JP5977005B2 - Light resistant paint - Google Patents
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Description
本発明は、耐光性塗料に関するものであり、さらに詳しくは、紫外線吸収基を有するポリマーと、ポリウレタンのディスパージョン(以下、「PUD」ということがある。)とを含有してなる水分散性の塗料に関するものである。 The present invention relates to a light-resistant paint, and more specifically, a water-dispersible composition comprising a polymer having an ultraviolet absorbing group and a polyurethane dispersion (hereinafter sometimes referred to as “PUD”). It relates to paint.
樹脂製品は、長期にわたって使用又は保存されると、紫外線曝露によって種々の性能劣化を生ずることがある。性能劣化の例としては、分子量低下による弾性低下、引張強度の低下、割れの発生などの物性低下、電気的性質の劣化、光沢低下、着色、退色、及び変色などがある。このような問題を改善するために、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤などの紫外線吸収剤が添加された塗料やコーティング剤で処理される。特に建築内外装材、太陽電池を構成する基材、車輌内外装材、マーキングフィルム、家具、電気製品に使用される塗料には高い耐光性、耐水性、耐熱性、耐候性が要求される。 When a resin product is used or stored for a long period of time, various performance deteriorations may occur due to ultraviolet exposure. Examples of the performance deterioration include a decrease in elasticity due to a decrease in molecular weight, a decrease in tensile strength, a decrease in physical properties such as generation of cracks, a deterioration in electrical properties, a decrease in gloss, coloring, fading, and discoloration. In order to improve such problems, for example, treatment with a paint or coating agent to which UV absorbers such as benzotriazole UV absorbers, benzophenone UV absorbers, salicylate UV absorbers, and triazine UV absorbers are added. Is done. In particular, high light resistance, water resistance, heat resistance, and weather resistance are required for coating materials used for building interior and exterior materials, base materials constituting solar cells, vehicle interior and exterior materials, marking films, furniture, and electrical products.
しかしながら、これらの紫外線吸収剤は非反応性の低分子化合物であるため、経時的な塗料からのブリードアウト、乾燥や成形時の熱による揮発や分解、溶剤や薬品による溶出などの問題がある。したがって、紫外線吸収剤が塗料中に十分含有されず、耐光性が発揮又は維持できない場合が指摘されてきた。また、塗料中に多量に紫外線吸収剤を添加しようとしても、低分子量の紫外線吸収剤は相溶性が低いために層分離を起こし、透明性や機械的強度の低下が生ずることがある。 However, since these ultraviolet absorbers are non-reactive low molecular compounds, there are problems such as bleed out from paint over time, volatilization and decomposition due to heat during drying and molding, and elution with solvents and chemicals. Therefore, it has been pointed out that the ultraviolet absorber is not sufficiently contained in the paint and the light resistance cannot be exhibited or maintained. Even if a large amount of the UV absorber is added to the coating material, the low molecular weight UV absorber is poorly compatible and therefore causes layer separation, resulting in a decrease in transparency and mechanical strength.
なお、塗料やコーティング剤は、従来の溶剤型から、環境負荷の小さい水性型への転換が進んでいる。しかしながら、従来の紫外線吸収剤を水性型の塗料に大量に配合するには、分散剤を用いて予め分散させてから配合する必要があった。このため、配合に際して手間がかかるとともに、ブリードアウトしやすいといった問題もある。 In addition, paints and coating agents are being converted from conventional solvent types to water-based types with a low environmental load. However, in order to blend a large amount of the conventional ultraviolet absorber in the water-based paint, it is necessary to blend after dispersing in advance using a dispersant. For this reason, there is a problem that it takes time and effort to blend out and is easy to bleed out.
水性アクリル系樹脂は耐候性及び強靭性に優れるため、塗料として広く用いられている。しかしながら、アクリル樹脂単独では、ガラス転移点(Tg)を高くすると造膜性が低下してしまい、クラックが入りやすくなるので、溶剤を併用する必要がある。一方、アクリル樹脂のガラス転移点(Tg)を低くすると、タックが強くなるため、巻き取りができない、或いは耐久性が低くなるといった問題が生ずる場合がある。これらの問題を改善するため、水性アクリル系樹脂を、弾性、密着性、及び耐摩耗性に優れるPUDと併用することにより、双方の樹脂の長所を併せ持つようにすることが行われている。このため、水性アクリル系樹脂とPUDを含有する塗料については、水性アクリル系樹脂とPUDの相溶性が優れていることが望まれる。さらに、水性アクリル系樹脂とPUDとを混合する際には、ショック凝集が生じないことが必要である。 Aqueous acrylic resins are widely used as paints because of their excellent weather resistance and toughness. However, when the acrylic resin alone is used, if the glass transition point (Tg) is increased, the film-forming property is lowered and cracks are likely to occur. Therefore, it is necessary to use a solvent in combination. On the other hand, when the glass transition point (Tg) of the acrylic resin is lowered, the tack becomes strong, so that there may be a problem that winding cannot be performed or durability is lowered. In order to improve these problems, an aqueous acrylic resin is used in combination with a PUD that is excellent in elasticity, adhesion, and wear resistance so as to have the advantages of both resins. For this reason, about the coating material containing water-based acrylic resin and PUD, it is desired that the compatibility of water-based acrylic resin and PUD is excellent. Further, when the aqueous acrylic resin and PUD are mixed, it is necessary that shock aggregation does not occur.
このような観点から、その分子内に反応型の二重結合(不飽和結合)を有する低分子量の紫外線吸収剤を重合し、高分子量化することが考えられる。しかしながら、このような紫外線吸収剤を単独で重合しようとしても、水性アクリル系樹脂とPUDの相溶性を改良することはできない。このため、重合性基を有するベンゾフェノン型紫外線吸収剤とアクリル系モノマーとを重合して、非ブリードアウト性、非溶出性、及び耐熱性を改良し、添加する高分子材料との相溶性を向上させる試みがなされている(特許文献1参照)。しかしながら、この試みでは、一部の高分子材料との相溶性の改善効果が不十分であるとともに、水性製品への応用は困難であるといった問題がある。 From such a viewpoint, it is conceivable to polymerize a low molecular weight ultraviolet absorber having a reactive double bond (unsaturated bond) in the molecule to increase the molecular weight. However, even if such an ultraviolet absorber is polymerized alone, the compatibility of the aqueous acrylic resin and PUD cannot be improved. For this reason, benzophenone type UV absorbers with polymerizable groups and acrylic monomers are polymerized to improve non-bleed out properties, non-elution properties, and heat resistance, and to improve compatibility with added polymer materials. Attempts have been made (see Patent Document 1). However, this trial has problems that the effect of improving the compatibility with some polymer materials is insufficient and that it is difficult to apply to aqueous products.
また、水性エマルジョン型の高分子紫外線吸収剤が報告されている(特許文献2参照)。しかしながら、この高分子紫外線吸収剤は、水に分散させるために乳化剤を使用する必要があるため、耐水性が不十分であるとともに、透明性が低下したり、乳化剤がブリードアウトしたりする場合がある。 In addition, an aqueous emulsion type polymeric ultraviolet absorber has been reported (see Patent Document 2). However, since this polymer ultraviolet absorber needs to use an emulsifier in order to disperse in water, water resistance is insufficient, transparency may be lowered, and the emulsifier may bleed out. is there.
また、ベンゾトリアゾール型の紫外線吸収剤にラクトンを付加させてポリエステルポリオールとしたものを用いて、紫外線吸収PUDを得る報告がなされている(特許文献3参照)。しかしながら、ポリエステルポリオール中にはポリエステル構造が存在するため、耐加水分解性などの耐候性に劣る場合がある。 There has also been a report of obtaining an ultraviolet absorption PUD using a polyester polyol obtained by adding a lactone to a benzotriazole type ultraviolet absorber (see Patent Document 3). However, since polyester polyester has a polyester structure, it may be inferior in weather resistance such as hydrolysis resistance.
従って、本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑み、その課題とするところは、従来の紫外線吸収剤を用いた場合に比して、耐光性、非ブリードアウト性、相溶性、耐水性、透明性、及び耐熱性に優れ、単独又は種々の樹脂との配合により、特に、光劣化を抑制するとともに、耐久性が向上した塗料を提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the conventional technology, the present invention has a problem that light resistance, non-bleed out property, compatibility, compared with the case where a conventional ultraviolet absorber is used. An object of the present invention is to provide a paint excellent in water resistance, transparency, and heat resistance, especially by suppressing photodegradation and improving durability by blending alone or with various resins.
そこで、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、紫外線吸収型ポリマーとポリウレタンのディスパージョンを組み合せることにより、前記課題の解決可能な塗料を提供できることに着目し、かかる知見に基いて本発明に想到した。 Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have paid attention to the fact that a paint capable of solving the above problems can be provided by combining an ultraviolet absorbing polymer and a polyurethane dispersion, The present invention has been conceived based on such knowledge.
通常、塗料の塗膜形成要素は、合成樹脂、油脂等の塗膜形成主要素と可塑剤、乾燥剤、安定剤等の塗膜形成副要素および顔料からなり、また、必要に応じて溶剤が使用されるが、本発明に係る紫外線吸収型ポリマー(A)と、ポリウレタン(B)のディスパージョンとの組合せからなるポリマー組成物は、直接前記塗膜形成要素となり得るものであることを見い出したものであり、以下に説明するように、従来の課題を解決しさらに特異な効果を奏するものである。 Usually, a coating film forming element of a paint consists of a coating film forming main element such as a synthetic resin or oil, and a coating film forming subelement such as a plasticizer, a drying agent or a stabilizer, and a pigment. Although used, it has been found that a polymer composition comprising a combination of the ultraviolet-absorbing polymer (A) according to the present invention and a dispersion of polyurethane (B) can directly serve as the film-forming element. As described below, the present invention solves the conventional problems and provides more specific effects.
かくして、本発明によれば以下に示す塗料が提供される。 Thus, according to the present invention, the following paints are provided.
[1]紫外線吸収型ポリマー(A)と、ポリウレタン(B)のディスパージョンとを含有してなる塗料。 [1] A paint comprising an ultraviolet absorbing polymer (A) and a dispersion of polyurethane (B).
[2]前記紫外線吸収型ポリマー(A)が、二重結合及び紫外線吸収基を有する化合物(a)(以下、「化合物(a)」ということがある。)と、二重結合含有成分(h)とを含む重合成分を重合させて得られる重合生成物である前記[1]に記載の塗料。 [2] The ultraviolet absorbing polymer (A) comprises a compound (a) having a double bond and an ultraviolet absorbing group (hereinafter sometimes referred to as “compound (a)”), a double bond-containing component (h The coating material according to [1], which is a polymerization product obtained by polymerizing a polymerization component containing
[3]前記化合物(a)が、下記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される前記[1]に記載の塗料。 [3] The paint according to [1], wherein the compound (a) is represented by any one of the following general formulas (1) to (4).
(前記一般式(1)中、Xは、ハロゲン、水素原子、又は炭素数10以下のアルキル基を示し、R1は、水素原子又は炭素数10以下のアルキル基を示し、R2は、単結合、炭素数10以下のアルキレン基、炭素数10以下のオキシアルキレン基、又は炭素数10以下のヒドロキシオキシアルキレン基を示し、R3は、水素原子又はメチル基を示す。) (In the general formula (1), X represents a halogen, a hydrogen atom, or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 2 represents a single atom. A bond, an alkylene group having 10 or less carbon atoms, an oxyalkylene group having 10 or less carbon atoms, or a hydroxyoxyalkylene group having 10 or less carbon atoms, and R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group.
(前記一般式(2)中、Xは、ハロゲン、水素原子、又は炭素数10以下のアルキル基を示し、R1は、単結合、炭素数10以下のアルキレン基、炭素数10以下のオキシアルキレン基、又は炭素数10以下のヒドロキシオキシアルキレン基を示し、R2は、水素原子又はメチル基示す。) (In the general formula (2), X represents a halogen, a hydrogen atom, or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 1 is a single bond, an alkylene group having 10 or less carbon atoms, or an oxyalkylene having 10 or less carbon atoms. Group or a hydroxyoxyalkylene group having 10 or less carbon atoms, and R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
(前記一般式(3)中、Xは、ハロゲン、水素原子、又は炭素数10以下のアルキル基を示し、R1は、単結合、炭素数10以下のアルキレン基、炭素数10以下のオキシアルキレン基、又は炭素数10以下のヒドロキシオキシアルキレン基を示し、R2は、水素原子又はメチル基示す。) (In the general formula (3), X represents a halogen, a hydrogen atom, or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 1 is a single bond, an alkylene group having 10 or less carbon atoms, or an oxyalkylene having 10 or less carbon atoms. Group or a hydroxyoxyalkylene group having 10 or less carbon atoms, and R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
(前記一般式(4)中、R1は、単結合、炭素数20以下のアルキレン基、炭素数20以下のオキシアルキレン基、又は炭素数20以下のヒドロキシアルコキシル基を示し、R2は、水素原子又はメチル基を示し、R3〜R6は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルコキシル基を示す。) (In the general formula (4), R 1 represents a single bond, an alkylene group having 20 or less carbon atoms, an oxyalkylene group having 20 or less carbon atoms, or a hydroxyalkoxyl group having 20 or less carbon atoms, and R 2 represents hydrogen. An atom or a methyl group is shown, R < 3 > -R < 6 > shows a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxyl group each independently.)
[4]前記二重結合含有成分(h)が、スチレン系モノマー、アクリル酸系モノマー、メタクリル酸系モノマー、及びアクリロニトリル系モノマーからなる群より選択される少なくとも一種の重合成分である前記[1]に記載の塗料。 [4] The [1], wherein the double bond-containing component (h) is at least one polymerization component selected from the group consisting of a styrene monomer, an acrylic acid monomer, a methacrylic acid monomer, and an acrylonitrile monomer. The paint described in 1.
[5]前記紫外線吸収型ポリマー(A)に含まれる、前記化合物(a)に由来する構成単位の割合が1〜80質量%である前記[1]に記載の塗料。 [5] The paint according to [1], wherein the proportion of the structural unit derived from the compound (a) contained in the ultraviolet absorbing polymer (A) is 1 to 80% by mass.
[6]前記紫外線吸収型ポリマー(A)は、ガラス転移点(Tg)が−20〜160℃、好ましくは−10〜150℃、重量平均分子量(Mw)が1,000〜1,500,000、好ましくは5,000〜100,000、及び酸価が2〜200mgKOH/g、好ましくは5〜100mgKOHであるとともに、水に溶解又は分散可能である前記[1]に記載の塗料。 [6] The ultraviolet absorbing polymer (A) has a glass transition point (Tg) of -20 to 160 ° C, preferably -10 to 150 ° C, and a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 1,500,000. The paint according to the above [1], which preferably has 5,000 to 100,000 and an acid value of 2 to 200 mgKOH / g, preferably 5 to 100 mgKOH, and can be dissolved or dispersed in water.
