JPS5950711B2 - 水性被覆用組成物 - Google Patents
水性被覆用組成物Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水性被覆用組成物に関する。
マレイン化ポリブタジエン系重合体の中和物を乳化剤と
するビニル系重合体エマルジョンを用いて得られる塗膜
は耐水性、耐アルカリ性及びその速乾性に於いて非常に
優れた性能を有している。
するビニル系重合体エマルジョンを用いて得られる塗膜
は耐水性、耐アルカリ性及びその速乾性に於いて非常に
優れた性能を有している。
しかしながらエマルジョンであるゆえに顔料の分散性が
不十分であり、光沢が十分でなくしかも鋼板に塗装後乾
燥中に鋼板表面にサビが発生しやすいという欠陥が残さ
れている。本発明者等はエマルジョン塗料の優れた性能
を低下させることなくその欠陥を解消する目的で鋭意研
究を行なつた結果、上記ビニル系重合体エマルジョンに
対して、樹脂自体の主鎖がかなりの硬度を有し、空気乾
燥性が十分でなくとも見かけ上の乾燥性を有するか或い
は酸化乾燥に活性な基を多く含む樹脂を併用すれば良い
結果が得られるであろうとの知見を得た。この知見に基
づいて水溶性アルキド樹脂の併用は非常に望ましいと考
えられた。しカルながら一般に使用されているトリメリ
ット酸を使用した水溶性アルキド樹脂或いはジメチロー
ルプロピオン酸を使用した水溶性アルキッド樹脂等は前
記マレーン化ポリブタジエン系重合体の中和物を乳化剤
とするビニル系重合体エマルジヨンと相溶性を有さず且
つ貯蔵安定性が悪いため使用できないことが判つた。こ
の原因は之等水溶性アルキド樹脂は中和されて水溶性基
となるカルボキシル基が親水性の強いエステル結合主鎖
に直結しているために、親油性の強い主鎖にカルボキシ
ル基が結合しているマレイン化ポリプタジエン(乳化剤
)によつて粒子表面が覆われた状態のエマルジヨンと相
溶せず、又このような水溶性アルキド樹脂は加水分解に
弱いエステル結合が直接水に接する形態を取るために加
水分解されやすく貯蔵安定性が悪く、混合によつてエマ
ルジヨンの貯蔵安定性の良さが消されてしまうためと思
われる。そして更に実験を重ねた結果、水溶性アルキド
樹脂に代えて脂肪酸変性ポリマーをマレイン化又はフマ
ル化した後中和した水溶性又は水分散性の樹脂を、前記
マレイン化ポリブタジエン系重合体の中和物を乳化剤と
するビニル系重合体エマルジヨンと併用すれば両成分が
良く相溶し且つエマルジヨン塗膜の優れた特長をそこな
うことなしにその欠点が解消された塗膜が得られること
を見い出し本発明を完成した。すなわち本発明は、(転
)乾性又は半乾性油の脂肪酸をエステル結合により一分
子中に平均2個以上導入した数平均分子量600〜30
000のポリマーをマレイン化又はフマル化して酸価2
0〜300とし、かつ中和せしめてなる水溶性又は水分
散性の樹脂及び、(自)マレイン化ポリブタジエン系重
合体の中和物を乳化剤として、ラジカル重合反応におけ
るQ−e論で求められるQ値が約0.1以上の疎水性の
重合性ビニル単量体の1種以上、もしくは上記ビニル単
量体の1種以上約90重量%以上とQ値が約0.1以上
の親水性の重合性ビニル単量体約10重量%以下を乳化
重合して得られるビニル系重合体エマルジヨンを樹脂固
形分重量比で(至)/(自)= 0.05〜 20の割
合に混合してなるものを主成分とする水性被覆用組成物
に係るものである。
不十分であり、光沢が十分でなくしかも鋼板に塗装後乾
燥中に鋼板表面にサビが発生しやすいという欠陥が残さ
れている。本発明者等はエマルジョン塗料の優れた性能
を低下させることなくその欠陥を解消する目的で鋭意研
究を行なつた結果、上記ビニル系重合体エマルジョンに
対して、樹脂自体の主鎖がかなりの硬度を有し、空気乾
燥性が十分でなくとも見かけ上の乾燥性を有するか或い
は酸化乾燥に活性な基を多く含む樹脂を併用すれば良い
結果が得られるであろうとの知見を得た。この知見に基
づいて水溶性アルキド樹脂の併用は非常に望ましいと考
えられた。しカルながら一般に使用されているトリメリ
ット酸を使用した水溶性アルキド樹脂或いはジメチロー
ルプロピオン酸を使用した水溶性アルキッド樹脂等は前
記マレーン化ポリブタジエン系重合体の中和物を乳化剤
とするビニル系重合体エマルジヨンと相溶性を有さず且
つ貯蔵安定性が悪いため使用できないことが判つた。こ
の原因は之等水溶性アルキド樹脂は中和されて水溶性基
となるカルボキシル基が親水性の強いエステル結合主鎖
に直結しているために、親油性の強い主鎖にカルボキシ
ル基が結合しているマレイン化ポリプタジエン(乳化剤
)によつて粒子表面が覆われた状態のエマルジヨンと相
溶せず、又このような水溶性アルキド樹脂は加水分解に
弱いエステル結合が直接水に接する形態を取るために加
水分解されやすく貯蔵安定性が悪く、混合によつてエマ
ルジヨンの貯蔵安定性の良さが消されてしまうためと思
われる。そして更に実験を重ねた結果、水溶性アルキド
樹脂に代えて脂肪酸変性ポリマーをマレイン化又はフマ
ル化した後中和した水溶性又は水分散性の樹脂を、前記
マレイン化ポリブタジエン系重合体の中和物を乳化剤と
するビニル系重合体エマルジヨンと併用すれば両成分が
良く相溶し且つエマルジヨン塗膜の優れた特長をそこな
うことなしにその欠点が解消された塗膜が得られること
を見い出し本発明を完成した。すなわち本発明は、(転
)乾性又は半乾性油の脂肪酸をエステル結合により一分
子中に平均2個以上導入した数平均分子量600〜30
000のポリマーをマレイン化又はフマル化して酸価2
0〜300とし、かつ中和せしめてなる水溶性又は水分
散性の樹脂及び、(自)マレイン化ポリブタジエン系重
合体の中和物を乳化剤として、ラジカル重合反応におけ
るQ−e論で求められるQ値が約0.1以上の疎水性の
