JPH05140249A - カチオン重合性水性樹脂組成物 - Google Patents

カチオン重合性水性樹脂組成物

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JPH05140249A
JPH05140249A JP6958491A JP6958491A JPH05140249A JP H05140249 A JPH05140249 A JP H05140249A JP 6958491 A JP6958491 A JP 6958491A JP 6958491 A JP6958491 A JP 6958491A JP H05140249 A JPH05140249 A JP H05140249A
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JP
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group
reactive polymer
compound
formula
chemical formula
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Application number
JP6958491A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Yamada
光夫 山田
Hiromichi Kayano
啓道 萱野
Shinji Nakano
伸司 仲野
Hiroshi Aoki
啓 青木
Keizo Ishii
敬三 石井
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Nippon Paint Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 [構成]主鎖中に で表される重合性の基を有する反応性重合体と、熱及び
/又は光照射によりカチオン重合反応開始能を有する化
合物とからなるカチオン重合性水性樹脂組成物 [効果]バーコーター、スピンナー、スプレー電着塗装
等で塗膜形成させ、加熱/光照射で脱離物を伴うことな
く強靭な架橋塗膜を作りうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気、電子、自動車、航
空機等の部品、プラント部材の被覆に使用することがで
き、熱および/または光照射による架橋で優れた被膜を
与えることのできるカチオン重合性水性樹脂組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気、電子、自動車、航空機等の
部品、プラント部材等の被覆のために数多くの被覆用組
成物が提供されている。
【0003】これらの中にカチオン重合可能な熱硬化組
成物として、ベンジルピリジニウム塩を含んだ熱潜在硬
化性樹脂組成物が知られている。これに使用されている
熱潜在硬化性樹脂は、分子鎖中にエポキシ基を含んでい
るものである。該エポキシ基が水と反応するので、当該
樹脂を用いた被膜用組成物を水系で調整することは、貯
蔵安定性において問題がある。
【0004】また、そのほかに、アミノ樹脂やイソシネ
ート化合物を含んでいるものを用いて硬化させることが
あるが、硬化反応に高温を要することや、硬化に際し発
生するアルコール水による塗膜、外観の見劣り、アミノ
樹脂由来のトリアジン環の酸性雨などによる分解によっ
て塗膜の劣化が起こるなどの問題があり、イソシアネー
ト化合物を含む場合には、二液にして提供することが必
要である。これらにあっては反応した際に生成する生成
物のため着色したり光沢を損ったりすることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、硬化のた
めに必要なアミノ樹脂や、イソシアネート化合物を添加
せずまた、エポキシ基のごとく貯蔵安定性を欠くような
基を含まないが熱又は/及び光照射によってラジカル重
合を開始する化合物を含んだ架橋硬化が可能な樹脂組成
物を提供することを目的とするものである。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明目的は、主鎖中
に化1
【化1】 および/または化2
【化2】 で表わされる重合性の基を有する反応性重合体と、熱お
よび/または光照射によりカチオン重合反応開始能を有
する化合物とからなるカチオン重合性水性樹脂組成物
(式中 Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族
基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が
直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式
芳香族基からなる群より選ばれる基を示し;Aはカルボ
キシル基またはスルホン酸基)により達成せられる。
【0007】本発明で使用せられる反応性重合体は、式 CH=C=CH−O−R−A (式中 Rは炭素数2以上の脂肪族酸、環式脂肪族
基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が
直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式
芳香族基からなる群より選ばれる基を示し;Aはカルボ
キシル基またはスルホン酸基)で示されるアレニル化合
物を単独重合させるか、あるいは他のアレン化合物およ
び/またはα、β−エチレン性不飽和基を有する化合物
を共重合せしめることにより合成せられる。
【0008】本発明で重合に使用せられるアレニル化合
物としてはo−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロキシ安
