JP6479381B2 - Method for producing water-resistant composition - Google Patents
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Description
本発明は、ビニルアルコール系重合体及び酸化物粒子を含む耐水性組成物、その製造方法並びに防曇剤に関する。 The present invention relates to a water-resistant composition containing a vinyl alcohol polymer and oxide particles, a production method thereof, and an antifogging agent.
従来、ビニルアルコール系重合体(以下、ビニルアルコール系重合体をPVAと略記することがある)は、各種バインダー、接着剤、表面処理剤等として広く使用されている。PVAは、造膜性及び強度において他の水溶性樹脂の追随を許さぬ優れた性能を有することが知られている。しかし、PVAは水溶性であるため、耐水性、特に低温で乾燥する場合の耐水性が低いという欠点がある。そこで、この欠点を改良するための種々の方法が検討されている(非特許文献1参照)。例えば、PVAをグリオキザール、グルタルアルデヒド、ジアルデヒドデンプン、水溶性エポキシ化合物、メチロール化合物等で架橋させる方法が知られている。しかし、この方法でPVAを十分耐水化するためには、100℃以上、特に120℃以上の高温で長時間熱処理することが必要である。また、低温乾燥で耐水化するためには、例えばpH2以下といった強酸性条件とすればよいことも知られている。しかし、この場合にはPVA水溶液の粘度安定性が悪く使用中にゲル化することがある。また、このような厳しい条件とすることでPVAが着色し、得られる皮膜の外観が損なわれるという不都合もある。 Conventionally, vinyl alcohol polymers (hereinafter, vinyl alcohol polymers may be abbreviated as PVA) are widely used as various binders, adhesives, surface treatment agents, and the like. PVA is known to have excellent performance that does not allow other water-soluble resins to follow in terms of film-forming properties and strength. However, since PVA is water-soluble, it has a drawback that it is low in water resistance, particularly when it is dried at a low temperature. Therefore, various methods for improving this defect have been studied (see Non-Patent Document 1). For example, a method of crosslinking PVA with glyoxal, glutaraldehyde, dialdehyde starch, a water-soluble epoxy compound, a methylol compound or the like is known. However, in order to make the PVA sufficiently water resistant by this method, it is necessary to perform heat treatment for a long time at a high temperature of 100 ° C. or higher, particularly 120 ° C. or higher. It is also known that a strong acid condition of, for example, pH 2 or lower may be used for water resistance by low temperature drying. However, in this case, the viscosity stability of the PVA aqueous solution is poor and gelation may occur during use. Moreover, there exists a problem that PVA color | colors by making it such a severe condition, and the external appearance of the membrane | film | coat obtained is impaired.
また、無機系架橋剤を用いる方法として、(1)PVAを含む水系組成物にチタンラクテートを配合して耐水性を付与する方法(特開昭49−94768号公報参照)、(2)アルミニウム、ケイ素、マグネシウム又はカルシウム元素を含む水不溶性の無機物を配合して耐水性を付与する方法(特公平3−75561号公報参照)が検討されている。しかし、上記(1)の方法においては、基材に組成物をコーティングした後に室温付近の比較的低温で処理した場合、得られた皮膜が煮沸水中で崩壊するなど十分な耐水性を付与できない。また、チタンラクテートを配合したPVA水溶液の低温放置安定性(水溶液粘度安定性)も低い。一方、上記(2)の方法によれば、高い耐水性を発現するものの、組成物の水溶液粘度安定性に難があると共に、得られる皮膜等の透明性が低い。そのため、適用可能な用途範囲が限定されてしまう。 In addition, as a method of using an inorganic crosslinking agent, (1) a method of imparting water resistance by blending titanium lactate into an aqueous composition containing PVA (see JP-A-49-94768), (2) aluminum, A method for imparting water resistance by blending a water-insoluble inorganic substance containing silicon, magnesium or calcium element (see Japanese Patent Publication No. 3-75561) has been studied. However, in the method of (1), when the substrate is coated with the composition and then treated at a relatively low temperature around room temperature, sufficient water resistance cannot be imparted, for example, the obtained film disintegrates in boiling water. Moreover, the low temperature storage stability (aqueous solution viscosity stability) of the PVA aqueous solution blended with titanium lactate is also low. On the other hand, according to the method (2), although high water resistance is expressed, the aqueous solution viscosity stability of the composition is difficult and the transparency of the resulting film is low. Therefore, the applicable range of use is limited.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、水溶液粘度安定性に優れ、室温付近といった比較的低温で乾燥させた場合も、冷水のみならず、温水や熱水に対しても耐水性に優れ、透明性も高い耐水性組成物を提供することを目的とする。また、このような耐水性組成物の製造方法、この耐水性組成物を含む防曇剤を提供することも目的とする。 The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and is excellent in aqueous solution viscosity stability. Even when dried at a relatively low temperature such as near room temperature, it is not limited to cold water but also to hot water and hot water. Another object of the present invention is to provide a water-resistant composition having excellent water resistance and high transparency. Another object of the present invention is to provide a method for producing such a water-resistant composition and an antifogging agent containing the water-resistant composition.
上記課題を解決するためになされた発明は、
ビニルアルコール系重合体(A)、及び配位数が6以上である金属の酸化物粒子(B)を含み、
上記酸化物粒子(B)の平均分散粒径が50nm以下であり、
上記ビニルアルコール系重合体(A)の酸化物粒子(B)に対する質量比(A/B)が30/70以上90/10以下である耐水性組成物である。
The invention made to solve the above problems is
A vinyl alcohol polymer (A), and metal oxide particles (B) having a coordination number of 6 or more,
The oxide particles (B) have an average dispersed particle size of 50 nm or less,
The water-resistant composition having a mass ratio (A / B) of the vinyl alcohol polymer (A) to the oxide particles (B) of 30/70 or more and 90/10 or less.
当該耐水組成物が優れた耐水性等を発揮することができる理由は定かではないが、例えば以下のような理由が考えられる。当該耐水組成物に含まれる酸化物粒子(B)は、小粒径であり、かつ配位数が高い金属の酸化物から形成されている。このため、酸化物粒子(B)中の金属は、表面の露出率が高くかつ高配位が可能であるため、PVA(A)の水酸基等と効率的に配位結合をすることができる。従って、当該耐水性組成物は、室温付近といった比較的低温で乾燥させた場合も、優れた耐水性を発揮することができる。また、このような酸化物粒子(B)を用いることで、水溶液粘度安定性も高く、透明性にも優れる。なお、「金属の配位数」とは、その金属(原子)が中心原子となって錯体を形成する際の配位数をいう。 The reason why the water-resistant composition can exhibit excellent water resistance and the like is not clear, but for example, the following reasons can be considered. The oxide particles (B) contained in the water-resistant composition are formed from a metal oxide having a small particle size and a high coordination number. For this reason, since the metal in the oxide particles (B) has a high surface exposure rate and can be highly coordinated, it can efficiently form a coordinate bond with the hydroxyl group of PVA (A). Therefore, the water-resistant composition can exhibit excellent water resistance even when dried at a relatively low temperature such as around room temperature. Moreover, by using such an oxide particle (B), aqueous solution viscosity stability is also high and it is excellent also in transparency. The “metal coordination number” refers to the coordination number when the metal (atom) serves as a central atom to form a complex.
上記ビニルアルコール系重合体(A)のけん化度としては、85モル%以上99.99モル%以下が好ましい。上記範囲のけん化度のPVA(A)を用いることで、耐水性等をより高めることができる。 The saponification degree of the vinyl alcohol polymer (A) is preferably 85 mol% or more and 99.99 mol% or less. By using PVA (A) having a saponification degree within the above range, water resistance and the like can be further improved.