重合性ビニル単量体の1種以上、もしくは上記ビニル単
量体の1種以上約90重量%以上とQ値が約0.1以上
の親水性の重合性ビニル単量体約10重量%以下を乳化
重合して得られるビニル系重合体エマルジヨンを樹脂固
形分重量比で(至)/(自)= 0.05〜 20の割
合に混合してなるものを主成分とする水性被覆用組成物
に係るものである。
本発明においては上記脂肪酸変性ポリマーをマレイン化
又はフマル化した後中和した樹脂が、親油性の強い炭素
一炭素連鎖に直結したカルボキシル基を有しこれが水と
接しているために加水分解に弱いエステル結合が内部に
保護されるため貯蔵安定性が良く、上記エマルジヨンと
混合した場合に互いに接する部分の構造が良く似ている
ために容易に相溶するものと推定される。
又はフマル化した後中和した樹脂が、親油性の強い炭素
一炭素連鎖に直結したカルボキシル基を有しこれが水と
接しているために加水分解に弱いエステル結合が内部に
保護されるため貯蔵安定性が良く、上記エマルジヨンと
混合した場合に互いに接する部分の構造が良く似ている
ために容易に相溶するものと推定される。
本発明における脂肪酸変性ポリマーをマレイン化又はフ
マル化した後に中和する水溶性又は水分散性の樹脂〔以
下(至)成分と略記する〕は、乾性又は半乾性油の脂肪
酸をエステル結合によつて一分子中に平均2個以上導入
せしめた数平均分子量600〜30000のポリマーを
、そのポリマー中の上記脂肪酸に基づく炭素−炭素二重
結合付近に無水マレイン酸、マレイン酸又はフマル酸を
結合させてマレイン化又はフマル化して酸価20〜30
0とし、次いで中和して水溶性又は水分散性としたもの
であつて、無水マレイン酸、マレイン酸又はフマル酸を
付加した不飽和脂肪酸がエステル結合によりポリマー主
鎖に連結した構造を有していることが必須である。
マル化した後に中和する水溶性又は水分散性の樹脂〔以
下(至)成分と略記する〕は、乾性又は半乾性油の脂肪
酸をエステル結合によつて一分子中に平均2個以上導入
せしめた数平均分子量600〜30000のポリマーを
、そのポリマー中の上記脂肪酸に基づく炭素−炭素二重
結合付近に無水マレイン酸、マレイン酸又はフマル酸を
結合させてマレイン化又はフマル化して酸価20〜30
0とし、次いで中和して水溶性又は水分散性としたもの
であつて、無水マレイン酸、マレイン酸又はフマル酸を
付加した不飽和脂肪酸がエステル結合によりポリマー主
鎖に連結した構造を有していることが必須である。
上記囚成分を構成する脂肪酸で変性される物質としては
適当な硬さを有し且つ脂肪酸を導入するための水酸基、
エポキシ基又はグリシジル基を有するものであり、水酸
基の場合は一分子あたり平均2個以上、エボキシ基又は
グリシジル基の場合は一分子あたり平均1個以上有する
必要がある。これらの具体例としては例えばアルキド樹
脂、水酸基を有するアクリレートもしくはメタクリレー
トと他の重合性モノマーとの共重合樹脂、グリシジルア
クリレートもしくはグリシジルメタクリレートと他の重
合性モノマーとの共重合樹脂、スチレン、ビニルトルエ
ン等とアリルアルコールとの共重合樹脂、エポキシ樹脂
、一分子中に2個以上の水酸基を有する化合物等を挙げ
ることができる。上記水酸基及びグリシジル基を含有す
るモノマーと共重合しうるモノマーとしては、例えばア
クリル酸又はメタクリル酸と炭素数1〜18のモノアル
コールとのエステル化物、スチレン、ビニルトルエン、
α−メチルスチレン、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の通常の
モノマーを挙げることができる。
適当な硬さを有し且つ脂肪酸を導入するための水酸基、
エポキシ基又はグリシジル基を有するものであり、水酸
基の場合は一分子あたり平均2個以上、エボキシ基又は
グリシジル基の場合は一分子あたり平均1個以上有する
必要がある。これらの具体例としては例えばアルキド樹
脂、水酸基を有するアクリレートもしくはメタクリレー
トと他の重合性モノマーとの共重合樹脂、グリシジルア
クリレートもしくはグリシジルメタクリレートと他の重
合性モノマーとの共重合樹脂、スチレン、ビニルトルエ
ン等とアリルアルコールとの共重合樹脂、エポキシ樹脂
、一分子中に2個以上の水酸基を有する化合物等を挙げ
ることができる。上記水酸基及びグリシジル基を含有す
るモノマーと共重合しうるモノマーとしては、例えばア
クリル酸又はメタクリル酸と炭素数1〜18のモノアル
コールとのエステル化物、スチレン、ビニルトルエン、
α−メチルスチレン、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の通常の
モノマーを挙げることができる。
又1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物としては
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ト
リメチロールエタン、ペンタエリストール、ジペンタエ
リスリトール、ソルビトール、ジグリセロール、平均分
子量約゛1000以下のポリビニルアルコール及びその
部分ケン化物等を挙げることができる。本発明で用いら
れる乾性油又は半乾性油の脂肪酸としては例えばサフラ
ワ一油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、
大豆油脂肪酸、麻実油脂肪酸、オイチシカ油脂肪酸、エ
ノ油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、トール油脂肪酸、キリ
油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、ブドウ核油脂肪酸、
ケシ油脂肪酸等が例示できる。