息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシベン
ゼンスルホン酸、o−クレゾールスルホン酸、p−ヒド
ロキシフエニルプロピオン酸、1−ナフトール−2−カ
ルボン酸、2−ナフトール−6−カルボン酸、1−ナフ
トール−4−スルホン酸、1−ナフトール−8−スルホ
ン酸、2−ナフトール−6−スルホン酸、P−ヒドロキ
シビフェニル−4−カルボン酸、ヒドロキシプロピオン
酸を用いてハロゲン化プロパルギルをアルカリ性条件下
で反応させたエーテル化物をさらにt−ブトキシカリウ
ムの様な塩基性触媒を作用させてアレニル化した化合物
が用いられる。
【0009】上記アレニル化合物と共重合せしめられる
アレン化合物としてはアレニルオキシベンゼン、アレニ
ルオキシトルエン、アレニルオキシ−p−エチルベンゼ
ン、アレニルオキシ−p−プロピルベンゼン、アレニル
オキシ−p−ブチルベンゼン、アレニルオキシ−p−メ
トキシベンゼン、アレニルオキシ−p−エトキシベンゼ
ン、アレニルオキシ−p−シアノベンゼン、アレニルオ
キシ−p−クロロベンゼン、アレニルオキシ−p−ブロ
モベンゼン、アレニルオキシ−p−フルオロベンゼン、
アレニルオキシエタン、アレニルオキシプロパン、アレ
ニルオキシブタン、アレニルオキシビフェニル、アレニ
ルオキシナフタレン、アレニルオキシアントラセン、ア
レニルオキシポリフェノールなどがあげられる。
【0010】またα、β−エチレン性不飽和基を有する
化合物としては通常ビニル樹脂の製造に用いられる各種
のビニルモノマーが用いられるが、例えばメチルメタク
リレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレー
ト、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチル
アクリレート、等のアクリレート、メタクリレート;ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル;スチレン、クロ
ロスチレン、p−ブロモスチレン等が特に好ましい。
【0011】重合に際しては、重合開始剤としてN、N
´−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキ
サイド、過酸化アセチル、ジ−t−ブチルパーオキシド
の如き通常のラジカル開始剤を用い、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケ
トン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエー
テル等の不活性有機溶媒中で加熱反応せしめれば良い。
【0012】本発明においては上記反応性重合体が水性
塗料化され、熱および/または光照射で架橋され被膜化
されるため、化1あるいは化2で示される重合性の基を
10モル%以上含むことが特に好ましく、また水性化の
ため反応性重合体の酸価が20〜300であること、さ
らにはその数平均分子量が1,000〜100,000
程度ものであることが発明目的に対し特に好ましいこと
も見出されている。
【0013】本発明では上記の反応性重合体と共に熱お
よび/または光照射によりカチオン重合反応開始能を有
する化合物が必須成分として用いられる。かかる化合物
としては化3または化4または化5
【化3】
【化4】
【化5】 で表される化合物が好都合に用いられる。(式中
、R、R、R、は同一又は異なりて水素、ハ
ロゲン、アルキル、アルコキシ、ニトロ、アミノ、ヒド
ロキシ、シアノ、アルキルアミノ、カルバモイル、アル
コキシカルボニル、アルカノイルであり、R,R
、は同一又は異なりてアルキル、アルケニル、フェ
ニル(アルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、アルコキ
シ、アミノ、アルキルアミノによって置換されていても
よい)であり、MはAs、Sb、Sb、BまたはPであ
り、Xはハロゲンであり、nはMの種類に従って定まる
整数である)
【0014】これらの代表的なものを具体的に挙げれ
ば、例えばベンジル−N、N−ジメチルアニリニウム−
ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジルピリジニウム
−ヘキサフルオロアンチモネート、p−メチルベンジル
−N、N−ジメチルアニリニウム−ヘキサフルオロアン
チモネート、ベンジルピリジニウムトリフルオロボレー
ト、N−(2.4−ジクロロベンジル−N、N−ジメチ
ルアニリニウム−ヘキサフルオロフオスフェート、ベン
ジル−N、N−ジメチルアニリニウム−ヘキサフルオロ
フオスフェート、ベンジル−N、N−ジメチルアニリニ
ウムトリフルオロボレート、ベンジルピリジニウムペン
タフルオロアンチモネート、ベンジル−N、N−ジメチ
ルアニリニウムペンタフルオロアンチモネート、4−メ
トキシベンジル−4−シアノピリジニウムヘキサフルオ
ロアンチモネート、4−t−ブチル−4−シアノピリジ
ニウムヘキサフルオロアンチモネート、p−クロロベン
ジルテトラヒドロチオフェニウムヒキサフルオロアンチ
モネート、p−クロロブチルベンジルテトラヒドロチオ
フェニウムヘキサフルオロアンチモネート、などであ
る。上記構造式で示されるもののほかアルキルアミンの
トリフルオロボレート例えば、エチルアミントリフルオ
ロボレート、プロピルアミントリフルオロボレート、ブ
チルアミントリフルオロボレートエチルアミンヘキサフ
ルオロアンチモネート、プロピルアミンヘキサフルオロ
アンチモネート、ブチルアミンヘキサフルオロアンチモ
ネート、エチルアミンペンタフルオロアンチモネートな
ど、芳香族スルホニウム塩のプロピレンカーボネートも
使用することができる。この使用量は重合性重合体10
0重合部に対し、0.01〜15重量部好ましくは0.
