ れ独立して、水素原子、炭素数 1〜; 10のアルコキシ基、アルケニル基、アルキル基を 表す。)
[0027] トリアジン系モノマーの具体例としては、 2— [2—ヒドロキシー4ー(11—アタリ
ロイルォキシーゥンデシルォキシ)フエ二ノレ ]ー4, 6—ジフエニノレー 1 , 3, 5—トリ ァジン、 2 [2—ヒドロキシー4一(11ーメタクリロイルォキシーゥンデシルォキシ )フエ二ノレ ]ー4, 6—ジフエニノレー 1 , 3, 5—トリアジン、 2— [2—ヒドロキシー4ー(11 —アタリロイルォキシ一ゥンデシルォキシ)フエ二ノレ]— 4, 6—ビスジフエ二ノレ一 1 , 3, 5—トリアジン、 2, 4—ビス(2, 4—ジメチルフエ二ル)一 6— [2—ヒドロキシ一 4— (11 ーメタクリロイルォキシーゥンデシルォキシ)フエニル ]ー1 , 3, 5—トリァジン、 2, 4— ビス(2, 4—ジメチルフエニル)ー6—[2—ヒドロキシー4一(2—メタクリロイルォキシ エトキシ)フエ二ル]— 1 , 3, 5—トリアジン等を挙げることができ、これらは、単独でま たは 2種以上で使用することができる。
[0028] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、上記したベンゾトリアゾール 系モノマー、ベンゾフエノン系モノマー、トリアジン系モノマーのいずれか 1種以上か らなる紫外線吸収性モノマーを 30〜85質量%含有するモノマー混合物から合成さ れる。紫外線吸収性モノマーを多く用いるほど、得られるポリマーの紫外線吸収能は 高くなるため、好ましくは 40質量%以上、より好ましくは 50質量%以上、さらに好まし くは 51質量%以上である。ただし、 85質量%を超えると、乳化重合の安定性が低下 して、工業的製造が難しくなる。より好ましい上限は 75質量%である。なお、上記紫 外線吸収性モノマーの中では、紫外線吸収能に優れる点で、ベンゾトリアゾール系 モノマーが最も好ましい。
[0029] 紫外線吸収性モノマー以外のモノマーとしては、紫外線吸収性モノマーとの共重 合が可能でかつ架橋性モノマー(2官能以上のモノマーまたは紫外線吸収性ポリマ 一が有する官能基と反応し得る官能基を有するモノマー)以外のモノマー(以下「そ の他のモノマー」ということがある)を用いる。このようなその他のモノマーの種類と量 を選択することで、得られる紫外線吸収性ポリマーの特性を種々変化させることが可 能である。なお、本発明で架橋性モノマーを用いないのは、架橋性モノマーを共重 合すると、造膜性や得られる塗膜の可撓性 ·伸張性を低下させるためである。
[0030] その他のモノマーとしては、特に限定されないが、耐候性に優れたポリマーを合成 すること力 Sでき、ベンゾトリアゾール系モノマーとの共重合性が良好な(メタ)アタリレー ト類が好ましい。具体的には、メチル (メタ)アタリレート、ェチル (メタ)アタリレート、 n —プロピル(メタ)アタリレート、イソプロピルアタリレート、 n—ブチル(メタ)アタリレート 、イソブチル(メタ)アタリレート、 sec—ブチル(メタ)アタリレート、 tert—ブチル(メタ) アタリレート、アミノレ (メタ)アタリレート、イソアミノレ (メタ)アタリレート、ヘプチル (メタ)ァ へキシル(メタ)アタリレート、シクロへキシル(メタ)アタリレート、ノニル(メタ)アタリレー ト、イソノニル (メタ)アタリレート、イソデシル (メタ)アタリレート、ドデシル (メタ)アタリレ ート、 トリデシル (メタ)アタリレート、 n—ラウリノレ (メタ)アタリレート、 n—ステアリノレ (メタ) アタリレート、イソステアリル(メタ)アタリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アタリレート、 イソボルニル (メタ)アタリレート、 2—ァセトァセトキシェチル (メタ)アタリレート(例えば 、イーストマン社製「Eastman AAEM」)、フエノキシェチル(メタ)アタリレート等が挙げ られる。これらは 1種または 2種以上を用いることができる。
[0031] また、その他のモノマーとして、以下の各種モノマー類も使用可能である。
[0032] 酢酸ビュル、酪酸ビュル、カプロン酸ビュル、力プリル酸ビュル、力プリン酸ビュル、 ラウリン酸ビュル、ミリスチン酸ビュル、パルミチン酸ビュル、ステアリン酸ビュル、シク 口へキサンカルボン酸ビュル、ピバリン酸ビュル、ォクチル酸ビュル、モノクロ口酢酸 ビュル、安息香酸ビュル等のビュルエステル類。
[0033] トリフルォロェチル(メタ)アタリレート、テトラフルォロプロピル(メタ)アタリレート、へ キサフルォロプロピル(メタ)アタリレート、ォクタフルォロペンチル(メタ)アタリレート、
(メタ)アタリレート、トリブロモフエノールのエチレンオキサイド付加(メタ)アタリレート、 トリブロモフエニル(メタ)アタリレート等のハロゲン含有モノマー類。
[0034] (メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、 N—メチロール (メタ)アクリル アミド、 (メタ)アタリロイルォキシェチルトリメチルアンモニゥムクロライド、ジメチルアミ ノエチル (メタ)アタリレート硫酸塩、モルホリンのエチレンオキサイド付加(メタ)アタリ レート、 N—ビニノレピリジン、 N—ビニノレイミダゾーノレ、 N—ビニノレピロ一ノレ、 N—ビニ ノレピロリドン、 N—ビュルォキサゾリドン、 N—ビュルサクシンイミド、 N—ビュルメチル 力ルバメート、 N, N—メチルビュルァセトアミド、 2—イソプロぺニノレー 2—ォキサゾリ ン、 N, N—ジメチルアクリルアミド、 N, N—ジメチルアミノエチルアタリレート、 N, N ージメチルァミノプロピルアタリレート、アタリロイルモルホリン、 N—イソプロピルアタリ ノレアミド、 N, N—ジェチルアクリルアミド、 N, N, N—トリメチルアンモニゥムェチルァ タリレート等の窒素含有モノマー類。
[0035] ビニノレメチノレエーテノレ、ビニノレエチノレエーテノレ、ビニノレイソプロピノレエーテノレ、ビニ ノレ n プロピノレエーテノレ、ビニノレイソブチノレエーテノレ、ビニノレ n ブチノレエーテ ノレ、ビニノレ n—アミノレエーテノレ、ビニノレイソアミノレエーテノレ、ビニノレ 2—ェチノレへ キシノレエーテノレ、 ビニノレ n ォクタデシノレエーテノレ、 シァノメチノレビニノレエーテノレ、 2, 2—ジメチルアミノエチルビュルエーテル、 2—クロ口ェチルビュルエーテル、 β ジフノレオロメチノレビニノレエーテノレ、ペンジノレビニノレエーテノレ、フエニノレビニノレエーテ ノレ等のビュルエーテル類。
[0036] グリシジル(メタ)アタリレート、 α—メチルダリシジルアタリレート、 α—メチルダリシジ ルメタタリレート(例えば、ダイセル化学工業社製の「MGMA」)、 3, 4—エポキシシク 口へキシルメチルアタリレート(例えば、ダイセル化学工業社製の「サイロマー A400J 等)、 3, 4—エポキシシクロへキシルメチルメタタリレート(例えば、ダイセル化学工業 社製の「サイロマー M100」等)等のエポキシ基含有モノマー類。
[0037] 2 ヒドロキシェチル(メタ)アタリレート、 2 ヒドロキシプロピル(メタ)アタリレート、 3 ーヒドロキシプロピル(メタ)アタリレート、 2 ヒドロキシブチル(メタ)アタリレート、 4ーヒ ドロキシブチル (メタ)アタリレート、力プロラタトン変性ヒドロキシ (メタ)アタリレート(例 えば、ダイセル化学工業株式会社製の「プラタセル (登録商標) FJシリーズ等)等のヒ ドロキシル基含有モノマー類。
[0038] スルホェチル(メタ)アタリレート、 2 (メタ)アタリロイルォキシェチルアシッドホスフ エート、 2- (メタ)アタリロイルォキシプロピルアシッドホスフェート等の酸性官能基含 有モノマー類。
[0039] 下記式 (4)で示される紫外線安定性モノマーをその他のモノマーの一部として用い ること力 S好ましい。耐候性をより一層向上させることができる。