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ト
リメチロールエタン、ペンタエリストール、ジペンタエ
リスリトール、ソルビトール、ジグリセロール、平均分
子量約゛1000以下のポリビニルアルコール及びその
部分ケン化物等を挙げることができる。本発明で用いら
れる乾性油又は半乾性油の脂肪酸としては例えばサフラ
ワ一油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、
大豆油脂肪酸、麻実油脂肪酸、オイチシカ油脂肪酸、エ
ノ油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、トール油脂肪酸、キリ
油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、ブドウ核油脂肪酸、
ケシ油脂肪酸等が例示できる。
水酸基、エポキシ基又はグリシジル基を有する樹脂へ脂
肪酸を導入せしめるエステル化反応は、常法に従えば良
く、たとえば両成分を反応容器に入れて通常約150〜
250℃に加熱、攪拌下に行えば良い。脂肪酸の変性量
は上記官能基を有する樹脂1分子あたり平均2個以上の
脂肪酸を導入するのが好ましく、この変性量は例えば油
変性アルキツド樹脂における油長で言えば通常15%以
上であるのが望ましい。又30%以上の油長であれば更
に好ましい。油長が15%より短くなると親水性が強く
なり本発明エマルジヨンとの相溶性が低下するので好ま
しくない。斯くして得られた脂肪酸を導入してなるポリ
マーの数平均分子量は600〜30000の範囲であつ
て、数平均分子量が600より小さくなると乾燥性が低
下し、30000より大きくなると高粘度であるために
マレイン化又はフマル化反応が困難となり好ましくない
。次に本発明においてマレイン化は、無水マレイン酸又
はマレイン酸を付加することにより、フマル化はフマル
酸を付加することにより行なわれる。マレイン化又はフ
マル化反応は常法に従えば良く、たとえば上記で得られ
た脂肪酸変性ポリマーをマレイン酸、無水マレイン酸又
はフマル酸更に必要に応じて溶剤と共に反応容器に入れ
て充分に窒素置換し、高速攪拌しながら通常約150〜
250℃に加熱して行えば良い。マレイン化又はフマル
化の程度は本発明組成物の他の構成々分である親油性の
強いアクリル樹脂エマルジヨンとの相溶性をよくする必
要上、脂肪酸変性ポリマーの主鎖自体の油性を強いもの
にしてあるので、マレイン化又はフマル化後の樹脂の酸
価が通常20〜300、好ましくは60〜200となる
ように行ない、樹脂に水溶性又は水分散性を付与する。
マレイン化又はフマル化後の酸価が20より小さくなる
と水分散性及び上記エマルジヨンとの相溶性が低下し、
300ノより大きくなると塗膜の耐水性、耐候性等が低
下する。
肪酸を導入せしめるエステル化反応は、常法に従えば良
く、たとえば両成分を反応容器に入れて通常約150〜
250℃に加熱、攪拌下に行えば良い。脂肪酸の変性量
は上記官能基を有する樹脂1分子あたり平均2個以上の
脂肪酸を導入するのが好ましく、この変性量は例えば油
変性アルキツド樹脂における油長で言えば通常15%以
上であるのが望ましい。又30%以上の油長であれば更
に好ましい。油長が15%より短くなると親水性が強く
なり本発明エマルジヨンとの相溶性が低下するので好ま
しくない。斯くして得られた脂肪酸を導入してなるポリ
マーの数平均分子量は600〜30000の範囲であつ
て、数平均分子量が600より小さくなると乾燥性が低
下し、30000より大きくなると高粘度であるために
マレイン化又はフマル化反応が困難となり好ましくない
。次に本発明においてマレイン化は、無水マレイン酸又
はマレイン酸を付加することにより、フマル化はフマル
酸を付加することにより行なわれる。マレイン化又はフ
マル化反応は常法に従えば良く、たとえば上記で得られ
た脂肪酸変性ポリマーをマレイン酸、無水マレイン酸又
はフマル酸更に必要に応じて溶剤と共に反応容器に入れ
て充分に窒素置換し、高速攪拌しながら通常約150〜
250℃に加熱して行えば良い。マレイン化又はフマル
化の程度は本発明組成物の他の構成々分である親油性の
強いアクリル樹脂エマルジヨンとの相溶性をよくする必
要上、脂肪酸変性ポリマーの主鎖自体の油性を強いもの
にしてあるので、マレイン化又はフマル化後の樹脂の酸
価が通常20〜300、好ましくは60〜200となる
ように行ない、樹脂に水溶性又は水分散性を付与する。
マレイン化又はフマル化後の酸価が20より小さくなる
と水分散性及び上記エマルジヨンとの相溶性が低下し、
300ノより大きくなると塗膜の耐水性、耐候性等が低
下する。
斯くして得られたマレイン化又はフマル化された脂肪酸
変性ポリマーはマレイン化反応において無水マレイン酸
を用いた場合以外はそのままカルボン酸基を中和する。
一方無水マレイン酸を用いた場合には水、アルコール、
アンモニアもしくはアミン等で開環してジカルボン酸、
半エステル化物、半アミド化物とした後更にカルボン酸
基を中和する。カルボン酸基の中和に使用される中和剤
としてはアンモニア、アミン類或いはアルカリ金属の水
酸化物、酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩などが挙げられる
。以上の様にしてマレイン化又はフマル化されたポリマ
ーを水溶化もしくは水分散化することができるが、もし
必要ならば少量の有機溶剤を用いて水溶化を促進しても
良い。次に本発明で用いるビニル系重合体エマルジヨン
〔以下(B)成分と略記する〕はマレイン化ポリブタジ
エン系重合体の中和物を乳化剤としてQ,e論で求めら
れるQ値〔たとえば、株式会社朝倉書店、昭和46年6
月30日発行「高分子辞典」第162頁およびEncy