[7]前記ポリウレタン(B)は、活性水素含有基及びアニオン性親水性基(水素基を除く。)を有する化合物(b)と、ポリオール(c)及び/又はポリアミン(d)と、ポリイソシアネート(e)とを含有してなる反応成分を反応させることにより得られる反応生成物である前記[1]に記載の塗料。 [7] The polyurethane (B) comprises a compound (b) having an active hydrogen-containing group and an anionic hydrophilic group (excluding a hydrogen group), a polyol (c) and / or a polyamine (d), and a polyisocyanate. The paint according to [1], which is a reaction product obtained by reacting a reaction component containing (e).
[8]前記反応成分が、さらに、短鎖ジオール成分(f)及び/又は短鎖ジアミン成分(g)を含有してなる前記[7]に記載の塗料。 [8] The paint according to [7], wherein the reaction component further contains a short-chain diol component (f) and / or a short-chain diamine component (g).
[9]前記ポリウレタン(B)が、前記化合物(b)、前記ポリオール(c)、前記ポリアミン(d)、前記短鎖ジオール成分(f)、及び前記短鎖ジアミン成分(g)の合計の活性水素含有基(アニオン性親水性基を除く)(1)と、前記ポリイソシアネート(e)のイソシアネート基(2)とを(1)/(2)=0.9〜1.5の当量比で反応させて得られた反応生成物である前記[7]に記載の塗料。 [9] The polyurethane (B) is a total activity of the compound (b), the polyol (c), the polyamine (d), the short chain diol component (f), and the short chain diamine component (g). A hydrogen-containing group (excluding an anionic hydrophilic group) (1) and an isocyanate group (2) of the polyisocyanate (e) in an equivalent ratio of (1) / (2) = 0.9 to 1.5 The paint according to [7], which is a reaction product obtained by reacting.
[10]前記化合物(b)が、下記一般式(5)で表される前記[7]又は[9]のいずれかに記載の塗料。 [10] The paint according to any one of [7] or [9], wherein the compound (b) is represented by the following general formula (5).
(HO−R'−)n−R−(R”−Xm)l ・・・(5)
(前記一般式(5)中、Rは、アルキレン基、シクロアルキル環、芳香族環、アミン構造、又は複素環を示し、R'は、アルキレン基、シクロアルキル環、又は芳香族環を示し、R”は、単結合、アルキレン基、シクロアルキル環、又は芳香族環を示し、Xは、−COOH、−SO3H、又は−PO3H2を示し、nは1又は2を示し、mは1又は2を示し、lは1〜3の整数を示す。)
[11]前記化合物(b)が、ジメチロールアルカン酸である前記[7]、[9]又は[10]のいずれかに記載の塗料。
(HO-R'-) n -R- ( R "-X m) l ··· (5)
(In the general formula (5), R represents an alkylene group, a cycloalkyl ring, an aromatic ring, an amine structure, or a heterocyclic ring, R ′ represents an alkylene group, a cycloalkyl ring, or an aromatic ring; R ″ represents a single bond, an alkylene group, a cycloalkyl ring, or an aromatic ring, X represents —COOH, —SO 3 H, or —PO 3 H 2 , n represents 1 or 2, m Represents 1 or 2, and l represents an integer of 1 to 3.)
[11] The paint according to any one of [7], [9] or [10], wherein the compound (b) is dimethylolalkanoic acid.
[12]前記ポリウレタン(B)の重量平均分子量が、1,000〜500,000であり、ディスパージョンの平均粒径が1nm〜1μmである前記[1]、[7]又は[9]のいずれかに記載の塗料。 [12] Any of [1], [7] or [9] above, wherein the polyurethane (B) has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000 and an average particle size of the dispersion of 1 nm to 1 μm. The paint according to crab.
[13]全固形分に対する前記紫外線吸収型ポリマー(A)の含有割合が0.1〜50質量%である前記[1]に記載の塗料。 [13] The paint according to [1], wherein the content of the ultraviolet absorbing polymer (A) with respect to the total solid content is 0.1 to 50% by mass.
[14]前記紫外線吸収型ポリマー(A)と、前記ポリウレタン(B)とを反応させて得られる塗料。 [14] A paint obtained by reacting the ultraviolet absorbing polymer (A) with the polyurethane (B).
[15]前記紫外線吸収型ポリマー(A)と、前記ポリウレタン(B)に対し、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、アジリジン化合物、オキサゾリン化合物、及びイソシアネート化合物からなる群より選択される少なくとも一種の架橋剤を添加させて得られる前記[14]に記載の塗料。 [15] At least one crosslinking agent selected from the group consisting of an epoxy compound, a carbodiimide compound, an aziridine compound, an oxazoline compound, and an isocyanate compound is added to the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B). The paint according to [14], which is obtained by performing the treatment.
[16]前記紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体と、前記ポリウレタン(B)のディスパージョンとを混合する工程を有する製造方法により製造される[1]に記載の塗料。 [16] The coating material according to [1], which is manufactured by a manufacturing method including a step of mixing the solution or water dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) and the dispersion of the polyurethane (B).
[17]前記ポリウレタン(B)のディスパージョンを調製する工程の中間段階において得られるウレタンプレポリマーに、前記紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を添加する工程を有する製造方法によって製造される[1]に記載の塗料。 [17] Manufactured by a production method comprising a step of adding a solution or an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) to a urethane prepolymer obtained in an intermediate stage of the step of preparing a dispersion of the polyurethane (B). The paint according to [1].
また、本発明によれば、以下に示す塗料の製造方法が提供される。 Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the coating material shown below is provided.
[18]前記[1]に記載の塗料の製造方法であって、
紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を調製する調製工程Aと、
ポリウレタン(B)のディスパージョンを調製する調製工程Bと、
前記調製工程Aにより得られる紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体と前記調製工程Bにより得られるポリウレタン(B)のディスパージョンとを混合する混合工程Cとからなる塗料の製造方法。
[18] The method for producing a paint according to [1] above,
A preparation step A for preparing a solution or an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A);
Preparation step B for preparing a dispersion of polyurethane (B),
A method for producing a coating material comprising a mixing step C in which a solution or an aqueous dispersion of an ultraviolet absorbing polymer (A) obtained in the preparation step A and a dispersion of a polyurethane (B) obtained in the preparation step B are mixed.
[19]前記[1]に記載の塗料の製造方法であって、
前記調製工程Bにおいて、ポリウレタン(B)のディスパージョンを調製する中間段階で得られるウレタンプレポリマーに、前記調製工程Aにより得られた紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を添加する添加工程Dからなる塗料の製造方法。
[19] The method for producing a paint according to [1],
In the preparation step B, a solution or an aqueous dispersion of the UV-absorbing polymer (A) obtained in the preparation step A is added to the urethane prepolymer obtained in the intermediate stage of preparing the dispersion of the polyurethane (B). A method for producing a coating material comprising the addition step D.
本発明の塗料は、従来の紫外線吸収剤を用いた場合に比して、耐光性、非ブリードアウト性、相溶性、耐水性、透明性、及び耐熱性に優れ、特に耐光性に顕著な効果を発揮し、また、単独又は種々の樹脂との配合で、樹脂製品の光劣化を抑制されるとともに、耐久性が向上した塗料であり、前記従来技術の課題が解決されたものである。また本発明の塗料はプライマー塗料としても使用することができる。 The paint of the present invention is superior in light resistance, non-bleed out property, compatibility, water resistance, transparency, and heat resistance as compared with the case of using a conventional ultraviolet absorber, and particularly has a remarkable effect on light resistance. In addition, it is a paint that can suppress the photodegradation of resin products and is improved in durability by being alone or blended with various resins, and solves the problems of the prior art. The paint of the present invention can also be used as a primer paint.
以下、本発明の実施の形態について説明する。もっとも本発明は以下の実施の形態により限定されるものではない。本発明の塗料は、紫外線吸収機能を有するものであり、紫外線吸収型ポリマー(A)と、ポリウレタン(B)のディスパージョンとを含有してなる、好ましくは安定な水分散物である。以下、その詳細について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following embodiments. The coating material of the present invention has an ultraviolet absorbing function, and is preferably a stable aqueous dispersion comprising an ultraviolet absorbing polymer (A) and a dispersion of polyurethane (B). The details will be described below.
また、可塑剤、安定剤等の塗膜形成副要素については必要に応じ任意に配合することができる。さらに、顔料についても、塗料の用途に応じて任意に選択することができる。かかる塗膜形成副要素及び顔料等により、本発明に係る紫外線吸収型ポリマー(A)とポリウレタン(B)のディスパージョンからなるポリマー組成物の性能が阻害されるものではない。 Moreover, about coating-film formation subelements, such as a plasticizer and a stabilizer, it can mix | blend arbitrarily as needed. Furthermore, the pigment can be arbitrarily selected according to the application of the paint. The performance of the polymer composition composed of the dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B) according to the present invention is not inhibited by the coating film forming subelement and the pigment.
(紫外線吸収型ポリマー(A))
紫外線吸収型ポリマー(A)は、分子内に反応型の二重結合(不飽和結合)及び紫外線吸収基を有する化合物(a)と、二重結合(不飽和結合)含有成分とを含む重合成分を重合させることにより得られる。化合物(a)の二重結合は、ラジカル重合、カチオン重合、及びアニオン重合などの通常の重合法で重合可能な、反応性を有する二重結合であればよい。反応性及び入手又は合成の容易さなどの観点から、アクリル系又はメタクリル系の二重結合が好ましい。以下、「アクリル」と「メタクリル」を、併せて「(メタ)アクリル」とも記す。
(Ultraviolet absorbing polymer (A))
The ultraviolet absorbing polymer (A) is a polymerization component comprising a compound (a) having a reactive double bond (unsaturated bond) and an ultraviolet absorbing group in the molecule, and a double bond (unsaturated bond) -containing component. Is obtained by polymerizing. The double bond of the compound (a) may be any reactive double bond that can be polymerized by an ordinary polymerization method such as radical polymerization, cationic polymerization, and anionic polymerization. From the viewpoints of reactivity and availability or ease of synthesis, an acrylic or methacrylic double bond is preferred. Hereinafter, “acryl” and “methacryl” are also referred to as “(meth) acryl”.
化合物(a)の紫外線吸収基の構造としては、例えば、一般的に用いられている紫外線吸収剤の構造を挙げることができる。そのような紫外線吸収剤の具体例としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、及びトリアジン系の紫外線吸収剤等を挙げることができる。なお、化合物(a)には、これらの紫外線吸収剤の構造以外の構造を有する紫外線吸収基が含まれていてもよい。 Examples of the structure of the ultraviolet absorbing group of the compound (a) include the structure of a commonly used ultraviolet absorbent. Specific examples of such ultraviolet absorbers include benzotriazole, benzophenone, salicylate, and triazine ultraviolet absorbers. In addition, the compound (a) may contain an ultraviolet absorbing group having a structure other than the structure of these ultraviolet absorbents.
紫外線吸収基の構造がベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の構造である場合における化合物(a)としては、前記一般式(1)で表わされる構造を有するものを挙げることができる。前記一般式(1)で表される化合物(a)の具体例としては、2−[2'−ヒドロキシ−5'−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−(メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)−5−(2'−メタクリロイルオキシエチル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−[(2'−ヒドロキシ−5'−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル)−5−クロロ]−2H−ベンゾトリアゾール等を挙げることができる。これらの化合物(a)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the compound (a) when the structure of the ultraviolet absorbing group is that of a benzotriazole-based ultraviolet absorber include those having the structure represented by the general formula (1). Specific examples of the compound (a) represented by the general formula (1) include 2- [2′-hydroxy-5 ′-(methacryloyloxyethyl) phenyl] -2H-benzotriazole, 2- [2′- Hydroxy-3'-t-butyl-5 '-(methacryloyloxyethyl) phenyl] -2H-benzotriazole, 2- [2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-(methacryloyloxypropyl) phenyl] -2H-benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) -5- (2'-methacryloyloxyethyl) -2H-benzotriazole, 2-[(2'-hydroxy-5 '-( And methacryloyloxyethyl) phenyl) -5-chloro] -2H-benzotriazole. These compounds (a) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
紫外線吸収基の構造がベンゾフェノン系紫外線吸収剤の構造である場合における化合物(a)としては、前記一般式(2)で表わされる構造を有するものを挙げることができる。前記一般式(2)で表される化合物(a)の具体例としては、2−ベンゾイル−5−(2'−ヒドロキシ−3'−メタクリロイルオキシプロポキシ)−フェノール、2−ベンゾイル−5−(2'−メタクリロイルオキシエトキシ)−フェノール、2−ベンゾイル−5−(2'−アクリロイルオキシエトキシ)−フェノール、2−ベンゾイル−5−(2'−アクリロイルオキシエトキシ)−6−tert−ブチル−フェノール等を挙げることができる。これらの化合物(a)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the compound (a) in the case where the structure of the ultraviolet absorbing group is that of a benzophenone ultraviolet absorber include those having the structure represented by the general formula (2). Specific examples of the compound (a) represented by the general formula (2) include 2-benzoyl-5- (2′-hydroxy-3′-methacryloyloxypropoxy) -phenol, 2-benzoyl-5- (2 '-Methacryloyloxyethoxy) -phenol, 2-benzoyl-5- (2'-acryloyloxyethoxy) -phenol, 2-benzoyl-5- (2'-acryloyloxyethoxy) -6-tert-butyl-phenol, etc. Can be mentioned. These compounds (a) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
紫外線吸収基の構造がサリシレート系紫外線吸収剤の構造である場合における化合物(a)としては、前記一般式(3)で表わされる構造を有するものを挙げることができる。また、紫外線吸収基の構造がトリアジン系紫外線吸収剤の構造である場合における化合物(a)としては、一般式(4)で表わされる構造を有するものを挙げることができる。前記一般式(4)で表される化合物(a)の具体例としては、2,4−ジフェニル−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−メチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピオキシ)]−1,3,5−トリアジン、2,4−ジフェニル−6−[2−ヒドロキシ−4−(11−アクリロイルオキシ−ウンデシルオキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン等を挙げることができる。これらの化合物(a)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the compound (a) in the case where the structure of the ultraviolet absorbing group is that of a salicylate ultraviolet absorber include those having the structure represented by the general formula (3). Further, examples of the compound (a) in the case where the structure of the ultraviolet absorbing group is that of a triazine-based ultraviolet absorbent include those having a structure represented by the general formula (4). Specific examples of the compound (a) represented by the general formula (4) include 2,4-diphenyl-6- [2-hydroxy-4- (2-acryloyloxyethoxy)]-1,3,5- Triazine, 2,4-bis (2-methylphenyl) -6- [2-hydroxy-4- (3-acryloyloxy-2-hydroxypropoxy)]-1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl And -6- [2-hydroxy-4- (11-acryloyloxy-undecyloxy) phenyl] -1,3,5-triazine. These compounds (a) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
これらの紫外線吸収基の構造のうち、後述するように、すべての性能において顕著な効果を得るには、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の構造が好ましい。 Of these ultraviolet absorbing group structures, as will be described later, the structure of a benzotriazole-based ultraviolet absorber is preferable in order to obtain a remarkable effect in all performances.