上記酸化物粒子(B)の平均分散粒径は、20nm以下が好ましい。このように、より小粒径の酸化物粒子(B)を用いることで耐水性、透明性等をより高めることができる。 The average dispersed particle size of the oxide particles (B) is preferably 20 nm or less. Thus, water resistance, transparency, etc. can be improved more by using the oxide particle (B) with a smaller particle diameter.
上記酸化物粒子(B)を構成する酸化物が酸化ジルコニウム(ZrO2)及び/又は酸化チタン(TiO2)であるとよい。これらの金属酸化物を用いることにより、上記各性能等を効率的に発揮させることなどができる。 The oxide constituting the oxide particles (B) may be zirconium oxide (ZrO 2 ) and / or titanium oxide (TiO 2 ). By using these metal oxides, the above performances can be efficiently exhibited.
本発明の耐水性組成物の製造方法は、
ビニルアルコール系重合体(A)と、平均分散粒径が50nm以下、配位数が6以上である金属の酸化物粒子(B)とを、水を分散媒として混合した混合液を調製する工程、及び
上記混合液から水を除去する工程
を有し、
上記ビニルアルコール系重合体(A)の酸化物粒子(B)に対する質量比(A/B)が30/70以上90/10以下である。当該耐水性組成物の製造方法によれば、耐水性や透明性等に優れた耐水性組成物を効率的に得ることができる。
The method for producing the water-resistant composition of the present invention comprises:
A step of preparing a mixed liquid in which a vinyl alcohol polymer (A) and a metal oxide particle (B) having an average dispersed particle diameter of 50 nm or less and a coordination number of 6 or more are mixed with water as a dispersion medium. And removing water from the mixed solution,
The mass ratio (A / B) of the vinyl alcohol polymer (A) to the oxide particles (B) is from 30/70 to 90/10. According to the method for producing a water-resistant composition, a water-resistant composition excellent in water resistance and transparency can be efficiently obtained.
また、本発明の防曇剤は、当該耐水性組成物を含む。当該防曇剤は、耐水性や透明性に優れた皮膜等を形成することができ、優れた防曇性能を発揮することができる。 Moreover, the antifogging agent of this invention contains the said water-resistant composition. The antifogging agent can form a film having excellent water resistance and transparency, and can exhibit excellent antifogging performance.
以上説明したように、本発明の耐水性組成物は、特定の酸化物粒子(B)を含むことにより、優れた水溶液粘度安定性、耐水性及び透明性を発揮することができる。また、本発明の耐水性組成物の製造方法によれば、耐水性や透明性に優れた耐水性組成物を効率的に得ることができる。本発明の防曇剤は、耐水性や透明性に優れた皮膜等を形成することができ、優れた防曇性能を発揮することができる。 As described above, the water-resistant composition of the present invention can exhibit excellent aqueous solution viscosity stability, water resistance and transparency by including the specific oxide particles (B). Moreover, according to the manufacturing method of the water-resistant composition of this invention, the water-resistant composition excellent in water resistance and transparency can be obtained efficiently. The antifogging agent of the present invention can form a film having excellent water resistance and transparency, and can exhibit excellent antifogging performance.
以下、本発明の耐水性組成物、その製造方法及び防曇剤の実施の形態について、詳説する。 Hereinafter, embodiments of the water-resistant composition, the production method thereof and the antifogging agent of the present invention will be described in detail.
(耐水性組成物)
本発明の耐水性組成物は、PVA(A)及び特定の酸化物粒子(B)を含む。ここで、耐水性組成物とは、膜状、層状、シート状、不定形状、その他の形状に成形又は硬化された際に、耐水性を発揮することができる組成物、又は、耐水性を有する成形又は硬化された組成物をいう。すなわち、耐水性組成物の状態は、特に限定されず、粉末状であってもよいし、水等の分散媒に分散又は溶解された液体状(溶液状、スラリー状)であってもよいし、液体状態を乾燥して得られた固体状(皮膜状等の成形体)であってもよい。
(Water resistant composition)
The water-resistant composition of the present invention contains PVA (A) and specific oxide particles (B). Here, the water-resistant composition is a composition that can exhibit water resistance when molded or cured into a film shape, a layer shape, a sheet shape, an indeterminate shape, or other shapes, or has water resistance. A molded or cured composition. That is, the state of the water-resistant composition is not particularly limited, and may be in the form of powder, or in the form of a liquid (solution or slurry) dispersed or dissolved in a dispersion medium such as water. Further, it may be a solid state (molded body such as a film) obtained by drying the liquid state.
(PVA(A))
PVA(A)としては、従来公知の方法により、すなわち、一般的にはビニルエステル系モノマーを重合して得られるビニルエステル系重合体をけん化することにより製造される重合体を使用することができる。
(PVA (A))
As PVA (A), a polymer produced by a conventionally known method, that is, a polymer produced by saponifying a vinyl ester polymer generally obtained by polymerizing a vinyl ester monomer can be used. .
上記ビニルエステル系重合体は、1種又は2種以上のビニルエステル系モノマーを用いて従来公知の方法により重合して得られる重合体であれば特に限定されない。上記ビニルエステル系重合体は、1種又は2種以上のビニルエステル系モノマーと、これらと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよいし、ビニルエステル系モノマーのみを用いて得られる重合体であってもよい。 The said vinyl ester polymer will not be specifically limited if it is a polymer obtained by superposing | polymerizing by a conventionally well-known method using 1 type, or 2 or more types of vinyl ester monomers. The vinyl ester polymer may be a copolymer of one type or two or more types of vinyl ester monomers and other monomers copolymerizable therewith, or using only vinyl ester monomers. The obtained polymer may be sufficient.
上記ビニルエステル系モノマーとしては、例えばギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。これらのうち、酢酸ビニルが好ましい。 Examples of the vinyl ester monomers include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valelate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatate, and the like. Of these, vinyl acetate is preferred.
上記ビニルエステル系モノマーと共重合可能な他のモノマー(以下、「他のモノマー」ともいう)としては、例えば
エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等の炭素数2〜10のオレフィン;
アクリル酸又はその塩もしくはエステル;
メタクリル酸又はその塩もしくはエステル;
アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸又はその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミン又はその塩、N−メチロールアクリルアミド又はその誘導体等のアクリルアミド誘導体;
メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸又はその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン又はその塩、N−メチロールメタクリルアミド又はその誘導体等のメタクリルアミド誘導体;
N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等のN−ビニルアミド;
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル;
塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル;
酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;
マレイン酸、マレイン酸塩、マレイン酸エステル又はマレイン酸無水物;
イタコン酸、イタコン酸塩、イタコン酸エステル又はイタコン酸無水物;
ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;
酢酸イソプロペニル等が挙げられる。
これらのうち、架橋構造安定化によるさらなる耐水性の向上のために、金属原子に多座配位可能な官能基を有する共重合モノマーが好適に用いられ、例えば、
アクリル酸やその塩、メタクリル酸やその塩、マレイン酸やその塩、マレイン酸モノエステル、イタコン酸やその塩、イタコン酸モノエステル等のカルボン酸含有モノマー;
ビニルスルホン酸やその塩、アリルスルホン酸やその塩、メタリルスルホン酸やその塩、イソプレンスルホン酸やその塩、2−アクリルアミド−2メチルプロパンスルホン酸やその塩等のスルホン酸含有モノマー;
ビニルホスホン酸やその塩、アリルホスホン酸やその塩等のホスホン酸含有モノマー
等が好ましい。
Examples of other monomers copolymerizable with the vinyl ester monomers (hereinafter also referred to as “other monomers”) include, for example, olefins having 2 to 10 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, and isobutene;
Acrylic acid or a salt or ester thereof;
Methacrylic acid or a salt or ester thereof;
Acrylamide derivatives such as acrylamide, N-methyl acrylamide, N-ethyl acrylamide, N, N-dimethyl acrylamide, diacetone acrylamide, acrylamide propane sulfonic acid or its salt, acrylamide propyl dimethylamine or its salt, N-methylol acrylamide or its derivative ;
Methacrylamide derivatives such as methacrylamide, N-methyl methacrylamide, N-ethyl methacrylamide, methacrylamide propane sulfonic acid or salts thereof, methacrylamide propyl dimethylamine or salts thereof, N-methylol methacrylamide or derivatives thereof;
N-vinylamides such as N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone;
Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether;
Vinyl cyanides such as acrylonitrile and methacrylonitrile;
Vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride;
Allyl compounds such as allyl acetate and allyl chloride;
Maleic acid, maleate, maleic ester or maleic anhydride;
Itaconic acid, itaconic acid salt, itaconic acid ester or itaconic anhydride;
Vinylsilyl compounds such as vinyltrimethoxysilane;
And isopropenyl acetate.