clOpediaOfPOlymerSciencea
ndTechnOlOgy,Ol4(1966,J0h
nWi1ey&SOns,Inc.)〕が0.1以上で
ある重合性ビニル単量体を乳化重合させることにより容
易に得られる。ここで用いられるQ値が0.1以上であ
る重合性ビニル単量体としては一般式CH2=C(R1
)COOR2 (但しR1は水素又はメチル基、R2は炭素数1〜18
のアルキル基を表わす)で示されるアクリル酸又はメタ
クリル酸のエステル、アリルアクリレート、アリルメタ
クリレート、スチレン及びその誘導体、アクリロニトリ
ル及びメタクリロニトリルから選ばれる。
変性ポリマーはマレイン化反応において無水マレイン酸
を用いた場合以外はそのままカルボン酸基を中和する。
一方無水マレイン酸を用いた場合には水、アルコール、
アンモニアもしくはアミン等で開環してジカルボン酸、
半エステル化物、半アミド化物とした後更にカルボン酸
基を中和する。カルボン酸基の中和に使用される中和剤
としてはアンモニア、アミン類或いはアルカリ金属の水
酸化物、酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩などが挙げられる
。以上の様にしてマレイン化又はフマル化されたポリマ
ーを水溶化もしくは水分散化することができるが、もし
必要ならば少量の有機溶剤を用いて水溶化を促進しても
良い。次に本発明で用いるビニル系重合体エマルジヨン
〔以下(B)成分と略記する〕はマレイン化ポリブタジ
エン系重合体の中和物を乳化剤としてQ,e論で求めら
れるQ値〔たとえば、株式会社朝倉書店、昭和46年6
月30日発行「高分子辞典」第162頁およびEncy
clOpediaOfPOlymerSciencea
ndTechnOlOgy,Ol4(1966,J0h
nWi1ey&SOns,Inc.)〕が0.1以上で
ある重合性ビニル単量体を乳化重合させることにより容
易に得られる。ここで用いられるQ値が0.1以上であ
る重合性ビニル単量体としては一般式CH2=C(R1
)COOR2 (但しR1は水素又はメチル基、R2は炭素数1〜18
のアルキル基を表わす)で示されるアクリル酸又はメタ
クリル酸のエステル、アリルアクリレート、アリルメタ
クリレート、スチレン及びその誘導体、アクリロニトリ
ル及びメタクリロニトリルから選ばれる。
これらの重合性ビニル単量体は単独で或いは2種以上併
用して使用され、更には上記ビニル系単量体にはその1
0重量%程度以下のアクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド
などの水溶性又は親水性のビニル単量体を併用すること
もできる。ビニル系重合体エマルジヨンを乳化重合する
ときに乳化剤として用いられるマレイン化ポリブタジエ
ン系重合体の中和物は、ポリブタジエン系重合体をマレ
イン化して次いで中和することにより容易に得ることが
できる。
用して使用され、更には上記ビニル系単量体にはその1
0重量%程度以下のアクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド
などの水溶性又は親水性のビニル単量体を併用すること
もできる。ビニル系重合体エマルジヨンを乳化重合する
ときに乳化剤として用いられるマレイン化ポリブタジエ
ン系重合体の中和物は、ポリブタジエン系重合体をマレ
イン化して次いで中和することにより容易に得ることが
できる。
用いられるポリブタジエン系重合体としては広く各種の
ものを使用できるが、数平均分子量が約200乃至約4
0,000,望ましくは約500乃至約10,000で
あるポリブタジエンまたはブタジエン単位として10重
量%以上、好ましくは40重量%以上含有する上記の数
平均分子量を有するブタジエン共重合体、或いはこれら
の重合体の変性物などが好ましい。尚上記のポリブタジ
エンは1,2−ビニル型、1,4−トランス型、または
1,4−シス型のいずれの構造を有するものであつてよ
く、勿論これらの構造の部分混合物であつてもさしつか
えない。また上記プタジエン共重合体を構成する他種単
量体としては炭素数2乃至18のオレフイン類、ブタジ
エン以外のジエン類(例えばイソプレン、クロロプレン
、シクロペンタジエンなど)、アクリル酸またはメタク
リル酸とアルコール(炭素数1乃至16)とのエステル
化物、スチレン、a−メチノレスチレン、ビニノレトノ
レエン、アクリロニトリノレ、メタクリロニトリル等が
あげられる。また之等ブタジエン系重合体の変性物とし
てはポリブタジエンまたはブタジエン共重合体を部分水
素添加または環化反応させたものがあげられる。上記ブ
タジエン系重合体の数平均分子量は約200〜約400
00の範囲にあるのが好ましく、約200よりも小さく
なると塗膜物性及び高分子乳化剤としての作用が低下す
る傾向があり、又約40000よりも大きくなると粘度
が高くなりマレイン化反応を有利に行い難くなり余り望
ましくない。本発明に於いて上記のブタジエン系重合体
をマ .レーン化するには該重合体にマレイン酸または
無水マレイン酸を付加反応させる。この反応は該重合体
をマレイン酸または無水マレイン酸さらに必要に応じ溶
剤と共に反応容器に入れて充分に窒素置換し、高速攪拌
しながら通常約150℃乃至約 3250℃に加熱して
行なえば良い。斯くして得られたマレイン化ポリブタジ
エン系重合体はマレイン化反応に於てマレイン酸を用い
た場合にはマレイン化反応後、カルボン酸基を中和する
。
ものを使用できるが、数平均分子量が約200乃至約4
0,000,望ましくは約500乃至約10,000で
あるポリブタジエンまたはブタジエン単位として10重
量%以上、好ましくは40重量%以上含有する上記の数
平均分子量を有するブタジエン共重合体、或いはこれら
