JP2013170211A - Method of producing polymeric emulsion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温で成膜でき、耐水性に優れた塗膜が得られる重合体エマルションの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polymer emulsion capable of forming a film at a low temperature and obtaining a coating film excellent in water resistance.
近年、塗料分野においては、地球環境や塗装作業環境等への配慮から、有機溶剤を媒体
とする溶剤系塗料から、水を分散媒とする水性塗料への変換が図られている。
In recent years, in the paint field, conversion from a solvent-based paint using an organic solvent as a medium to an aqueous paint using water as a dispersion medium has been attempted in consideration of the global environment and the painting work environment.
例えば特許文献1には、酸基含有ビニル系単量体を含むビニル系単量体混合物をラジカル共重合して得られる共重合体の水性分散液中で、ビニル系単量体混合物の乳化重合を行う、透明性に優れたエマルションの製造方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses emulsion polymerization of a vinyl monomer mixture in an aqueous dispersion of a copolymer obtained by radical copolymerization of a vinyl monomer mixture containing an acid group-containing vinyl monomer. A method for producing an emulsion having excellent transparency is described.
また、特許文献2には、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用し、単量体混合物(a)を乳化重合して重合体を形成した後に、単量体(a)とは組成の異なるエチレン性不飽和単量体混合物(b)を加え乳化重合する、耐水性、耐マッドクラック性を改善したエマルションの製造方法が記載されている。 In Patent Document 2, an anionic surfactant and a nonionic surfactant are used in combination, and the monomer mixture (a) is emulsion-polymerized to form a polymer. There is described a method for producing an emulsion having improved water resistance and mud crack resistance, in which an ethylenically unsaturated monomer mixture (b) having a different composition is added and emulsion polymerization is performed.
しかし、特許文献1記載の方法では、酸基含有エチレン性不飽和単量体を含む単量体混合物を重合し、中和工程を行った後に、さらにビニル系単量体混合物を加え重合しているが、この方法では中和後に安定した分散状態または溶解状態とするために、酸基含有ビニル系単量体の量が多くなり、耐水性が不十分となりやすい。 However, in the method described in Patent Document 1, a monomer mixture containing an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer is polymerized, and after performing a neutralization step, a vinyl monomer mixture is further added and polymerized. However, in this method, in order to obtain a stable dispersed state or dissolved state after neutralization, the amount of the acid group-containing vinyl monomer increases, and the water resistance tends to be insufficient.
また、特許文献2記載の方法では、前記単量体混合物(b)として酸基含有エチレン性不飽和単量体を含むものを使用した場合に、中和工程が最適化されていないため、低温での成膜性と耐水性が不十分となりやすい。 Moreover, in the method of patent document 2, when the thing containing an acid group containing ethylenically unsaturated monomer is used as the said monomer mixture (b), since the neutralization process is not optimized, low temperature The film-forming property and water resistance of the film tend to be insufficient.
本発明は低温での成膜性と耐水性とに優れる塗膜を形成できる重合体エマルションの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a polymer emulsion capable of forming a coating film having excellent film formability and water resistance at a low temperature.
本発明の要旨は、下記の工程1〜工程3を行い、重合体エマルションを製造する方法にある。
工程1:エチレン性不飽和単量体混合物(a1)を乳化重合する工程。
工程2:前記工程1で得た重合体の分散液に酸基含有エチレン性不飽和単量体を含む単量体混合物(a2)を加えて乳化重合する工程。
工程3:前記工程2で得られた重合体の分散液を、40℃以上、重合体の分散液の沸点未満で、20分以上保持して中和する工程。
The gist of the present invention resides in a method for producing a polymer emulsion by performing the following steps 1 to 3.
Step 1: A step of emulsion polymerization of the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1).
Step 2: A step of emulsion polymerization by adding a monomer mixture (a2) containing an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer to the dispersion of the polymer obtained in Step 1.
Step 3: A step of neutralizing the dispersion of the polymer obtained in Step 2 above at 40 ° C. or more and less than the boiling point of the dispersion of the polymer for 20 minutes or more.
本発明により、低温で成膜でき、耐水性に優れた塗膜が得られる重合体エマルションを製造できる。 According to the present invention, it is possible to produce a polymer emulsion capable of forming a film at a low temperature and obtaining a coating film excellent in water resistance.
[工程1]
本発明の工程1は、エチレン性不飽和単量体混合物(a1)を乳化重合する工程である。
[Step 1]
Step 1 of the present invention is a step of emulsion polymerization of the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1).
エチレン性不飽和単量体混合物(a1)に含まれるエチレン性不飽和単量体は、ラジカル重合可能なものであればよく、以下の単量体が挙げられる。 The ethylenically unsaturated monomer contained in the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1) only needs to be radically polymerizable, and examples thereof include the following monomers.
炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類:メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、i−アミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等。シクロアルキル(メタ)アクリレート類:シクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等。ヒドロキシル基含有ラジカル重合性単量体類:2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート等。ポリオキシアルキレン基含有(メタ)アクリレート類:ヒドロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、オクトキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシ(ポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート等。ヒドロキシシクロアルキル(メタ)アクリレート類:p−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等。ラクトン変性ヒドロキシル基含有ラジカル重合性単量体類。アミノアルキル(メタ)アクリレート類:2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等。アミド基含有重合性単量体:(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等。多官能性(メタ)アクリレート類:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等。金属含有ラジカル重合性単量体:ジアクリル酸亜鉛、ジメタクリル酸亜鉛等。耐紫外線基含有(メタ)アクリレート類:2−(2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、1−(メタ)アクリロイル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−アミノ−4−シアノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等。他の(メタ)アクリル系単量体:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートメチルクロライド塩、アリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等。アルデヒド基又はケト基に基づくカルボニル基含有単量体:アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン、ピバリンアルデヒド、ジアセトン(メタ)アクリレート、アセトニトリルアクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等。芳香族ビニル系単量体:スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、メトキシスチレン等。共役ジエン系単量体:1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロル−1,3―ブタジエン等。その他ビニル系単量体:酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、プロピオン酸ビニル等。後述するグラフト交叉剤を有するシリコーンポリマー。オキシラン基含有ラジカル重合性単量体:グリシジル(メタ)アクリレート等。自己架橋性官能基含有ラジカル重合性単量体:N−メチロール(メタ)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−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のエチレン性不飽和アミドのアルキロール又はアルコキシアルキル化合物等。 Alkyl (meth) acrylates having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms: methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) ) Acrylate, i-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, and the like. Cycloalkyl (meth) acrylates: cyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, and the like. Hydroxyl group-containing radical polymerizable monomers: 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycerol mono ( (Meth) acrylate and the like. Polyoxyalkylene group-containing (meth) acrylates: hydroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, hydroxypolypropyleneoxide mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethyleneoxide-propyleneoxide) ) Mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-tetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-polytetramethylene oxide) mono ( (Meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-tetramethylene oxide) mono (meth) acrylate Rate, methoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, lauroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, stearoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, allyloxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonylphenoxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate Nonylphenoxy polypropylene oxide mono (meth) acrylate, octoxy (polyethylene oxide-polypropylene oxide) mono (meth) acrylate, nonylphenoxy (polyethylene oxide-propylene oxide) mono (meth) acrylate, and the like. Hydroxycycloalkyl (meth) acrylates: p-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate and the like. Lactone-modified hydroxyl group-containing radical polymerizable monomers. Aminoalkyl (meth) acrylates: 2-aminoethyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl (meth) acrylate, 2-butylaminoethyl (meth) acrylate, and the like. Amide group-containing polymerizable monomer: (meth) acrylamide, N-methylolacrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide and the like. Multifunctional (meth) acrylates: ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and the like. Metal-containing radical polymerizable monomers: zinc diacrylate, zinc dimethacrylate, and the like. UV-resistant (meth) acrylates: 2- (2′-hydroxy-5 ′-(meth) acryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole, 1- (meth) acryloyl-4-hydroxy-2,2, 6,6-tetramethylpiperidine, 1- (meth) acryloyl-4-methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1- (meth) acryloyl-4-amino-4-cyano-2,2, 6,6-tetramethylpiperidine and the like. Other (meth) acrylic monomers: dimethylaminoethyl (meth) acrylate methyl chloride salt, allyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate , Isobornyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, and the like. Carbonyl group-containing monomers based on aldehyde groups or keto groups: acrolein, diacetone acrylamide, formyl styrene, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isobutyl ketone, pivalin aldehyde, diacetone (meth) acrylate, acetonitrile acrylate, acetoacetoxyethyl (Meth) acrylate and the like. Aromatic vinyl monomers: styrene, methylstyrene, chlorostyrene, methoxystyrene, etc. Conjugated diene monomers: 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene and the like. Other vinyl monomers: vinyl acetate, vinyl chloride, ethylene, vinyl propionate, etc. A silicone polymer having a graft crossing agent described later. Oxirane group-containing radical polymerizable monomer: glycidyl (meth) acrylate and the like. Self-crosslinkable functional group-containing radical polymerizable monomer: alkylol or alkoxy of ethylenically unsaturated amide such as N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, N-methoxymethyl (meth) acrylamide Alkyl compounds and the like.
炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類の中でも、炭素数4以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート等の疎水性の単量体を含んでいることが好ましく、エチレン性不飽和単量体混合物(a1)の全量を100質量%とした場合、60質量%以上含んでいることが好ましい。60質量%以上であれば、塗膜の耐水性が向上する。 Among alkyl (meth) acrylates having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, it preferably contains a hydrophobic monomer such as an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 4 or more carbon atoms. When the total amount of the unsaturated unsaturated monomer mixture (a1) is 100% by mass, it is preferably contained by 60% by mass or more. If it is 60 mass% or more, the water resistance of a coating film will improve.
さらに、疎水性で屈折率の高い、芳香族ビニル系単量体やシクロアルキル(メタ)アクリレート類など環状構造の単量体を含むことが塗膜の光沢と耐水性の点で好ましい。これらの単量体は、エチレン性不飽和単量体混合物(a1)の全量を100質量%とした場合、20質量%以上含んでいることが好ましい。20質量%以上であれば、塗膜の光沢を発現するとともに耐水性が向上する。 Furthermore, it is preferable in terms of gloss and water resistance of the coating film to contain a cyclic monomer such as an aromatic vinyl monomer or cycloalkyl (meth) acrylate that is hydrophobic and has a high refractive index. These monomers preferably contain 20% by mass or more when the total amount of the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1) is 100% by mass. If it is 20 mass% or more, the glossiness of the coating film is exhibited and the water resistance is improved.