Among these, in order to further improve the water resistance by stabilizing the crosslinked structure, a copolymerizable monomer having a functional group capable of multidentate coordination with a metal atom is preferably used.
Carboxylic acid-containing monomers such as acrylic acid and its salts, methacrylic acid and its salts, maleic acid and its salts, maleic acid monoester, itaconic acid and its salts, itaconic acid monoester;
Sulfonic acid-containing monomers such as vinyl sulfonic acid and its salt, allyl sulfonic acid and its salt, methallyl sulfonic acid and its salt, isoprene sulfonic acid and its salt, 2-acrylamido-2methylpropane sulfonic acid and its salt;
Preferred are phosphonic acid-containing monomers such as vinylphosphonic acid and salts thereof, and allylphosphonic acid and salts thereof.
上記ビニルエステル系重合体における上記他のモノマーに由来する構造単位の含有する場合の割合は、ビニルエステル系重合体を構成する全構造単位に対して0.01モル%以上15モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。 The proportion in the case where the structural unit derived from the other monomer in the vinyl ester polymer is contained is 0.01 mol% or more and 15 mol% or less with respect to all the structural units constituting the vinyl ester polymer. It is preferably 10 mol% or less.
上記ビニルエステル系重合体のけん化方法は特に限定されず、公知のけん化方法を採用することができる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシドなどの塩基性触媒や、p−トルエンスルホン酸などの酸性触媒を用いたけん化反応(加アルコール分解反応を含む)が挙げられる。 The saponification method of the said vinyl ester polymer is not specifically limited, A well-known saponification method is employable. Examples include saponification reactions (including alcoholysis reactions) using basic catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, and acidic catalysts such as p-toluenesulfonic acid.
PVA(A)の重合度としては、特に制限はないが、耐水性等の観点から、500以上であることが好ましく、1,000〜5,000であることがより好ましく、1,200〜3,000であることがさらに好ましい。ここで重合度とは、JIS K6726−1994の記載に準じて測定される平均重合度を意味し、PVA(A)を再けん化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度[η](単位:リットル/g)から次式により求められる。
重合度 = ([η]×104/8.29)(1/0.62)
Although there is no restriction | limiting in particular as a polymerization degree of PVA (A), From viewpoints, such as water resistance, it is preferable that it is 500 or more, It is more preferable that it is 1,000-5,000, 1,200-3 More preferably, it is 1,000. Here, the polymerization degree means an average polymerization degree measured according to the description of JIS K6726-1994. After re-saponifying and purifying PVA (A), the intrinsic viscosity measured in water at 30 ° C. [η ] (Unit: liter / g).
Degree of polymerization = ([η] × 10 4 /8.29) (1 / 0.62)
PVA(A)のけん化度の下限としては、例えば80モル%であるが、耐水性等の観点からは85モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、95モル%がさらに好ましく、98モル%がよりさらに好ましい。一方、上記けん化度の上限としては、水溶液粘度安定性等の観点から99.99モル%が好ましく、99モル%がより好ましい。ここでPVA(A)のけん化度とは、けん化によってビニルアルコール単位に変換され得る構造単位(典型的にはビニルエステル系モノマー単位)とビニルアルコール単位との合計モル数に対してビニルアルコール単位のモル数が占める割合(モル%)をいう。PVA(A)のけん化度は、JIS K6726−1994の記載に準じて測定することができる。 The lower limit of the degree of saponification of PVA (A) is, for example, 80 mol%, but from the viewpoint of water resistance and the like, 85 mol% is preferable, 90 mol% is more preferable, 95 mol% is still more preferable, and 98 mol% Is even more preferable. On the other hand, the upper limit of the saponification degree is preferably 99.99 mol%, more preferably 99 mol% from the viewpoint of aqueous solution viscosity stability and the like. Here, the degree of saponification of PVA (A) refers to the number of vinyl alcohol units relative to the total number of moles of structural units (typically vinyl ester monomer units) and vinyl alcohol units that can be converted to vinyl alcohol units by saponification. The ratio (mol%) occupied by the number of moles. The degree of saponification of PVA (A) can be measured according to the description of JIS K6726-1994.
PVA(A)は、1種類のPVAのみからなっていてもよいし、重合度、けん化度、変性度等が互いに異なる2種以上のPVA系重合体のブレンドであってもよい。 PVA (A) may consist of only one type of PVA, or may be a blend of two or more types of PVA polymers having different degrees of polymerization, saponification, and modification.
(酸化物粒子(B))
酸化物粒子(B)は、配位数が6以上である金属の酸化物の粒子である。また、酸化物粒子(B)は、水に対して不溶である。酸化物粒子(B)は、配位数が6以上である金属原子と、酸素原子との2種の原子から主として(実質的に)構成されるが、本発明の効果を発揮することができる範囲で他の原子が含まれていてもよい。
(Oxide particles (B))
The oxide particles (B) are metal oxide particles having a coordination number of 6 or more. The oxide particles (B) are insoluble in water. The oxide particles (B) are mainly (substantially) composed of two types of atoms, ie, a metal atom having a coordination number of 6 or more and an oxygen atom, and can exhibit the effects of the present invention. Other atoms may be included in the range.
配位数が6以上である金属としては、Ni(II)、Cr(III)、Fe(III)、Co(III)、Rh(III)、Ti(IV)等の配位数が6の金属、Mo(IV)、Zr(IV)等の配位数が8の金属、La(III)、Ce(III)等の配位数が10以上の金属などが例示できる。この金属としては、多配位が可能であるなどといった点から、遷移元素(周期表第3〜第11族元素)が好ましく、周期表第4族元素(Ti、Zr、Hf、Rf)がより好ましく、Ti(チタン)及びZr(ジルコニウム)がさらに好ましい。これらの金属は、PVA(A)と特に良好に配位結合することなどができると推測され、耐水性、透明性等をより効果的に高めることができる。 As a metal having a coordination number of 6 or more, a metal having a coordination number of 6, such as Ni (II), Cr (III), Fe (III), Co (III), Rh (III), Ti (IV), etc. Examples thereof include metals having a coordination number of 8 such as Mo (IV) and Zr (IV) and metals having a coordination number of 10 or more such as La (III) and Ce (III). This metal is preferably a transition element (Group 3 to Group 11 element) from the viewpoint that multi-coordination is possible, and more preferably Group 4 elements (Ti, Zr, Hf, Rf) of the periodic table. Ti (titanium) and Zr (zirconium) are more preferable. These metals are presumed to be particularly well coordinated with PVA (A), and the water resistance, transparency and the like can be improved more effectively.