[0040] [化 4]
Figure imgf000012_0001
(式中、 R uは水素原子またはシァノ基を表し、 は酸素原子またはイミノ基を表し、 R22、 R23はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、 R24は水素原子または アルキル基を表す。 )
[0041] 上記式(4)で表されるモノマーの具体例としては、 4 (メタ)アタリロイルォキシ 2 , 2, 6, 6 テトラメチルピペリジン (例えば、 ADEKA社製「アデカスタブ(登録商標) LA87」)、 4 (メタ)アタリロイルァミノー 2, 2, 6, 6 テトラメチルピペリジン、 4—(メ タ)アタリロイルォキシ 1 , 2, 2, 6, 6 ペンタメチルピペリジン(例えば、 ADEKA 社製「アデカスタブ (登録商標) LA— 82」)、 4— (メタ)アタリロイルァミノ— 1 , 2, 2, 6 , 6 ペンタメチルピペリジン、 4 シァノ 4— (メタ)アタリロイルァミノ一 2, 2, 6, 6 ーテトラメチルピペリジン、 4 クロトノィルォキシー 2, 2, 6, 6 テトラメチルピペリジ ン、 4ークロトノィルアミノー 2, 2, 6, 6 テトラメチルピペリジン等が挙げられ、これら は単独でも 2種以上を適宜組み合わせて使用しても構わない。
[0042] 上述したその他のモノマーの中でも、ヒドロキシル基含有モノマー類と紫外線安定 性モノマー類を、前記した (メタ)アタリレート類に加えて用いることが望ましい。ヒドロ キシル基含有モノマーは、被着体に対する密着性を向上させ、紫外線安定性モノマ 一は、塗膜の耐候性を向上させるからである。これらは、それぞれ、全モノマー混合 物 100質量%中において、 0. 1質量%以上 10質量%以下の範囲で使用することが 好ましい。
[0043] 紫外線吸収性モノマーおよびその他のモノマーを後述する乳化重合することで、本 発明の紫外線吸収性ポリマーが得られる。その質量平均分子量 (Mw)は、 5万以上 が好ましい。 Mwは、例えば GPC等で測定することができる力 Mwが 100万を超え てくると溶媒に溶解しに《なって GPCでの測定ができなくなる力 S、本発明ではもちろ んこのような高分子量のポリマーも使用可能である。
[0044] また、紫外線吸収性ポリマーの好ましい Tgは 0〜80°Cである。より好ましくは、 10〜
60°Cである。 Tgは DSC (示差走査熱量測定装置)や TMA (熱機械測定装置)によ つて求めること力 Sできる。また、下記式によって求められる計算値を目安とすると、簡 便である。
[0045] 國
— = ~ L + _ L· + . . . . + _ -
Tg Tg] Tg2 Tg„
[0046] 式中、 Tgはガラス転移温度(K)を示し、 W、 W、 ·' ·λνは、各モノマーの質量分率
1 2 η
を示し、 Tg、Tg、 - - -Tgは、対応するモノマーのホモポリマーのガラス転移温度(κ
1 2 η
)を示す。なお、ホモポリマーの Tgは、「POLYMER HANDBOOK 第 3版」(John Wiley & Sons, Inc.発行)等の刊行物に記載されている数値を採用すればよい。
[0047] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物には、重合性ァユオン型界面活 性剤と、非重合性界面活性剤が含まれる。これらの界面活性剤は、安定な乳化重合 を遂行するための必須成分である。この 2種類の界面活性剤を組み合わせることで、 乳化重合性や、塗膜としての種々の物性を良好にすることができた。なお、重合性ァ 二オン型界面活性剤は、得られる紫外線吸収性ポリマー鎖の中に構成単位として組 み込まれた状態で存在すると考えられる。従って、重合性ァニオン型界面活性剤の 使用によって、塗膜の耐水性が低下するおそれはない。また、非重合性界面活性剤 は、ポリマー粒子の表面に吸着した状態で存在すると考えられる。
[0048] 本発明で用いることのできる重合性ァニオン型界面活性剤としては、 1分子中にラ ジカル重合性基を有するァニオン性の界面活性剤である。例えば、ポリオキシェチレ ンァルケニルスルホン酸アンモニゥム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ァ ンモニゥム、ポリオキシエチレンァルケユルフェニル硫酸ナトリウム、アルキルァリルス ルホコハク酸ナトリウム、メタクリル酸ポリオキシプロピレンスルホン酸ナトリウム、ビニ ルスルホン酸ナトリウム、アクリル酸ポリオキシエチレン硫酸アンモニゥム、メタクリル酸 ポリオキシエチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスノレ ホン酸アンモニゥム等が挙げられる。
[0049] 入手可能な市販品としては、アルキルフエノール系のものでは、 ADEKA社製の「 アデカリアソープ」シリーズ(SE— 5N, SE - 10N, SE— 1025N等)、第一工業製薬 社製の「アクアロン(登録商標)」シリーズ(HS— 10, HS - 20, HS— 1025, BC— 0 5, BC - 10 , BC - 20, BC - 0515, BC— 1025, BC— 2020)等が挙げられる。こ れらの中のアクアロン BC— 10は、ポリオキシエチレンアルキルプロぺユルフェニルェ 一テル硫酸エステルアンモニゥム塩である。
[0050] 環境に対する悪影響を考慮すれば、アルキルフエノールやポリオキシエチレンアル キル(C 12〜15)は好ましくなぐ非アルキルフエノールタイプの重合性ァニオン型界 面活性剤が好ましレ、。非アルキルフエノールタイプの重合性ァニオン型界面活性剤 の入手可能な市販品としては、例えば、 ADEKA社製の「アデカリアソープ」シリーズ (SR— 10、 SR— 20、 SR— 1025等; SR— 10ίま、 a —スノレホー ω - ( 1— (ァノレコキ シ)メチルー 2—(2—プロぺニルォキシ)エトキシ) ポリ(ォキシ 1 , 2—エタンジィ ノレ)硫酸エステルアンモニゥム塩である。)、第一工業製薬社製の「アクアロン (登録商 標)」シリーズ(ΚΗ— 10、 ΚΗ— 0530、 ΚΗ— 1025等; ΚΗ— 10は、ポリオキシェチ レン 1 (ァリルォキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニゥム塩であ る。)、花王社製の「ラテムル (登録商標)」シリーズ (PD— 104, S— 180, S - 180A 等)、三洋化成工業社製の「エレミノール (登録商標)」シリーズ (RS— 30 , JS— 2等; RS— 30はメタクリロイルォキシポリオキシアルキレン硫酸エステルナトリウム塩であり 、JS— 2はアルキルァリルスルホコハク酸ナトリウムである。)、 日本乳化剤社製の「ァ ン卜ッタス」シリーズ(MS— 60, MS - 2N, MS - NH , RA- 1020, RA- 1 120,
4
RA- 1820等; MS— 60はビス(ポリオキシエチレン多環フエニルエーテル)メタクリレ ート硫酸エステルアンモニゥム塩である。)、東ソ一社製のスチレンスルホン酸ナトリウ ム(NaSS)、スチレンスルホン酸アンモニゥム(AmS S)等が挙げられ、これらのうちの 1種または 2種以上を用いることができる。
[0051] 上記重合性ァユオン型界面活性剤は、本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー 組成物においては、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対して 10〜25質量部含ま れていることが必要である。上記範囲外では,乳化重合安定性に劣り、凝集物が多く 発生してしまうためである。また、このように、従来よりも多量に使用することで、塗膜 の防曇性が長期間に亘つて持続されるというメリットもある。なお、これらの重合性ァニ オン型界面活性剤は、重合によって紫外線吸収性ポリマー主鎖中に組み込まれるた め、多量に使用しても、実用レベルの耐水性を確保できる。