また、前記単量体混合物(a1)に含まれる酸基含有エチレン性不飽和単量体は、耐水性向上の点から、前記単量体混合物(a1)中に0.3質量%以上、1.8質量%以下であることが好ましい。 In addition, the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer contained in the monomer mixture (a1) is 0.3% by mass or more, 1% in the monomer mixture (a1) from the viewpoint of improving water resistance. It is preferably 8% by mass or less.
酸基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノブチル、ビニル安息香酸、シュウ酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、5−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、マレイン酸ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic acid, monomethyl maleate, monobutyl maleate, monomethyl itaconate, monobutyl itaconate, vinylbenzoic acid, Oxalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxypropyl (meth) acrylate, 5-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate , Monohydroxyethyl (meth) acrylate phthalate, monohydroxypropyl (meth) acrylate phthalate, monohydroxyethyl (meth) acrylate maleate, hydroxypropyl maleate (meth) acrylate Relate, tetrahydrophthalic acid mono-hydroxybutyl (meth) acrylate. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
工程1の重合は、公知の乳化重合で行うことができる。乳化重合は、例えば、界面活性剤の存在下、エチレン性不飽和単量体混合物を重合系内に供給し、重合開始剤により重合する公知の方法を使用することができる。また、ソープフリー重合法、シード重合法を用いても良く、2段以上の多段で行っても良い。 The polymerization in Step 1 can be performed by a known emulsion polymerization. In the emulsion polymerization, for example, a known method in which an ethylenically unsaturated monomer mixture is supplied into a polymerization system in the presence of a surfactant and polymerized with a polymerization initiator can be used. Further, a soap-free polymerization method or a seed polymerization method may be used, and the polymerization may be performed in two or more stages.
開始剤は公知のラジカル重合用開始剤が使用でき、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等の油溶性アゾ化合物類や2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシエチル)]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2´−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)及びその塩類、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}及びその塩類、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)及びその塩類、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]及びその塩類等の水溶性アゾ化合物、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物類等が挙げられる。これらの開始剤は単独でも、2種類以上の混合物としても使用できる。 As the initiator, known initiators for radical polymerization can be used. For example, persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyrate). Nitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2-phenylazo-4-methoxy-2, Oil-soluble azo compounds such as 4-dimethylvaleronitrile, 2,2′-azobis {2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide}, 2,2 ′ -Azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxyethyl)] propionamide}, 2,2'-azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxy) Til)] propionamide}, 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] and its salts, 2,2′-azobis [2- (2-imidazoline-2) -Yl) propane] and its salts, 2,2′-azobis [2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl) propane] and its salts, 2,2′-azobis (1-imino -1-pyrrolidino-2-methylpropane) and salts thereof, 2,2′-azobis {2- [1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl] propane} and salts thereof, 2,2 Water-soluble azo compounds such as' -azobis (2-methylpropionamidine) and salts thereof, 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] and salts thereof, And organic peroxides such as benzoyl oxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, and t-butyl peroxyisobutyrate. These initiators can be used alone or as a mixture of two or more.
また、重合速度の促進、及び70℃以下での低温の重合を行う場合は、例えば、10時間半減期温度が70℃以下である2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、及びその塩類等の水溶性アゾ化合物、もしくは重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガリット等の還元剤をラジカル重合開始剤と組み合わせて用いることができる。 In the case where the polymerization rate is accelerated and the polymerization at a low temperature of 70 ° C. or lower is performed, for example, 2,2′-azobis [2- (2-imidazoline-2-2] having a 10-hour half-life temperature of 70 ° C. or lower is used. Yl) propane], and water-soluble azo compounds such as salts thereof, or reducing agents such as sodium bisulfite, ferrous sulfate, ascorbate, and longalite can be used in combination with a radical polymerization initiator.
ラジカル重合開始剤の添加量は、通常、単量体の全量に対して0.01〜10質量部の範囲であるが、重合の進行や反応の制御を考慮に入れると、0.05〜5質量部の範囲が好ましい。 The addition amount of the radical polymerization initiator is usually in the range of 0.01 to 10 parts by mass with respect to the total amount of the monomer, but 0.05 to 5 in view of the progress of polymerization and control of the reaction. A range of parts by mass is preferred.
また、単量体混合物(a1)と単量体混合物(a2)の合計100質量部に対し、界面活性剤を0.1〜10質量部含むことが好ましい。界面活性剤が0.1質量部以上存在することによって、水性被覆材の貯蔵安定性が向上し、重合時の安定性も向上する。また、界面活性剤を10質量部以下とすることによって、耐水性を損なうことなく塗料化配合時の安定性、経時的安定性等を維持することができる。より好ましい配合量は、0.5〜8質量部である。 Moreover, it is preferable that 0.1-10 mass parts of surfactant is included with respect to a total of 100 mass parts of monomer mixture (a1) and monomer mixture (a2). When the surfactant is present in an amount of 0.1 part by mass or more, the storage stability of the aqueous coating material is improved, and the stability during polymerization is also improved. In addition, by setting the surfactant to 10 parts by mass or less, it is possible to maintain stability at the time of coating and blending, stability over time, and the like without impairing water resistance. A more preferable blending amount is 0.5 to 8 parts by mass.
界面活性剤としては、公知の各種のアニオン性、カチオン性、又はノニオン性の界面活性剤、さらには高分子乳化剤が挙げられる。また、界面活性剤成分中にエチレン性不飽和結合を持つ反応性乳化剤も使用できる。 Examples of the surfactant include various known anionic, cationic or nonionic surfactants, and polymer emulsifiers. A reactive emulsifier having an ethylenically unsaturated bond in the surfactant component can also be used.
