JPH05179092A - エマルション組成物 - Google Patents

エマルション組成物

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JPH05179092A
JPH05179092A JP34604691A JP34604691A JPH05179092A JP H05179092 A JPH05179092 A JP H05179092A JP 34604691 A JP34604691 A JP 34604691A JP 34604691 A JP34604691 A JP 34604691A JP H05179092 A JPH05179092 A JP H05179092A
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JP
Japan
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phase
meth
emulsion composition
dbs
hours
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Application number
JP34604691A
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English (en)
Inventor
Takahiro Shiguma
孝弘 志熊
Yoshio Kikuta
佳男 菊田
Masayuki Kawamoto
誠之 川本
Noriyuki Uejima
則行 上島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 A−相;(メタ)アクリル酸アルキルエステ
ル類、芳香族ビニル化合物及び/又は分子中に重合性不
飽和基を2個以上有する単量体による重合体5〜95重量
%、及び、B−相;カルボキシル基、アミド基及び/又
は水酸基を有する単量体と(メタ)アクリル酸アルキル
エステル類、芳香族ビニル化合物及び/又は分子中に重
合性不飽和基を2個以上有する単量体とによる共重合体
95〜5重量%からなるエマルション組成物。A−相及び
B−相のガラス転移温度(Tg )がそれぞれ−20〜+70
℃及び−60〜+70℃であり、両相のTg 差は0〜60℃で
あり、A−相のTg がB−相のTg 以上である。 【効果】 この組成物を用いると、耐水性に優れた塗膜
やフィルムを形成するので、それが要求される建築・防
錆用塗料だけでなく接着剤、紙加工、繊維加工等の広い
分野で非常に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐水性に優れるフィル
ムや塗膜を供するエマルション組成物に関するものであ
る。耐水性の要求される建築用塗料、防錆塗料などの分
野で利用されるほか、接着剤、紙加工、繊維加工の分野
においても使用することができる。
【0002】
【従来の技術】従来より、エマルション塗料は界面活性
剤や粒子の安定性を付与するために用いる親水性ポリマ
ーを用いるためにフィルムや塗料にした際に、これらを
水に浸漬するとたびたびフィルムや塗膜が白化を起こし
たり、長期にわたり水に浸漬しておくとフィルムや塗膜
の柔軟性がなくなり脆くなってしまう問題が発生してい
る。これまで、これらに対しては、架橋剤の導入、エマ
ルションの微粒子化、界面活性剤や親水性ポリマーの導
入量を減らす、可塑剤の添加など様々な試みがなされて
いる。
【0003】しかし、架橋剤を多量に導入すると、重合
安定性が低下し、凝集物が多量に発生したり、最悪の場
合、ゲル化してしまうのでその量を調節することがむず
かしい。また、微粒子化されたエマルションは粘度が高
くなり、それを重合することが困難になる。更に、界面
活性剤や親水性ポリマーの導入量を減らすとエマルショ
ンの安定性が欠如し塗料化することができなかったり、
可塑剤を添加しても長時間経つと可塑剤がなくなりフィ
ルムや塗膜の柔軟性が欠如してくるなどの問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エマルショ
ン組成物をフィルムや塗料にして水に浸漬したとき、そ
のフィルムや塗膜が白化したり、脆くならない耐水性に
優れるエマルション組成物を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために鋭意検討した結果、エマルション
の分散粒子に二相の構造を付与することにより耐水性に
優れるフィルムを得ることができることを明らかにし
た。
【0006】すなわち、本発明は、エマルションの分散
粒子がA−相とB−相との二相からなり、A−相は直
鎖、分岐又は環状のアルキル基を有する(メタ)アクリ
ル酸アルキルエステル類、芳香族ビニル化合物、及び分
子中に重合性不飽和基を2個以上有する単量体から選ば
れた少なくとも一種類のものによる重合体からなり、B
−相は直鎖、分岐又は環状のアルキル基を有する(メ
タ)アクリル酸アルキルエステル類、芳香族ビニル化合
物、及び分子中に重合性不飽和基を2個以上有する単量
体から選ばれた少なくとも一種類のものと、カルボキシ
ル基、アミド基及び/又は水酸基を有する単量体とによ
る共重合体からなり、かつA−相とB−相との重量比率
が 5/95〜95/5であり、かつA−相及びB−相のTg
がそれぞれ−20〜+70℃及び−60〜+70℃であり、両相
のTg 差は0〜60℃であり、A−相のTg がB−相の
Tg 以上であることを特徴とするエマルション組成物
である。 以下に、本発明で得られるエマルション組成
物を説明する。
【0007】まず、A−相は直鎖、分岐又は環状のアル
キル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
類、芳香族ビニル化合物、及び分子中に重合性不飽和基