[0052] 本発明の組成物中に含まれる非重合性界面活性剤としては、非重合性高分子型 界面活性剤および/または後述する非重合性低分子型界面活性剤(分子量が 300 未満)が挙げられる。非重合性高分子型界面活性剤としては、ポリビュルアルコール 、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリル酸カリウム、ポリ(メタ)アクリル酸ァ ンモニゥム、ポリヒドロキシェチル(メタ)アタリレート、ポリヒドロキシプロピル(メタ)アタリ レート、ポリビュルピロリドン等や、これらのポリマーの構成モノマーを含むコポリマー 等が挙げられる。非重合性高分子型界面活性剤として、不飽和カルボン酸を必須成 分として含むモノマー混合物を、炭素数が 6〜; 18のアルキルメルカブタンの存在下 で重合して得られる酸価が 200以上の水溶性または水分散性の酸性ポリマー〔1〕を 含む組成物は、本発明の好適な実施態様である。この酸性ポリマー〔1〕は、安定な 乳化重合遂行のために好適な乳化剤であり、かつ、酸基を多く含み Tgが高いため、 塗膜のブロッキング性を高める作用も発現する。上記酸性ポリマー〔1〕については、 特公平 7— 35405号公報に詳細な説明がある。
[0053] 上記酸性ポリマー〔1〕の分子量は、 300—7000,特に 400〜4000の範囲とする のが好適である。分子量がこの範囲以外のものを使用すると十分な乳化安定性が得 られなかったり、塗膜の耐水性、耐湿性等の性能が満足なものではなかったりする場 合がある。
[0054] 酸性ポリマー〔1〕の合成に用いる不飽和カルボン酸としては、分子内にカルボキシ ル基および/またはその塩と重合性不飽和基とを有するものであれば特に制限され ず、例えば (メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ィタコン酸もしくはこ れらの半エステルまたはこれらの塩等が挙げられ、これらの 1種または 2種以上の混 合物を使用できる。中でも、好ましいものはアクリル酸である。
[0055] 酸性ポリマー〔1〕を合成する際の重合性単量体成分は、不飽和カルボン酸だけか ら構成されてもよいが、必要により不飽和カルボン酸以外の重合性単量体を併用し てもよい。使用できる重合性単量体としては、不飽和カルボン酸と共重合性のあるも のであれば特に制限されず、前記その他のモノマーとして例示したモノマーがいず れも使用可能である。不飽和カルボン酸以外の重合性単量体は得られる酸性ポリマ 一〔1〕の酸価が 200以上となる量で使用する。また、得られる酸性ポリマー〔1〕を用 V、て乳化重合する際に生成するポリマー成分との相溶性を考慮して、その種類と量 を選択することが好ましい。
[0056] 酸性ポリマー〔1〕を合成する際に使用できるアルキルメルカブタンとしては、例えば n—へキシノレメノレカフ。タン、 n—オタチノレメノレカフ。タン、 n—ドデシノレメノレカフ。タン、 ter tードデシルメルカプタン、セチルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等を挙げること ができ、これらの 1種または 2種以上の混合物が使用できる。アルキルメルカブタン (B )は、酸性ポリマー〔1〕の末端にアルキル基を導入して界面活性能を付与するために 使用するもので、炭素数力 未満のアルキルメルカブタンは乳化重合時の安定性お よび貯蔵安定性の面で使用することができなレ、。アルキルメルカブタンの使用量は所 望する酸性ポリマー〔1〕の分子量により決定するものである力 通常重合性単量体成 分 100質量部に対し、 2〜300質量部の範囲で使用する。
[0057] 重合性単量体成分の重合に用いる重合開始剤は、周知の油溶性、水溶性の重合 開始剤が使用できるが、末端アルキル基を有する酸性ポリマー〔1〕を効率よく製造す るために、その使用量はアルキルメルカブタン 1モルに対し、 1モル以下、より好ましく は 0. 1モル以下の割合とするのが好適である。
[0058] 酸性ポリマー〔1〕は、その性状により塊状重合、溶液重合、懸濁重合いずれの方法 でも製造すること力できる。重合温度としては 50〜150°C、重合時間は;!〜 8時間が 良い。溶液重合の溶剤としては、重合性単量体成分、アルキルメルカブタン、ラジカ ル重合開始剤が溶解し、ラジカル重合を阻害しな!/、ものであるならば何でも使用する こと力 Sでさる。
[0059] 酸性ポリマー〔1〕は、それ自体十分な界面活性能を有するが、乳化重合に用いて 目的とする重合時の安定性および貯蔵安定性の良好な水分散液を得るためには、 カルボキシル基の一部もしくは全量を中和して酸性ポリマー〔1〕の塩として使用に供 するのが好ましい。 [0060] 中和剤としては、通常のものを使用することができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸 化カリウム等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ 土類金属化合物;アンモニア;モノメチルァミン、ジメチルァミン、トリメチルァミン、モノ ェチノレアミン、ジェチルァミン、トリエチノレアミン、モノプロピルァミン、ジメチルプロピ ノレアミン、モノエタノールァミン、ジエタノールァミン、トリエタノールァミン、エチレンジ ァミン、ジエチレントリァミン等の水溶性有機アミン類が挙げられ、これらの群から選ば れる 1種または 2種以上の混合物を使用することができる。塗膜の耐水性をより向上さ せたい場合は、常温あるいは加熱により飛散する、例えばアンモニア、モノメチルアミ ン、ジメチルァミン、トリメチルァミン等の低沸点アミン類を使用することが好ましい。
[0061] 上記酸性ポリマー〔1〕を含む非重合性高分子型界面活性剤を用いる場合は、本発 明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物にぉレ、ては、紫外線吸収性ポリマー 10 0質量部に対し、 0〜50質量部含まれることが好ましい。この範囲であれば乳化重合 安定性に優れ、凝集物の発生量が抑制され、かつ、塗膜のブロッキング防止効果が 適切に発揮されるからである。非重合性高分子型界面活性剤の使用量は 10〜40質 量部がより好ましい。非重合性高分子型界面活性剤はさらにポリビュルアルコールを 含むものであってもよぐポリビュルアルコールは紫外線吸収性ポリマー 100質量部 に対し、 0. ;!〜 1. 0質量部の範囲で使用することが好ましい。なお、非重合性低分 子型界面活性剤を用いる場合は、非重合性高分子型界面活性剤を全く使用しなくて も構わない。
[0062] また、本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物には、公知の非重合性低 分子型界面活性剤が含まれて!/、てもよ!/、。非重合性低分子型界面活性剤を用いる 場合は、その合計使用量は、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対し、 0〜50質量 部とすることが好ましい。より好ましくは 10〜40質量部である。
[0063] 非重合性低分子型界面活性剤としては、ァニオン性、ノニオン性、カチオン性、両 性の各種界面活性剤のいずれも使用可能である。