[工程2]
本発明の工程2は、前記工程1で得た重合体の分散液に、酸基含有エチレン性不飽和単量体を含む単量体混合物(a2)を加えて乳化重合する。
[Step 2]
In the step 2 of the present invention, the monomer mixture (a2) containing an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer is added to the dispersion of the polymer obtained in the step 1, and emulsion polymerization is performed.
工程1で得た重合体の分散液に、酸基含有エチレン性不飽和単量体を含む単量体混合物(a2)を加えて乳化重合することでエマルション粒子の表面に酸基を局在化させ、耐水性を低下させることなく低温における成膜性が向上する。 By adding the monomer mixture (a2) containing an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer to the dispersion liquid of the polymer obtained in step 1, the acid group is localized on the surface of the emulsion particles by emulsion polymerization. Therefore, the film formability at a low temperature is improved without lowering the water resistance.
酸基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノブチル、ビニル安息香酸、シュウ酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、5−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、マレイン酸ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも耐水性や耐候性の点でメタクリル酸やアクリル酸が好ましい。 Examples of the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic acid, monomethyl maleate, monobutyl maleate, monomethyl itaconate, monobutyl itaconate, vinylbenzoic acid, Oxalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrophthalic acid monohydroxypropyl (meth) acrylate, 5-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid monohydroxyethyl (meth) acrylate , Monohydroxyethyl (meth) acrylate phthalate, monohydroxypropyl (meth) acrylate phthalate, monohydroxyethyl (meth) acrylate maleate, hydroxypropyl maleate (meth) acrylate Relate, tetrahydrophthalic acid mono-hydroxybutyl (meth) acrylate. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. Of these, methacrylic acid and acrylic acid are preferable in terms of water resistance and weather resistance.
単量体混合物(a2)に含まれる酸基含有エチレン性不飽和単量体以外の単量体としては、工程1のエチレン性不飽和単量体混合物(a1)で例示したエチレン性不飽和単量体を用いることができる。 Examples of the monomer other than the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer contained in the monomer mixture (a2) include the ethylenically unsaturated monomer exemplified in the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1) in Step 1. A mer can be used.
また、前記単量体混合物(a2)に含まれる酸基含有エチレン性不飽和単量体は、前記単量体混合物(a1)と前記単量体混合物(a2)の総量の0.3質量%以上1.8質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上1.5質量%以下、さらに好ましくは0.8質量%以上1.2質量%以下である。 The acid group-containing ethylenically unsaturated monomer contained in the monomer mixture (a2) is 0.3% by mass of the total amount of the monomer mixture (a1) and the monomer mixture (a2). The content is preferably 1.8% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, and still more preferably 0.8% by mass or more and 1.2% by mass or less.
0.3質量%以上であれば低温での成膜性が良好となり、1.8質量%以下であれば耐水性が良好となる。 When it is 0.3% by mass or more, the film formability at low temperature is good, and when it is 1.8% by mass or less, the water resistance is good.
さらに、前記単量体混合物(a1)と前記単量体混合物(a2)の質量比は、40/60〜70/30が好ましい。前記単量体混合物(a1)が40質量%以上であれば低温での成膜性や低温での塗膜の伸度が良好となり、70質量%以下であれば、耐汚染性やタック性が良好となる。 Furthermore, the mass ratio of the monomer mixture (a1) and the monomer mixture (a2) is preferably 40/60 to 70/30. If the monomer mixture (a1) is 40% by mass or more, the film formability at low temperatures and the elongation of the coating film at low temperatures are good, and if it is 70% by mass or less, the stain resistance and tackiness are good. It becomes good.
また、前記単量体混合物(a1)を重合して得られる重合体のFoxの計算式で得られるガラス転移温度(以下、Tgと表す)は、−20℃以上10℃以下が好ましい。前記Tgが−20℃以上であれば耐汚染性やタック性が良好となり、10℃以下であれば低温での成膜性や低温での塗膜の伸度が良好となる。 The glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) obtained by the Fox formula of the polymer obtained by polymerizing the monomer mixture (a1) is preferably −20 ° C. or higher and 10 ° C. or lower. If the Tg is −20 ° C. or higher, the stain resistance and tackiness are good, and if it is 10 ° C. or lower, the film formability at low temperatures and the elongation of the coating film at low temperatures are good.
さらに、前記単量体混合物(a2)を重合して得られる重合体のTgは60℃以上90℃以下が好ましい。前記Tgが60℃以上であれば耐汚染性やタック性が良好となり、90℃以下であれば低温での成膜性や低温での塗膜の伸度が良好となる。 Furthermore, Tg of the polymer obtained by polymerizing the monomer mixture (a2) is preferably 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. When the Tg is 60 ° C. or higher, the stain resistance and tackiness are good, and when it is 90 ° C. or lower, the film formability at a low temperature and the elongation of the coating film at a low temperature are good.
なお、Foxの計算式から得られるガラス転移温度とは、下記式(1)により算出したのものである。i成分の単独重合体のガラス転移温度は高分子学会編「高分子データハンドブック」(Polymer HandBook,J.Brandrup,Interscience,1989)に記載されている標準的な分析値を用いた。表1に、代表的な単独重合体のTgの文献値を示す。 The glass transition temperature obtained from the Fox calculation formula is calculated by the following formula (1). As the glass transition temperature of the i-component homopolymer, standard analysis values described in “Polymer Handbook, J. Brandrup, Interscience, 1989” edited by Polymer Society of Japan were used. Table 1 shows literature values of Tg of typical homopolymers.