を2個以上有する単量体から選ばれた少なくとも一種類
のものによる重合体から構成される。なお、以下におい
て、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、及び
(メタ)アクリルアミドは、それぞれメタクリレート、
アクリレート;メタクリル酸、アクリル酸;メタクリル
アミド、アクリルアミドを意味する。A−相において、
直鎖、分岐又は環状のアルキル基を有する(メタ)アク
リル酸アルキルエステル類としては、メチル(メタ)ア
クリレート、エチル(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、n-アミル
(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレー
ト、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、イソヘキシル
(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アク
リレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオ
クチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレ
ート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル
(メタ)アクリレート等が挙げられる。芳香族ビニル化
合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、p-ter
t-ブチルスチレン、p-メチルスチレンのようなスチレ
ン及びその誘導体が挙げられる。また、分子中に重合性
不飽和基を2個以上有する単量体としては、エチレング
リコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコー
ルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパント
リ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、トリビニ
ルベンゼン等が挙げられる。
【0008】次に、B−相は直鎖、分岐又は環状のアル
キル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
類、芳香族ビニル化合物、及び分子中に重合性不飽和基
を2個以上有する単量体から選ばれた少なくとも一種類
のものと、カルボキシル基、アミド基及び/又は水酸基
を有する単量体とによる共重合体から構成される。B−
相に用いる単量体としては、A−相に用いるもののほか
に、カルボキシル基、アミド基及び/又は水酸基のよう
な官能基を有する単量体である。カルボキシル基を含有
する単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン
酸、フマル酸、イタコン酸等のエチレン性不飽和カルボ
ン酸類が挙げられる。アミド基含有の単量体としては、
(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アク
リルアミド、N−アルコキシメチル(メタ)アクリルア
ミド等がある。また、水酸基を含有する単量体として
は、 2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒ
ドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ
プロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル
(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシブチル(メタ)ア
クリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレー
ト、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート
等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類があ
る。
【0009】また、A−相とB−相の重量比率は 5/95
〜95/5の範囲になるようにする。この重量比率が 5/9
5 未満では、A−相/B−相化の効果がなく、フィルム
や塗膜は水に浸漬した際に柔軟性がなくなり非常に脆く
なる。また、この重量比率が 95/5を越えると、A−相
にB−相を覆うときに官能基を含有する単量体が粒子間
で凝集剤として作用し、重合が困難である。
【0010】A−相及びB−相のTg については、A−
相のTg が−20〜+70℃の間で、B−相のTg が−60〜
+70℃になるように設定する。また、A−相とB−相の
Tg差は0〜60℃の範囲にし、必ずA−相のTg の方が
B−相のTg より高くなるか同じになるようにする。A
−相のTg が−20℃未満では、エマルション組成物をフ
ィルムや塗膜にし、水浸漬すると、白化を起こしフィル
ムや塗料としての保護作用をすることができない。一
方、Tg が+70℃を越えると、A−相の段階では官能基
含有の単量体を用いていないため、重合途中のエマルシ
ョンの安定性が悪くゲル化してしまう。これを防ぐため
に界面活性剤等を多量に用いると、それが原因でフィル
ムや塗膜の耐水性が悪くなる。B−相のTg も−60℃未
満ではフィルムや塗膜の耐水性が悪く、一方、+70℃を
越えると、フィルムや塗膜が硬くなり可塑剤等が必要に
なり、それが原因で耐水性が悪くなってしまう。A−相
とB−相のTg 差も、A−相のTg の方がB−相のTg
より低い場合、フィルム化した際の耐水性が悪く、ま
た、このTg 差が 60℃を越えても耐水性が悪くなる。