[0064] ァニオン性界面活性剤としては、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムドデシル サルフェート等のアルカリ金属アルキルサルフェート類;アンモニゥムドデシルサルフ エート等のアンモニゥムアルキルサルフェート類;ナトリウムドデシルポリグリコールェ 一テルサルフェート;ナトリウムスルホリシノエート;スルホン化パラフィンのアルカリ金 属塩ゃスルホン化パラフィンのアンモニゥム塩等のアルキルスルホネート類;ナトリウ ムラウレート、トリエタノールアミンォレエート、トリエタノールアミンァビエテート等の脂 肪酸塩類;ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、アルカリフエノールヒドロキシェ チレンのアル力リ金属サルフエ一ト等のアルキルァリールスルホネ一ト類;高級アルキ ルナフタレンスルホン酸塩類;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物類;ジアルキル スルホコハク酸塩類;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート類;ポリオキシエチレン アルキルァリールサルフェート類が挙げられる。また、 ADEKA社製の「アデ力コール (登録商標)」シリーズ (TS— 210E, TS - 230E, CS - 131E, CS - 136E, PS— 222E, PS - 331E, PS— 400E等)、第一工業製薬社製の「プライサーフ(登録商 標)」シリーズ (A208B, A219B, A212C, A215C等)、東邦化学工業社製の「フォ スファノール(登録商標)」シリーズ (RS— 710, RL- 210, RS— 610NA, GF— 18 5M, RD— 720D等)等のリン酸および/またはその塩あるいはリン酸エステル系の 界面活性剤も好適に使用できる。
[0065] ノニオン性界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソ ルビタン脂肪酸エステル、グリセロールのモノラウレート等のポリオールと脂肪酸のェ ステル類;ポリオキシエチレンォキシプロピレン共重合体;エチレンオキサイドと脂肪 酸ァミン、アミドまたは酸との縮合生成物等を挙げることができる。
[0066] カチオン性界面活性剤としては、アミン塩、イミダゾール塩、第 4級アンモニゥム塩 等が挙げられる。
[0067] 両性界面活性剤としては、アミノ酸型両性界面活性剤およびべタイン型両性界面 活性剤等が挙げられ、例えば、アルキルジ(アミノエチル)グリシン、アルキルポリアミ ノエチルグリシン塩酸塩、 2—ァノレキノレ N カルボキシェチル N ヒドロキシェチ ルイミダゾリニゥムベタイン、 N テトラデシルー N, N べタイン型(例えば、第一ェ 業製薬社製の「ァモーゲン (登録商標) Kj等)が挙げられる。
[0068] 本発明の紫外線吸収性ポリマー組成物は、紫外線吸収性ポリマーの原料であるモ ノマー混合物を乳化重合することにより製造することができる。乳化重合法は、通常、 水を媒体として界面活性剤によって水中に形成されたミセル中で、水に溶けないモノ マー混合物をラジカル重合し、ポリマー微粒子が水中に分散した形態のエマルシヨン を得る方法である。
[0069] 乳化重合に際しては、一括仕込み法、モノマー滴下法、プレエマルシヨン法等の手 段を用いることができる力 本発明では一括仕込み法の採用が好ましい。 25°Cで固 体状の紫外線吸収性モノマーの溶解には加熱が必要であり、モノマー滴下法では、 滴下ロートに加熱設備を設けなければならず、既存の重合設備を改造しなければな らないが、一括仕込み法であれば既存の重合設備をそのまま使用することができる ため好ましい。
[0070] 具体的には、まず、反応容器内に、重合開始剤以外の原料、すなわち、紫外線吸 収性モノマー、その他のモノマー、重合性高分子型界面活性剤、非重合性高分子型 界面活性剤および水を全て仕込み、 80°C以上に加温して紫外線吸収性モノマーを その他のモノマーに溶解させる。このとき、固体(通常、粉体)である紫外線吸収性モ ノマー以外の原料を先に反応容器に仕込み、撹拌した後、紫外線吸収性モノマーを 添加するのが好ましい。また、紫外線吸収性モノマーがその他のモノマーに完全に 溶解したかは、反応容器内部の液体を少量サンプリングして、 目視で確認すればよ い。
[0071] 界面活性剤としては、上記した重合性ァユオン型界面活性剤、非重合性高分子型 界面活性剤を上記範囲内の量で用いる。また、必要により非重合性の公知の界面活 性剤を用いることもできる。水とモノマーの比率は、両者の合計 100質量%に対し、 モノマーの合計量を 25〜45質量%にするとよい。この範囲であれば、重合時の温度 制御が容易になる上に、重合により生成した組成物から適切な膜厚の塗膜を形成す ること力 Sできる。より好ましいモノマー量は、 25〜35質量%である。
[0072] なお、重合溶媒である水の一部(4. 0質量%以下)を、有機溶剤に置き換えてもよ い。例えば、有機溶剤として、ジエチレングリコールや、ブチルセ口ソルブのような高 沸点溶剤を用いると、重合時に紫外線吸収性モノマーが溶解しやすくなると共に、得 られる組成物においては成膜助剤として作用するからである。また、他に用い得る有 機溶剤としては、ェチルカルビトール、ブチルカルビトール、ダヮノール(登録商標: ダウケミカル社製)等のプロピレングリコール系溶剤等が挙げられる。ただし、 VOCフ リー(後述する)を達成するには、水のみを重合溶媒とすることが好ましい。
[0073] 続いて、内温を 75〜95°C程度に維持し、重合開始剤を添加して重合を行う。重合 開始剤としては、過硫酸アンモニゥム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸 塩や過酸化水素等の無機の過酸化物; tert—ブチルハイド口パーオキサイド、過酸 化べンゾィル、過酢酸等の有機過酸化物; 2, 2'ーァゾビスイソブチロニトリル、 2, 2' ーァゾビス(2—メチルプロピオンアミジン)ジハイド口クロライド等のァゾ化合物等が挙 げられる。また、これらの重合開始剤と共に、還元剤として、亜硫酸水素ナトリウムや L ーァスコルビン酸等を用いることにより、レドックス系開始剤としてもよい。重合開始剤 の好適使用量は、モノマーの合計 100質量%に対し、 0. 01〜;!質量%である。重合 開始剤量が少な過ぎると、モノマーに含まれている重合禁止剤にラジカルが消費さ れるため、重合が進行しないか、重合完結に時間力 Sかかることがある力 多過ぎると 重合安定性 ·貯蔵安定性が低下する上に、特に耐水性等の塗膜物性も劣ってくるた め好ましくない。
[0074] 重合開始剤添加後、重合が開始すると発熱が始まるが、そのときの初期発熱は 98 °C以下に抑制することが好ましい。なお、重合初期とは、重合反応の規模 (モノマー 量)にもよる力 大体 30分程度である。その後は、 75〜95°Cで重合を続ける。重合 反応は、 pH7〜; 10で行うことが好ましい。
[0075] 反応時間は、用いるモノマー混合物の組成、界面活性剤や重合開始剤の種類等 に応じて、重合反応が効率よく完結し得るように適宜設定すればよいが、通常、;!〜 1 0時間程度である。なお、紫外線吸収性ポリマーが酸基を含有する場合には、乳化 重合の前、途中または重合後に、中和することもできる。中和剤としては、酸性ポリマ 一〔1〕の説明で例示した中和剤がいずれも使用可能である。
[0076] 乳化重合後、必要に応じて固形分を調整することにより、本発明の水分散型紫外 線吸収性ポリマー組成物が得られる。本発明の紫外線吸収性ポリマー組成物は、 V OCフリーであることが好ましい。ここで、 VOCとは、 WHOによって分類された室内空 気汚染源となる可能性のある有機化合物のうちの沸点が 50— 100°C〜240— 260 °Cである揮発性有機化合物のことである。 VOCフリーというためには、このような揮発 性有機化合物が、組成物中 0. 5質量%以下であることが望ましい。 [0077] 乳化重合による生成物からは、濾過等の公知の方法によって平均粒径 5 a mを超 える粗大粒子を除去しておくことが好ましい。塗膜欠陥となることがあるからである。ポ リマー粒子の大きさが平均粒径で 30〜60nmであると、造膜性が良好となり耐水性 に優れた均一な塗膜を形成しやすいため好ましい。なお、エマルシヨンのポリマー粒 子の平均粒径は、例えば、 Particle Sizing System社製の「MCOMP MODEL 380」を 用いて測定することができる。解析方法は、 VOLUME Weighted GAUSSIAN DISTRI BUTION Analysis(Solid Particle)を採用すればよい。