[数1]
Tg:共重合体のガラス転移温度(℃)
Tgi:i成分の単独重合体のガラス転移温度(℃)
Wi:i成分の質量比率、ΣWi=1
[Equation 1]
Tg: Glass transition temperature of copolymer (° C)
Tgi: Glass transition temperature of homopolymer of i component (° C.)
Wi: mass ratio of i component, ΣWi = 1
なお、工程2の重合は、工程1と同様に公知の乳化重合で行うことができる。
[工程3]
工程3では、前記工程2で得られた重合体の分散液を、40℃以上、重合体の分散液の沸点未満で20分以上保持して中和を行う。
The polymerization in step 2 can be performed by known emulsion polymerization as in step 1.
[Step 3]
In step 3, the polymer dispersion obtained in step 2 is neutralized by holding at 40 ° C. or more and less than the boiling point of the polymer dispersion for 20 minutes or more.
中和の温度が、40℃未満では得られる塗膜の耐水性が不十分となり、重合体の分散液の沸点以上ではエマルションの形態を安定に保持することができなくなる。 When the neutralization temperature is less than 40 ° C., the resulting coating film has insufficient water resistance, and when the temperature is higher than the boiling point of the polymer dispersion, the emulsion form cannot be stably maintained.
また、中和を行う際の保持時間を20分以上とすることで、得られる塗膜の耐水性が良好となる。また、低温での成膜性の点から保持時間は110分以下とすることが好ましい。 Moreover, the water resistance of the coating film obtained becomes favorable because the holding time at the time of neutralizing shall be 20 minutes or more. In addition, the holding time is preferably 110 minutes or less from the viewpoint of film formability at a low temperature.
低温での成膜性と塗膜の耐水性の点から、中和の温度は45℃以上65℃以下が好ましく、保持時間は40分以上110分以下がより好ましい。 From the viewpoint of the film formability at low temperature and the water resistance of the coating film, the neutralization temperature is preferably 45 ° C. or more and 65 ° C. or less, and the holding time is more preferably 40 minutes or more and 110 minutes or less.
中和に用いる塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジブチルアミン、アミルアミン、1−アミノオクタン、2−ジメチルアミノエタノール、エチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、1−ジメチルアミノ−2−プロパノール、3−ジメチルアミノ−1−プロパノール、2−プロピルアミノエタノール、エトキシプロピルアミン、アミノベンジルアルコール、モルホリン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられる。中でも、塗膜中に残存する可能性が低い低沸点の塩基性化合物が好ましく、アンモニアが好ましい。 Examples of basic compounds used for neutralization include ammonia, triethylamine, propylamine, dibutylamine, amylamine, 1-aminooctane, 2-dimethylaminoethanol, ethylaminoethanol, 2-diethylaminoethanol, 1-amino-2- Propanol, 2-amino-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 3-amino-1-propanol, 1-dimethylamino-2-propanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 2- Examples include propylaminoethanol, ethoxypropylamine, aminobenzyl alcohol, morpholine, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. Among these, a low-boiling basic compound having a low possibility of remaining in the coating film is preferable, and ammonia is preferable.
塩基性化合物の添加量は、酸基含有エチレン性不飽和単量体(a3)の酸基に対して0.5〜1.2モル当量の塩基性化合物を添加することが好ましい。0.5モル当量以上であれば、低温での成膜性、耐水性が良好となり、1.2モル当量以下であれば、塗膜の乾燥時のアンモニア臭気が少なく作業性が良好となる。耐水性の点から0.8モル当量以上がより好ましい。 As for the addition amount of the basic compound, it is preferable to add 0.5 to 1.2 molar equivalents of the basic compound with respect to the acid group of the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer (a3). If it is 0.5 molar equivalent or more, the film formability and water resistance at low temperature are good, and if it is 1.2 molar equivalent or less, the ammonia odor during drying of the coating film is small and the workability is good. From the viewpoint of water resistance, 0.8 molar equivalent or more is more preferable.
また、下記式(2)で求めた中和度が、エマルションの貯蔵安定性の点から45%以上であることが好ましく、耐水性の点から80%以上がより好ましい。 Further, the degree of neutralization obtained by the following formula (2) is preferably 45% or more from the viewpoint of storage stability of the emulsion, and more preferably 80% or more from the viewpoint of water resistance.
[数2]
中和度(%)=[表面酸価(w)/粒子全体酸価(wa)]×100・・・式(2)
なお、表面酸価(w)は、粒子を溶解させない水を溶媒として用いて測定した酸価であり、粒子全体酸価(wa)は、アセトン:水=8:2の混合液を溶媒として測定した酸価
である。
[Equation 2]
Degree of neutralization (%) = [Surface acid value (w) / Whole particle acid value (wa)] × 100 Formula (2)
The surface acid value (w) is an acid value measured using water that does not dissolve particles as a solvent, and the whole particle acid value (wa) is measured using a mixture of acetone: water = 8: 2 as a solvent. Acid value.
また、本発明の重合体エマルションのキュムラント解析による平均粒子径は、100nm以上140nm以下が好ましい。100nm以上であればエマルションの粘度が高くなり過ぎず、140nm以下であれば塗膜の透明性が良好となる。 Moreover, the average particle diameter by the cumulant analysis of the polymer emulsion of the present invention is preferably 100 nm or more and 140 nm or less. If it is 100 nm or more, the viscosity of the emulsion will not be too high, and if it is 140 nm or less, the transparency of the coating film will be good.