化合物(a)と共重合させる二重結合含有成分(h)としては、(メタ)アクリル酸系モノマーが好適である。このような(メタ)アクリル酸系モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。なお、二重結合含有成分(h)としては、スチレン系モノマーやアクリロニトリル系モノマーも使用することができる。これらの二重結合含有成分(h)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 As the double bond-containing component (h) to be copolymerized with the compound (a), a (meth) acrylic acid monomer is suitable. Specific examples of such (meth) acrylic acid monomers include (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n- Butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, n-octyl ( (Meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, Sil (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, n-lauryl (meth) acrylate, n-stearyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, Phenoxyethyl (meth) acrylate etc. can be mentioned. In addition, as a double bond containing component (h), a styrene-type monomer and an acrylonitrile-type monomer can also be used. These double bond-containing components (h) can be used singly or in combination of two or more.
紫外線吸収型ポリマー(A)に含まれる化合物(a)に由来する構成単位の割合が高いほど、紫外線吸収効果は高まる。しかしながら、化合物(a)に由来する構成単位の含有割合が高過ぎると、合成時の紫外線吸収型ポリマー(A)の安定性や、ポリウレタン(B)との相溶性が低下する傾向にある。このため、紫外線吸収型ポリマー(A)に含まれる化合物(a)に由来する構成単位の割合は、1〜80質量%であることが好ましく、特に好ましくは30〜80質量%であり、40〜70質量%であることがさらに好ましい。 The higher the proportion of the structural unit derived from the compound (a) contained in the ultraviolet absorbing polymer (A), the higher the ultraviolet absorbing effect. However, when the content ratio of the structural unit derived from the compound (a) is too high, the stability of the ultraviolet absorbing polymer (A) during synthesis and the compatibility with the polyurethane (B) tend to decrease. For this reason, it is preferable that the ratio of the structural unit derived from the compound (a) contained in an ultraviolet absorption type polymer (A) is 1-80 mass%, Most preferably, it is 30-80 mass%, 40- More preferably, it is 70 mass%.
化合物(a)以外の重合成分として、カルボキシル基などの親水性基を有するモノマーを用いることにより、水分散性が付与された紫外線吸収型ポリマー(A)を得ることができる。なお、親水性基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸等を挙げることができる。紫外線吸収型ポリマー(A)は、酸価が高いほど水分散性は高まる。しかしながら、酸価が高すぎる紫外線吸収型ポリマー(A)を含有する塗料を用いて形成される塗膜は、耐水性が低下したり、硬くなりすぎて塗料性能が低下する傾向にある。このため、紫外線吸収型ポリマー(A)の酸価は、2〜200mgKOH/gであることが好ましく、特に好ましくは5〜100mgKOH/gであり、10〜90mgKOH/gであることがさらに好ましい。 By using a monomer having a hydrophilic group such as a carboxyl group as a polymerization component other than the compound (a), an ultraviolet absorbing polymer (A) imparted with water dispersibility can be obtained. In addition, (meth) acrylic acid etc. can be mentioned as a monomer which has a hydrophilic group. In the ultraviolet absorbing polymer (A), the higher the acid value, the higher the water dispersibility. However, a coating film formed using a paint containing the ultraviolet absorbing polymer (A) having an acid value that is too high tends to have poor water resistance or become too hard to lower the paint performance. For this reason, it is preferable that the acid value of an ultraviolet absorption type polymer (A) is 2-200 mgKOH / g, Most preferably, it is 5-100 mgKOH / g, and it is further more preferable that it is 10-90 mgKOH / g.
二重結合含有成分(h)として、(メタ)アクリル酸と長鎖アルコールとのエステルを用いると、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)が低下する傾向にある。このようなガラス転移点(Tg)の低い紫外線吸収型ポリマー(A)を用いると、柔軟性が向上した塗膜の形成可能な、造膜性に優れた塗料とすることができる。一方、二重結合含有成分(h)として、(メタ)アクリル酸と短鎖アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、又はアクリロニトリルを用いると、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)が高まる傾向にある。このようなガラス転移点(Tg)の高い紫外線吸収型ポリマー(A)を用いると、耐久性及び強靭性が向上した塗膜の形成可能な塗料とすることができる。すなわち、紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)が適当な数値となるように、重合成分の種類や比率を選択することにより、強靭性の高い塗膜が形成可能であるとともに、造膜性に優れた塗料を得ることができる。具体的には、二種類以上の(メタ)アクリル酸系モノマーを二重結合含有成分(h)として用いることが好ましい。また、紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)は−20〜160℃であることが好ましい。紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)が160℃超であると、造膜性及び相溶性が低下する傾向にある。一方、紫外線吸収型ポリマー(A)のガラス転移点(Tg)が−20℃未満であると、塗膜形成時にタックが生じやすくなるとともに、耐熱性などの耐久性が低下する傾向にある。特に好ましいガラス転位点(Tg)は、−10〜150℃であり、二種類以上の(メタ)アクリル酸系モノマー、具体的には(メタ)アクリル酸と長鎖アルコールとのエステル、又は、(メタ)アクリル酸と短鎖アルコールとのエステルとの組み合わせを用いることにより、強靭性と造膜性の両性能を兼ね備え耐光性に優れた塗膜を形成させることができる。 When an ester of (meth) acrylic acid and a long-chain alcohol is used as the double bond-containing component (h), the glass transition point (Tg) of the resulting ultraviolet absorbing polymer (A) tends to be lowered. When such an ultraviolet-absorbing polymer (A) having a low glass transition point (Tg) is used, it is possible to form a paint having excellent film-forming properties capable of forming a coating film with improved flexibility. On the other hand, when an ester of (meth) acrylic acid and a short-chain alcohol, (meth) acrylic acid, styrene, or acrylonitrile is used as the double bond-containing component (h), the glass of the ultraviolet absorbing polymer (A) obtained. The transition point (Tg) tends to increase. When such an ultraviolet absorbing polymer (A) having a high glass transition point (Tg) is used, a paint capable of forming a coating film with improved durability and toughness can be obtained. That is, by selecting the type and ratio of the polymerization component so that the glass transition point (Tg) of the ultraviolet absorbing polymer (A) is an appropriate numerical value, a coating film having high toughness can be formed. A paint having excellent film-forming properties can be obtained. Specifically, it is preferable to use two or more types of (meth) acrylic acid monomers as the double bond-containing component (h). Moreover, it is preferable that the glass transition point (Tg) of an ultraviolet absorption type polymer (A) is -20-160 degreeC. When the glass transition point (Tg) of the ultraviolet absorbing polymer (A) is more than 160 ° C., the film forming property and the compatibility tend to be lowered. On the other hand, when the glass transition point (Tg) of the UV-absorbing polymer (A) is less than −20 ° C., tackiness is likely to occur at the time of coating film formation, and durability such as heat resistance tends to decrease. Particularly preferable glass transition point (Tg) is −10 to 150 ° C., and two or more kinds of (meth) acrylic acid monomers, specifically, esters of (meth) acrylic acid and long-chain alcohols, or ( By using a combination of an ester of (meth) acrylic acid and a short-chain alcohol, it is possible to form a coating film having both toughness and film-forming properties and excellent light resistance.
紫外線吸収型ポリマー(A)を得るために用いられる重合成分には、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)の紫外線吸収機能、耐久性、水分散性、及び相溶性などの特性を損なわない範囲で、光安定性や酸化防止機能などの「その他の機能」を有するモノマー(重合成分)を含有させてもよい。このような「その他の機能」を有するモノマーの具体例としては、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等を挙げることができる。これらのモノマーは、ヒンダードアミン系光安定剤の部分構造である。 The polymerization component used to obtain the ultraviolet absorbing polymer (A) includes the ultraviolet absorbing function, durability, water dispersibility, and compatibility of the resulting ultraviolet absorbing polymer (A) as long as the properties are not impaired. Further, a monomer (polymerization component) having “other functions” such as light stability and an antioxidant function may be contained. Specific examples of the monomer having such “other functions” include 4- (meth) acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (meth) acryloylamino-2,2,6. , 6-Tetramethylpiperidine, 4- (meth) acryloyloxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, 4- (meth) acryloylamino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine Etc. These monomers are partial structures of hindered amine light stabilizers.
(紫外線吸収型ポリマー(A)の製造方法)
紫外線吸収型ポリマー(A)は、化合物(a)と二重結合含有成分(h)を含む重合成分を、例えば、乳化重合、懸濁重合、溶液重合、又は塊状重合などの従来公知の重合方法によって重合することにより得ることができる。例えば、溶液重合においては、重合開始剤の存在下、適当な溶剤中で重合成分を重合させればよい。なお、溶液重合では、通常、乳化剤を用いないので、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)の相溶性、透明性、及び耐水性が良好になる。
(Method for producing UV-absorbing polymer (A))
The ultraviolet absorbing polymer (A) is a conventionally known polymerization method such as emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, or bulk polymerization of a polymerization component containing the compound (a) and the double bond-containing component (h). Can be obtained by polymerization. For example, in solution polymerization, a polymerization component may be polymerized in an appropriate solvent in the presence of a polymerization initiator. In solution polymerization, since an emulsifier is usually not used, the compatibility, transparency, and water resistance of the ultraviolet absorbing polymer (A) to be obtained are improved.
溶液重合の際に用いる溶剤の種類は、重合反応に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されない。溶剤の具体例としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレンングリコールなどのアルコール系溶剤;石油エーテル、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサンなどのエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、2−オクタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン(NMP)などのアミド系溶剤を挙げることができる。これらのなかでも、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)が水分散性になることから、水と混和するアルコール系溶剤、エーテル系溶剤、アミド系溶剤が好ましい。溶剤の使用量は、重合反応の条件によって適宜決定される。通常、重合成分に対して質量比で0.1〜100倍程度、好ましくは0.2〜20倍程度である。なお、これらの溶剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 The kind of solvent used in the solution polymerization is not particularly limited as long as it does not adversely affect the polymerization reaction. Specific examples of the solvent include water; methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-pentyl alcohol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, ethylene Alcohol solvents such as glycol, propylene glycol and diethylene glycol; aliphatic hydrocarbon solvents such as petroleum ether, hexane and heptane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; diethyl ether, dibutyl ether and tetrahydrofuran (THF), ether solvents such as dioxane; methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 2-octa Ketone solvents such as ethyl, cyclohexanone, cyclopentanone and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, N- Examples include amide solvents such as methylpyrrolidone (NMP). Among these, alcohol-based solvents, ether-based solvents, and amide-based solvents that are miscible with water are preferable because the resulting UV-absorbing polymer (A) becomes water-dispersible. The amount of solvent used is appropriately determined depending on the conditions of the polymerization reaction. Usually, it is about 0.1 to 100 times, preferably about 0.2 to 20 times by mass ratio to the polymerization component. In addition, these solvents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
重合開始剤としては、従来既知のものを用いることができる。重合開始剤の具体例としては、過酸化ベンゾイル、ジブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドなどの過酸化物類;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ系重合開始剤を挙げることができる。これらの重合開始剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。重合開始剤の使用量は特に限定されないが、通常、重合成分に対して0.1〜10質量%程度である。 Conventional polymerization initiators can be used. Specific examples of the polymerization initiator include peroxides such as benzoyl peroxide, dibutyl peroxide and cumene hydroperoxide; azo polymerization such as azobisisobutyronitrile and azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). Mention may be made of initiators. These polymerization initiators can be used singly or in combination of two or more. Although the usage-amount of a polymerization initiator is not specifically limited, Usually, it is about 0.1-10 mass% with respect to a polymerization component.
重合反応の温度は、反応条件によって適宜設定される。通常は、室温(25℃)〜使用する溶剤の沸点以下の温度であればよい。また、得られる紫外線吸収型ポリマー(A)の重合度を調整するために、メルカプタン類などの連鎖移動剤やハイドロキノンなどの重合禁止剤を重合反応系に添加してもよい。 The temperature of the polymerization reaction is appropriately set depending on the reaction conditions. Usually, the temperature may be any temperature from room temperature (25 ° C.) to the boiling point of the solvent used. Moreover, in order to adjust the polymerization degree of the resulting ultraviolet absorbing polymer (A), a chain transfer agent such as mercaptans or a polymerization inhibitor such as hydroquinone may be added to the polymerization reaction system.
このようして得られる紫外線吸収型ポリマー(A)の重量平均分子量(Mw)は、非ブリードアウト性、耐熱性、耐久性、水分散性、相溶性、塗膜性能などの諸性能を満足するためには、1,000〜1,500,000であることが好ましく、5,000〜100,000であることがさらに好ましい。なお、本明細書における「重量平均分子量(Mw)」及び「数平均分子量(Mn)」とは、特に断らない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されるポリスチレン換算の値を意味する。 The weight-average molecular weight (Mw) of the ultraviolet absorbing polymer (A) thus obtained satisfies various performances such as non-bleed out properties, heat resistance, durability, water dispersibility, compatibility, and coating film performance. Therefore, it is preferably 1,000 to 1,500,000, and more preferably 5,000 to 100,000. In the present specification, “weight average molecular weight (Mw)” and “number average molecular weight (Mn)” mean values in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified. .
溶液重合によって得られた紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液を、例えば溶液状態の高分子製品に添加することにより、紫外線吸収剤として使用することができる。また、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液から溶剤を蒸発させて乾固させたものを高分子製品に練り込んでも、紫外線吸収剤として使用することができる。 The solution of the ultraviolet absorbing polymer (A) obtained by solution polymerization can be used as, for example, an ultraviolet absorber by adding it to a polymer product in a solution state. Further, even when a solvent obtained by evaporating a solvent from a solution of the ultraviolet absorbing polymer (A) is kneaded into a polymer product, it can be used as an ultraviolet absorber.