【0011】本発明のエマルション組成物は、公知の乳
化重合方法にしたがって製造する。すなわち、まず、A
−相を重合し、次いでB−相を重合する。A−相及びB
−相を構成する単量体の添加方法は、一括、連続又は分
割して滴下できる。この場合、予め単量体を水及び界面
活性剤と混合し、乳化物として滴下してもよい。また、
B−相の重合を行う際には、必要に応じて重合開始剤を
添加してよい。重合温度は、使用する単量体や重合開始
剤の種類により異なるが、通常 30〜90℃の範囲が適当
である。更に、乳化重合を行う際に、分子量を調節する
ためにメルカプタン等の連鎖移動剤を添加することもで
きる。フィルムの緻密さ等を考慮すると、得られるエマ
ルション組成物の粒子径は、0.01〜0.3μm 程度となる
のが最適である。なお、本発明のエマルション組成物に
は、所望の効果を阻害しない限り通常のエマルション用
の添加剤、例えば、造膜助剤、分散剤、消泡剤、増粘
剤、可塑剤、防腐剤、防錆剤、顔料等を添加してもよ
い。
【0012】
【実施例】以下に、実施例及び比較例により本発明を詳
細に説明する。なお、実施例及び比較例中、使用する原
料の単量体、重合開始剤及び界面活性剤は、次の略号で
示す。 MMA;メチルメタクリレート,ST;スチレン,2-E
HA;2-エチルヘキシルアクリレート,n-BA;n-ブ
チルアクリレート,MAc;メタクリル酸 ,AAM;ア
クリルアミド,HEMA;2-ヒドロキシエチルメタクリ
レート,KPS;過硫酸カリウム,DBS;ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム。
【0013】また、得られるエマルション組成物の評価
方法は次の通りである。 ・フィルムの作製;得られたエマルション組成物に、造
膜助剤としてベンジルアルコール(1/10重量比)を添加
し、20℃で3日間乾燥させ、フィルムを得た。 ・耐水性;上記のフィルムを短冊(30 mm 四方)にし
て、20℃で1日間水に浸漬し、その白化状態を目視観察
した。白化状態の結果は、○(良好),△(普通),×
(不良)の3段階で表示した。 ・フィルムの伸び率;上記のフィルムを 10 mm×50 mm
の大きさに切取り、水に浸漬前と1日間浸漬後におい
て、その伸び率を測定した。
【0014】実施例1 反応容器(容量1 lit;撹拌機、還流コンデンサー、滴
下装置及び温度計付き)に、純水 275g及びDBS 1.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS1.5gを
添加した。次に、A−相を作るために、MMA 165.0g
及び 2-EHA 85.0gを純水 85.0g及びDBS 0.5g
で乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中
に滴下し、1時間熟成させた。更に、B−相を作るため
に、MMA82.0g、2-EHA 148.0g、MAc 10.0g
及びHEMA 10.0gを純水 85.0g及びDBS 0.5gで
乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中に
滴下し、2時間熟成させた。その後、常温まで冷却し、
中和剤としてアンモニア水を添加しpHを 7.5に調整
し、エマルション組成物を得た。原料の単量体組成とT
g を表1(表1)に、また、得られたエマルション組成
物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0015】実施例2 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA15.0g
及びn-BA 10.0gを純水 10.0g及びDBS 0.05gで
乳化したものを、30分間にわたり連続的に反応容器中に
滴下し、1時間熟成させた。更に、B−相を作るため
に、MMA 106.5g、n-BA 323.5g、MAc 30.0
g、AAM 5.0g及びHEMA 10.0gを純水 160g及
びDBS 0.95gで乳化したものを、3時間にわたり連
続的に反応容器中に滴下し、2時間熟成させた。その
後、常温まで冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加
しpHを 7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原
料の単量体組成とTg を表1(表1)に、また、得られ
たエマルション組成物の評価結果を表3(表3)に示
す。
【0016】実施例3 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA263.0
g、ST 50.0g及び 2-EHA 162.0gを純水 160g及
びDBS 0.95gで乳化したものを、3時間にわたり連
続的に反応容器中に滴下し、2時間熟成させた。更に、
B−相を作るために、ST 5.5g、2-EHA 14.5g、
MAc 2.5g及びHEMA 2.5gを純水 10.0g及びD
BS 0.05gで乳化したものを、1時間にわたり連続的
に反応容器中に滴下し、1時間熟成させた。その後、常
温まで冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加しpH
を 7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原料の単
量体組成とTg を表1(表1)に、また、得られたエマ
ルション組成物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0017】実施例4 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 80℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA103.5