本発明の重合体エマルションのゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)で測定した質量平均分子量は5万〜500万が好ましい。塗膜の耐久性の観点から10万以上が好ましく、成膜性の観点から400万未満が好ましい。 The mass average molecular weight of the polymer emulsion of the present invention measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 50,000 to 5,000,000. 100,000 or more are preferable from the viewpoint of durability of the coating film, and less than 4 million are preferable from the viewpoint of film formability.
[重合体エマルションを含む塗料組成物]
本発明の重合体エマルションは、塗料用組成物として、各種顔料、消泡剤、顔料分散剤、レベリング剤、たれ防止剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、スリップ剤、防腐剤、造膜助剤等の各種添加剤を含んでもよく、さらに他のエマルション樹脂、水溶性樹脂、粘性制御剤、メラミン類等の硬化剤と混合して使用してもよい。
[Coating composition containing polymer emulsion]
The polymer emulsion of the present invention comprises various pigments, antifoaming agents, pigment dispersants, leveling agents, anti-sagging agents, matting agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, heat resistance improvers, slips as paint compositions. Various additives such as a preservative, preservative, and film-forming aid may be included, and may be used in a mixture with other emulsion resins, water-soluble resins, viscosity control agents, melamines and other curing agents.
特に、共重合体成分に対して、可塑性、軟化性を有するような造膜助剤を、重合体に対して、5〜50重量%添加することが、低温での成膜性、耐水性等の点から好ましい。 In particular, it is possible to add 5 to 50% by weight of a film-forming aid that has plasticity and softening properties to the copolymer component to the polymer. From the point of view, it is preferable.
造膜助剤は、例えば、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート等の2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールアルキルエーテル類;ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等の(ポリ)エチレングリコール又は(ポリ)プロピレングリコール等のモノエーテル類;フタル酸ジブチル等のフタル酸エステル類;ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のカルビトール類などが挙げられる。特に2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートが弾性に優れるので好ましい。 Examples of the film-forming aid include 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate and the like 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol alkyl ethers; Monoethers such as (poly) ethylene glycol such as butyl ether or (poly) propylene glycol; Phthalic acid esters such as dibutyl phthalate; Carbitols such as diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and diethylene glycol monobutyl ether Is mentioned. In particular, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate is preferable because of its excellent elasticity.
これらの造膜助剤は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 These film-forming aids may be used alone or in combination of two or more.
本発明の重合体エマルションを含む塗料組成物を用いて各種材料の表面に塗膜を形成するためには、例えば、噴霧コート法、ローラーコート法、バーコート法、エアナイフコート法、刷毛塗り法、ディッピング法等の各種塗装法を適宜選択することができ、常温乾燥、又は40〜200℃に加熱乾燥することで十分に成膜した塗膜を得ることができる。 In order to form a coating film on the surface of various materials using the coating composition containing the polymer emulsion of the present invention, for example, spray coating method, roller coating method, bar coating method, air knife coating method, brush coating method, Various coating methods such as a dipping method can be appropriately selected, and a coating film sufficiently formed can be obtained by drying at room temperature or by heating to 40 to 200 ° C.
また、常温あるいは50℃程度の低温乾燥で塗膜を形成させた後、重合体のガラス転移温度以上の加熱でエマルション粒子同士の結着を強固にして、より耐候性の良い塗膜とすることもできる。 In addition, after forming a coating film at room temperature or by drying at a low temperature of about 50 ° C., the coating between the emulsion particles is strengthened by heating above the glass transition temperature of the polymer to form a coating film with better weather resistance. You can also.
以下に、実施例を用いて本発明を説明する。実施例中の評価方法と評価基準は以下の通りである。 Hereinafter, the present invention will be described using examples. Evaluation methods and evaluation criteria in the examples are as follows.
(1)中和度
表面酸価(w)と粒子全体酸価(wa)を測定し、以下の式(2)により求めた。
(1) Degree of neutralization The surface acid value (w) and the whole particle acid value (wa) were measured and determined by the following formula (2).
[数2]
中和度(%)=[表面酸価(w)/粒子全体酸価(wa)]×100・・・式(2)
表面酸価(w)は、重合体エマルション2gを秤量(E)し、水50ccで希釈して測定溶液を調製。次いで自動酸価測定装置(平沼産業株式会社製自動滴定装置 AUTOTITRATOR COM−1600)を用いて0.2mol/lの水酸化カリウム溶液を滴定し電位差変位の極大点の水酸化カリウム溶液滴定量(K)より以下の式(3)を用いて算出した。
[Equation 2]
Degree of neutralization (%) = [Surface acid value (w) / Whole particle acid value (wa)] × 100 Formula (2)
For the surface acid value (w), 2 g of the polymer emulsion was weighed (E) and diluted with 50 cc of water to prepare a measurement solution. Next, titration of 0.2 mol / l potassium hydroxide solution using an automatic acid value measuring device (automatic titrator AUTOTITRATOR COM-1600 manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) and titration of potassium hydroxide solution at the maximum potential difference displacement (K ) Using the following formula (3).