酸化物粒子(B)の平均分散粒径は、50nm以下であり、20nm以下が好ましい。粒径の小さい酸化物粒子(B)を用いることで、耐水性や皮膜化した際の外観(無色であることや、透明であること)をより良好にすることなどができる。一方、酸化物粒子(B)の平均分散粒径の下限としては、例えば0.5nmであり、1nmとすることもでき、10nmであってもよい。なお、平均分散粒径とは、各一次粒子が分散した状態で測定される平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡(TEM)により測定された値とする。 The average dispersed particle size of the oxide particles (B) is 50 nm or less, preferably 20 nm or less. By using the oxide particles (B) having a small particle size, the water resistance and appearance when formed into a film (colorless or transparent) can be improved. On the other hand, the lower limit of the average dispersed particle size of the oxide particles (B) is, for example, 0.5 nm, 1 nm, or 10 nm. The average dispersed particle diameter is an average particle diameter measured in a state where each primary particle is dispersed, and is a value measured by a transmission electron microscope (TEM).
酸化物粒子(B)は、市販されているものを適宜使用することができる。また、酸化物粒子(B)は、1種を単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。 Commercially available oxide particles (B) can be used as appropriate. Moreover, oxide particle (B) can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
PVA(A)と酸化物粒子(B)との質量比(A/B)としては、30/70以上90/10以下であり、40/60以上80/20以下が好ましい。PVA(A)と酸化物粒子(B)との質量比(A/B)をこのような範囲とすることで、耐水性と強度等との両立を図ることができる。 As mass ratio (A / B) of PVA (A) and oxide particle (B), they are 30/70 or more and 90/10 or less, and 40/60 or more and 80/20 or less are preferable. By making mass ratio (A / B) of PVA (A) and oxide particle (B) into such a range, coexistence with water resistance, intensity | strength, etc. can be aimed at.
当該耐水性組成物は、PVA(A)及び酸化物粒子(B)の他に、必要に応じて他の成分を含むことができる。他の成分としては、溶媒(分散媒)、各種添加剤、他の水溶性樹脂、高分子水性分散体等を挙げることができる。溶媒としては、一般的には水であるが、これに各種アルコール、ケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の溶媒を併用することもできる。添加剤としては、界面活性剤、pH調節剤、又は炭酸カルシウム、クレー、タルク、小麦粉などの充填剤等が挙げられる。水溶性樹脂としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、ポリアクリルアミド等の(メタ)アクリル系重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセトアミド等が挙げられる。高分子水性分散体としては、アクリル重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ビニルエステル系重合体、スチレン−ブタジエン共重合体等が挙げられる。 The water-resistant composition can contain other components as needed in addition to PVA (A) and oxide particles (B). Examples of other components include a solvent (dispersion medium), various additives, other water-soluble resins, and a polymer aqueous dispersion. The solvent is generally water, but various alcohols, ketones, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and other solvents can be used in combination. Examples of additives include surfactants, pH adjusters, or fillers such as calcium carbonate, clay, talc, and wheat flour. Examples of water-soluble resins include cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose, (meth) acrylic polymers such as poly (meth) acrylic acid, polyhydroxy (meth) acrylate, and polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, and polyvinylacetamide. It is done. Examples of the polymer aqueous dispersion include acrylic polymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, vinyl ester polymers, styrene-butadiene copolymers, and the like.
当該耐水性組成物は、耐水性等の性質を生かし、紙、樹脂等の有機材料や無機材料のコート剤、防曇剤、記録材料のコート層、接着剤、バインダー、塗料用ビヒクル、ハイドロゲル用基材等に用いることができる。防曇剤については、後に詳述する。 The water-resistant composition makes use of properties such as water resistance, and is a coating agent for organic and inorganic materials such as paper and resin, an antifogging agent, a coating layer for a recording material, an adhesive, a binder, a vehicle for paint, a hydrogel. It can be used for a substrate for use. The antifogging agent will be described in detail later.
(耐水性組成物の製造方法)
本発明の耐水性組成物の製造方法は、
ビニルアルコール系重合体(A)と、平均分散粒径が50nm以下、配位数が6以上である金属の酸化物粒子(B)とを、水を分散媒として混合した混合液を調製する工程(I)、及び
上記混合液から水を除去する工程(II)
を有する。上記ビニルアルコール系重合体(A)の酸化物粒子(B)に対する質量比(A/B)が30/70以上90/10以下である。当該耐水性組成物の製造方法によれば、耐水性や透明性に優れた皮膜状等の耐水性組成物を効率的に得ることができる。
(Method for producing water-resistant composition)
The method for producing the water-resistant composition of the present invention comprises:
A step of preparing a mixed liquid in which a vinyl alcohol polymer (A) and a metal oxide particle (B) having an average dispersed particle diameter of 50 nm or less and a coordination number of 6 or more are mixed with water as a dispersion medium. (I), and step (II) of removing water from the mixture
Have The mass ratio (A / B) of the vinyl alcohol polymer (A) to the oxide particles (B) is from 30/70 to 90/10. According to the method for producing a water-resistant composition, a water-resistant composition such as a film having excellent water resistance and transparency can be efficiently obtained.
当該耐水性組成物を液状で販売、流通等させる場合などにおいては、製造時のみにおいては工程(I)のみだけでよく、コート剤等として使用する際に、さらに工程(II)を行う。工程(II)を経ることにより、耐水性等に優れた成形体(皮膜状等)としての耐水性組成物を得ることができる。 In the case where the water-resistant composition is sold or distributed in a liquid state, only the step (I) is required only during production, and the step (II) is further performed when used as a coating agent or the like. By passing through process (II), the water resistant composition as a molded object (film shape etc.) excellent in water resistance etc. can be obtained.
工程(I)においては、例えば、PVA(A)と酸化物粒子(B)とを水に溶解又は分散させて混合液を得てもよいし、PVA(A)の水溶液と、酸化物粒子(B)が水中に分散された分散液とを混合して混合液を得てもよい。 In step (I), for example, PVA (A) and oxide particles (B) may be dissolved or dispersed in water to obtain a mixed solution, or an aqueous solution of PVA (A) and oxide particles ( B) may be mixed with a dispersion dispersed in water to obtain a mixed solution.
工程(II)においては、例えば、工程(I)で得られた混合液を、例えば、基材にコート後、室温付近程度の低温で乾燥させることで、冷水のみならず、温水や煮沸水に対しても十分な耐水性を有する乾燥した耐水性組成物を得ることができる。なお、短時間での乾燥のためや、耐水性を高めるなどのために、高温で乾燥又は熱処理を施してもよい。 In step (II), for example, the mixture obtained in step (I) is coated on a substrate and dried at a low temperature around room temperature, for example, so that it can be used not only in cold water but also in warm water and boiling water. In contrast, a dry water-resistant composition having sufficient water resistance can be obtained. Note that drying or heat treatment may be performed at a high temperature for drying in a short time or for improving water resistance.