なお、水分散体とすることにより、紫外線吸収型ポリマー(A)の機能がさらに有効に発揮される。紫外線吸収型ポリマー(A)の水分散体を調製するには、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液に中和剤を添加して紫外線吸収型ポリマー(A)の塩を形成させた後、水を投入すればよい。中和剤は、水に溶解又は分散させたものを添加してもよい。 The function of the ultraviolet absorbing polymer (A) is more effectively exhibited by using an aqueous dispersion. To prepare an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A), a neutralizing agent is added to the solution of the ultraviolet absorbing polymer (A) to form a salt of the ultraviolet absorbing polymer (A), and then water is added. Can be inserted. The neutralizing agent may be dissolved or dispersed in water.
中和剤の具体例としては、アンモニア、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−アミノ−2−エチル−1−プロパノールなどの有機アミン類;リチウム、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ類を挙げることができる。中和剤の添加量は、通常は、紫外線吸収型ポリマー(A)のカルボキシル基に対して0.8〜1当量とすることが好ましいが、紫外線吸収型ポリマー(A)の酸価が高い場合は中和剤の添加量を減らすことも可能である。 Specific examples of the neutralizing agent include ammonia, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, monoethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, Organic amines such as morpholine, N-methylmorpholine and 2-amino-2-ethyl-1-propanol; alkali metals such as lithium, potassium and sodium; inorganic alkalis such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide Can be mentioned. Usually, the addition amount of the neutralizing agent is preferably 0.8 to 1 equivalent to the carboxyl group of the ultraviolet absorbing polymer (A), but the acid value of the ultraviolet absorbing polymer (A) is high. It is also possible to reduce the amount of neutralizing agent added.
紫外線吸収型ポリマー(A)の水分散体は、必要に応じて、減圧蒸留などの方法により脱溶剤して重合時に使用した溶剤を除去し、揮発性有機化合物(VOC)を含まない水分散体とすることができる。紫外線吸収型ポリマー(A)を、VOCを含まない水分散体とすることにより、PUD(B)と配合する際にPUD(B)の分散安定性を高めることができる。また、得られた塗料を、例えば塗料として使用する際の作業環境が大幅に改善される。 The aqueous dispersion of the UV-absorbing polymer (A) is an aqueous dispersion containing no volatile organic compound (VOC) by removing the solvent used during polymerization by removing the solvent by a method such as distillation under reduced pressure, if necessary. It can be. By making the ultraviolet absorbing polymer (A) into an aqueous dispersion not containing VOC, the dispersion stability of PUD (B) can be improved when blended with PUD (B). Moreover, the working environment at the time of using the obtained coating material as a coating material is improved significantly.
(ポリウレタン(B)のディスパージョン)
ポリウレタン(B)は、活性水素含有基及びアニオン性親水性基(水酸基を除く)を有する化合物(b)と、ポリオール(c)及び/又はポリアミン(d)と、ポリイソシアネート(e)とを含む反応成分を反応させて得られる。より好ましくは、ポリウレタン(B)は、化合物(b)、ポリオール(c)、及びポリアミン(d)、並びに必要に応じて用いられる短鎖ジオール成分(f)及び短鎖ジアミン成分(g)の合計の活性水素含有基(アニオン性親水性基を除く)(1)と、ポリイソシアネート(e)のイソシアネート基(2)とを、(1)/(2)=0.9〜1.5の当量比(モル比)で反応させて得られる。
(Dispersion of polyurethane (B))
The polyurethane (B) includes a compound (b) having an active hydrogen-containing group and an anionic hydrophilic group (excluding a hydroxyl group), a polyol (c) and / or a polyamine (d), and a polyisocyanate (e). Obtained by reacting reaction components. More preferably, the polyurethane (B) is a sum of the compound (b), the polyol (c), and the polyamine (d), and the short-chain diol component (f) and the short-chain diamine component (g) used as necessary. The active hydrogen-containing group (excluding an anionic hydrophilic group) (1) and the isocyanate group (2) of the polyisocyanate (e) are equivalent to (1) / (2) = 0.9 to 1.5 It is obtained by reacting at a ratio (molar ratio).
本明細書における「ポリウレタン」とは、ポリウレタン及びポリウレタン−ウレアの総称を意味する。なお、この「ポリウレタン」は、必要に応じてアミン成分を反応させたものであってもよい。また、本明細書における「活性水素含有基」とは、イソシアネート基との反応性を有する、活性水素を持った官能基を意味する。このような「活性水素含有基」の具体例としては、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、及びアミノ基などを挙げることができる。 In the present specification, “polyurethane” means a general term for polyurethane and polyurethane-urea. The “polyurethane” may be a product obtained by reacting an amine component as necessary. In addition, the “active hydrogen-containing group” in the present specification means a functional group having active hydrogen having reactivity with an isocyanate group. Specific examples of such “active hydrogen-containing group” include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, and an amino group.
活性水素含有基及びアニオン性親水性基を有する化合物(b)は、そのアニオン性親水性基によって得られるポリウレタン(B)に水分散性を付与する構成要素である。すなわち、ポリウレタン(B)は、乳化剤を用いなくても安定な自己乳化型分散体となりうる。化合物(b)としては、前記一般式(5)で表される化合物を挙げることができる。具体的には、スルホン酸系化合物、カルボン酸系化合物、及びリン酸系化合物などを化合物(b)として用いることができる。これらの化合物(b)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 The compound (b) having an active hydrogen-containing group and an anionic hydrophilic group is a component that imparts water dispersibility to the polyurethane (B) obtained by the anionic hydrophilic group. That is, polyurethane (B) can be a stable self-emulsifying dispersion without using an emulsifier. Examples of the compound (b) include compounds represented by the general formula (5). Specifically, a sulfonic acid compound, a carboxylic acid compound, a phosphoric acid compound, and the like can be used as the compound (b). These compounds (b) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
スルホン酸系化合物の具体例としては、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸などを挙げることができる。カルボン酸系化合物の具体例としては、ジメチロールプロパン酸、ジメチロールブタン酸などのジメチロールアルカン酸;ジメチロールアルカン酸のアルキレンオキシド低モル付加物(末端官能基定量による数平均分子量500未満);ジメチロールアルカン酸のε−カプロラクトン低モル付加物(末端官能基定量による数平均分子量500未満);ジメチロールアルカン酸の酸無水物とグリセリンとから誘導されるハーフエステル類;ジメチロールアルカン酸の水酸基と、不飽和結合を有するモノマーと、カルボキシル基及び不飽和結合を有するモノマーと、をフリーラジカル反応させて得られる化合物などを挙げることができる。なかでも、ジメチロールプロパン酸、及びジメチロールブタン酸などのジメチロールアルカン酸が、入手の容易さ、酸価の調整のしやすさなどの観点から好適である。反応成分中の化合物(b)の含有量は、得られるポリウレタン(B)の水分散性と耐水性の両立といった観点から設定される。より具体的には、反応成分中の化合物(b)の含有量は、得られるポリウレタン(B)の酸価が2〜200mgKOH/gとなる量とすることが好ましく、5〜100mgKOH/gとなる量とすることがさらに好ましい。 Specific examples of the sulfonic acid compound include N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethanesulfonic acid. Specific examples of the carboxylic acid compounds include dimethylolalkanoic acids such as dimethylolpropanoic acid and dimethylolbutanoic acid; alkylene oxide low-mole adducts of dimethylolalkanoic acid (number average molecular weight less than 500 by terminal functional group determination); Ε-caprolactone low molar adduct of dimethylolalkanoic acid (number average molecular weight of less than 500 by terminal functional group determination); half ester derived from dimethylolalkanoic acid anhydride and glycerin; hydroxyl group of dimethylolalkanoic acid And a compound obtained by subjecting a monomer having an unsaturated bond and a monomer having a carboxyl group and an unsaturated bond to a free radical reaction. Of these, dimethylolpropanoic acid and dimethylolalkanoic acid such as dimethylolbutanoic acid are preferred from the viewpoints of availability, ease of adjustment of acid value, and the like. The content of the compound (b) in the reaction component is set from the viewpoint of achieving both water dispersibility and water resistance of the resulting polyurethane (B). More specifically, the content of the compound (b) in the reaction component is preferably such that the acid value of the resulting polyurethane (B) is 2 to 200 mgKOH / g, and is 5 to 100 mgKOH / g. More preferably, it is an amount.
ポリオール(c)は単独で、又はポリアミン(d)と併用することで、ポリウレタン(B)の主骨格を構成しうる成分である。ポリオール(c)としては、ウレタン合成に用いられている従来公知のポリオールを用いることができる。ポリオール(c)の具体例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びその他のポリオールなどを挙げることができる。 The polyol (c) is a component that can constitute the main skeleton of the polyurethane (B) alone or in combination with the polyamine (d). As the polyol (c), a conventionally known polyol used for urethane synthesis can be used. Specific examples of the polyol (c) include polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, and other polyols.
ポリエステルポリオールとしては、脂肪族系ジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン酸など)及び/又は芳香族系ジカルボン酸(例えば、イソフタル酸、テレフタル酸など)と、低分子量グリコール(例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール,1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサンなど)とを縮重合したものが例示される。 Polyester polyols include aliphatic dicarboxylic acids (eg succinic acid, adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, azelaic acid etc.) and / or aromatic dicarboxylic acids (eg isophthalic acid, terephthalic acid etc.), low Molecular weight glycol (for example, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, etc. ) And those obtained by condensation polymerization.
このようなポリエステルポリオールの具体例としては、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレン/ブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペートジオール、ポリ−3−メチルペンタンアジペートジオール、ポリブチレンイソフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリ−3−メチルバレロラクトンジオールなどを挙げることができる。 Specific examples of such polyester polyols include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyneopentyl adipate diol, polyethylene / butylene adipate diol, polyneopentyl / hexyl adipate diol, poly-3- Examples thereof include methylpentane adipate diol, polybutylene isophthalate diol, polycaprolactone diol, and poly-3-methylvalerolactone diol.
ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれらのランダム/ブロック共重合体などを挙げることができる。 Specific examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and random / block copolymers thereof.
ポリカーボネートポリオールの具体例としては、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリネオペンチルカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンカーボネート)ジオール、及びこれらのランダム/ブロック共重合体などを挙げることができる。 Specific examples of the polycarbonate polyol include polytetramethylene carbonate diol, polypentamethylene carbonate diol, polyneopentyl carbonate diol, polyhexamethylene carbonate diol, poly (1,4-cyclohexanedimethylene carbonate) diol, and random / Examples thereof include a block copolymer.
その他のポリオールの具体例としては、ダイマージオール、ポリブタジエンポリオール及びその水素添加物、ポリイソプレンポリオール及びその水素添加物、アクリルポリオール、エポキシポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、シロキサン変性ポリオール、α,ω−ポリメチルメタクリレートジオール、α,ω−ポリブチルメタクリレートジオールなどを挙げることができる。 Specific examples of other polyols include dimer diol, polybutadiene polyol and its hydrogenated product, polyisoprene polyol and its hydrogenated product, acrylic polyol, epoxy polyol, polyether ester polyol, siloxane-modified polyol, α, ω-polymethyl Examples thereof include methacrylate diol and α, ω-polybutyl methacrylate diol.
ポリオール(c)の数平均分子量(Mn、末端官能基定量による)は、特に限定されないが、500〜3,000であることが好ましい。ポリオール(c)の数平均分子量(Mn)が3,000超であると、ウレタン結合の凝集力が発現し難くなって機械特性が低下する傾向にある。また、数平均分子量が3,000超の結晶性ポリオールは、皮膜化した際に白化現象を引き起こす場合がある。なお、ポリオール(c)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 The number average molecular weight (Mn, determined by terminal functional group determination) of the polyol (c) is not particularly limited, but is preferably 500 to 3,000. If the number average molecular weight (Mn) of the polyol (c) is more than 3,000, the cohesive force of the urethane bond is hardly expressed and the mechanical properties tend to be lowered. In addition, a crystalline polyol having a number average molecular weight of more than 3,000 may cause a whitening phenomenon when formed into a film. In addition, a polyol (c) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ポリアミン(d)は単独で、又は上記のポリオール(c)と併用することにより、ポリウレタン(B)の主骨格を構成しうる成分である。ポリアミン(d)の具体例としては、長鎖アルキレンジアミン、ポリオキシアルキレンジアミン、末端アミンポリアミド、シロキサン変性ポリアミン類などを挙げることができる。 The polyamine (d) is a component that can constitute the main skeleton of the polyurethane (B) alone or in combination with the polyol (c). Specific examples of the polyamine (d) include long chain alkylene diamines, polyoxyalkylene diamines, terminal amine polyamides, and siloxane-modified polyamines.
ポリイソシアネート(e)としては、ポリウレタンの製造に用いられている従来公知のもポリイソシアネートを用いることができる。ポリイソシアネート(e)の具体例としては、トルエン−2,4−ジイソシアネート、4−メトキシ−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−イソプロピル−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−クロル−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−ブトキシ−1,3−フェニレンジイソシアネート、2,4−ジイソシアネートジフェニルエーテル、4,4'−メチレンビス(フェニレンイソシアネート)(MDI)、ジュリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ベンジジンジイソシアネート、o−ニトロベンジジンジイソシアネート、4,4'−ジイソシアネートジベンジルなどの芳香族ジイソシアネート;メチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,10−デカメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート;1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、4,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添MDI、水添XDIなどの脂環式ジイソシアネート;これらのジイソシアネートと、低分子量のポリオール又はポリアミンとを、末端がイソシアネートとなるように反応させて得られるポリウレタンプレポリマーなどを挙げることができる。耐候性に優れた塗料を得るといった観点からは、脂肪族ジイソシアネート、及び脂環式ジイソシアネートが好ましい。 As the polyisocyanate (e), conventionally known polyisocyanates used in the production of polyurethane can be used. Specific examples of the polyisocyanate (e) include toluene-2,4-diisocyanate, 4-methoxy-1,3-phenylene diisocyanate, 4-isopropyl-1,3-phenylene diisocyanate, 4-chloro-1,3-phenylene. Diisocyanate, 4-butoxy-1,3-phenylene diisocyanate, 2,4-diisocyanate diphenyl ether, 4,4′-methylenebis (phenylene isocyanate) (MDI), durylene diisocyanate, tolidine diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), 1, Aromatic diisocyanates such as 5-naphthalene diisocyanate, benzidine diisocyanate, o-nitrobenzidine diisocyanate, 4,4′-diisocyanate dibenzyl; methylene diisocyanate 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,10-decamethylene diisocyanate and other aliphatic diisocyanates; 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 4,4-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), 1, Cycloaliphatic diisocyanates such as 5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated MDI, hydrogenated XDI; polyurethanes obtained by reacting these diisocyanates with low molecular weight polyols or polyamines so that the ends are isocyanates Examples include prepolymers. From the viewpoint of obtaining a paint excellent in weather resistance, aliphatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate are preferable.