g、ST 25.0g及びn-BA 21.5gを純水 50.0g及び
DBS 0.3gで乳化したものを、2時間にわたり連続的
に反応容器中に滴下し、2時間熟成させた。更に、B−
相を作るために、MMA 159.5g、2-EHA 50.0g、
n-BA 105.5g、MAc 20.0g、AAM 5.0g及びH
EMA 10.0gを純水 120g及びDBS 0.7gで乳化し
たものを、2時間にわたり連続的に反応容器中に滴下
し、2時間熟成させた。その後、常温まで冷却し、中和
剤としてアンモニア水を添加しpHを 7.5に調整し、エ
マルション組成物を得た。原料の単量体組成とTg を表
1(表1)に、また、得られたエマルション組成物の評
価結果を表3(表3)に示す。
【0018】実施例5 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 80℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、ST 50.0g
及びn-BA 100.0gを純水 50.0g及びDBS 0.3gで
乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中に
滴下し、2時間熟成させた。更に、B−相を作るため
に、MMA 58.5g、2-EHA 256.5g、MAc 20.0
g、AAM 5.0g及びHEMA 10.0gを純水 120g及
びDBS 0.7gで乳化したものを、2時間にわたり連続
的に反応容器中に滴下し、2時間熟成させた。その後、
常温まで冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加しp
Hを 7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原料の
単量体組成とTg を表1(表1)に、また、得られたエ
マルション組成物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0019】実施例6 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 80℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA212.0
g及び 2-EHA 138.0gを純水 120g及びDBS 0.7
gで乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器
中に滴下し、2時間熟成させた。更に、B−相を作るた
めに、MMA 76.0g、2-EHA 61.5g、MAc 10.0
g及びAAM2.5gを純水 50.0g及びDBS 0.3gで乳
化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中に滴
下し、2時間熟成させた。その後、常温まで冷却し、中
和剤としてアンモニア水を添加しpHを 7.5に調整し、
エマルション組成物を得た。原料の単量体組成とTg を
表1(表1)に、また、得られたエマルション組成物の
評価結果を表3(表3)に示す。
【0020】実施例7 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 80℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA263.5
g及び 2-EHA 86.5gを純水 120g及びDBS 0.7g
で乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中
に滴下し、2時間熟成させた。更に、B−相を作るため
に、MMA 24.0g、ST 25.0g、2-EHA 88.5g、
MAc 10.0g及びAAM 2.5gを純水 50.0g及びDB
S 0.3gで乳化したものを、2時間にわたり連続的に反
応容器中に滴下し、2時間熟成させた。その後、常温ま
で冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加しpHを
7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原料の単量
体組成とTg を表1(表1)に、また、得られたエマル
ション組成物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0021】比較例1 実施例1と同じ反応容器に、純水 320g及びDBS 2.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 2.5g
を添加した。次に、MMA 254.5g、2-EHA 225.5
g、MAc 10.0g及びHEMA 10.0gを純水 174g及
びDBS 1.0gで乳化したものを、3時間にわたり連続
的に反応容器中に滴下し、2時間熟成させた。その後、
常温まで冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加しp
Hを 7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原料の
単量体組成とTg を表2(表2)に、また、得られたエ
マルション組成物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0022】比較例2 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 1.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 1.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA144.5
g、2-EHA 85.5g、MAc 10.0g及びHEMA 10.