1〜10重合部の割合で配合するとよい。
【0015】反応性重合体と熱又は/及び光照射により
カチオン重合反応開始能を有する化合物とは適宜溶媒ジ
メチルホルムアミド、メチルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブ、メタノール、エタノール、ブタノール、等を用い
て配合する。この際、必要に応じて高分子結合剤、可塑
剤、界面活性剤、着色剤などを併用することができる。
高分子結合剤は相溶性、造膜性、架橋度密着性など種々
の作用を有するものがあるが、目的に応じて適宜選択使
用することができる。反応性重合体のカルボキシル基、
スルホン酸基の酸性基は、アンモニア、トリエチルアミ
ン、ジメチルアニリン、ジエチルアミン、アルカリ金属
等の塩に変えると水希釈が可能となる。
【0016】かくて得られる本発明組成物は、バーコー
ター、スピンナー、スプレー電着塗装等により塗布し塗
膜形成し、加熱又は/及び光照射するとき脱離物を伴う
ことなく180℃以下の温度で重合架橋して強靱な被覆
塗膜を与える。光照射に際し使用される光源としては半
導体レーザー、ヘリウムネオンレーザーなど600nm
より長波長の光を発する光源、アルゴンレーザー、ヘリ
ウムカドミウムレーザー、クリプトンレーザーなどレー
ザー光源、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、中圧水銀灯、メ
タルハライドランプ、タングステンランプなど可視光線
又は紫外線を発生する光源などがあげられる。
【0017】以下反応性重合体の合成例および実施例に
より本発明を説明する。尚特にことわりなき限り、部お
よび%は重量による。
【0018】合成例 1 N、N´−マゾビスイソブチルニトリル10部、アレニ
ルオキシ安息香酸500部、ジメチルホルムアミド75
0部をチッソ気流中撹拌しながら、80℃で8時間反応
を行った。室温まで冷却し、反応液100部をメタノー
ル31に撹拌しながら注入し、12時間室温にて静置し
た。折出したポリマーを濾取し、メタノールで充分洗浄
し、減圧乾燥して粉末状ポリマ(A)を得た。GPCに
よる数平均分子量は、4,800であった。IRスペク
トル:1,670cm−1,820cm−1(>C=C
H−)H−NMRスペクトルにより得られたポリマー中
のY成分の割合は70モル%であることが判った。
【0019】合成例 2 合成例1と同様な反応装置を用いて、N、N´−アゾビ
スイソブチルニトリル10部、アレニルオキシ安息香酸
264部、p−クロロスチレン277部ジメチルホルム
アミド877部をチッソ気流中、80℃で8時間反応を
行った。反応終了後合成例1と同様な装作により、粉末
状ポリマー(B)を得た。GPCによる数平均分子量は
5,200であった。IRスペクトル:1,670cm
−1、820cm−1(>C=H−)H−NMRスペク
トルにより得られたポリマー中のY成分の割合は20モ
ル%であった。
【0020】合成例 3 合成例2においてp−クロロスチレンの代わりにメチル
メタクリレート200部を用いたほかは同様に処理して
ポリマー(C)を得た。特性を表1に示した。
【0021】合成例4〜7 表1に示すアレン誘導体を用いて合成例1と同様の処理
を行い、各種のポリマーを得た。特性を表1に示した。
【0022】
【表1】
【0023】合成例−8 撹拌機、温度計、窒素導入管及び還流冷却器を取付けた
フラスコにビスフェノールAジグリシジルエーテル(エ
ポキシ当量250、平均分子量500)100部にポリ
−ε−カプロラクトンポリオール(平均分子量50
0)、60部ジメチルベンジルアミン0.05部を加
え、160℃で反応させ、エポキシ当量830まで反応
させた。反応終了後メチルイソブチルケトン47部、ジ
エタノールアミン16部、N、N、N´−トリヒドロキ
シ−1、2−ジアミノエタン57部を加え80℃で反応
させ比較樹脂(I)を得た。
【0024】合成例−9 合成例1と同様な装置を用いて、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル50部を仕込み、Nガス吸込み下で
110℃で2−ヒドロキシエチルメタクリレート30
部、メタクリル酸30部スチレン30部、n−ブチルア
クリレート24部、及び、ベンゾイルパーオキサイド2
部の混合溶液を3時間かけて滴下した。次いで110℃
で4時間エージングして比較樹脂(II)を得た。
【0025】合成例−10 (ブロックドイソシアネー
ト硬化剤) 合成例1と同様な装置を用いて、メチルイソブチルケト
ン154部トリレンジイソシアネート174部を仕込
み、70℃に昇温後、エチレングリコールモノエチルエ
ーテル190部を70℃に保ちながら滴下し、NCO基
が消失するまで反応させブロックイソシアネート硬化剤
(III)を得た。
【0026】実施例1 合成例1で得たポリマー(A)100部、カチオン触媒
A−1 1部に、トリエチルアミンで中和(中和率75
%)し、イオン交換水で不揮発分20%に調整したエマ
ルション溶液をブリキ板にスプレーし、40℃で1時間
風乾した。この被塗装物を160℃で30分加熱硬化し
た。膜厚25μの塗膜を得た。塗膜評価の結果を表2に
示した。
【0027】実施例2〜7 表1に示した反応性重合体を使用し、表2に示した条件
下、実施例1と同様にして塗膜を得、その評価を行い、
その結果を表2に示した。
【0028】実施例8 実施例1で用いたカチオン触媒A−1の代わりに光カチ
オン触媒A−3 3部を用いてエマルションを調整し、
鉄板に塗装を行い、その後40℃で1時間風乾した。こ
の被塗装物に4KW高圧水銀灯の光を20cmの距離か
ら500mJ/cmの積算光量で光照射した。得られ
た塗膜圧は25μであった。塗膜評価の結果を表2に示
した。