なお、ポリウレタン(B)を得るための反応成分として、必要に応じて、短鎖ジオール成分(f)及び/又は短鎖ジアミン成分(g)を用いることも好ましい。短鎖ジオール成分(f)の具体例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族グリコール及びそのアルキレンオキシド低モル付加物(末端官能基定量による数平均分子量500未満);1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,1−シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式グリコール及びそのアルキレンオキシド低モル付加物(数平均分子量500未満、同上);キシリレングリコールなどの芳香族グリコール及びそのアルキレンオキシド低モル付加物(数平均分子量500未満、同上);ビスフェノールA、チオビスフェノール、スルホンビスフェノールなどのビスフェノール及びそのアルキレンオキシド低モル付加物(数平均分子量500未満、同上);C1〜C18のアルキルジエタノールアミンなどのアルキルジアルカノールアミンなどを挙げることができる。 In addition, as a reaction component for obtaining a polyurethane (B), it is also preferable to use a short chain diol component (f) and / or a short chain diamine component (g) as needed. Specific examples of the short-chain diol component (f) include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, neopentyl glycol and the like. Aliphatic glycol and its alkylene oxide low molar adduct (number average molecular weight less than 500 by terminal functional group determination); 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2-methyl-1,1-cyclohexanedimethanol and other alicyclic glycols And its alkylene oxide low molar adduct (number average molecular weight less than 500, same as above); aromatic glycol such as xylylene glycol and its alkylene oxide low mole adduct (number average molecular weight less than 500, same as above); bisphenol A, thiobisphenol, Sulfonbispheno Bisphenols and alkylene oxide low molar adducts such as Le (number average molecular weight of less than 500, supra); and alkyl dialkanolamine such as alkyl diethanolamine C 1 -C 18 and the like.
なお、短鎖ジオール成分(f)として、多価アルコール系化合物を用いることもできる。このような多価アルコール系化合物の具体例としては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、トリス−(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−トリメチロールプロパンなどを挙げることができる。なお、短鎖ジオール成分(f)としてポリオールを用いる場合には、そのようなポリオールとしてはジオール化合物が好ましい。これらの短鎖ジオール成分(f)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 A polyhydric alcohol compound can also be used as the short-chain diol component (f). Specific examples of such polyhydric alcohol compounds include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, tris- (2-hydroxyethyl) isocyanurate, 1,1,1-trimethylolethane, 1, Examples include 1,1-trimethylolpropane. In addition, when using a polyol as a short chain diol component (f), a diol compound is preferable as such a polyol. These short chain diol components (f) can be used singly or in combination of two or more.
短鎖ジアミン成分(g)の具体例としては、メチレンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン化合物;フェニレンジアミン、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−メチレンビス(フェニルアミン)、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ジアミン化合物;シクロペンチルジアミン、シクロヘキシルジアミン、4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどの脂環式ジアミン化合物などを挙げることができる。さらには、ヒドラジン、カルボジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジン類を、短鎖ジアミン成分(g)として用いることができる。なお、水分散させたプレポリマーの鎖伸長剤として短鎖ジアミン成分(g)を用いる場合には、短鎖ジアミン成分(g)は水溶性であることが好ましい。なお、短鎖ジアミン成分(g)としてポリアミンを用いる場合には、そのようなポリアミンとしてはジアミン化合物が好ましい。これらの短鎖ジアミン成分(g)は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the short chain diamine component (g) include aliphatic diamine compounds such as methylene diamine, ethylene diamine, trimethylene diamine, hexamethylene diamine and octamethylene diamine; phenylene diamine, 3,3′-dichloro-4,4 ′. -Aromatic diamine compounds such as diaminodiphenylmethane, 4,4′-methylenebis (phenylamine), 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylsulfone; cyclopentyldiamine, cyclohexyldiamine, 4,4′-diamino Examples thereof include alicyclic diamine compounds such as dicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane and isophoronediamine. Furthermore, hydrazines such as hydrazine, carbodihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, phthalic acid dihydrazide can be used as the short-chain diamine component (g). In addition, when using the short chain diamine component (g) as a chain extender of the water-dispersed prepolymer, the short chain diamine component (g) is preferably water-soluble. In addition, when using a polyamine as a short chain diamine component (g), as such a polyamine, a diamine compound is preferable. These short chain diamine components (g) can be used singly or in combination of two or more.
(ポリウレタン(B)の製造方法)
ポリウレタン(B)は、従来公知のポリウレタンの製造方法により製造することができる。具体的には、先ず、分子内に活性水素を含まない有機溶剤の存在下又は非存在下、化合物(b)と、ポリオール(c)及び/又はポリアミン(d)と、ポリイソシアネート(e)と、鎖伸長剤として必要に応じて用いられる短鎖ジオール成分(f)とからなる反応成分を反応させて反応生成物(例えばプレポリマー(以下、「プレポリマー」ということがある。))を得る。反応成分は、一般的には末端イソシアネート基を有するプレポリマーが形成される配合組成とすればよい。また、ワンショット法又は多段法により、通常20〜150℃、好ましくは60〜110℃で、理論イソシアネート%となるまで反応させればよい。ポリマー生成物を調製するための紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を添加するプレポリマーとしては、重量平均分子量500〜500,000のものが好ましい。
(Production method of polyurethane (B))
The polyurethane (B) can be produced by a conventionally known polyurethane production method. Specifically, first, compound (b), polyol (c) and / or polyamine (d), polyisocyanate (e), in the presence or absence of an organic solvent containing no active hydrogen in the molecule, A reaction product (for example, a prepolymer (hereinafter sometimes referred to as “prepolymer”)) is obtained by reacting a reaction component comprising a short-chain diol component (f) used as a chain extender as necessary. . In general, the reaction component may be a blended composition in which a prepolymer having a terminal isocyanate group is formed. Moreover, what is necessary is just to make it react until it becomes theoretical isocyanate% by 20-150 degreeC normally by the one shot method or a multistage method, Preferably it is 60-110 degreeC. As a prepolymer to which a solution or an aqueous dispersion of an ultraviolet absorbing polymer (A) for preparing a polymer product is added, those having a weight average molecular weight of 500 to 500,000 are preferable.
得られた反応生成物(プレポリマー)に水と中和剤を添加して乳化させれば、ポリウレタン(B)のディスパージョン(水分散体)を得ることができる。中和剤としては、紫外線吸収型ポリマー(A)の水分散体を調製する際に用いられるものと同様の有機アミン類、アルカリ金属、無機アルカリ類を用いることができる。なお、必要に応じて、プレポリマーに短鎖ジアミン成分(g)を反応させて所望の分子量となるように鎖伸長させてもよい。また、化合物(b)、ポリオール(c)、ポリアミン(d)、短鎖ジオール成分(f)、及び短鎖ジアミン成分(g)の合計の活性水素含有基(アニオン性親水性基を除く)(1)と、ポリイソシアネート(e)のイソシアネート基(2)とを、(1)/(2)=0.9〜1.5の当量比(モル比)で反応させることが好ましい。さらに、必要に応じて脱溶剤することにより、ポリウレタン(B)を得ることもできる。 If water and a neutralizing agent are added and emulsified to the obtained reaction product (prepolymer), a dispersion (aqueous dispersion) of polyurethane (B) can be obtained. As the neutralizing agent, organic amines, alkali metals, and inorganic alkalis similar to those used when preparing the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) can be used. If necessary, the prepolymer may be reacted with the short-chain diamine component (g) to extend the chain so as to have a desired molecular weight. Further, the total active hydrogen-containing groups (excluding anionic hydrophilic groups) of the compound (b), polyol (c), polyamine (d), short-chain diol component (f), and short-chain diamine component (g) ( It is preferable to react 1) and the isocyanate group (2) of the polyisocyanate (e) at an equivalent ratio (molar ratio) of (1) / (2) = 0.9 to 1.5. Furthermore, polyurethane (B) can also be obtained by removing the solvent as necessary.
上記のようにして得られるポリウレタン(B)の重量平均分子量(Mw)は1,000〜500,000であることが、ポリウレタンの柔軟性、接着性、及び耐摩耗性などの特性がより有効に発揮されるためには好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane (B) obtained as described above is 1,000 to 500,000, and the properties such as flexibility, adhesiveness, and abrasion resistance of the polyurethane are more effective. In order to be exhibited, it is preferable.
本発明では、ウレタン合成において、必要に応じて触媒を使用できる。例えば、ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート、スタナスオクトエート、オクチル酸亜鉛、テトラn−ブチルチタネートなどの金属と有機及び無機酸の塩、及び有機金属誘導体、トリエチルアミンなどの有機アミン、ジアザビシクロウンデセン系触媒などが挙げられる。 In the present invention, a catalyst can be used as necessary in the urethane synthesis. For example, salts of metals and organic and inorganic acids such as dibutyltin laurate, dioctyltin laurate, stannous octoate, zinc octylate, tetra-n-butyl titanate, and organic amine derivatives such as organometallic derivatives, triethylamine, diaza Bicycloundecene catalysts and the like can be mentioned.
ポリウレタン(B)は、溶剤を用いずに合成しても、有機溶剤を用いて合成してもよい。有機溶剤としては、イソシアネート基に対して不活性な有機溶剤、又はイソシアネート基に対して反応成分よりも低活性な有機溶剤を用いることができる。有機溶剤の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;トルエン、キシレン、スワゾール(商品名、コスモ石油社製)、ソルベッソ(商品名、エクソン化学社製)などの芳香族系炭化水素溶剤;n−ヘキサンなどの脂肪族系炭化水素溶剤;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤;ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶剤;エチレングリコールエチルエーテルアセテ−ト、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネートなどのグリコールエーテルエステル系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤;N−メチル−2−ピロリドンなどのラクタム系溶剤などを挙げることができる。これらのなかでも、溶剤回収の容易さ、反応成分の溶解性、反応性、沸点、及び水への乳化分散性などを考慮すれば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、アセトン、及びテトラヒドロフランが好ましい。 Polyurethane (B) may be synthesized without using a solvent or may be synthesized with an organic solvent. As the organic solvent, an organic solvent inert to the isocyanate group or an organic solvent less active than the reaction component with respect to the isocyanate group can be used. Specific examples of the organic solvent include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; toluene, xylene, swazol (trade name, manufactured by Cosmo Oil Co., Ltd.), Solvesso (trade name, manufactured by Exxon Chemical) Aromatic hydrocarbon solvents; aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane; alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ether solvents such as dioxane and tetrahydrofuran; ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, etc. Ester solvents; glycol ether ester solvents such as ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl-3-ethoxypropionate Dimethylformamide, amide solvents such as dimethylacetamide; lactams solvents such as N- methyl-2-pyrrolidone and the like. Among these, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, acetone, and tetrahydrofuran are preferable in view of ease of solvent recovery, solubility of the reaction components, reactivity, boiling point, and emulsification dispersibility in water.
なお、ウレタン合成において、イソシアネート基がポリマー末端に残った場合、イソシアネート基の停止反応を行うことも好ましい。イソシアネート基の停止反応は、イソシアネート基との反応性を有する化合物を用いて行うことができる。このような化合物としては、モノアルコール、モノアミンなどの単官能性の化合物;イソシアネートに対して異なる反応性を有する二種の官能基を有する化合物を用いることができる。このような化合物の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどのモノアルコール;モノエチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミンなどのモノアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンなどを挙げることができる。これらのなかでもアルカノールアミンが、反応制御が容易であるために好ましい。 In the urethane synthesis, when an isocyanate group remains at the end of the polymer, it is also preferable to perform a termination reaction of the isocyanate group. The termination reaction of the isocyanate group can be performed using a compound having reactivity with the isocyanate group. As such a compound, a monofunctional compound such as monoalcohol or monoamine; a compound having two kinds of functional groups having different reactivity with respect to isocyanate can be used. Specific examples of such compounds include monoalcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol; monoethylamine, n-propylamine, diethylamine And monoamines such as di-n-propylamine and di-n-butylamine; alkanolamines such as monoethanolamine and diethanolamine. Of these, alkanolamine is preferable because of easy control of the reaction.
(ポリマー組成物及びその製造方法)
紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体と、ポリウレタン(B)のディスパージョンとを混合することにより、本発明の塗料を製造することができる。また、ポリウレタン(B)のディスパージョンを調製する途中の段階で、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体と混合することも好ましい態様である。より具体的には、(1)ポリウレタン(B)のプレポリマー反応の終了後、プレポリマーを水に乳化(分散)させる前の段階、又は(2)プレポリマーを水に乳化(分散)させた後であって鎖伸長反応を行う前の段階で、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を添加し、その後、必要に応じて鎖伸長反応を行えばよい。このように、ポリウレタン(B)のディスパージョンを調製する途中の段階で、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体を添加して混合すると、ショック凝集が極めて発生し難くなる。また、紫外線吸収型ポリマー(A)とポリウレタン(B)との相溶性がさらに向上する。そして、このようにして得られた塗料は透明性が高く、高光沢な塗膜を形成することができる。
(Polymer composition and production method thereof)
The coating material of this invention can be manufactured by mixing the solution or water dispersion of an ultraviolet absorption type polymer (A), and the dispersion of a polyurethane (B). Moreover, it is also a preferable aspect to mix with the solution or aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) in the course of preparing the dispersion of polyurethane (B). More specifically, (1) after completion of the prepolymer reaction of polyurethane (B), before emulsifying (dispersing) the prepolymer in water, or (2) emulsifying (dispersing) the prepolymer in water. A solution or an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) is added at a later stage and before the chain extension reaction, and then the chain extension reaction may be performed as necessary. As described above, when a solution or an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) is added and mixed in the course of preparing the dispersion of the polyurethane (B), shock aggregation hardly occurs. Further, the compatibility between the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B) is further improved. And the coating material obtained by doing in this way has high transparency, and can form a highly glossy coating film.
本発明の塗料に含まれる紫外線吸収型ポリマー(A)の割合は、塗料中の全固形分に対して0.1〜50質量%とすることが好ましく、1〜50質量%とすることがさらに好ましい。また、本発明の塗料には、その水分散安定性や相溶性などを損なわない範囲で、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、フィラー、着色剤などの従来公知の添加剤を添加し、性能向上を図る、或いは機能性又は意匠性を付与することができる。 The proportion of the ultraviolet absorbing polymer (A) contained in the paint of the present invention is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 50% by mass, based on the total solid content in the paint. preferable. In addition, the paint of the present invention includes conventionally known additives such as an antioxidant, a light stabilizer, a flame retardant, an antistatic agent, a filler, and a colorant as long as the water dispersion stability and compatibility are not impaired. Can be added to improve performance, or to impart functionality or design.