(防曇剤)
本発明の防曇剤は、当該耐水性組成物を含む。当該防曇剤は、PVA(A)及び酸化物粒子(B)の他、必要に応じて他の成分を含むことができる。他の成分としては、耐水性組成物に含まれてもよい他の成分として例示したものを挙げることができる。当該防曇剤はPVA(A)及び酸化物粒子(B)等からなる粉末状であってもよいし、PVA(A)が水に溶解された液状(スラリー状)であってもよいし、塗布等の後硬化(乾燥)された固体状であってもよい。
(Anti-fogging agent)
The antifogging agent of this invention contains the said water resistant composition. The said anti-fogging agent can contain another component other than PVA (A) and oxide particle (B) as needed. Examples of the other components include those exemplified as other components that may be contained in the water-resistant composition. The antifogging agent may be in the form of a powder composed of PVA (A) and oxide particles (B), or may be in the form of liquid (slurry) in which PVA (A) is dissolved in water, It may be a solid after application (drying).
当該防曇剤(耐水性組成物)は、耐水性や透明性に優れた皮膜を得ることができ、得られた皮膜は優れた防曇性能を発揮することができる。従って、透明性、防曇性等を必要とする光学レンズ、メガネ、車両の窓ガラス等のコート剤(防曇剤)として好適に用いることができる。 The antifogging agent (waterproof composition) can obtain a film excellent in water resistance and transparency, and the obtained film can exhibit excellent antifogging performance. Therefore, it can be suitably used as a coating agent (antifogging agent) for optical lenses, glasses, vehicle window glass, and the like that require transparency and antifogging properties.
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、特に断りのない限り、「%」及び「部」は、それぞれ「質量%」及び「質量部」を意味する。各評価は、以下の方法により行った。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. In the examples, unless otherwise specified, “%” and “part” mean “% by mass” and “part by mass”, respectively. Each evaluation was performed by the following methods.
(透過型電子顕微鏡による平均分散粒径測定)
実施例および比較例で調製したシート状物における酸化物粒子の平均分散粒径を透過型電子顕微鏡(TEM)(JEOL製JEM−2100)を用いて以下の条件で測定した。得られたシート状物を樹脂(アロニックス)を用いて光重合により包埋させた。次いで、これをミクロトームを用いて5μmずつトリミングした。さらに1μmずつ面出しを行い、20nmの超薄切片に切り出したものを測定サンプルとして透過型電子顕微鏡JEM−2100(JEOL製)を用いてTEM観察をした。得られたTEM画像からシート状物中に分散している酸化物粒子の最大径を測定した。酸化物粒子を50個測定し、その平均値を平均分散粒径とした。
(Measurement of average dispersed particle size by transmission electron microscope)
The average dispersed particle size of the oxide particles in the sheet-like materials prepared in Examples and Comparative Examples was measured using a transmission electron microscope (TEM) (JEOL JEM-2100) under the following conditions. The obtained sheet was embedded by photopolymerization using a resin (Aronix). Next, this was trimmed by 5 μm using a microtome. Further, the surface was chamfered by 1 μm, and TEM observation was performed using a transmission electron microscope JEM-2100 (manufactured by JEOL) as a measurement sample obtained by cutting into a 20 nm ultrathin section. The maximum diameter of the oxide particles dispersed in the sheet was measured from the obtained TEM image. Fifty oxide particles were measured, and the average value was defined as the average dispersed particle size.
(耐水性組成物の水溶液粘度安定性)
実施例および比較例で調製した耐水性組成物の4%水溶液を調整し20℃恒温槽中にて放置した。この水溶液の温度が20℃になった直後の粘度と20℃で7日間静置後の粘度を測定した。この直後の粘度で7日後の粘度を除した値(7日後の粘度/直後の粘度)を求め、これを増粘倍率(倍)として、以下の基準にしたがって判定した。増粘倍率が低いほど、水溶性粘度安定性に優れる。
○:2.5倍未満
△:2.5倍以上3.5倍未満
×:3.5倍以上、または流動性を失いゲル化
(Aqueous solution viscosity stability of water-resistant composition)
A 4% aqueous solution of the water-resistant composition prepared in Examples and Comparative Examples was prepared and left in a constant temperature bath at 20 ° C. The viscosity immediately after the temperature of this aqueous solution reached 20 ° C. and the viscosity after standing at 20 ° C. for 7 days were measured. A value obtained by dividing the viscosity immediately after this by 7 days (viscosity after 7 days / viscosity immediately after) was determined as the thickening ratio (times) and determined according to the following criteria. The lower the thickening factor, the better the water-soluble viscosity stability.
○: Less than 2.5 times △: 2.5 times or more and less than 3.5 times ×: 3.5 times or more
(シート状物(耐水性組成物)の膨潤度及び溶出率)
実施例および比較例で得たシート状物を5cm角に切り出したサンプルを作製し、以下に従って膨潤度及び溶出率を算出した。
膨潤度(倍)=b/(a×e/d)
溶出率(%)=[{(a×e/d)−c}/(a×c/d)]×100
a:浸漬前のシート状物の質量(g)
b:20℃の水中に24時間浸漬後引き上げたシート状物の質量(g)
c:20℃の水中に24時間浸漬後引き上げ、105℃で24時間乾燥した後の質量(g)
d:別途切り出したシート状物の質量(g)
e:dで切り出したシート状物を、105℃で24時間乾燥した後の質量
(Swelling degree and dissolution rate of sheet (water resistant composition))
Samples obtained by cutting out the sheet-like materials obtained in Examples and Comparative Examples into 5 cm squares were prepared, and the degree of swelling and dissolution rate were calculated as follows.
Swelling degree (times) = b / (a × e / d)
Elution rate (%) = [{(a × e / d) −c} / (a × c / d)] × 100
a: Mass (g) of the sheet before immersion
b: Mass (g) of the sheet-like material pulled up after being immersed in 20 ° C. water for 24 hours
c: Mass (g) after being dipped in water at 20 ° C. for 24 hours and then pulled up and dried at 105 ° C. for 24 hours.
d: Mass of sheet-like material cut out separately (g)
e: Mass after the sheet-like material cut out at d is dried at 105 ° C. for 24 hours.
(シート状物の熱水に対する耐水性)
シート状物を煮沸水浴中の熱水に1時間浸漬した。浸漬後引き上げ、シート状物の膨潤状態を目視で観察した。膨潤状態、及び引き上げ不可能であったものの状態を以下の点で評価した。
◎:膨潤小さく形状保持
○:膨潤は大きいが形状保持
△:引き上げ不可(崩壊)
×:完全に崩壊
(Water resistance of sheet-like material against hot water)
The sheet was immersed in hot water in a boiling water bath for 1 hour. It pulled up after immersion and observed the swelling state of the sheet-like material visually. The swelling state and the state that could not be pulled up were evaluated in the following points.
◎: Swelling and shape retention ○: Swelling is large but shape retention △: Cannot be pulled up (collapse)
×: Completely collapsed
(試験片の防曇性)
実施例及び比較例で作製したガラス板に塗布膜を設けた試験片を用いた。40℃の温水100mlを入れた200mlビーカーの口を当該試験片の塗布膜を設けた側で覆い、40℃雰囲気中で24時間放置した。放置後、コート表面の水滴の付着具合を目視で観察した。
○:水がコート面表面に一様に付着し、曇りは認められない。
△:部分的、あるいは若干の曇りが認められた。
×:水滴が付着しており、著しい曇りが認められた。
(Anti-fogging property of test piece)
The test piece which provided the coating film on the glass plate produced by the Example and the comparative example was used. The mouth of a 200 ml beaker containing 100 ml of 40 ° C. warm water was covered with the side of the test piece provided with the coating film, and left in a 40 ° C. atmosphere for 24 hours. After standing, the adhesion of water droplets on the coat surface was visually observed.
○: Water uniformly adheres to the surface of the coat surface, and no cloudiness is observed.
Δ: Partial or slight cloudiness was observed.
X: Water droplets adhered, and significant clouding was observed.