の重合体の変性物などが好ましい。尚上記のポリブタジ
エンは1,2−ビニル型、1,4−トランス型、または
1,4−シス型のいずれの構造を有するものであつてよ
く、勿論これらの構造の部分混合物であつてもさしつか
えない。また上記プタジエン共重合体を構成する他種単
量体としては炭素数2乃至18のオレフイン類、ブタジ
エン以外のジエン類(例えばイソプレン、クロロプレン
、シクロペンタジエンなど)、アクリル酸またはメタク
リル酸とアルコール(炭素数1乃至16)とのエステル
化物、スチレン、a−メチノレスチレン、ビニノレトノ
レエン、アクリロニトリノレ、メタクリロニトリル等が
あげられる。また之等ブタジエン系重合体の変性物とし
てはポリブタジエンまたはブタジエン共重合体を部分水
素添加または環化反応させたものがあげられる。上記ブ
タジエン系重合体の数平均分子量は約200〜約400
00の範囲にあるのが好ましく、約200よりも小さく
なると塗膜物性及び高分子乳化剤としての作用が低下す
る傾向があり、又約40000よりも大きくなると粘度
が高くなりマレイン化反応を有利に行い難くなり余り望
ましくない。本発明に於いて上記のブタジエン系重合体
をマ .レーン化するには該重合体にマレイン酸または
無水マレイン酸を付加反応させる。この反応は該重合体
をマレイン酸または無水マレイン酸さらに必要に応じ溶
剤と共に反応容器に入れて充分に窒素置換し、高速攪拌
しながら通常約150℃乃至約 3250℃に加熱して
行なえば良い。斯くして得られたマレイン化ポリブタジ
エン系重合体はマレイン化反応に於てマレイン酸を用い
た場合にはマレイン化反応後、カルボン酸基を中和する
。
一方、無水マレイン酸を用いた場合には、4水、アルコ
ール、アミン等で開環してジカルボン酸、半エステル化
物、半アミド化物として更にカルボン酸基を中和する。
尚マレイン化反応後、該重合体をヒドロキシル化または
エポキシ化して変性した後上記と同様にして中和しても
よい。上記のマレ・fン化、開環および中和の程度は塗
料の水溶化能、貯蔵性より通常は最終中和後のマレイン
化ブタジエン系重合体の酸価が約20乃至約350の範
囲、好ましくは約40乃至約200の範囲になる様に行
なうのが望ましい。酸価が約20よりも低いものでは水
溶化能が不十分になる傾向があり塗料としての貯蔵性、
多湿時における膜形成に支障を来たすことがあり好まし
くない。カルボン酸基の中和用に使用される中和剤とし
ては、アンモニア、アミン類或いはアルカリ金属の水酸
化物、酸化物、炭酸塩または重炭酸塩などが挙げられ、
アミン類中和剤としては1級、2級または3級のアミン
類、さらにジアミン、トリアミン、テトラミンなどの多
価アミンが使用できる。斯くして得られる乳化剤の使用
割合は効率良く乳化重合を行なえるような範囲で適宜に
決定すれば良く、通常は乳化重合によつて生成する最終
生成物中の全固形分に対する理論酸価が約10乃至15
0程度になるように使用するのが好ましい。本発明組成
物を作成するに当つては、上記^及び(gの両成分を混
合すれば良く、更に必要に応じて通常の顔料、防錆顔料
、ドライヤー等を配合することができる。(転)及びI
B)成分の配合割合は固形分重量比で、(至)成分/旧
)成分= 0.05〜 20)望ましくは0.1〜 9
の範囲が好ましい。この範囲よりはずれた混合割合にお
いては各成分の欠点が目立ち、混合による相乗効果は認
められない。すなわちこの範囲の混合によつて(B)成
分のエマルジヨンの長所である速乾性、耐水性、耐アル
カリ性をそこなう事なしに光沢、耐食性、塗膜の緻密性
、顔料の安定性等の諸性質を高めることができる。エマ
ルジヨン量の少ない部分においても相乗効果によつて全
体のゲル分率が単純平均よりも著しく高められるために
上記配合割合が20でも十分に効果は認められる。又エ
マルジヨン粒子の空間は0.05の割合でもかなりうめ
られるものである。以下に製造例及び実施例を挙げて本
発明を説明する。脂肪酸変性してなるポリマーのマレイ
ン化物及びフマル化物の製造例製造例 A−1 スチレン−アリルアルコール共重合体 (分子量1140,0H基7.5重量%含有)アマニ油
脂肪酸 635f!キシレン
619ジブチルチッオキサ
イド 1.1g上記混合物を230℃で9
時間加熱してエステル化反応せしめて脱水し酸価5.3
のポリマー(数平均分子量約2500)を得る。
ール、アミン等で開環してジカルボン酸、半エステル化
物、半アミド化物として更にカルボン酸基を中和する。
尚マレイン化反応後、該重合体をヒドロキシル化または
エポキシ化して変性した後上記と同様にして中和しても
よい。上記のマレ・fン化、開環および中和の程度は塗
料の水溶化能、貯蔵性より通常は最終中和後のマレイン
化ブタジエン系重合体の酸価が約20乃至約350の範
囲、好ましくは約40乃至約200の範囲になる様に行
なうのが望ましい。酸価が約20よりも低いものでは水
溶化能が不十分になる傾向があり塗料としての貯蔵性、
多湿時における膜形成に支障を来たすことがあり好まし
くない。カルボン酸基の中和用に使用される中和剤とし
ては、アンモニア、アミン類或いはアルカリ金属の水酸
化物、酸化物、炭酸塩または重炭酸塩などが挙げられ、
アミン類中和剤としては1級、2級または3級のアミン
類、さらにジアミン、トリアミン、テトラミンなどの多
価アミンが使用できる。斯くして得られる乳化剤の使用
割合は効率良く乳化重合を行なえるような範囲で適宜に
決定すれば良く、通常は乳化重合によつて生成する最終
生成物中の全固形分に対する理論酸価が約10乃至15
0程度になるように使用するのが好ましい。本発明組成
物を作成するに当つては、上記^及び(gの両成分を混
合すれば良く、更に必要に応じて通常の顔料、防錆顔料
、ドライヤー等を配合することができる。(転)及びI
B)成分の配合割合は固形分重量比で、(至)成分/旧