[0078] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物には、他の添加成分として、ポリイ ソシァネート化合物、アミノブラスト樹脂、アルミキレートやジルコユア等の金属系架橋 剤等の硬化剤(この場合は紫外線吸収性ポリマーにヒドロキシル基やカルボキシノレ 基を導入しておく);ベンゾトリアゾール系、ベンゾフエノン系、トリアジン系、インドール 系等の有機系紫外線吸収剤や酸化亜鉛等の無機系紫外線吸収剤;立体障害ピペリ ジン化合物(例えば、チバ 'スペシャルティ'ケミカノレズ社製の「チヌビン (登録商標) 1 23」、 「チヌビン 144」、 「チヌビン 765」等)等の添加型の紫外線安定剤;塩化ビュル 系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、 エポキシ系樹脂等の他の樹脂;レべリング剤、酸化防止剤、タルク等の充填剤、防鯖 剤、蛍光性増白剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、染料、増粘剤、コロイダルシリ 力、アルミナゾル等の無機微粒子やポリメチルメタタリレート系のアクリル系微粒子、 成膜助剤等の塗料分野で一般的な添加剤が挙げられる。これらの他の添加成分は、 紫外線吸収層における本発明の紫外線吸収性ポリマー量が 50質量%以上はり好 ましくは 80質量%以上)になるように使用することが望ましい。
[0079] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、フィルム、板、繊維等の成形 体そのものや成形体表面に塗工された機能性膜等に、耐候性を付与するために、成 形体表面に、機能性膜を介してまたは介さずに塗工され、これにより、紫外線吸収層 を備えた積層体を得ることができる。このとき、用い得る成形体 (基材)として最適なの は、紫外線により劣化し易い樹脂であり、このような樹脂基材こそが本発明の紫外線 吸収層を必要とするからである。紫外線により劣化するとは、紫外線により主鎖が切 断して分子量が低下したり、逆に架橋によってゲルが形成する等の化学構造の変化 により、機械強度 ·透明性低下あるいは黄変等の物性低下を起こすことをいう。
[0080] このような樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系 樹脂、ポリオレフイン系樹脂、ポリエステル系樹脂、 ABS系樹脂、ポリスチレン系樹脂 、塩化ビュル系樹脂等が挙げられる。また、トリァセチルセルロース、ポリエーテルス ルホン、ポリフエ二レンエーテル、芳香族ポリアミド、ポリビュルアルコール、ポリアセタ ール、ポリフエ二レンエーテル、ポリフエ二レンサルファイド、ポリイミド、ポリアミドイミド 、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルォロエチレン等のフ ッ素樹脂等に適用してもよい。さらには、「ARTON (登録商標)」(JSR社製)、 ΓΖΕΟ NEX (登録商標)」(日本ゼオン社製)、「OPTREZ (登録商標)」(日立化成社製)な どの光学用樹脂等に適用してもよい。中でも、安価で軽くて丈夫でかつ透明性に優 れたポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。
[0081] さらに、下記式(5)で示されるラタトン構造を有するポリマーに適用することもできる
[0082] [化 5]
Figure imgf000022_0001
(式中、 R25、 R2°および R27は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数 1〜20の有 機残基を表す。なお、有機残基は酸素原子を含んでいてもよい。)上記有機残基とし ては、炭素数 1〜20のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキレン基、芳香環等を 挙げること力 Sでさる。
上記成形体の形状や製法はどのようなものでもよぐ特に限定はないが、汎用性の 高いものは、平板状や曲板状、波板状等の板状あるいはフィルム状のものである。上 記樹脂から成形体を形成する際には、従来公知の添加剤が添加されて!/、てもよレ、。 また、木目印刷等の印刷を施した意匠性のある樹脂基材を使用することも可能であ る。さらに、ガラス等の無機質透明基材で作られた容器等の内容物を紫外線から守る 目的で、無機質透明基材の表側に紫外線吸収層を設けることもできる。 [0084] 紫外線吸収性ポリマー組成物を成形体に塗布する方法としては、浸漬、吹き付け、 局 IJ毛塗り、カーテンフローコート、グラビアコート、 ローノレコート、スピンコート、ノ ーコ ート等の公知の塗工方法がいずれも採用可能である。
[0085] 紫外線吸収層の紫外線吸収性能は、層の厚みと、 Lambert— Beerの法則により、 ポリマーに導入されている紫外線吸収性基の量、すなわち重合の際の紫外線吸収 性モノマーの使用量に依存する。従って、ポリマー中の紫外線吸収性基の量と、紫 外線吸収層に要求される耐候性や紫外線吸収性能を勘案して、紫外線吸収層の厚 さを決定すればよい。通常、 0· 5〜500 111の範囲内である。厚さが 500 mを超え ると、紫外線吸収性能が飽和してコスト的に無駄である。逆に厚さが 0. 5 111未満で は、成形体上へ均一に塗工するのが困難であり、紫外線吸収性能も不充分になるお それがある。ょり好ましぃ厚さの範囲は1〜300 111、さらに好ましくは 2〜50 111で ある。
[0086] 本発明の組成物を成形体に薄膜状に塗布して紫外線吸収層を形成するときの乾 燥温度は、通常、室温 (あるいは外気温)〜 200°Cで乾燥させるのが好ましい。
[0087] 本発明の紫外線吸収層積層体は、成形体と紫外線吸収層(成形体と紫外線吸収 層との間に他の層があっても構わない)の積層構造である場合、紫外線吸収層が耐 水性 '強度'耐候性等種々の特性に優れているものであるため、このまま種々の用途 に活用することができる力 最表面に、ハードコート層を備える構造のものであっても よい。ハードコート層は、高硬度で耐擦傷性に優れた塗膜を形成することのできる樹 脂を用いて形成することが好ましぐこのような樹脂であれば特に限定されないが、例 えば、特開 2000— 177070号公報で開示されているようなシリコーン系硬化性樹脂 や有機系硬化性樹脂等が好ましく使用できる。
実施例
[0088] 以下、実施例および比較例によって本発明をより詳細に説明する力 本発明はこれ らに限定されるわけではなく、前 ·後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実 施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお 下記実施例および比較例において、「部」および「%」とあるのは、それぞれ質量部お よび質量%を表す。 [0089] 合成例 A (非重合性高分子型界面活性剤 (酸性ポリマー〔1〕の合成) ) 撹拌機、還流冷却機、窒素ガス導入管、温度計および滴下ロートを備えたセパラブ ルフラスコに、イソプロピルアルコール 257. 4部を仕込み、窒素ガスを導入して撹拌 しながら 82°Cまで内温を上げて、 10分間還流させた。別途、アクリル酸 182部、ァク リノレ酸ラウリル 42. 6部、 n ドデシルメルカプタン 36部、イソプロピルアルコール 2. 2 部に 2, 2 ァゾビスイソブチロニトリル 0. 15部を溶解させたもの、イソプロピルアルコ ール 6部を混合し、得られた混合物を 3時間かけてフラスコに滴下して重合反応を行 つた。滴下終了後、内温 87°Cで 1時間撹拌を維持して熟成させた。固形分が 46. 0 %以上であることを確認した後、ストリツビング操作を行い、イソプロピルアルコールを 除去しながら、脱イオン水 774部と 25%アンモニア水 132部を添加した。酸性ポリマ 一〔1〕の水溶液が得られた。この水溶液の固形分は 20%で、 pHは 6. 0であった。