<PVA−1の合成>
撹拌機、窒素導入口、添加剤導入口及び開始剤添加口を備えた6Lの反応槽に酢酸ビニル2250g及びメタノール750gを仕込み、60℃に昇温した後30分間窒素バブリングにより系中を窒素置換した。反応槽内の温度を60℃に調整し、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.9gを加えて重合を開始した。重合中は重合温度を60℃に維持した。4時間後に重合率が50%に達したところで冷却して重合を停止した。次いで、減圧下にて未反応の酢酸ビニルを除去し、ポリ酢酸ビニル(以下、PVAcと略記することがある)のメタノール溶液を得た。上記PVAcのメタノール溶液の濃度を25%に調整し、アルカリモル比(NaOHのモル数/PVAc中のビニルエステル単位のモル数)が0.007となるようにNaOHメタノール溶液(10%濃度)を添加して温度40℃でけん化した。得られたビニルアルコール系共重合体はメタノールで洗浄した。以上の操作により得られたPVA−1のけん化度は84.0モル%であった。PVAの平均重合度を常法のJIS K6726(1994)に準じて測定したところ1650であった。
<Synthesis of PVA-1>
A 6L reactor equipped with a stirrer, nitrogen inlet, additive inlet and initiator inlet was charged with 2250 g of vinyl acetate and 750 g of methanol, heated to 60 ° C. and then purged with nitrogen by nitrogen bubbling for 30 minutes. did. The temperature in the reaction vessel was adjusted to 60 ° C., and 0.9 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was added to initiate polymerization. The polymerization temperature was maintained at 60 ° C. during the polymerization. After 4 hours, when the polymerization rate reached 50%, the polymerization was stopped by cooling. Next, unreacted vinyl acetate was removed under reduced pressure to obtain a methanol solution of polyvinyl acetate (hereinafter sometimes abbreviated as PVAc). The concentration of the PVAc methanol solution was adjusted to 25%, and the NaOH methanol solution (10% concentration) was adjusted so that the alkali molar ratio (number of moles of NaOH / number of moles of vinyl ester units in PVAc) was 0.007. Added and saponified at a temperature of 40 ° C. The obtained vinyl alcohol copolymer was washed with methanol. The saponification degree of PVA-1 obtained by the above operation was 84.0 mol%. It was 1650 when the average degree of polymerization of PVA was measured according to JIS K6726 (1994) of a conventional method.
<PVA−2〜6の合成>
けん化条件を表1に示したけん化条件に変更したこと以外はPVA−1と同様にして、PVA2〜6をそれぞれ合成した。
<Synthesis of PVA-2 to 6>
PVA 2 to 6 were synthesized in the same manner as PVA-1, except that the saponification conditions were changed to the saponification conditions shown in Table 1.
<PVA−7の合成>
撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に酢酸ビニル59.2kg及びメタノール6.2kgを仕込み、60℃に昇温した後30分間窒素バブリングにより系中を窒素置換した。次いで反応槽圧力が0.6MPaとなるようにエチレンを導入仕込みした。開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)をメタノールに溶解した濃度2.8g/L溶液を調製し、窒素ガスによるバブリングを行って窒素置換した。上記の反応槽内温を60℃に調整した後、上記の開始剤溶液66mLを注入し、重合を開始した。重合中はエチレンを導入して反応槽圧力を0.6MPaに、重合温度を60℃に維持し、上記の開始剤溶液を200mL/hrで連続添加した。4時間後に重合率が40%に達したところで冷却して重合を停止した。反応槽を解放して脱エチレンしたあと窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下に未反応酢酸ビニルモノマーを除去し、PVAcのメタノール溶液とした。このPVAcの1H−NMR測定から求めたエチレン変性量は4.5モル%であった。上記PVAcのメタノール溶液を20%となるように調整し、アルカリモル比(NaOHのモル数/PVAc中のビニルエステル単位のモル数)0.05となるようにNaOHメタノール溶液(10%濃度)を添加して温度40℃でけん化した。得られた変性PVA(PVA−7)のけん化度は98.4モル%であった。PVA−7の平均重合度を常法のJIS K6726(1994)に準じて測定したところ1550であった。
<Synthesis of PVA-7>
A 100 L pressure reactor equipped with a stirrer, nitrogen inlet, ethylene inlet and initiator addition port was charged with 59.2 kg of vinyl acetate and 6.2 kg of methanol, heated to 60 ° C., and then nitrogen bubbling for 30 minutes. The inside was replaced with nitrogen. Next, ethylene was introduced and charged so that the reactor pressure was 0.6 MPa. A 2.8 g / L solution having 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) dissolved in methanol as an initiator was prepared, and nitrogen substitution was performed by bubbling with nitrogen gas. After adjusting the temperature inside the reaction vessel to 60 ° C., 66 mL of the initiator solution was injected to initiate polymerization. During the polymerization, ethylene was introduced to maintain the reactor pressure at 0.6 MPa, the polymerization temperature at 60 ° C., and the above initiator solution was continuously added at 200 mL / hr. After 4 hours, when the polymerization rate reached 40%, the polymerization was stopped by cooling. The reaction vessel was opened and deethylene removed, and then nitrogen gas was bubbled to completely remove ethylene. Subsequently, the unreacted vinyl acetate monomer was removed under reduced pressure to obtain a PVAc methanol solution. The ethylene modification amount determined from 1 H-NMR measurement of this PVAc was 4.5 mol%. The methanol solution of PVAc was adjusted to 20%, and the NaOH methanol solution (10% concentration) was adjusted so that the alkali molar ratio (number of moles of NaOH / number of moles of vinyl ester units in PVAc) was 0.05. Added and saponified at a temperature of 40 ° C. The degree of saponification of the obtained modified PVA (PVA-7) was 98.4 mol%. It was 1550 when the average degree of polymerization of PVA-7 was measured according to JIS K6726 (1994) of the conventional method.
<PVA−8の合成>
撹拌機、窒素導入口、添加剤導入口及び開始剤添加口を備えた6Lの反応槽に、酢酸ビニル2250g、メタノール750g及びイタコン酸0.15gを仕込み、窒素バブリングをしながら30分間系内を窒素置換した。また、ディレー溶液としてイタコン酸をメタノールに溶解して濃度1%としたコモノマー溶液を調製し、窒素ガスのバブリングにより窒素置換した。反応槽内の温度を60℃に調整し、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.5gを添加し重合を開始した。重合中は反応槽内の温度を60℃に維持するとともに、重合溶液中のモノマー組成(酢酸ビニルとイタコン酸の比率)が一定となるようにディレー溶液を滴下した。2.5時間後に重合率が40%に達したところで冷却して重合を停止した。重合を停止するまで加えたコモノマー溶液(逐次添加液)の総量は97gであった。次いで減圧下にて未反応の酢酸ビニルを除去し、イタコン酸変性PVAcのメタノール溶液を得た。このPVAcの1H−NMR測定から求めたイタコン酸変性量は0.1モル%であった。上記PVAcのメタノール溶液の濃度を25%に調整し、アルカリモル比0.02(NaOHのモル数/PVAc中のビニルエステル単位のモル数)となるようにNaOHメタノール溶液(10%濃度)を添加して温度40℃でけん化した。得られた変性PVA(PVA−8)のけん化度は98.6モル%であった。PVA−8の平均重合度を常法のJIS K6726(1994)に準じて測定したところ1870であった。
得られた各PVAの重合度、けん化度及び変性量については、表1に再掲する。
<Synthesis of PVA-8>
A 6 L reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, an additive inlet and an initiator inlet was charged with 2250 g of vinyl acetate, 750 g of methanol and 0.15 g of itaconic acid, and the inside of the system was maintained for 30 minutes while bubbling nitrogen. Replaced with nitrogen. Further, a comonomer solution having a concentration of 1% by dissolving itaconic acid in methanol was prepared as a delay solution, and nitrogen substitution was performed by bubbling nitrogen gas. The temperature in the reaction vessel was adjusted to 60 ° C., and 0.5 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile was added to initiate polymerization. During the polymerization, the temperature in the reaction vessel was maintained at 60 ° C., and the delay solution was added dropwise so that the monomer composition (ratio of vinyl acetate and itaconic acid) in the polymerization solution was constant. After 2.5 hours, when the polymerization rate reached 40%, the polymerization was stopped by cooling. The total amount of the comonomer solution (sequentially added solution) added until the polymerization was stopped was 97 g. Next, unreacted vinyl acetate was removed under reduced pressure to obtain a methanol solution of itaconic acid-modified PVAc. The amount of itaconic acid modification determined from 1 H-NMR measurement of this PVAc was 0.1 mol%. Adjust the concentration of the PVAc methanol solution to 25% and add NaOH methanol solution (10% concentration) so that the alkali molar ratio is 0.02 (number of moles of NaOH / number of moles of vinyl ester units in PVAc). And saponified at a temperature of 40 ° C. The degree of saponification of the obtained modified PVA (PVA-8) was 98.6 mol%. It was 1870 when the average degree of polymerization of PVA-8 was measured according to JIS K6726 (1994) of the conventional method.