粒子全体酸価(wa)は、表面酸価の測定方法のうち、測定溶液を調製する希釈溶媒を水10cc/アセトン40ccの混合溶媒に変えた以外は、表面酸価(w)の測定と同様の方法で行った。 The total particle acid value (wa) is the same as the measurement of the surface acid value (w) except that, in the surface acid value measurement method, the dilution solvent for preparing the measurement solution was changed to a mixed solvent of 10 cc of water / 40 cc of acetone. It was done by the method.
[数3]
表面酸価(w)(mgKOH/g)=[水酸化カリウム溶液滴定量(K)×56.1×ファクター(F)×0.2/エマルションサンプル量(E)]/[エマルション固形分(%)×0.01]・・・式(3)
(2)キュムラント解析による平均粒子径
重合体エマルションを固形分1%になるようにイオン交換水で希釈し、大塚電子株式会社製粒径アナライザーFPAR−1000を用いて室温下にて測定し、キュムラント解析により平均粒子径を算出する。
[Equation 3]
Surface acid value (w) (mg KOH / g) = [potassium hydroxide solution titration (K) × 56.1 × factor (F) × 0.2 / emulsion sample amount (E)] / [emulsion solid content (% ) × 0.01] Formula (3)
(2) The average particle size polymer emulsion by cumulant analysis is diluted with ion-exchanged water so as to have a solid content of 1%, and measured at room temperature using a particle size analyzer FPAR-1000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The average particle size is calculated by analysis.
(3)最低造膜温度(MFT)
熱板の温度設定を低温側0℃、高温側50℃に設定したMFT測定装置(株式会社井本製作所製造膜温度試験機)を用い、熱板上に200μmのアプリケーターで重合体エマルションを塗装し、JISK6828 5.11の方法にて準じて実施した。
MFTは、塗膜の外観の点から、20℃未満が好ましく、10℃未満がさらに好ましい。
(3) Minimum film forming temperature (MFT)
Using a MFT measuring device (Imoto Manufacturing Co., Ltd. Membrane Temperature Tester) with the temperature setting of the hot plate set to 0 ° C on the low temperature side and 50 ° C on the high temperature side, the polymer emulsion was coated on the hot plate with a 200 µm applicator It implemented according to the method of JISK6828 5.11.
MFT is preferably less than 20 ° C., more preferably less than 10 ° C., from the viewpoint of the appearance of the coating film.
(4)耐水性
ガラス板に重合体エマルションを150μのアプリケーターで塗装し、60℃で4時間乾燥させ乾燥塗膜を作製する。作製した塗膜の裏面に光反射防止の黒布を当てて色差計(日本電色株式会社製分光式色彩計SE−2000型)を用いL値(L1)を測定し試験前の白度基準とする。次いで同塗膜を50℃のイオン交換水に浸漬し、12時間後水上げ直後のL値(L2)を測定し、L2からL1を差し引いたΔLを白度の変化量として算出した。
[ΔL値の判断基準]
4未満:特に耐水性良好
6未満:耐水性良好
7未満:使用可能なレベル
7以上:耐水性不十分
(実施例1)
温度計、窒素ガス導入管、攪拌棒、滴下漏斗、冷却管を装備した2リットルの4つ口フラスコに、純水315g及びSR−1025(反応性乳化剤:ADEKA(株)製)11.2gを入れ、30分間十分に窒素ガスを通気し、純水中の溶存酸素を置換した。窒素ガス通気を停止した後、120rpmで攪拌しながら75℃に昇温した。ここに、スチレン10.7g、メチルメタクリレート2.9g、t−ブチルメタクリレート3.2g、2−エチルヘキシルアクリレート18.2g(単量体混合物(a1−1))、SR−1025(反応性乳化剤:ADEKA(株)製)2.6g及び純水13.9gから得られる乳化分散液と純水7.0gに溶かした過硫酸アンモニウム0.2gを投入し重合を実施した。ついで、重合発熱ピークを確認した後、純水35.0gに溶かした過硫酸アンモニウム1.5gを追加し、5分後にスチレン135.6g、メチルメタクリレート36.3g、t−ブチルメタクリレート40.9g、2−エチルヘキシルアクリレート229.6g(単量体混合物(a1−2))、SR−1025(反応性乳化剤:ADEKA(株)製)33.3g及び純水175.1gから得られる乳化分散液を2時間かけて滴下し、工程1の重合を終了した。
(4) A polymer emulsion is coated on a water-resistant glass plate with a 150 μ applicator and dried at 60 ° C. for 4 hours to prepare a dry coating film. A black cloth for preventing light reflection is applied to the back surface of the prepared coating film, and the L value (L1) is measured using a color difference meter (Spectral Color Meter SE-2000, manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd.), and the whiteness standard before the test And Next, the coating film was immersed in ion-exchanged water at 50 ° C., the L value (L2) immediately after watering was measured after 12 hours, and ΔL obtained by subtracting L1 from L2 was calculated as the amount of change in whiteness.