本発明の塗料を単独あるいは種々の樹脂との配合で、紫外線吸収型ポリマー(A)と、ポリウレタン(B)とを反応させることにより、耐久性がさらに向上した塗膜を形成可能な塗料を得ることができる。特に、紫外線吸収型ポリマー(A)及びポリウレタン(B)の分子中に存在するカルボキシル基と反応しうる架橋剤を使用し、紫外線吸収型ポリマー(A)とポリウレタン(B)とを架橋反応させることが好ましい。 A paint capable of forming a coating film with further improved durability is obtained by reacting the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B) alone or in combination with various resins. be able to. In particular, a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group present in the molecules of the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B) is used to cause the ultraviolet absorbing polymer (A) and the polyurethane (B) to undergo a crosslinking reaction. Is preferred.
架橋剤としては、オキサゾリン化合物、水系エポキシ化合物、水系カルボジイミド化合物、アジリジン化合物、水系イソシアネート化合物、金属錯体系架橋剤などの従来公知の架橋剤を用いることができる。これらの架橋剤のなかでも、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、アジリジン化合物、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物が好ましい。架橋剤として用いることのできるエポキシ化合物の市販品としては、「jER」(三菱化学社製)などを挙げることができる。カルボジイミド化合物の市販品としては、「カルボジライト」(日清紡ケミカル社製)などを挙げることができる。アジリジン化合物の市販品としてはとしては、「ケミタイト」(日本触媒社製)などをあげることができる。オキサゾリン化合物の市販品としては、「エポクロス」(日本触媒社製)などを挙げることができる。イソシアネート化合物の市販品としては、「デュラネート」(旭化成ケミカルズ社製)などを挙げることができる。 As the crosslinking agent, conventionally known crosslinking agents such as an oxazoline compound, an aqueous epoxy compound, an aqueous carbodiimide compound, an aziridine compound, an aqueous isocyanate compound, and a metal complex crosslinking agent can be used. Among these crosslinking agents, epoxy compounds, carbodiimide compounds, aziridine compounds, oxazoline compounds, and isocyanate compounds are preferable. Examples of commercially available epoxy compounds that can be used as a cross-linking agent include “jER” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Examples of commercially available carbodiimide compounds include “carbodilite” (manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.). Examples of commercially available products of the aziridine compound include “Chemite” (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.). Examples of commercially available oxazoline compounds include “Epocross” (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.). Examples of commercially available isocyanate compounds include “Duranate” (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation).
これらの架橋剤は、適量であれば耐熱性や耐候性の向上に有効である。但し、架橋剤の使用量が多すぎると、皮膜の脆化を引き起こす場合がある。このため、架橋剤の使用量は、塗料中の樹脂成分100質量部に対して40質量部以下とすることが好ましく、0.5〜10質量部とすることがさらに好ましい。 These crosslinking agents are effective in improving heat resistance and weather resistance if they are in appropriate amounts. However, if the amount of the crosslinking agent used is too large, the coating may become brittle. For this reason, it is preferable that the usage-amount of a crosslinking agent shall be 40 mass parts or less with respect to 100 mass parts of resin components in a coating material, and it is more preferable to set it as 0.5-10 mass parts.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、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、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
(1)<紫外線吸収型ポリマー(A)の合成>
[合成例A1:ベンゾトリアゾール型ポリマー(溶液)]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管、及びマンホールを備えた反応容器を用意した。反応容器の内部を窒素ガスで置換した後、メチルエチルケトン(MEK)100g、及び2−[2'−ヒドロキシ−5'−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール(大塚化学社製、商品名「RUVA−93」、以下「(a)−1」と記す)50gを仕込み、窒素雰囲気下で60℃に加熱した。メタクリル酸メチル38g、メタクリル酸5g、メタクリル酸ヒドロキシエチル3g、アクリル酸ブチル3g、アクリル酸エチル1g、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2gの混合物を用意した。混合物の半分を反応容器内に添加し、残りの半分を滴下ロートで1時間かけて反応容器内に滴下した。滴下後、そのままの状態で6時間反応させて、酸価が32.6mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)が37,000、及び数平均分子量(Mn)が15,000の紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。表1に紫外線吸収型ポリマー溶液の性状を示す。
[合成例A2:ベンゾトリアゾール型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A3:ベンゾトリアゾール型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A4:ベンゾトリアゾール型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A5:ベンゾフェノン型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A6:サリシレート型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A7:トリアジン型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
[合成例A8:トリアジン型ポリマー(溶液)]
表1に示す配合としたこと以外は、前述の合成例A1と同様にして紫外線吸収型ポリマーの溶液(固形分濃度50%)を得た。
(1) <Synthesis of UV-absorbing polymer (A)>
[Synthesis Example A1: Benzotriazole type polymer (solution)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen blowing tube, and a manhole was prepared. After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen gas, 100 g of methyl ethyl ketone (MEK) and 2- [2′-hydroxy-5 ′-(methacryloyloxyethyl) phenyl] -2H-benzotriazole (trade name, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) 50 g of “RUVA-93” (hereinafter referred to as “(a) -1”) was charged and heated to 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. A mixture of 38 g of methyl methacrylate, 5 g of methacrylic acid, 3 g of hydroxyethyl methacrylate, 3 g of butyl acrylate, 1 g of ethyl acrylate, and 2 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was prepared. Half of the mixture was added to the reaction vessel, and the other half was dropped into the reaction vessel with a dropping funnel over 1 hour. After the dropwise addition, the reaction is allowed to proceed for 6 hours, and an ultraviolet-absorbing polymer having an acid value of 32.6 mgKOH / g, a weight average molecular weight (Mw) of 37,000, and a number average molecular weight (Mn) of 15,000 A solution (solid concentration 50%) was obtained. Table 1 shows the properties of the ultraviolet absorbing polymer solution.
[Synthesis Example A2: Benzotriazole type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A3: Benzotriazole type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A4: Benzotriazole type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A5: Benzophenone type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A6: Salicylate type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A7: Triazine type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
[Synthesis Example A8: Triazine type polymer (solution)]
A UV-absorbing polymer solution (solid content concentration 50%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example A1 except that the formulation shown in Table 1 was used.
表1中の略号の意味を以下に示す。 The meanings of the abbreviations in Table 1 are shown below.
(a)−1:2−[2'−ヒドロキシ−5'−(メタクリロキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール
(a)−2:2−[2'−ヒドロキシ−5'−(2'−ヒドロキシ−3'−メタクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール
(a)−3:2−ベンゾイル−5−(2'−メタクリロイルオキシエチル)−フェノール
(a)−4:フェニル−3−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)サリシレート
(a)−5:2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ,2−ドデシロキシメチル)]−1,3,5−トリアジン
MMA:メタクリル酸メチル
AA:アクリル酸
MAA:メタクリル酸
HEMA:メタクリル酸ヒドロキシエチル
BA:アクリル酸ブチル
EA:アクリル酸エチル
MPTMS:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
重合開始剤:2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
(A) -1: 2- [2′-hydroxy-5 ′-(methacryloxyethyl) phenyl] -2H-benzotriazole (a) -2: 2- [2′-hydroxy-5 ′-(2′- Hydroxy-3'-methacryloyloxypropoxy) phenyl] -2H-benzotriazole (a) -3: 2-benzoyl-5- (2'-methacryloyloxyethyl) -phenol (a) -4: phenyl-3- (2 -Hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) salicylate (a) -5: 2,4-bis (2,4-dimethylphenyl) -6- [2-hydroxy-4- (2-methacryloyloxyethoxy, 2-dode) Siloxymethyl)]-1,3,5-triazine MMA: methyl methacrylate AA: acrylic acid MAA: methacrylic acid HEMA: hydroxymethacrylate Le BA: butyl acrylate EA: ethyl acrylate MPTMS: 3- methacryloxypropyl trimethoxysilane polymerization initiator: 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
[合成例A9:(水分散体)]
合成例A1で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液100gに、トリエチルアミン(TEA)2.9g(紫外線吸収型ポリマーのカルボキシル基に対して当量)及びイオン交換水113.8gからなるTEA水溶液を撹拌しながら少量ずつ添加した。反応系が均一になった後、真空脱気によりMEKを除去して、透明な紫外線吸収型ポリマーの水分散体(固形分濃度30%)を得た。
[合成例A10〜A16(水分散体)]
合成例A1で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液に代えて、合成例A2〜A8で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液を用いたこと以外は、前述の合成例A9と同様にして紫外線吸収型ポリマーの水分散体(固形分濃度30%)を得た。いずれの水分散体も微青色〜透明であった。
[Synthesis Example A9: (aqueous dispersion)]
While stirring a TEA aqueous solution composed of 2.9 g of triethylamine (TEA) (equivalent to the carboxyl group of the UV absorbing polymer) and 113.8 g of ion-exchanged water in 100 g of the UV absorbing polymer solution obtained in Synthesis Example A1. Small portions were added. After the reaction system became uniform, MEK was removed by vacuum degassing to obtain an aqueous dispersion (solid content concentration 30%) of a transparent ultraviolet absorbing polymer.
[Synthesis Examples A10 to A16 (aqueous dispersion)]
The UV-absorbing polymer was the same as Synthesis Example A9 described above except that the UV-absorbing polymer solution obtained in Synthesis Examples A2 to A8 was used in place of the UV-absorbing polymer solution obtained in Synthesis Example A1. An aqueous dispersion (solid content concentration 30%) was obtained. All the aqueous dispersions were slightly blue to transparent.
(2)<ポリウレタン(B)の合成>
[合成例B1:ポリウレタン(B1)のディスパージョン]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管、及びマンホールを備えた反応容器を用意した。反応容器の内部を窒素ガスで置換した後、ジメチロールプロピオン酸(DMPA)6.0g、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(商品名「プラクセルCD220」、ダイセル化学工業社製、末端官能基定量による数平均分子量2000)100g、及びMEK59.0gを仕込んだ。次いで、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)31.9g(OH基に対してNCO基が2倍当量)を加え、樹脂のNCO基が理論値の4.0%となるまで90℃で反応を行ってウレタンプレポリマー溶液を得た。得られたウレタンプレポリマー溶液を40℃に冷却した後、TEA4.5gを添加した。さらに、イオン交換水317.3gを添加し、系内が均一になるまで撹拌して乳化させることでウレタンプレポリマー水分散体を得た。得られたウレタンプレポリマー水分散体に、イソホロンジアミン(IPDA)15.3gをイオン交換水35.7gで希釈したものを滴下して、ウレタンプレポリマーのNCO基と反応させた。赤外吸収スペクトル分析で測定される、遊離イソシアネート基による2,270cm−1の吸収が消失するまで攪拌した。次いで、真空脱気によりMEKを除去して、酸価が16.4mgKOH/gのポリウレタン(B1)のディスパージョン(固形分濃度30%)を得た。
(2) <Synthesis of polyurethane (B)>
[Synthesis Example B1: Dispersion of Polyurethane (B1)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen blowing tube, and a manhole was prepared. After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen gas, 6.0 g of dimethylolpropionic acid (DMPA), polyhexamethylene carbonate diol (trade name “Placcel CD220”, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., number average molecular weight determined by terminal functional group determination 2000) 100 g and MEK 59.0 g were charged. Next, 31.9 g of hexamethylene diisocyanate (HDI) (NCO group is twice equivalent to OH group) is added, and the reaction is carried out at 90 ° C. until the NCO group of the resin reaches 4.0% of the theoretical value. A prepolymer solution was obtained. After the obtained urethane prepolymer solution was cooled to 40 ° C., 4.5 g of TEA was added. Furthermore, 317.3 g of ion-exchanged water was added, and the mixture was stirred and emulsified until the inside of the system became uniform, thereby obtaining a urethane prepolymer aqueous dispersion. A solution obtained by diluting 15.3 g of isophorone diamine (IPDA) with 35.7 g of ion-exchanged water was added dropwise to the obtained urethane prepolymer aqueous dispersion to react with the NCO group of the urethane prepolymer. The mixture was stirred until 2,270 cm −1 absorption due to free isocyanate groups disappeared as determined by infrared absorption spectrum analysis. Next, MEK was removed by vacuum degassing to obtain a dispersion of polyurethane (B1) having an acid value of 16.4 mgKOH / g (solid content concentration 30%).
(3)<ポリマー組成物の製造>
以下に示す「製造法1」、「製造法2」、又は「製造法3」にしたがってポリマー組成物を製造した。実施例中、「ポリマー組成物」は、塗料の塗膜形成主要素であり、実質的に塗料の性能を示すものである。
(3) <Manufacture of polymer composition>
A polymer composition was produced according to “Production Method 1”, “Production Method 2”, or “Production Method 3” shown below. In the examples, the “polymer composition” is a main component for forming a coating film of a paint and substantially exhibits the performance of the paint.
「製造法1」:別々に合成した紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体とポリウレタン(B)のディスパージョンとを混合する。
「製造法2」:ポリウレタン(B)のプレポリマーを調製したところに、紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液を添加して均一に水分散させた後、ウレタンの鎖伸長反応を行う。
「製造法3」:ポリウレタン(B)のプレポリマーを調製して水分散させた後、紫外線吸収型ポリマー(A)の水分散体を添加し、次いで、ウレタンの鎖伸長反応を行う。
“Production Method 1”: A solution or an aqueous dispersion of a separately synthesized ultraviolet absorbing polymer (A) and a dispersion of polyurethane (B) are mixed.
“Manufacturing method 2”: After the polyurethane (B) prepolymer was prepared, a solution of the ultraviolet absorbing polymer (A) was added and uniformly dispersed in water, and then a urethane chain elongation reaction was performed.
“Manufacturing method 3”: A polyurethane (B) prepolymer is prepared and dispersed in water, and then an aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer (A) is added, followed by urethane chain elongation reaction.
[実施例1:ポリマー組成物(製造法1)]
ポリウレタン(B1)のディスパージョン100gに対して、合成例A9で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体4.1gを撹拌しながら少量ずつ添加してポリマー組成物(実施例1)を得た。得られたポリマー組成物はほぼ透明であり、析出物なども発生しなかった。また、得られたポリマー組成物の固形分濃度は30%、固形分(樹脂成分)の酸価は17.0mgKOH/g、及び固形分に含まれる化合物(a)に由来する構成単位の割合(化合物(a)含有割合)は2%であった。
[Example 1: Polymer composition (Production method 1)]
To 100 g of the dispersion of polyurethane (B1), 4.1 g of the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthesis Example A9 was added little by little with stirring to obtain a polymer composition (Example 1). The obtained polymer composition was almost transparent, and no precipitates were generated. Moreover, the solid content concentration of the obtained polymer composition is 30%, the acid value of the solid content (resin component) is 17.0 mg KOH / g, and the proportion of the structural unit derived from the compound (a) contained in the solid content ( Compound (a) content ratio) was 2%.