The degree of polymerization, the degree of saponification, and the amount of modification of each PVA obtained are listed again in Table 1.
[実施例1]
PVA−1(重合度1650、けん化度84モル%)を水に溶解して4%水溶液を作製した。このPVA水溶液100部(内PVA4部)に、酸化ジルコニウム粒子の30%分散液(堺化学株式会社製SZR−W、平均粒子径5nm、配位数8)13部(この内、酸化ジルコニウム粒子4部)を加えて、耐水性組成物(4%水溶液)を作製した。この溶液を流延し、20℃で乾燥して無色透明のシート状物(シート状の耐水性組成物:厚み50μm)を得た。得られたシート状物の外観は無色透明であった。シート状物中のTEM観察の結果、酸化物粒子の平均分散粒径は5nmであった。次いで、得られたシート状物を水中(20℃)に24時間浸漬した後の膨潤度及び溶出率を測定したところ、膨潤度は7.9倍、溶出率は21.6%であった。更に、煮沸水浴中の熱水に1時間浸漬した後引き上げたところ、シート状物は膨潤はしているもののしっかりとした形状を保っており表面のヌメり感もなかった。また、上で作製した組成物の水溶液を20℃で一週間放置した後も、水溶液は流動性を保持しており、その増粘倍率は1.9倍であった。さらに、別途作製した該組成物の10%水溶液をガラス板上に乾燥後の塗膜の厚みが2μmになるように塗布して、20℃で乾燥して防曇性評価用の試験片を作製した。この試験片を用いて前述の防曇性の評価を実施したところ、試験片に曇りは発生しなかった。
[Example 1]
PVA-1 (polymerization degree 1650, saponification degree 84 mol%) was dissolved in water to prepare a 4% aqueous solution. To 100 parts of this PVA aqueous solution (4 parts of PVA), 13 parts of a 30% dispersion of zirconium oxide particles (SZR-W, Sakai Chemical Co., Ltd., average particle diameter 5 nm, coordination number 8) (of which zirconium oxide particles 4 Part) was added to prepare a water-resistant composition (4% aqueous solution). This solution was cast and dried at 20 ° C. to obtain a colorless and transparent sheet (sheet-like water-resistant composition: thickness 50 μm). The appearance of the obtained sheet was colorless and transparent. As a result of TEM observation in the sheet-like material, the average dispersed particle size of the oxide particles was 5 nm. Subsequently, when the obtained sheet-like material was immersed in water (20 ° C.) for 24 hours, the degree of swelling and the elution rate were measured. The degree of swelling was 7.9 times, and the elution rate was 21.6%. Furthermore, when it was pulled up after being immersed in hot water in a boiling water bath for 1 hour, the sheet-like material was swollen but maintained a firm shape, and there was no slickness on the surface. Further, even after the aqueous solution of the composition prepared above was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, the aqueous solution maintained fluidity, and its viscosity increase factor was 1.9 times. Further, a separately prepared 10% aqueous solution of the composition was applied on a glass plate so that the thickness of the coating film after drying was 2 μm, and dried at 20 ° C. to prepare a test piece for antifogging evaluation. did. When the above-described evaluation of the antifogging property was carried out using this test piece, no fogging occurred on the test piece.
[実施例2〜6]
実施例1で用いたPVA種類(成分(A))及び金属酸化物微粒子(成分(B))の種類及び添加量を、表2に示すように変更した以外は実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
[Examples 2 to 6]
Except that the PVA type (component (A)) and metal oxide fine particles (component (B)) used in Example 1 were changed as shown in Table 2, the same procedure was performed as in Example 1. . The results are shown in Table 2.
[比較例1]
PVA−4(重合度1650、けん化度99モル%)を水に溶解して4%水溶液を作成した。このPVA水溶液100部(内PVA4部)に、炭酸ジルコニアアンモニウム((NH4)2ZrO(CO3)2)水溶液(第一稀元素化学工業株式会社製ジルコゾールAC−7、酸化ジルコニウム分13%)を3.4部(この内、酸化ジルコニウム0.44部)加えて、耐水性組成物(4%水溶液)を作成した。この溶液を流延し、20℃で乾燥して無色透明のシート状物(厚み50μm)を得た。得られたシート状物の外観は無色透明であった。シート状物中のTEM観察の結果、酸化物粒子は観察されなかった。次いで、得られたシート状物を水中(20℃)に24時間浸漬した後の膨潤度及び溶出率を測定したところ、膨潤度は6.0倍、溶出率は51.3%であった。しかし、煮沸熱水浴中の熱水に1時間浸漬するとシート状物は完全に溶解した。また、上で作成した組成物の水溶液を20℃で1週間放置したところ、溶液は1週間以内にゲル化した。さらに、別途作製したこの組成物の10%水溶液をガラス板上に乾燥後の塗膜の厚みが2μmになるように塗布して、20℃で乾燥して防曇性評価用の試験片を作製した。この試験片を用いて前述の防曇性の評価を実施したところ試験片表面に若干の曇りが見られた。
[Comparative Example 1]
PVA-4 (polymerization degree 1650, saponification degree 99 mol%) was dissolved in water to prepare a 4% aqueous solution. In 100 parts of this PVA aqueous solution (4 parts in PVA), zirconia ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 ZrO (CO 3 ) 2 ) aqueous solution (Zircozol AC-7 manufactured by Daiichi Elemental Chemical Co., Ltd., zirconium oxide content 13%) Of 3.4 parts (of which 0.44 parts of zirconium oxide) was added to prepare a water resistant composition (4% aqueous solution). This solution was cast and dried at 20 ° C. to obtain a colorless and transparent sheet (thickness 50 μm). The appearance of the obtained sheet was colorless and transparent. As a result of TEM observation in the sheet-like material, oxide particles were not observed. Subsequently, when the obtained sheet-like material was immersed in water (20 ° C.) for 24 hours, the degree of swelling and the elution rate were measured. The degree of swelling was 6.0 times and the elution rate was 51.3%. However, the sheet was completely dissolved when immersed in hot water in a boiling hot water bath for 1 hour. Moreover, when the aqueous solution of the composition prepared above was left at 20 ° C. for 1 week, the solution gelled within 1 week. Furthermore, a 10% aqueous solution of this composition prepared separately was applied on a glass plate so that the thickness of the coating film after drying was 2 μm, and dried at 20 ° C. to prepare a test piece for antifogging evaluation. did. When the above-described evaluation of the antifogging property was carried out using this test piece, some fogging was observed on the surface of the test piece.