【0029】比較例1 比較樹脂(I)/ブロックドイソシアネート硬化剤(I
II)を重量比70/30で混合し、触媒としてジブチ
ルチンオキシドを樹脂固形分に対して、1.0%添加
し、酢酸を用いて75%中和し、乳化液を得た。以下実
施例1と同様な方法により塗膜性能を評価した。
【0030】比較例2 比較樹脂(II)/メチル・n−ブチル混合メラミン樹
脂(日本ペイント(株)製、平均分子量530、メチル
/n−ブチル−2/1)を重量比70/30で混合し、
トリエチルアミンを用いて75%中和し、乳化液を得
た。以下実施例−1と同様な方法により塗膜性能を評価
した。
【0031】
【表2】
【0032】カチオン触媒 A−1:ベンジルピリジニウムヘキサフルオロアンチモ
ネート A−2:エチルアミントリフルオロボレート A−3:ベンジル−N、N−ジメチルアニリニウムヘキ
サフルオロアンチモネート A−4:芳香族スルホニウム塩のプロピレンカーボネー
ト50%溶液 光硬化:1,000mJ/cm ゲル分率:ソックスレー抽出器を用いてアセトン溶媒還
流状態で3時間抽出し、アセトン不溶分率を測定した。 揮発分:TG−DTA熱分析装置による重量変化より評
価した。 耐湿性:40℃の温水に24時浸し、膜の状態を評価 変化なしを○、フクレ、ハガレありを× 膜外観:滑らかな膜状態を○、不均一な膜状態を×
フロントページの続き (72)発明者 青木 啓 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本ペ イント株式会社内 (72)発明者 石井 敬三 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本ペ イント株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主鎖中に化1 【化1】 および/または化2 【化2】 で表わされる重合性の基を有する反応性重合体と、熱お
    よび/または光照射によりカチオン重合反応開始能を有
    する化合物とからなるカチオン重合性水性樹脂組成物。
    (式中 Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族
    基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が
    直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式
    芳香族基からなる群より選ばれる基を示し;Aはカルボ
    キシル基またはスルホン酸基)。
  2. 【請求項2】 反応性重合体が 式 CH=C=CH−O−R−A (式中 Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族
    基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が
    直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式
    芳香族基からなる群より選ばれる基を示し;Aはカルボ
    キシル基またはスルホン酸基)で示される化合物の単独
    重合または他のアレン化合物および/またはα、β−エ
    チレン性不飽和基を有する化合物との共重合で得られる
    ものである請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 反応性重合体が主鎖中に化1および/ま
    たは化2 【化1】 【化2】 で表わされる重合性の基を10モル%以上含み、酸価が
    20〜300の反応性重合体である請求項1または請求
    項2記載の組成物。(式中 RおよびAはそれぞれ前
    述の通り)。
  4. 【請求項4】 反応性重合体が数平均分子量1,000
    〜100,000を有するものである請求項1記載の組
    成物。
  5. 【請求項5】 熱および/または光放射によりカチオン
    重合反応開始能を有する化合物が反応性重合体100重
    量部に対し、0.01〜15重量部含まれる請求項1記
    載の組成物。
  6. 【請求項6】 主鎖中に化1 【化1】 および/または化2 【化2】 で表される重合性の基を有する反応性重合体(式中 R
    は炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳
    香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接または架
    橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基から
    なる群より選ばれる基を示し;Aはカルボキシル基また
    はスルホン酸基)、塩基中和剤、熱および/または光照
    射によりカオチン重合反応開始能を有する化合物および
    水性媒体からなる水性塗料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01233259A (ja) * 1988-03-15 1989-09-19 Nippon Paint Co Ltd 極性基を有するアリールオキシアレン化合物ならびにその製法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01233259A (ja) * 1988-03-15 1989-09-19 Nippon Paint Co Ltd 極性基を有するアリールオキシアレン化合物ならびにその製法

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