[Judgment criteria for ΔL value]
Less than 4: Especially good water resistance Less than 6: Good water resistance Less than 7: Usable level 7 or more: Insufficient water resistance (Example 1)
In a 2-liter four-necked flask equipped with a thermometer, nitrogen gas introduction tube, stirring rod, dropping funnel, and cooling tube, 315 g of pure water and 11.2 g of SR-1025 (reactive emulsifier: manufactured by ADEKA Corporation) were added. Then, nitrogen gas was sufficiently passed through for 30 minutes to replace dissolved oxygen in pure water. After stopping nitrogen gas flow, the temperature was raised to 75 ° C. while stirring at 120 rpm. Here, 10.7 g of styrene, 2.9 g of methyl methacrylate, 3.2 g of t-butyl methacrylate, 18.2 g of 2-ethylhexyl acrylate (monomer mixture (a1-1)), SR-1025 (reactive emulsifier: ADEKA) Polymerization was carried out by adding 0.2 g of an emulsified dispersion obtained from 2.6 g and (13.9 g) pure water and ammonium persulfate dissolved in 7.0 g of pure water. Next, after confirming the polymerization exothermic peak, 1.5 g of ammonium persulfate dissolved in 35.0 g of pure water was added, and after 5 minutes 135.6 g of styrene, 36.3 g of methyl methacrylate, 40.9 g of t-butyl methacrylate, 2 -An emulsified dispersion obtained from 229.6 g of ethylhexyl acrylate (monomer mixture (a1-2)), SR-1025 (reactive emulsifier: manufactured by ADEKA) and 175.1 g of pure water for 2 hours The polymerization in step 1 was completed.
1時間保持した後、さらに、スチレン65.8g、メチルメタクリレート46.2g、t−ブチルメタクリレート67.9g、2−エチルヘキシルアクリレート35.7g、メタクリル酸7g(単量体混合物(a2))、SR−1025(反応性乳化剤:ADEKA(株)製)17.3g及び純水91gから得られる乳化分散液を2時間かけて滴下し、工程2の重合を終了した。滴下終了後16.8gの純水を滴下して乳化分散液滴下配管を洗浄した。純水滴下終了した後1時間、80℃にて攪拌を継続し、その後28%アンモニア水溶液を5.7g添加し、60℃で30分間中和を行い、酸基含有アクリル系重合体エマルションを得た。得られた重合体エマルションの評価結果を表2に示した。 After holding for 1 hour, styrene 65.8 g, methyl methacrylate 46.2 g, t-butyl methacrylate 67.9 g, 2-ethylhexyl acrylate 35.7 g, methacrylic acid 7 g (monomer mixture (a2)), SR- 1025 (Reactive emulsifier: ADEKA Co., Ltd.) 17.3 g and an emulsified dispersion obtained from 91 g of pure water were added dropwise over 2 hours to complete the polymerization in Step 2. After the completion of the dropping, 16.8 g of pure water was dropped to wash the emulsified dispersion liquid drop piping. Stirring was continued at 80 ° C. for 1 hour after the completion of dropping of pure water, and then 5.7 g of 28% aqueous ammonia solution was added and neutralized at 60 ° C. for 30 minutes to obtain an acid group-containing acrylic polymer emulsion. It was. The evaluation results of the resulting polymer emulsion are shown in Table 2.
MMA:メチルメタクリレート
t−BMA:t−ブチルメタクリレート
2−EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
MAA:メタクリル酸
(実施例2〜6)
中和条件を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に検討を行った。得られた重合体エマルションの評価結果を表2に示した。
Examination was performed in the same manner as in Example 1 except that the neutralization conditions were changed as shown in Table 2. The evaluation results of the resulting polymer emulsion are shown in Table 2.
(実施例7、8)
酸基含有エチレン性不飽和単量体の量、中和条件を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に検討を行った。得られた重合体エマルションの評価結果を表2に示した。
(Examples 7 and 8)
Except that the amount of the acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and the neutralization conditions were changed as shown in Table 2, the examination was conducted in the same manner as in Example 1. The evaluation results of the resulting polymer emulsion are shown in Table 2.
(比較例1、2)
中和条件を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に検討を行った。得られた重合体エマルションの評価結果を表2に示した。
比較例1では、中和での保持時間が短いため耐水性が不十分となった。
比較例2では、中和の温度が低いため耐水性が不十分となった。
(Comparative Examples 1 and 2)
Examination was performed in the same manner as in Example 1 except that the neutralization conditions were changed as shown in Table 2. The evaluation results of the resulting polymer emulsion are shown in Table 2.
In Comparative Example 1, the water resistance was insufficient because the retention time in neutralization was short.
In Comparative Example 2, the water resistance was insufficient due to the low neutralization temperature.
(比較例3)
中和温度を100℃とした以外は実施例1と同様な条件で検討を行った。
重合体の分散液が沸騰し容器内から重合物が噴出したため、検討を中止した。
(Comparative Example 3)
The examination was performed under the same conditions as in Example 1 except that the neutralization temperature was 100 ° C.
Since the polymer dispersion boiled and polymer was ejected from the container, the investigation was stopped.
Claims (5)
工程1:エチレン性不飽和単量体混合物(a1)を乳化重合する工程。
工程2:前記工程1で得た重合体の分散液に酸基含有エチレン性不飽和単量体を含む単量体混合物(a2)を加えて乳化重合する工程。
工程3:前記工程2で得られた重合体の分散液を、40℃以上、重合体の分散液の沸点未満で、20分以上保持して中和する工程。 A method for producing a polymer emulsion by performing the following steps 1 to 3.
Step 1: A step of emulsion polymerization of the ethylenically unsaturated monomer mixture (a1).
Step 2: A step of emulsion polymerization by adding a monomer mixture (a2) containing an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer to the dispersion of the polymer obtained in Step 1.
Step 3: A step of neutralizing the dispersion of the polymer obtained in Step 2 above at 40 ° C. or more and less than the boiling point of the dispersion of the polymer for 20 minutes or more.
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