[比較例2〜5]
実施例1で用いたPVA種類(成分(A))及び金属酸化物粒子(成分(B))の種類及び添加量を、表2に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
[Comparative Examples 2 to 5]
Except that the PVA type (component (A)) and the metal oxide particles (component (B)) used in Example 1 were changed as shown in Table 2, the same as in Example 1. went. The results are shown in Table 2.
表2に示されるように、各実施例の耐水性組成物は、成膜後、又は基材にコート後、室温付近といった比較的低温で乾燥しても、冷水のみならず温水に対しても耐水性が良好であった。また、粘度安定性、透明性及び防曇性にも優れていることが分かった。 As shown in Table 2, the water-resistant composition of each example can be applied not only to cold water but also to hot water after film formation or after coating on a substrate and drying at a relatively low temperature such as around room temperature. Water resistance was good. Moreover, it turned out that it is excellent also in viscosity stability, transparency, and anti-fogging property.
比較例1、2は、成分(B)として炭酸ジルコニウムアンモニウム(水溶性の酸化ジルコニウム)を使用したものである。比較例1においては、得られたシート状物は無色透明であり、水中(20℃)に24時間浸漬した後の膨潤度は6.0倍、溶出率は51.3%であった。また、煮沸熱水浴中の熱水に1時間浸漬するとシート状物は完全に溶解した。また、作成した組成物の水溶液を20℃で1週間放置したところ、溶液は1週間以内にゲル化し、粘度安定性に欠けた。比較例2においては、組成物の水溶液調製時にゲル化した。そのため、耐水性組成物としての評価は実施していない。 In Comparative Examples 1 and 2, ammonium zirconium carbonate (water-soluble zirconium oxide) was used as the component (B). In Comparative Example 1, the obtained sheet-like material was colorless and transparent, the degree of swelling after being immersed in water (20 ° C.) for 24 hours was 6.0 times, and the elution rate was 51.3%. Moreover, when immersed in hot water in a boiling hot water bath for 1 hour, the sheet was completely dissolved. When the prepared aqueous solution of the composition was allowed to stand at 20 ° C. for 1 week, the solution gelled within 1 week and lacked viscosity stability. In Comparative Example 2, gelation occurred during preparation of the aqueous solution of the composition. Therefore, evaluation as a water resistant composition is not carried out.
比較例3、4は、成分比(A/B)が本発明の範囲外(A/B=99/1又は10/90)のものである。比較例3では酸化物粒子(B)の比率が低いために、得られたシート状物は無色透明であったが、水中(20℃)に浸漬することで崩壊した。また、防曇性の評価は劣っていた。
一方、比較例4では酸化物粒子(B)の比率が高いために得られたシート状物に柔軟性や強度などがなく、シート状物として耐水性評価を実施することが不可能であった。
In Comparative Examples 3 and 4, the component ratio (A / B) is outside the range of the present invention (A / B = 99/1 or 10/90). In Comparative Example 3, since the ratio of the oxide particles (B) was low, the obtained sheet-like material was colorless and transparent, but collapsed by being immersed in water (20 ° C.). Moreover, the evaluation of antifogging property was inferior.
On the other hand, in Comparative Example 4, since the ratio of the oxide particles (B) was high, the obtained sheet-like material did not have flexibility and strength, and it was impossible to perform water resistance evaluation as a sheet-like material. .
比較例5は、酸化物粒子の平均粒径(平均分散粒径)が50nmを上回り、70nmのものである。得られたシート状物は白色で透明性に欠き、水中(20℃)に浸漬することで崩壊した。また、防曇性の評価は劣っていた。 In Comparative Example 5, the average particle diameter (average dispersed particle diameter) of the oxide particles exceeds 50 nm and is 70 nm. The obtained sheet-like material was white and lacked transparency, and collapsed by being immersed in water (20 ° C.). Moreover, the evaluation of antifogging property was inferior.
比較例6、7は、酸化物粒子(B)の金属の配位数が6未満のものである。比較例6においては、得られたシート状物は無色透明であり、水中(20℃)に24時間浸漬した後の13.2倍、溶出率は55.3%であった。また、煮沸熱水浴中の熱水に1時間浸漬するとシート状物は完全に溶解した。また、組成物(水溶液)を20℃で一週間放置した後も、水溶液は流動性を保持しており、その増粘倍率は1.2倍であった。
比較例7においては、得られたシート状物は淡青色透明であり、水中(20℃)に24時間浸漬した後の膨潤度は10.8倍、溶出率は40.2%であった。また、煮沸熱水浴中の熱水に1時間浸漬するとシート状物は完全に溶解した。組成物(水溶液)を室温(20℃付近)で一週間放置した後も、水溶液は流動性を保持しており、増粘倍率は1.7倍であった。
In Comparative Examples 6 and 7, the metal coordination number of the oxide particles (B) is less than 6. In Comparative Example 6, the obtained sheet was colorless and transparent, 13.2 times after being immersed in water (20 ° C.) for 24 hours, and the elution rate was 55.3%. Moreover, when immersed in hot water in a boiling hot water bath for 1 hour, the sheet was completely dissolved. Further, even after the composition (aqueous solution) was allowed to stand at 20 ° C. for one week, the aqueous solution maintained fluidity, and the viscosity increasing ratio was 1.2 times.
In Comparative Example 7, the obtained sheet-like material was light blue and transparent, the swelling degree after being immersed in water (20 ° C.) for 24 hours was 10.8 times, and the elution rate was 40.2%. Moreover, when immersed in hot water in a boiling hot water bath for 1 hour, the sheet was completely dissolved. Even after the composition (aqueous solution) was allowed to stand at room temperature (around 20 ° C.) for one week, the aqueous solution maintained fluidity and the thickening factor was 1.7 times.
以上説明したように、本発明の耐水性組成物は、水溶液粘度安定性、耐水性、透明性に優れ、防曇剤をはじめ、その他コート剤、接着剤、バインダー等に好適に用いることができる。
As described above, the water-resistant composition of the present invention is excellent in aqueous solution viscosity stability, water resistance and transparency, and can be suitably used for anti-fogging agents, other coating agents, adhesives, binders and the like. .
Claims (1)
上記混合液から水を除去する工程
を有し、
上記ビニルアルコール系重合体(A)の酸化物粒子(B)に対する質量比(A/B)が30/70以上90/10以下であり、
上記ビニルアルコール系重合体(A)のけん化度が88モル%以上99モル%以下、平均重合度が1,000以上5,000以下であり、
上記酸化物粒子(B)を構成する酸化物が酸化ジルコニウムである耐水性組成物の製造方法。
A mixture of a vinyl alcohol polymer (A) and a metal oxide particle (B) having an average dispersed particle diameter of 50 nm or less and a coordination number of 6 or more with water as a dispersion medium (zirconyl chelate And a step of removing water from the mixed solution,
The mass ratio (A / B) of the vinyl alcohol polymer (A) to the oxide particles (B) is 30/70 or more and 90/10 or less,
The vinyl alcohol polymer (A) having a saponification degree of 99 mol% or less than 88 mol%, average polymerization degree Ri der 1,000 to 5,000,
The manufacturing method of the water-resistant composition whose oxide which comprises the said oxide particle (B) is a zirconium oxide .
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