)成分= 0.05〜 20)望ましくは0.1〜 9
の範囲が好ましい。この範囲よりはずれた混合割合にお
いては各成分の欠点が目立ち、混合による相乗効果は認
められない。すなわちこの範囲の混合によつて(B)成
分のエマルジヨンの長所である速乾性、耐水性、耐アル
カリ性をそこなう事なしに光沢、耐食性、塗膜の緻密性
、顔料の安定性等の諸性質を高めることができる。エマ
ルジヨン量の少ない部分においても相乗効果によつて全
体のゲル分率が単純平均よりも著しく高められるために
上記配合割合が20でも十分に効果は認められる。又エ
マルジヨン粒子の空間は0.05の割合でもかなりうめ
られるものである。以下に製造例及び実施例を挙げて本
発明を説明する。脂肪酸変性してなるポリマーのマレイ
ン化物及びフマル化物の製造例製造例 A−1 スチレン−アリルアルコール共重合体 (分子量1140,0H基7.5重量%含有)アマニ油
脂肪酸 635f!キシレン
619ジブチルチッオキサ
イド 1.1g上記混合物を230℃で9
時間加熱してエステル化反応せしめて脱水し酸価5.3
のポリマー(数平均分子量約2500)を得る。
このポリマーに無水マレイン酸2069を加え180〜
200℃で3時間加熱し、減圧精製後、水50gを加え
100℃で2時間反応させて開環し酸価が133の樹脂
A−1を得る。製造例 A−2 無水フタル酸 5499ペンタエ
リスリトール 711f!アマニ油脂肪酸
30009ミネラルスピリツト
2009ジブチルチッオキサイド
209以上の原料を514ツロフラスコに入れ2
20℃で5時間加熱脱水を行ない酸価3.5の脂肪酸変
性低分子量アルキド樹脂〔ゲルパーミユエーシヨンクロ
マトグラフイ一(G.P.C.)によるピーク分子量2
3001数平均分子量約900〕を得る。
200℃で3時間加熱し、減圧精製後、水50gを加え
100℃で2時間反応させて開環し酸価が133の樹脂
A−1を得る。製造例 A−2 無水フタル酸 5499ペンタエ
リスリトール 711f!アマニ油脂肪酸
30009ミネラルスピリツト
2009ジブチルチッオキサイド
209以上の原料を514ツロフラスコに入れ2
20℃で5時間加熱脱水を行ない酸価3.5の脂肪酸変
性低分子量アルキド樹脂〔ゲルパーミユエーシヨンクロ
マトグラフイ一(G.P.C.)によるピーク分子量2
3001数平均分子量約900〕を得る。
上記アルキド樹脂1000gに無水酢酸200gを加え
150℃で4時間加熱し水酸基をエステル化した後、過
剰の無水酢酸をのぞく。次いでこの反応生成物に無水マ
レイン酸1109、キシレン1009を加え180〜2
00℃で4時間加熱して無水マレイン酸の97重量%を
付加させる。減圧精製した後、水1009を加え100
℃で3時間反応させて開環し、酸価が90.6の樹脂A
−2を得る。製造例 A−3 製造例A−2で得た脂肪酸変性アルキド樹脂1000f
1を同様にして無水酢酸で水酸基をエステル化した後、
無水マレイン酸1329を加え、同様にしてマレイン化
反応及び水による開環反応を行ない酸価102の樹脂A
−3を得る。
150℃で4時間加熱し水酸基をエステル化した後、過
剰の無水酢酸をのぞく。次いでこの反応生成物に無水マ
レイン酸1109、キシレン1009を加え180〜2
00℃で4時間加熱して無水マレイン酸の97重量%を
付加させる。減圧精製した後、水1009を加え100
℃で3時間反応させて開環し、酸価が90.6の樹脂A
−2を得る。製造例 A−3 製造例A−2で得た脂肪酸変性アルキド樹脂1000f
1を同様にして無水酢酸で水酸基をエステル化した後、
無水マレイン酸1329を加え、同様にしてマレイン化
反応及び水による開環反応を行ない酸価102の樹脂A
−3を得る。
製造例 A−4
製造例A−2で得た脂肪酸変性アルキド樹脂1000g
を同様にして無水酢酸で水酸基をエステル化した後、無
水マレイン酸160f!を加え、同様にしてマレイン化
反応及び水による開環反応を行ない酸価128の樹脂A
−4を得る。
を同様にして無水酢酸で水酸基をエステル化した後、無
水マレイン酸160f!を加え、同様にしてマレイン化
反応及び水による開環反応を行ない酸価128の樹脂A
−4を得る。
製造例 A−5
製造例A−2においてアマニ油脂肪酸に代えてサフラワ
一油脂肪酸を用いた以外は同様にして、数平均分子量、
酸価ともに殆ど同じ脂肪酸変性低分子量アルキド樹脂を
得る。
一油脂肪酸を用いた以外は同様にして、数平均分子量、
酸価ともに殆ど同じ脂肪酸変性低分子量アルキド樹脂を
得る。
このアルキド樹脂5009を製造例A−2と同様にして
水酸基をエステル化した後、無水マレイン酸1069を
加え180〜200℃で4時間加熱する。減圧精製後酸
価110の樹脂A−5を得る。製造例 A−6 無水フタル酸 4419ペンタ
エ゛リスリトール 571f!キリ油脂肪
酸 16909アマニ油脂肪酸
721gジブチルチッオキサイド
20f!ミネラルスピリツト
161g上記混合物を180〜200℃で7時間加熱
脱水し、数平均分子量が約1100のアルキド樹脂を得
る。
水酸基をエステル化した後、無水マレイン酸1069を
加え180〜200℃で4時間加熱する。減圧精製後酸
価110の樹脂A−5を得る。製造例 A−6 無水フタル酸 4419ペンタ
エ゛リスリトール 571f!キリ油脂肪
酸 16909アマニ油脂肪酸
721gジブチルチッオキサイド
20f!ミネラルスピリツト
161g上記混合物を180〜200℃で7時間加熱
脱水し、数平均分子量が約1100のアルキド樹脂を得
る。
これにフマル酸420gを加えにごりがなくなるまで加
熱した後、減圧によつて未反応物及び溶剤を除いて、酸
価135の樹脂A−6を得る。製造例A−J■■(分子
量350、シエルケミカル社製、商品名)
348f!アマニ油脂肪酸