[0090] 合成例 1 (水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物の合成)
撹拌機、還流冷却機、窒素ガス導入管、温度計および滴下ロートを備えたセパラブ ノレフラスコに、シクロへキシルメタタリレート 9· 7部、 2 ェチルへキシルアタリレート 3 1. 3咅、ヒドロキシェチノレメタタリレート 2· 0咅 ^ 4ーメタクリロイノレ才キシ 1 , 2, 2, 6 , 6 ペンタメチルピペリジン (ADEKA社製「アデカスタブ (登録商標) LA— 82」;紫 外線安定性モノマー) 2. 0部を仕込み、窒素ガスを導入して撹拌した。その後、粉体 の 2—〔2'—ヒドロキシ 5' (メタクリロイルォキシェチノレ)フエニル〕 2H べンゾ トリァゾール(以下、 UVA— 1とする)を 55· 0部添加して、さらに撹拌を続けた。
[0091] 次いで、酸性ポリマー〔1〕の 20%水溶液を 10. 0部、重合性ァユオン型界面活性 剤として、「アデカリアソープ SR— 10」(ADEKA社製)の 25%水溶液を 40· 0部、 2 5%アンモニア水 0. 8部および脱イオン水 220. 5部を上記フラスコに加え、加熱しな がら、 80〜85°Cで 1時間撹拌した。粉体であった UVA—1が全て溶解したことを目 視にて確認した後、 80°Cに調温した。 2, 2 ァゾビス(2 アミジノプロパン)二塩酸 塩の 10%水溶液 3. 0部を、液中フィードで約 30秒以内で添加し、重合を開始させた 。初期発熱を 95°C以下に抑えながら 30分程度経過した後 80〜85°Cに調温し、その 後約 2時間熟成した後、冷却した。 300メッシュ金網で濾過したところ、凝集物が 1. 2 1部生成していた。この水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物 No. 1の固形分は 30 . 1 %、平均粒径は 48nmであった。また、 25°Cに調温したポリマー組成物 No. 1の p Hをデジタル pHメータ(堀場製作所製)で測定したところ、 8. 5であった。
[0092] なお、固形分は、アルミ皿に水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を約 lg取り、 1 10°Cで 1時間、熱風乾燥機内で乾燥する前後の質量を精秤して算出した値である。 また、平均粒径は、 Particle Sizing System社製の「MCOMP MODEL 380」を用いて 測定した。解析方法は、 VOLUME Weighted GAUSSIAN DISTRIBUTION Analysis(S olid Particle)を採用した。
[0093] 合成例 2〜8、比較用合成例 9〜20
表 1〜3に示したように、各種組成を変更した以外は、合成例 1と同様にして、水分 散型紫外線吸収性ポリマー組成物 No. 2〜20を合成した。 No. 1も含めて以下の評 価を行い、重合安定性の結果は表;!〜 4に、その他の特性の評価結果は表 4に示し た。
[0094] [重合安定性]
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を、予め計量した 300メッシュ金網によって 濾過した。濾取された凝集物を金網ごと熱風乾燥機内で 110°Cで 3時間乾燥し、再 度計量して、凝集物量を算出した。凝集物が 0. 00〜0. 10部の場合を◎◎、凝集 物が 0. 11-0. 50部の場合を◎、凝集物が 0. 51〜; 1. 50部の場合を〇、凝集物が 1. 51-3. 00部の場合を△、凝集物が 3. 01-5. 00部の場合を X、凝集物が 5. 0 1部以上の場合を X Xとした。
[0095] [塗工性]
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を、バーコ一ター井 30で乾燥後の膜厚が 1
1. 7 111になるようにガラス板(7cm X 15cm;以下同じ)上に塗工し、これを 110°C の熱風乾燥機内の水平なガラス板上に載置し、 3分間乾燥する。その後、乾燥機か ら取りだして、室温(25°C)でしばらく静置した後、塗膜状態を目視で観察した。ハジ キ.シヮ ·ヮキ(気泡のようなもの)等の欠陥が全くなぐ膜の縮みも認められないものを
◎、上記欠陥がわずかに認められ、膜の縮みが塗布幅(7cm)の 10%以内のものを 〇、上記欠陥が確認でき、膜の縮みが塗布幅(7cm)の 30%以内のものを△、上記 欠陥が塗膜全面に確認でき、膜の縮みが塗布幅( 7cm)の 50%以内のものを Xとし た。
[0096] [粒径 5 ,i m以上の粗大粒子の有無]
保留粒子径 5 111、捕集効率 80%の定性濾紙 No. 2を用いて、水分散型紫外線 吸収性ポリマー組成物の自然濾過を行う。濾過後のポリマー組成物を、バーコータ 一 # 12で乾燥後の膜厚が 4· 7 mになるようにガラス板上に塗工し、これを 110°C の熱風乾燥機内の水平なガラス板上に載置し、 3分間乾燥する。その後、乾燥機か ら取りだして、室温(25°C)で静置した後、粒径 5 a m以上の粗大粒子の存在を目視 で確認した。ガラス板上の塗膜全体に亘つて粗大粒子ゼロの場合を◎、 3個以内を 〇、 4〜; 10個を△、全面に粗大粒子がある場合を Xとした。縮んだ塗膜の場合もそ の塗膜全体を見て (以下、同じ)、上記基準で判定した。
[0097] [耐汚染性]
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を、バーコ一ター井 30で乾燥後の膜厚が 1 1. 7 mになるようにガラス板上に塗工し、これを 110°Cの熱風乾燥機内の水平なガ ラス板上に載置し、 3分間乾燥する。その後、乾燥機力 取りだして、室温 (25°C)で 静置した後、 2液型エポキシ樹脂で塗膜の四辺をシールし、塗膜とガラス板の隙間に 水が入るのを防いだ。この試料を、 23°C、 65%RHの恒温恒湿室に 1日静置してか ら、 0. 05%のカーボンブラック粒子が分散している懸濁液を、試料の塗膜面に、刷 毛で 1回塗布し、 50°Cで 1時間乾燥させた。次いで、塗膜面を流水に当てながら、刷 毛で 30回こすって洗浄した。室温で乾燥させた後、表面の汚れ状態を目視で観察し た。塗膜に汚染が全く認められず、透明性のあるものを◎、わずかに汚染が認められ 部分的に黒っぽいが、透明性は維持しているものを〇、汚染があって全体的に黒つ ぽレ、が、透明性がある程度維持され、ガラス板の下側に新聞紙を置レ、たときに小さレ、 文字が判別できるものを△、汚染があって全体的に黒っぽぐ透明性もなぐガラス板 の下側の新聞紙の文字が見えにくいものを Xとした。
[0098] [耐ブロッキング性]
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を、バーコ一ター井 30で乾燥後の膜厚が 1 1. 7 mになるようにガラス板上に塗工し、これを 110°Cの熱風乾燥機内の水平なガ ラス板上に載置し、 3分間乾燥する。この試料を、 23°C、 65%RHの恒温恒湿室に 1 日静置する。この試料の上に、ガーゼ 1枚(日本薬局方のガーゼ:タイプ 1:萬星衛生 材料社から入手)、ガラス板(カバーガラス; 2cm X 2cm)、錘 (400g)をこの順序に重 ねて載せ、 50°Cの熱風乾燥機中で 10分間加温した。その後、乾燥機から取りだして 、室温(25°C)で 1時間静置し、錘とカバーガラスを取り除いた後、ガーゼを手で剥離 した。そのときの状態を次の基準で評価した。ガーゼを剥離する際に速やかに剥が れ、ガーゼ痕が塗膜に認められないものを◎、ガーゼを剥離する際に少し抵抗があ るがきれいに剥がれ、ガーゼ痕が塗膜に認められないものを〇、ガーゼを剥離する 際にかなり抵抗があり、ガーゼ痕がはっきりと認められるものを△、ガーゼを剥離する 際に糸くずが塗膜に残ってしまうものを Xとした。