[実施例2〜8:ポリマー組成物(製造法1)]
合成例A9で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体に代えて、合成例A10〜A16で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体を用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてポリマー組成物(実施例2〜8)を得た。いずれのポリマー組成物もほぼ透明であり、析出物なども発生しなかった。得られた塗料の性状を表2に示す。
[Examples 2 to 8: Polymer composition (Production method 1)]
In place of the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthesis Example A9, the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthetic Examples A10 to A16 was used in the same manner as in Example 1 described above. Polymer compositions (Examples 2 to 8) were obtained. All the polymer compositions were almost transparent, and no precipitates were generated. Table 2 shows the properties of the obtained paint.
[実施例9:ポリマー組成物(製造法2)]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管、及びマンホールを備えた反応容器を用意した。反応容器の内部を窒素ガスで置換した後、DMPA10.0g、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(プラクセルCD220)100g、及びMEK70.9gを仕込んだ。次いで、イソホロンジイソシアネート(IPDI)55.3g(OH基に対してNCO基が2倍当量)を加え、樹脂のNCO基が理論値の4.4%となるまで90℃で反応を行ってウレタンプレポリマー溶液を得た。得られたウレタンプレポリマー溶液を40℃に冷却した後、合成例A1で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液15.2gを添加した。さらにTEA8.0gを添加した後、イオン交換水395.4gを添加し、系内が均一になるまで攪拌して乳化させることでウレタンプレポリマー水分散体を得た。得られたウレタンプレポリマー水分散体に、IPDA20.1gをイオン交換水46.9gで希釈したものを滴下して、ウレタンプレポリマーのNCO基と反応させた。赤外吸収スペクトル分析で測定される、遊離イソシアネート基による2,270cm−1の吸収が消失するまで攪拌した。次いで、真空脱気によりMEKを除去してポリマー組成物(実施例9)を得た。得られたポリマー組成物の固形分濃度は30%、固形分(樹脂成分)の酸価は23.0mgKOH/g、及び化合物(a)含有割合は2%であった。なお、得られたポリマー組成物に含まれるポリウレタンを「ポリウレタン(B2)」とする。
[Example 9: Polymer composition (Production method 2)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen blowing tube, and a manhole was prepared. After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen gas, 10.0 g of DMPA, 100 g of polyhexamethylene carbonate diol (Placcel CD220), and 70.9 g of MEK were charged. Next, 55.3 g of isophorone diisocyanate (IPDI) (2 times equivalent of NCO group to OH group) was added, and the reaction was carried out at 90 ° C. until the NCO group of the resin reached 4.4% of the theoretical value. A polymer solution was obtained. After the obtained urethane prepolymer solution was cooled to 40 ° C., 15.2 g of the ultraviolet absorbing polymer solution obtained in Synthesis Example A1 was added. Further, 8.0 g of TEA was added, and 395.4 g of ion-exchanged water was added, and the mixture was stirred and emulsified until the inside of the system became uniform to obtain a urethane prepolymer aqueous dispersion. A solution obtained by diluting 20.1 g of IPDA with 46.9 g of ion-exchanged water was added dropwise to the obtained urethane prepolymer aqueous dispersion to react with the NCO group of the urethane prepolymer. The mixture was stirred until 2,270 cm −1 absorption due to free isocyanate groups disappeared as determined by infrared absorption spectrum analysis. Subsequently, MEK was removed by vacuum degassing to obtain a polymer composition (Example 9). The polymer composition obtained had a solid content concentration of 30%, an acid value of the solid content (resin component) of 23.0 mgKOH / g, and a compound (a) content of 2%. In addition, let the polyurethane contained in the obtained polymer composition be "polyurethane (B2)."
[実施例10〜16:ポリマー組成物(製造法2)]
合成例A1で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液に代えて、合成例A2〜A8で得た紫外線吸収型ポリマーの溶液を用いたこと以外は、前述の実施例9と同様にしてポリマー組成物(実施例10〜16)を得た。得られたポリマー組成物の性状を表2に示す。
[Examples 10 to 16: Polymer composition (Production method 2)]
A polymer composition (in the same manner as in Example 9 described above) except that the ultraviolet absorbing polymer solution obtained in Synthesis Examples A2 to A8 was used instead of the ultraviolet absorbing polymer solution obtained in Synthesis Example A1. Examples 10 to 16) were obtained. Properties of the obtained polymer composition are shown in Table 2.
[実施例17:ポリマー組成物(製造法3)]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管、及びマンホールを備えた反応容器を用意した。反応容器の内部を窒素ガスで置換した後、DMPA12.0g、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(プラクセルCD220)100g、及びMEK79.4gを仕込んだ。次いで、水添MDI(HMDI)73.2g(OH基に対してNCO基が2倍当量)を加え、樹脂のNCO基が理論値の4.4%となるまで90℃で反応を行ってウレタンプレポリマー溶液を得た。得られたウレタンプレポリマー溶液を40℃に冷却した後、TEA9.1gをイオン交換水423.0gに溶解させた水溶液を添加し、系内が均一になるまで攪拌して乳化させることでウレタンプレポリマー水分散体を得た。得られたウレタンプレポリマー水分散体に、合成例A9で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体28.3gを添加した。さらに、IPDA22.5gを水52.5gで希釈したものを滴下して、ウレタンプレポリマーのNCO基と反応させた。赤外吸収スペクトル分析で測定される、遊離イソシアネート基による2,270cm−1の吸収が消失するまで攪拌した。次いで、真空脱気によりMEKを除去してポリマー組成物(実施例17)を得た。得られたポリマー組成物の固形分濃度は30%、固形分(樹脂)の酸価は24.5mgKOH/g、及び化合物(a)含有割合は2%であった。なお、得られたポリマー組成物に含まれるポリウレタンを「ポリウレタン(B3)」とする。
[Example 17: Polymer composition (Production method 3)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen blowing tube, and a manhole was prepared. After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen gas, 12.0 g of DMPA, 100 g of polyhexamethylene carbonate diol (Placcel CD220), and 79.4 g of MEK were charged. Next, 73.2 g of hydrogenated MDI (HMDI) (2 times equivalent of NCO group to OH group) was added, and the reaction was carried out at 90 ° C. until the NCO group of the resin reached 4.4% of the theoretical value. A prepolymer solution was obtained. After cooling the obtained urethane prepolymer solution to 40 ° C., an aqueous solution in which 9.1 g of TEA is dissolved in 423.0 g of ion-exchanged water is added, and the urethane prepolymer solution is stirred and emulsified until the inside of the system becomes uniform. A polymer aqueous dispersion was obtained. To the obtained urethane prepolymer aqueous dispersion, 28.3 g of the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthesis Example A9 was added. Further, a solution obtained by diluting 22.5 g of IPDA with 52.5 g of water was dropped to react with the NCO group of the urethane prepolymer. The mixture was stirred until 2,270 cm −1 absorption due to free isocyanate groups disappeared as determined by infrared absorption spectrum analysis. Subsequently, MEK was removed by vacuum degassing to obtain a polymer composition (Example 17). The polymer composition obtained had a solid content concentration of 30%, an acid value of the solid content (resin) of 24.5 mgKOH / g, and a compound (a) content of 2%. In addition, let the polyurethane contained in the obtained polymer composition be "polyurethane (B3)."
[実施例18〜24:ポリマー組成物(製造法3)]
合成例A9で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体に代えて、合成例A10〜A16で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体を用いたこと以外は、前述の実施例17と同様にしてポリマー組成物(実施例18〜24)を得た。得られたポリマー組成物の性状を表2に示す。
[Examples 18 to 24: Polymer composition (Production method 3)]
Instead of the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthesis Example A9, the aqueous dispersion of the ultraviolet absorbing polymer obtained in Synthetic Examples A10 to A16 was used in the same manner as in Example 17 described above. Polymer compositions (Examples 18 to 24) were obtained. Properties of the obtained polymer composition are shown in Table 2.
[比較例1:高分子紫外線吸収剤の配合]
合成例B1で得たポリウレタン(B1)のディスパージョン100gに、高分子紫外線吸収剤(商品名「ULS−1700」、一方社油脂工業社製、ベンゾトリアゾール系のノニオン性水エマルション)3.1g、及びイオン交換水1.0gを添加して、高分子紫外線吸収剤を配合したポリマー組成物(比較例1)を得た。得られた塗料の固形分濃度は30%であった。
[Comparative Example 1: Blending of polymeric UV absorber]
To 100 g of the dispersion of polyurethane (B1) obtained in Synthesis Example B1, 3.1 g of a polymeric ultraviolet absorber (trade name “ULS-1700”, manufactured by Otsuka Kogyo Co., Ltd., benzotriazole-based nonionic water emulsion), In addition, 1.0 g of ion-exchanged water was added to obtain a polymer composition (Comparative Example 1) containing a polymeric ultraviolet absorber. The solid content concentration of the obtained coating material was 30%.
[比較例2:低分子紫外線吸収剤の配合]
2−(2H−べンゾトリアゾール−2−イル)−4',6−ジ−tert−ペンチルフェノール(商品名「チヌビン328」、BASF社製)3.1gをウレタンプレポリマー溶液に添加したこと以外は、前述の合成例B1と同様にして、低分子紫外線吸収剤を配合した塗料(比較例2)を得た。得られたポリマー組成物の固形分濃度は30%、固形分(樹脂)の酸価は16.4mgKOH/gであった。
[Comparative Example 2: Blending of low molecular weight UV absorber]
3.1 g of 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4 ′, 6-di-tert-pentylphenol (trade name “Tinuvin 328”, manufactured by BASF) was added to the urethane prepolymer solution. Except for the above, a coating material (Comparative Example 2) containing a low molecular weight UV absorber was obtained in the same manner as in Synthesis Example B1. The polymer composition obtained had a solid content concentration of 30% and an acid value of the solid content (resin) of 16.4 mgKOH / g.
[比較例3:紫外線吸収型ポリマーの水分散体]
前述の合成例A9で得た紫外線吸収型ポリマーの水分散体(固形分濃度30%)を「比較例3のポリマー組成物」とする。
[Comparative Example 3: UV-absorbing polymer aqueous dispersion]
The aqueous dispersion (solid content concentration of 30%) of the UV-absorbing polymer obtained in Synthesis Example A9 is referred to as “polymer composition of Comparative Example 3”.
(4)<試験例>
[試験1:塗膜性状]
実施例1〜24及び比較例1〜3のポリマー組成物を、それぞれPETフィルム上にコーティングした後、加熱乾燥して、膜厚20μmの塗膜が形成された塗工フィルムを得た。
(4) <Test example>
[Test 1: Film properties]
Each of the polymer compositions of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 3 was coated on a PET film and then dried by heating to obtain a coating film having a coating film having a thickness of 20 μm.
実施例1〜24のポリマー組成物を用いた場合には、透明で良好なフィルムを得ることができた。特に、実施例9〜24のポリマー組成物を用いた場合には、形成された塗膜が高い光沢を有していた。これに対して、比較例1及び2のポリマー組成物を用いて形成した塗膜は白濁していた。また、比較例3のポリマー組成物を用いて形成した塗膜には亀裂が生じており、PETフィルムから塗膜の一部が剥離していた。比較例1及び2のポリマー組成物は、相溶性が良好ではないために、形成された塗膜が白濁したと考えられる。また、比較例3のポリマー組成物は、ガラス転移点(Tg)が高いアクリル樹脂のみを樹脂成分として含むものであるために、成膜性及び密着性が良好ではないと考えられる。得られたフィルムの外観の評価結果を表3に示す。 When the polymer compositions of Examples 1 to 24 were used, transparent and good films could be obtained. In particular, when the polymer compositions of Examples 9 to 24 were used, the formed coating film had high gloss. On the other hand, the coating film formed using the polymer compositions of Comparative Examples 1 and 2 was cloudy. Moreover, the crack formed in the coating film formed using the polymer composition of the comparative example 3, and a part of coating film peeled from PET film. Since the polymer compositions of Comparative Examples 1 and 2 have poor compatibility, it is considered that the formed coating film was clouded. Moreover, since the polymer composition of Comparative Example 3 contains only an acrylic resin having a high glass transition point (Tg) as a resin component, it is considered that the film formability and adhesion are not good. Table 3 shows the evaluation results of the appearance of the obtained film.
<フィルム外観の評価基準>
◎:透明高光沢塗膜
○:透明塗膜
×:白濁塗膜
××:塗膜に亀裂及び剥離
<Evaluation criteria for film appearance>
◎: Transparent high gloss coating ○: Transparent coating ×: Cloudy coating ××: Cracks and peeling on coating
[試験2:紫外線吸収機能]
実施例1のポリマー組成物と、合成例B1で得たポリウレタン(B1)のディスパージョンを、それぞれ離型紙上にコーティングした後、加熱乾燥して、膜厚20μmのフィルムを得た。日本分光社製の紫外可視分光光度計(Ubest V−550)を使用して、得られたフィルムの紫外線吸収スペクトルを測定した。測定した紫外線吸収スペクトルを図1に示す。図1に示すように、実施例1のポリマー組成物は、十分な紫外線吸収機能を有するフィルムを形成可能であることが明らかである。
[Test 2: UV absorption function]
Each of the polymer composition of Example 1 and the polyurethane (B1) dispersion obtained in Synthesis Example B1 was coated on a release paper and then dried by heating to obtain a film having a thickness of 20 μm. The ultraviolet absorption spectrum of the obtained film was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Ubest V-550) manufactured by JASCO Corporation. The measured ultraviolet absorption spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 1, it is apparent that the polymer composition of Example 1 can form a film having a sufficient ultraviolet absorption function.
[試験3:赤外線吸収機能]
実施例1のポリマー組成物を離型紙上にコーティングした後、加熱乾燥して、膜厚10μmのフィルムを得た。日本分光社製のフーリエ変換赤外分光光度計(FT/IR−350)を使用して、得られたフィルムの赤外線吸収スペクトルを測定した。測定した赤外線吸収スペクトルを図2に示す。
[Test 3: Infrared absorption function]
The polymer composition of Example 1 was coated on a release paper and then dried by heating to obtain a film having a thickness of 10 μm. The infrared absorption spectrum of the obtained film was measured using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT / IR-350) manufactured by JASCO Corporation. The measured infrared absorption spectrum is shown in FIG.
[試験4:耐水性及び耐溶剤性(実施例25〜31、比較例1及び2)]
実施例1及び実施例8のポリマー組成物に対して、表4に示す配合で各種架橋剤を配合した(実施例25〜31)。
[Test 4: Water resistance and solvent resistance (Examples 25 to 31, Comparative Examples 1 and 2)]
With respect to the polymer compositions of Example 1 and Example 8, various crosslinking agents were blended according to the blending shown in Table 4 (Examples 25 to 31).