9749安息香酸ソーダ
0.49トルエン 6
6f!上記混合物を230〜240℃で12時間加熱脱
水し、数平均分子量約1500、酸価7.1の脂肪酸変
性エポキシ樹脂を得る。
熱した後、減圧によつて未反応物及び溶剤を除いて、酸
価135の樹脂A−6を得る。製造例A−J■■(分子
量350、シエルケミカル社製、商品名)
348f!アマニ油脂肪酸
9749安息香酸ソーダ
0.49トルエン 6
6f!上記混合物を230〜240℃で12時間加熱脱
水し、数平均分子量約1500、酸価7.1の脂肪酸変
性エポキシ樹脂を得る。
次に無水マレイン酸2309を加え180〜200℃で
3時間加熱し、減圧精製後、水50f1を加え開環し、
酸価130の樹脂A−7を得る。製造例 A−8 キシレン440gを4ツロフラスコに入れ、140℃で
還流しながら2時間の間に、n−ブチルメタクリレート
248f1と2−ヒドロキシエチルメタクリレート11
29の混合物および2,2′ーアゾビス−2,4−ジメ
チルバレロニトリル25gとキシレン100yの混合物
を別々のロードから滴下する。
3時間加熱し、減圧精製後、水50f1を加え開環し、
酸価130の樹脂A−7を得る。製造例 A−8 キシレン440gを4ツロフラスコに入れ、140℃で
還流しながら2時間の間に、n−ブチルメタクリレート
248f1と2−ヒドロキシエチルメタクリレート11
29の混合物および2,2′ーアゾビス−2,4−ジメ
チルバレロニトリル25gとキシレン100yの混合物
を別々のロードから滴下する。
その後還流を続けながら1時間後に、2,2′−アゾビ
ス−2,4−ジメチルバレロニトリル59とキシレン2
09の混合物を加えさらに5時間還流を続ける。つぎに
、この反応生成物にアマニ油脂肪酸240gとジブチル
チッオキサイド1gとを加え、キシレンを除去しながら
210℃まで加熱する。
ス−2,4−ジメチルバレロニトリル59とキシレン2
09の混合物を加えさらに5時間還流を続ける。つぎに
、この反応生成物にアマニ油脂肪酸240gとジブチル
チッオキサイド1gとを加え、キシレンを除去しながら
210℃まで加熱する。
この温度で5時間加熱脱水をつづけ、数平均分子量約1
800)酸価5.1の樹脂を得る。これに、無水マレイ
ン酸105gを加え180〜190℃で3時間加熱する
。減圧精製後、水30gを加えて開環し、酸価100の
樹脂A−8を得る。マレイン化ポリブタジエン系重合体
の中和物を乳化剤とするビニル系重合体エマルジヨンの
製造例製造例 B−1 数平均分子量3000,酸価100の1,2−ビニルマ
レイン化ポリブタジエンの水による開環物(ポリブタジ
エンの組成:1.2結合、91重量%、1,4−トラン
ス型9重量%)を400g、29%アンモニア水409
、ブチルセロソルブ1489及び水19839をまず混
合し更にn−ブチルメタクリレート10359、過硫酸
アンモニウム2.51及び水50.09を加えて分散し
、80℃で2時間重合し安定なミクロエマルジヨンB一
1を得る。
800)酸価5.1の樹脂を得る。これに、無水マレイ
ン酸105gを加え180〜190℃で3時間加熱する
。減圧精製後、水30gを加えて開環し、酸価100の
樹脂A−8を得る。マレイン化ポリブタジエン系重合体
の中和物を乳化剤とするビニル系重合体エマルジヨンの
製造例製造例 B−1 数平均分子量3000,酸価100の1,2−ビニルマ
レイン化ポリブタジエンの水による開環物(ポリブタジ
エンの組成:1.2結合、91重量%、1,4−トラン
ス型9重量%)を400g、29%アンモニア水409
、ブチルセロソルブ1489及び水19839をまず混
合し更にn−ブチルメタクリレート10359、過硫酸
アンモニウム2.51及び水50.09を加えて分散し
、80℃で2時間重合し安定なミクロエマルジヨンB一
1を得る。
製造例 B−2
製造例B−1に於いて使用したマレイン化ポリブタジエ
ンの代りにメタノールで開環した酸価75のマレイン化
ポリブタジエンを同量使用した以外は同様にしてエマル
ジヨンB−2を得る。
ンの代りにメタノールで開環した酸価75のマレイン化
ポリブタジエンを同量使用した以外は同様にしてエマル
ジヨンB−2を得る。
製造例 B−3製造例B−1において使用したn−ブチ
ルメタクリレート10359にかえて、スチレン615
9と2−エチルヘキシルアクリレート420gを使用し
た以外は同様にして安定なミクロエマルジヨンB−3を
得た。
ルメタクリレート10359にかえて、スチレン615
9と2−エチルヘキシルアクリレート420gを使用し
た以外は同様にして安定なミクロエマルジヨンB−3を
得た。
製造例 B−4
製造例B−1において使用したn−ブチルメタクリレー
ト1035gにかえて、メチルメタクリレート3119
、スチレン311g及び2−エチルヘキシルアクリレー
ト4139を使用した以外は同様にして安定なミクロエ
マルジヨンB−4を得た。
ト1035gにかえて、メチルメタクリレート3119
、スチレン311g及び2−エチルヘキシルアクリレー
ト4139を使用した以外は同様にして安定なミクロエ
マルジヨンB−4を得た。
製造例 B−5
製造例B−1において使用したn−ブチルメタクリレー
ト10359にかえて、スチレン5629、2−エチル
ヘキシルアクリレート420g及び2−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート52gを使用した以外は同様にして安
定なミクロエマルジヨンB−5を得た。
ト10359にかえて、スチレン5629、2−エチル
ヘキシルアクリレート420g及び2−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート52gを使用した以外は同様にして安
定なミクロエマルジヨンB−5を得た。
製造例 B−6