[0099] [耐水性]
水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を、バーコ一ター井 30で乾燥後の膜厚が 1 1. 7 mになるようにガラス板上に塗工し、これを 110°Cの熱風乾燥機内の水平なガ ラス板上に載置し、 3分間乾燥する。この試料を、 23°C、 65%RHの恒温恒湿室に 1 日静置した後、ガラスピペットで脱イオン水を塗膜に 1滴たらし、塗膜状態を次の基準 で評価した。全く異常のないものを◎、わずかに蛍光を示す力 透明性は維持されて いるものを〇、白化傾向が認められ、ガラス板の下側の新聞紙の小さな文字が見え にくいものを△、白化傾向が認められ、水滴が蒸発した後に、塗膜に水滴痕が認めら れるあのを Xとした。
[0100] [耐候性 (標準) ]
ガラス板(30cm X 30cm)の上に膜固定用のポリ塩化ビュルフィルム(20cm X 30c 111 ;厚み100 111)を載置し、フィルムの 4隅をセロハンテープでガラス板に貼り付けて 、その上に、水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物をバーコ一ター # 12で乾燥後 の膜厚が 4. 7 mになるように塗工し、これを 80°Cの熱風乾燥機内の水平なガラス 板上に載置し、 3分間乾燥する。この試料を、室温で 1時間静置した後、塗膜を塗工 したフィルムをガラス板上から剥離した。このフィルムの裏面の端、約 lcmに両面テー プを貼り付けてガラス板に載せて lkg荷重のローラーを 1往復させて圧着し、紫外線 劣化促進試験機(「アイスーパー UVテスター UV— W131」:岩崎電気社製)にセッ トして、 60°C、 50%RHの雰囲気下で、 120mW/cm2の紫外線を 50時間連続照 射した。照射後の塗膜外観を目視で観察し、次の基準で評価した。全く異常のない ものを◎、わずかに着色したものを〇、半分程度着色したものを△、全面着色したも のを Xとした。
[0101] また、上記と同様にして、乾燥後の膜厚が 2 mになるように塗工したものについて も、同様に耐候性を評価した。
[0102] [伸張後耐候性]
耐候性 (標準)の場合と同様にして塗膜を形成し、ポリ塩化ビュルフィルムから剥が し取った。この剥がした塗膜を、引張試験機(「オートグラフ AGS 100D」:島津製作 所製)により、 50°C雰囲気下、引張速度 5mm/minで 100%引張って固定し、 1時 間放置した。その後、試験機から伸張後の塗膜を取り外し、耐候性 (標準)と同様にし て、 50時間の紫外線照射を行った。上記と同様の基準で塗膜外観を評価した。
[0103] 表;!〜 3中の略語は、下記の意味である。
UVA—1 : 2—〔2 ヒドロキシ 5 (メタクリロイルォキシェチノレ)フエニル〕 2H— ベンゾトリァゾーノレ
UVA— 2 : 2—〔2, 一ヒドロキシ一 3, 一メタクリロイルァミノメチル 5— (1 , 1 , 3, 3— テトラメチルブチノレ)フエニル〕 2H—べンゾトリアゾール
LA82 : 4 メタ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(ADEKA 社製;「アデカスタブ (登録商標) LA8 )
CHMA:シクロへキシルメタタリレート
2EHA: 2 ェチルへキシルアタリレート
HEMA: 2—ヒドロキシェチルメタタリレート
BMA:ブチルメタタリレート
MMA:メチルメタタリレート
BA:ブチルアタリレート
SR- 10 :重合性ァニオン型界面活性剤(ADEKA社製;「アデカリアソープ SR— 10 」)
PVA:ポリビュルアルコール(クラレ社製; PVA— CST;鹼化度 95·5〜96·5)
GMA :グリシジルメタタリレート(ヒドロキシル基と反応するため架橋性モノマーに該当 〔〕
Figure imgf000029_0001
SU016
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[0108] 表 4から明らかなように、本発明実施例は各特性の全てにおいて優れていた力 比 較例ではいずれか一つ以上の特性に欠点があることが確認できた。
[0109] 合成例 21〜 25および比較用合成例 26〜 27
表 5に示したように、各種組成を変更した以外は、合成例 1と同様にして、水分散型 紫外線吸収性ボリマー組成物 No. 2:!〜 27を合成した。上記合成例 1と同様にして 各種評価を行い、重合安定性の結果は表 5〜6に、その他の特性の評価結果は表 6 に示した。
[0110] 表 5中の「TS— 230E」は、非重合性低分子型界面活性剤 (ADEKA社製;「アデ 力コール (登録商標) TS 230EJ;リン酸エステル系界面活性剤)である。
[0111] 比較用合成例 28
予め、ガラス容器に、シクロへキシルメタタリレート 4· 0部、 2 ェチルへキシルアタリ レート 32. 0部、ヒドロキシェチルメタタリレート 2· 0部、 4ーメタクリロイルォキシ 1 , 2 , 2, 6, 6 ペンタメチルピペリジン(前出の ADEKA社製「アデカスタブ(登録商標) LA- 82J;紫外線安定性モノマー) 2. 0部、重合性ァニオン型界面活性剤としての「 アデカリアソープ SR— 10」(ADEKA社製) 5· 0部と、脱イオン水 40部を入れ、よく 撹拌して乳化させ、プレエマルシヨンを作製した。
[0112] 撹拌機、還流冷却機、窒素ガス導入管、温度計および滴下ロートを備えたセパラブ ノレフラスコに、粉体の 2—〔2,ーヒドロキシー 5, 一(メタクリロイルォキシェチノレ)フエ二 ル〕一 2H ベンゾトリアゾール(UVA— 1)を 60· 0部と、上記「アデカリアソープ SR — 10」(ADEKA社製) 15· 0部、上記「アデ力コール(登録商標) TS— 230E」 (AD EKA社製) 25. 0部、 25%アンモニア水 3. 3部および脱イオン水 271. 4部を加えた 。フラスコ内に窒素ガスを導入し、撹拌しながら 95°Cまで昇温し、この温度で 30分間 撹拌を続け、乳化分散させた。粉体であった UVA— 1が全て溶解したことを目視に て確認した後、 90〜92°Cに調温した。
[0113] 続いて前記プレエマルシヨンを 60分間で滴下し、同時並行に、 2, 2 ァゾビス(2 —アミジノプロパン)二塩酸塩の 10%水溶液 3. 0部を、液中フィードで 60分掛けて 添加し、重合を開始させた。重合開始剤添加後、すぐに、内容物が乳濁色から透明 な青白色に変化し、約 3〜4°Cの発熱が認められた。プレエマルシヨンはほとんどフラ スコ内に滴下されていない状態での変化および発熱であることから、 UVA— 1を主 成分としたポリマーが初期に生成したものと思われる。
[0114] 滴下終了後、約 2時間熟成した後、冷却した。 300メッシュ金網で濾過したところ、 凝集物が 0. 15部生成していた。この水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物 No. 2 8の固形分は 30. 2%、平均粒径は 60nmであった。また、 25°Cに調温したポリマー 糸且成物 No. 28の pHは、 6. 5であった。
[0115] ガラス瓶に上記組成物 No. 28を 300部サンプリングした後、数時間静置後、状態 を観察すると、液面付近とガラス瓶の底に茶色い粗大粒子が浮遊および沈降してい た。このポリマー組成物 No. 28を、保留粒子径 5 m、捕集効率 80%の定性濾紙 N o. 2を用いて、自然濾過させ、濾物を加熱乾燥したところ、 0. 4部の粗大粒子が残 存した。濾液の方の組成物 No. 28をガラス瓶に入れて約 1ヶ月室温に静置して状態 を観察すると、ガラス瓶の底に肉眼で識別できる茶色の粗大粒子がわずかに沈降し て!/、るのが確認された。各種特性結果を表 5および表 6に示した。