0gを純水 85.0g及びDBS 0.5gで乳化したものを、
2時間にわたり連続的に反応容器中に滴下し、1時間熟
成させた。更に、B−相を作るために、MMA 106.0g
及び 2-EHA 144.0を純水 85.0g及びDBS 0.5gで
乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中に
滴下し、2時間熟成させた。その後、常温まで冷却し、
中和剤としてアンモニア水を添加しpHを 7.5に調整
し、エマルション組成物を得た。原料の単量体組成とT
g を表2(表2)に、また、得られたエマルション組成
物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0023】比較例3 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 1.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 1.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA106.0
g及び 2-EHA 144.0gを純水 85.0g及びDBS 0.5
gで乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器
中に滴下し、1時間熟成させた。更に、B−相を作るた
めに、MMA 144.5g、2-EHA 85.5g、MAc 10.0
g及びHEMA 10.0gを純水 85.0g及びDBS 0.5g
で乳化したものを、2時間にわたり連続的に反応容器中
に滴下し、2時間熟成させた。その後、常温まで冷却
し、中和剤としてアンモニア水を添加しpHを 7.5に調
整し、エマルション組成物を得た。原料の単量体組成と
Tg を表2(表2)に、また、得られたエマルション組
成物の評価結果を表3(表3)に示す。
【0024】比較例4 実施例1と同じ反応容器に、純水 273g及びDBS 1.5
gを仕込み、窒素雰囲気下、温度 70℃でKPS 1.5g
を添加した。次に、A−相を作るために、MMA349.0
g及びn-BA 141.0gを純水 171.5g及びDBS 1.0
gで乳化したものを、3時間にわたり連続的に反応容器
中に滴下し、1時間熟成させた。更に、B−相を作るた
めに、2-EHA 0.5g及びMAc 0.5gを純水 0.4g及
びDBS 0.05gで乳化したものを、5分間にわたり連
続的に反応容器中に滴下し、1時間熟成させた。その
後、常温まで冷却し、中和剤としてアンモニア水を添加
しpHを7.5に調整し、エマルション組成物を得た。原
料の単量体組成とTg を表2(表2)に、また、得られ
たエマルション組成物の評価結果を表3(表3)に示
す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【発明の効果】本発明では、従来の方法では達成されな
かった耐水性に優れるエマルション組成物が得られた。
このエマルション組成物により、耐水性の要求される建
築用塗料、防錆用塗料だけでなく接着剤、紙加工、繊維
加工等の広い分野で非常に有用である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 125/14 PFB 9166−4J 133/08 PGF 7921−4J 133/26 PFW 7921−4J (72)発明者 上島 則行 千葉県茂原市東郷1900番地 三井東圧化学 株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エマルションの分散粒子がA−相とB−
    相との二相からなり、A−相は直鎖、分岐又は環状のア
    ルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル
    類、芳香族ビニル化合物、及び分子中に重合性不飽和基
    を2個以上有する単量体から選ばれた少なくとも一種類
    のものによる重合体からなり、B−相は直鎖、分岐又は
    環状のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキル
    エステル類、芳香族ビニル化合物、及び分子中に重合性
    不飽和基を2個以上有する単量体から選ばれた少なくと
    も一種類のものと、カルボキシル基、アミド基及び/又
    は水酸基を有する単量体とによる共重合体からなり、か
    つA−相とB−相との重量比率が 5/95〜95/5であ
    り、かつA−相及びB−相のガラス転移温度(以下、T
    g と略する)がそれぞれ−20〜+70℃及び−60〜+70℃
    であり、両相のTg 差は0〜60℃であり、A−相のTg
    がB−相のTg 以上であることを特徴とするエマルショ
    ン組成物。
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