製造例B−1において使用したn−ブチルメタクリレー
ト10351の約1%、すなわち10?をアリルメタク
リレートにかえた以外は製造例B−1と同様にして安定
なエマルジヨンB−6を得た。
ト10351の約1%、すなわち10?をアリルメタク
リレートにかえた以外は製造例B−1と同様にして安定
なエマルジヨンB−6を得た。
製造例 B−7
製造例B−3において使用したスチレン6159の約5
%すなわち311をメタクリロニトリルにかえた以外は
製造例B−3と同様にして安定なミクロエマルジヨンB
−7を得た。
%すなわち311をメタクリロニトリルにかえた以外は
製造例B−3と同様にして安定なミクロエマルジヨンB
−7を得た。
製造例 B−8
製造例B−3においてスチレン6159の約1%すなわ
ち6gをメタクリル酸にかえた以外は製造例B−3と同
様にして安定なミクロエマルジヨンB−8を得た。
ち6gをメタクリル酸にかえた以外は製造例B−3と同
様にして安定なミクロエマルジヨンB−8を得た。
実施例 1〜4
樹脂 A −11009
ブチルセロソルブ 389
ナフテン酸コバルト
(金属量として5%含有したもの) 1929%アンモ
ニア水 149 上水 120f1 上記混合溶液をエマルジヨンB−1と第1表に示す混合
割合で用いて塗装したときの塗膜の性能を同様に第1表
に示す。
ニア水 149 上水 120f1 上記混合溶液をエマルジヨンB−1と第1表に示す混合
割合で用いて塗装したときの塗膜の性能を同様に第1表
に示す。
比較のために樹脂A−1及びエマルジヨンB−1それぞ
れ単独のときの塗膜性能も付記する。(比較例1〜2)
尚樹脂とエマルジヨンの混合割合は各固形分の重量比で
示す。実施例 5〜11まず製造例A−2〜A−8で得
た各樹脂を第2に示す配合で中和する。
れ単独のときの塗膜性能も付記する。(比較例1〜2)
尚樹脂とエマルジヨンの混合割合は各固形分の重量比で
示す。実施例 5〜11まず製造例A−2〜A−8で得
た各樹脂を第2に示す配合で中和する。
上記中和した各溶液とエマルジヨンB−1又はB−2と
をA/B=3/7(固形分重量比)の混合割合で用いて
塗装したときの塗膜の性能を第3表に示す。
をA/B=3/7(固形分重量比)の混合割合で用いて
塗装したときの塗膜の性能を第3表に示す。
尚比較のために各単独のときの塗膜性も付記する。(比
較例3〜10)尚塗膜性能の測定方法は第1表における
方法と・]じである。
較例3〜10)尚塗膜性能の測定方法は第1表における
方法と・]じである。
実施例12〜17及び比較例11〜16
実施例4のB−1に代えて製造例B−3〜B一8で得ら
れたエマルジヨンB−3〜B−8をそれぞれ使用した以
外は実施例4と同様にして塗膜性能を調べた。
れたエマルジヨンB−3〜B−8をそれぞれ使用した以
外は実施例4と同様にして塗膜性能を調べた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (A)乾性又は半乾性油の脂肪酸をエステル結合に
より一分子中に平均2個以上導入した数平均分子量60
0〜30000のポリマーをマレイン化又はフマル化し
て酸価20〜300とし、かつ中和せしめてなる水溶性
又は水分散性の樹脂及び(B)マレイン化ポリブタジエ
ン系重合体の中和物を乳化剤として、一般式CH_2=
C(R^1)COOR^2 (但しR^1は水素又はメチル基、R^2は炭素数1〜
18のアルキル基を表わす)で示されるアクリル酸又は
メタクリル酸のエステル、アリルアクリレート、アリル
メタクリレート、スチレン及びその誘導体、アクリロニ
トリル及びメタクリロニトリルから選ばれたラジカル重
合反応におけるQ−e論で求められQ値が約0.1以上
の疎水性の重合性ビニル単量体の1種以上、もしくは上
記ビニル単量体の1種以上約90重量%以上とQ値が約
0.1以上の親水性の重合性ビニル単量体約10重量%
以下を乳化重合して得られるビニル系重合体エマルジョ
ンを樹脂固形分重量比で(A)/(B)=0.05〜2
0の割合に混合してなるものを主成分とする水性被覆用
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065375A JPS5950711B2 (ja) | 1975-01-24 | 1975-01-24 | 水性被覆用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065375A JPS5950711B2 (ja) | 1975-01-24 | 1975-01-24 | 水性被覆用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5184831A JPS5184831A (ja) | 1976-07-24 |
| JPS5950711B2 true JPS5950711B2 (ja) | 1984-12-10 |
Family
ID=11756170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065375A Expired JPS5950711B2 (ja) | 1975-01-24 | 1975-01-24 | 水性被覆用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950711B2 (ja) |
-
1975
- 1975-01-24 JP JP1065375A patent/JPS5950711B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5184831A (ja) | 1976-07-24 |
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