[0116] 比較用合成例 29
予め、ガラス容器に、シクロへキシルメタタリレート 4· 0部、 2 ェチルへキシルアタリ レート 32. 0部、ヒドロキシェチルメタタリレート 2· 0部、 4ーメタクリロイルォキシ 1 , 2 , 2, 6, 6 ペンタメチルピペリジン(前出の ADEKA社製「アデカスタブ(登録商標) LA- 82J;紫外線安定性モノマー) 2. 0部、非重合性ァニオン型で低分子界面活性 剤である「レべノーノレ WZ」(ポリオキシエチレンノユルフェニルエーテル硫酸ナトリウム ;花王社製) 1. 12部と、脱イオン水 32. 4部を入れ、よく撹拌して乳化させ、プレエマ ルシヨンを作製した。
[0117] 撹拌機、還流冷却機、窒素ガス導入管、温度計および滴下ロートを備えたセパラブ ノレフラスコに、粉体の 2—〔2,ーヒドロキシー 5, 一(メタクリロイルォキシェチノレ)フエ二 ノレ〕一 2H ベンゾトリアゾール(UVA— 1)を 60. 0部と、非重合性ノニオン型で低分 子界面活性剤である「ェマルゲン (登録商標) 920」(ポリオキシエチレンノユルフェ二 ルエーテル;花王社製) 10· 0部、上記「アデ力コール (登録商標) TS— 230E」 (AD EKA社製) 25. 0部、 25%アンモニア水 3. 3部および脱イオン水 238. 4部を加えた 。フラスコ内に窒素ガスを導入し、撹拌しながら 95°Cまで昇温し、この温度で 30分間 撹拌を続け、乳化分散させた。粉体であった UVA— 1が全て溶解したことを目視に て確認した後、 90〜92°Cに調温した。
[0118] 続いて前記プレエマルシヨンを 60分間で滴下し、同時並行に、 2, 2 ァゾビス(2 —アミジノプロパン)二塩酸塩の 10%水溶液 3. 0部を、液中フィードで 60分掛けて 添加し、重合を開始させた。滴下開始後徐々に凝集物が増え、滴下終了時には、撹 拌羽根の全面に凝集物が塊状に付着して重合継続が困難となったため、重合を途 中で停止した。
[表 5]
Figure imgf000035_0001
[表 6]
Figure imgf000036_0001
実施例 9〜; 11, 12では、非重合性高分子型界面活性剤を用いずに、非重合性低 分子型界面活性剤を用いたが、非常に優れた重合安定性を示した。また、いずれの 実施例も、各特性において良好な結果を示した。比較例 13は重合安定性は優れて いたが、耐ブロッキング性や、過酷な耐候性試験では、劣っていることがわかった。比 較例 14 (合成例 27)では、紫外線吸収性モノマー量が多すぎた結果、重合初期から 凝集物が非常に多く発生したため、重合を中止した。比較例 15は重合安定性は優 れていたが、粗大粒子が認められたり、耐ブロッキング性、耐候性等が劣っていた。 比較例 16によると、プレエマルシヨン法では重合が困難なことがわかった。
産業上の利用可能性
[0122] 本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、有機溶媒による環境汚染を 防ぎ、種々の素材からなる成形体に、優れた耐候性を長期に亘つて付与することが できる。
[0123] 従って、本発明の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物は、内容物や成形体(基 材)を紫外線から保護するための劣化保護用途、例えば、薬品 ·食品等を包装する 材料やガラス瓶等に紫外線吸収層を形成するためのコーティング剤として利用可能 である。また、染料等の色素の退色防止用コーティング剤としてや、フッ素樹脂フィル ム等のプラスチック基材同士を貼り合わせする際の粘着剤や接着剤、あるいはシリコ 一ン系ゃアクリル系のハードコート層用のプライマーとしても使用できる。さらには、耐 候性記録液、繊維処理剤、絶縁素子や表示素子の絶縁用コーティング剤としても用 い得る。
[0124] 本発明の紫外線吸収層積層体(「フィルム」と表現される積層体も含む)は、記録材 料(可逆性感熱用、溶融転写用、昇華転写用、インクジェット用、感熱用、 ICカード、 ICタグ等)、薬品 ·食品等の包装材、太陽電池用バックシート、マーキングフィルム、 感光性樹脂板、粘着シート、色素増感型太陽電池、高分子固体電解質、紫外線吸 収絶縁膜、各種光学フィルム(偏光板保護フィルム、反射防止フィルム、光拡散フィ ルム等)、建築材料用フィルム(ガラス飛散防止フィルム、化粧シート、窓用フィルム) 、屋内外のオーバーレイ用フィルム(表示材料、電飾看板)、シュリンクフィルム等とし て利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 成形体表面に紫外線吸収層を形成するために用いられる水分散型紫外線吸収性 ポリマー組成物であって、 25°Cで固体状の紫外線吸収性モノマー 30〜85質量%と 、この紫外線吸収性モノマーとの共重合が可能でかつ架橋性モノマー以外のモノマ 一 70〜; 15質量%からなるモノマー混合物から乳化重合により合成される紫外線吸 収性ポリマー、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対して 10〜 25質量部の重合性 ァニオン型界面活性剤、紫外線吸収性ポリマー 100質量部に対して 0〜50質量部 の非重合性界面活性剤、および水を含むことを特徴とする水分散型紫外線吸収性 ポリマー,袓成物。
[2] 非重合性界面活性剤の一部として、ポリビュルアルコールを、紫外線吸収性ポリマ 一 100質量部に対して 0. ;!〜 1. 0質量部含むものである請求項 1に記載の水分散 型紫外線吸収性ポリマー組成物。
[3] 上記紫外線吸収性ポリマーの平均粒径が 30〜80nmである請求項 1または 2に記 載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物。
[4] 上記モノマー混合物が、紫外線安定性モノマーを含むものである請求項;!〜 3のい ずれか 1項に記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物。
[5] 上記紫外線吸収性モノマーが、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収性モノマーである 請求項;!〜 4のいずれか 1項に記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物。
[6] 上記非重合性界面活性剤が、不飽和カルボン酸を必須成分として含むモノマー混 合物を、炭素数が 6〜; 18のアルキルメルカブタンの存在下で重合して得られる酸価 力 ¾00以上の水溶性または水分散性の酸性ポリマーを含む請求項 1〜5のいずれか
1項に記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物。
[7] アルキルフエノール系界面活性剤およびポリオキシエチレンアルキルエーテルを含 まない請求項;!〜 6のいずれか 1項に記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物
[8] 請求項;!〜 7のいずれか 1項に記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を成 形体表面に塗布することにより得られたものであることを特徴とする紫外線吸収層積 層体。 [9] 請求項;!〜 7の!/、ずれかに記載の水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物を製造す る方法であって、反応容器内に、重合開始剤以外の原料を全て一括して仕込み、 80 °C以上に加温して紫外線吸収性モノマーを他のモノマーに溶解させた後に、重合開 始剤を添加することを特徴とする水分散型紫外線吸収性ポリマー組成物の製造方法
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