実施例25〜31のポリマー組成物、並びに比較例1及び2のポリマー組成物を、それぞれ易接着処理したPETフィルム上にコーティングした後、100℃で5分間乾燥して、膜厚20μmの塗膜(フィルム)を形成した。形成された塗膜を50℃で3日間エージングした後、室温にて脱イオン水とトルエンにそれぞれ1時間浸漬した後に引き上げ、塗膜の状態を観察した。なお、脱イオン水に浸漬した塗膜は、耐水性の評価に用いた。また、トルエンに浸漬した塗膜は、耐溶剤性の評価に用いた。耐水性及び耐溶剤性の評価結果を表5に示す。 The polymer compositions of Examples 25 to 31 and the polymer compositions of Comparative Examples 1 and 2 were each coated on an easy-adhesion-treated PET film and then dried at 100 ° C. for 5 minutes to form a coating film having a thickness of 20 μm. (Film) was formed. The formed coating film was aged at 50 ° C. for 3 days, then immersed in deionized water and toluene for 1 hour at room temperature, and then pulled up to observe the state of the coating film. In addition, the coating film immersed in deionized water was used for water resistance evaluation. Moreover, the coating film immersed in toluene was used for evaluation of solvent resistance. Table 5 shows the evaluation results of water resistance and solvent resistance.
耐水性に関し、実施例25〜31のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、いずれも外観に変化はなく、透明なままであった。これに対して、比較例1及び2のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、いずれもさらに白化した。 Regarding water resistance, the coating films formed using the polymer compositions of Examples 25 to 31 were not changed in appearance and remained transparent. On the other hand, both of the coating films formed using the polymer compositions of Comparative Examples 1 and 2 were further whitened.
耐溶剤性に関し、架橋剤を配合した実施例26〜30のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、いずれも外観に変化はなく、透明なままであった。これに対して、架橋剤を配合していない実施例22及び31のポリマー組成物、及び比較例1及び2のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、いずれも膨潤した。 Regarding solvent resistance, the coating films formed using the polymer compositions of Examples 26 to 30 containing a crosslinking agent were not changed in appearance and remained transparent. On the other hand, the coating films formed using the polymer compositions of Examples 22 and 31 and the polymer compositions of Comparative Examples 1 and 2 that did not contain a crosslinking agent were both swollen.
[試験5:非ブリードアウト性]
前述の「試験4」と同様にして形成した塗膜(フィルム)を室温条件下に放置し、経時変化を観察した。非ブリードアウト性の評価結果を表5に示す。
[Test 5: Non-bleed out property]
A coating film (film) formed in the same manner as in the above “Test 4” was allowed to stand at room temperature, and the change with time was observed. Table 5 shows the evaluation results of the non-bleed-out property.
実施例25〜31及び比較例1のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、いずれも外観に変化はなく、透明なままであった(但し、比較例1のポリマー組成物を用いて形成された塗膜は、初期段階で白濁していた)。これに対して、比較例2のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、低分子紫外線吸収剤がブリードアウトしており、白く粉をふいたような外観となった。 Regarding the coating films formed using the polymer compositions of Examples 25 to 31 and Comparative Example 1, the appearance was not changed and remained transparent (however, the polymer composition of Comparative Example 1 was used). The coating film formed was cloudy at the initial stage). On the other hand, about the coating film formed using the polymer composition of the comparative example 2, the low molecular weight ultraviolet absorber bleeded out and it became the external appearance which wiped white powder.
[試験6:耐光性試験]
前述の「試験4」と同様にして形成した塗膜(フィルム)をキセノンウェザオメーターにて耐光性促進試験を行い、塗料の外観変化を確認した。試験条件は温度89±3℃、湿度50±5%、照度50〜150w/m2、300〜400nm、照射エネルギー80MJまたは125MJで行った。耐光性試験結果を表5に示す。
[Test 6: Light resistance test]
A coating film (film) formed in the same manner as in the above-mentioned “Test 4” was subjected to a light resistance acceleration test using a xenon weatherometer, and the appearance change of the paint was confirmed. The test conditions were as follows: temperature 89 ± 3 ° C., humidity 50 ± 5%, illuminance 50 to 150 w / m 2 , 300 to 400 nm, irradiation energy 80 MJ or 125 MJ. Table 5 shows the results of the light resistance test.
実施例22〜27及び比較例1のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、80MJ及び125MJにおいて、いずれも変色しなかった(但し、比較例1のポリマー組成物を用いて形成された塗膜は、初期段階で白濁していた)。これに対して、比較例2のポリマー組成物を用いて形成された塗膜については、80MJ及び125MJともに黄色に変色した。 About the coating film formed using the polymer composition of Examples 22-27 and Comparative Example 1, neither 80MJ nor 125MJ changed color (however, it was formed using the polymer composition of Comparative Example 1). The coated film was cloudy at the initial stage). On the other hand, regarding the coating film formed using the polymer composition of Comparative Example 2, both 80 MJ and 125 MJ turned yellow.
[試験7:基材への密着性]
基材への密着性に関し、基材として易接着処理したPETフィルム、塩ビシート、コロナ放電処理をしたオレフィン系熱可塑性(TPO)フィルム、アクリルシート、ガルバリウム鋼板、ガラス板に実施例22〜27のポリマー組成物を用いて塗膜を形成し、JISK5600−5−6に準じてセロハンテープによるピーリング試験を行った。密着性の評価結果を表5に示す。
[Test 7: Adhesion to substrate]
Regarding adhesion to the substrate, Examples 22 to 27 were applied to a PET film, a polyvinyl chloride sheet, an olefinic thermoplastic (TPO) film subjected to a corona discharge treatment, an acrylic sheet, a galvalume steel plate, and a glass plate. A coating film was formed using the polymer composition, and a peeling test using a cellophane tape was conducted according to JISK5600-5-6. Table 5 shows the adhesion evaluation results.
実施例25〜31及び比較例1及び2のポリマー組成を用いて形成された塗膜については、易接着処理したPETフィルム、塩ビシート、オレフィン系熱可塑性(TPO)フィルム、アクリルシートの密着性は良好であった。ガルバリウム鋼板、ガラス板はシラノールの効果によって実施例31の密着性が良好であった。 About the coating film formed using Examples 25-31 and the polymer composition of Comparative Examples 1 and 2, the adhesion property of the PET film, the vinyl chloride sheet, the olefin-based thermoplastic (TPO) film, and the acrylic sheet subjected to the easy adhesion treatment is It was good. The Galvalume steel plate and glass plate had good adhesion in Example 31 due to the effect of silanol.
<耐水性、耐溶剤性、及び非ブリードアウト性の評価基準>
耐水性
○:変化なし、△:白濁のまま、×:激しく白化
耐溶剤性
◎変化なし、○:膨潤
非ブリードアウト性
○:変化なし、×:ブリードアウト
耐光性
○:変色なし、×:変色あり
密着性
◎:95/100〜100/100、○:80/100〜94/100
△:50/100〜79/100、×:0/100〜49/100
以上より、自己乳化型の高分子紫外線吸収剤(紫外線吸収型ポリマー)とポリウレタン(B)ディスパージョンとを含む実施例の塗料を用いれば、耐水性及び非ブリードアウト性に優れた塗膜を形成可能であることが明らかである。さらに、架橋剤を添加することで、耐溶剤性にも優れた塗膜を形成することができる。これに対して、乳化剤を用いて水分散させた高分子紫外線吸収剤を添加した比較例1の塗料では、形成される塗膜の耐水性が不十分であった。また、低分子紫外線吸収剤を添加した比較例2のポリマー組成物では、低分子紫外線吸収剤の経時的なブリードアウトが観察された。またプラスチックのシート、金属、ガラスの基材に対しての密着性が良好であった。
<Evaluation criteria for water resistance, solvent resistance, and non-bleed out>
Water resistance ○: No change, △: White turbidity, X: Vigorous whitening Solvent resistance ◎ No change, ○: Swelling Non-bleed out ○ ○: No change, ×: Bleed out Light resistance ○: No discoloration, ×: Discoloration Existence Adhesiveness: 95/100 to 100/100, ○: 80/100 to 94/100
Δ: 50/100 to 79/100, x: 0/100 to 49/100
From the above, if the coating material of the example containing the self-emulsifying type polymer ultraviolet absorber (ultraviolet absorbing polymer) and the polyurethane (B) dispersion is used, a coating film excellent in water resistance and non-bleed out property is formed. Clearly it is possible. Furthermore, the coating film excellent also in solvent resistance can be formed by adding a crosslinking agent. On the other hand, in the coating material of Comparative Example 1 to which the polymeric ultraviolet absorbent dispersed in water using an emulsifier was added, the water resistance of the formed coating film was insufficient. In addition, in the polymer composition of Comparative Example 2 to which the low molecular weight UV absorber was added, bleed-out of the low molecular weight UV absorber over time was observed. Moreover, the adhesiveness with respect to the base material of a plastic sheet, a metal, and glass was favorable.
本発明によれば、相溶性、耐水性、及び非ブリードアウト性に優れているとともに、高い紫外線吸収機能を有する塗膜を形成可能な塗料を得ることができる。この塗料は、単独又は種々の樹脂との配合により、耐候性及び耐久性に優れており、建築内外装材、太陽電池を構成する基材、車輌内外装材、マーキングフィルム、家具、電気製品の塗料として有用である。また密着性が良好でありプラスチックシート状物、各種フィルム、プラスチック成型物、ゴム成型物、布、紙、木、ガラス、金属など、あらゆる基材の塗料として有用である。基材への密着性からプライマー塗料としても有用である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in compatibility, water resistance, and non-bleed out property, the coating material which can form the coating film which has a high ultraviolet absorption function can be obtained. This paint is excellent in weather resistance and durability, alone or in combination with various resins, and is used for building interior and exterior materials, base materials constituting solar cells, vehicle interior and exterior materials, marking films, furniture, and electrical products. Useful as a paint. Also, it has good adhesion and is useful as a coating material for all substrates such as plastic sheet, various films, plastic molding, rubber molding, cloth, paper, wood, glass and metal. It is also useful as a primer coating because of its adhesion to the substrate.
Claims (13)
前記紫外線吸収型ポリマー(A)が、二重結合及び紫外線吸収基を有する化合物(a)と、二重結合含有成分(h)とを含有してなる重合成分を重合させて得られるカルボキシル基を有する重合生成物であり、
前記ポリウレタン(B)が活性水素含有基及びアニオン性親水性基(水酸基を除く。)を有する化合物(b)と、ポリオール(c)及び/又はポリアミン(d)と、ポリイソシアネート(e)とを含有してなる反応成分を反応させて得られる反応生成物であり、
前記紫外線吸収型ポリマー(A)の酸価が、2〜200mgKOH/gであり、
前記紫外線吸収型ポリマー(A)に含まれる、前記二重結合及び紫外線吸収基を有する化合物(a)に由来する構成単位の割合が30〜80質量%であり、
前記紫外線吸収型ポリマー(A)が、中和塩である
ことを特徴とする塗料。 A paint comprising a polymer composition comprising an ultraviolet absorbing polymer (A) and a dispersion of polyurethane (B),
The ultraviolet-absorbing polymer (A) has a carboxyl group obtained by polymerizing a polymerization component comprising a compound (a) having a double bond and an ultraviolet absorbing group and a double bond-containing component (h). A polymerization product having
The polyurethane (B) comprises a compound (b) having an active hydrogen-containing group and an anionic hydrophilic group (excluding a hydroxyl group), a polyol (c) and / or a polyamine (d), and a polyisocyanate (e). It is a reaction product obtained by reacting the contained reaction components,
The acid value of the ultraviolet absorbing polymer (A) is 2 to 200 mgKOH / g,
Wherein contained in the ultraviolet absorptive polymer (A), Ri ratio 30 to 80% by mass of structural units derived from a compound having a double bond and ultraviolet absorbing group (a),
The ultraviolet absorptive polymer (A) is, paint characterized by neutralizing salts der Rukoto.
いずれかで表される請求項1に記載の塗料。
前記活性水素含有基及びアニオン性親水性基(水酸基を除く。)を有する化合物(b)、前記ポリオール(c)、前記ポリアミン(d)、前記短鎖ジオール成分(f)、及び前記短鎖ジアミン成分(g)の合計の活性水素含有基(アニオン性親水性基を除く。)(1)と、
前記ポリイソシアネート(e)のイソシアネート基(2)とを(1)/(2)=0.9〜1.5の当量比で反応させて得られる反応生成物である請求項1に記載の塗料。 The polyurethane (B) is
Compound (b) having active hydrogen-containing group and anionic hydrophilic group (excluding hydroxyl group), polyol (c), polyamine (d), short-chain diol component (f), and short-chain diamine Total active hydrogen-containing groups (excluding anionic hydrophilic groups) of component (g) (1);
The paint according to claim 1, which is a reaction product obtained by reacting the isocyanate group (2) of the polyisocyanate (e) with an equivalent ratio of (1) / (2) = 0.9 to 1.5. .
(HO−R'−)2−R−R"−X ・・・(5)
(前記一般式(5)中、Rは、3価の脂肪族炭化水素基又は3級アミン構造を示し、R'は、アルキレン基を示し、R"は、単結合又はアルキレン基を示し、Xは、−COOH、−SO3H、又は−PO3H2を示す。) The paint according to claim 1 or 7, wherein the compound (b) having the active hydrogen-containing group and the anionic hydrophilic group (excluding the hydroxyl group) is a compound represented by the following general formula (5).
(HO-R '-) 2- R-R "-X (5)
(In the general formula (5), R represents a trivalent aliphatic hydrocarbon group or a tertiary amine structure, R ′ represents an alkylene group, R ″ represents a single bond or an alkylene group, X shows -COOH, -SO 3 H, or -PO 3 H 2.)
前記紫外線吸収型ポリマー(A)の溶液又は水分散体と、前記ポリウレタン(B)のディスパージョンとを混合する工程を有することを特徴とする製造方法。 It is a manufacturing method of the paint according to any one of claims 1 to 11,
The manufacturing method characterized by including the process of mixing the solution or aqueous dispersion of the said ultraviolet absorption type polymer (A), and the dispersion of the said polyurethane (B).
It is a manufacturing method of the coating material which concerns on Claims 1-11, Comprising: In the intermediate | middle step of the process of preparing the dispersion of the said polyurethane (B), the solution or water of the said ultraviolet absorption type polymer (A) is used for the produced | generated urethane prepolymer. The manufacturing method of the coating material characterized by including the process of adding a dispersion.
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