JPS6340205B2 - - Google Patents
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- JPS6340205B2 JPS6340205B2 JP56197878A JP19787881A JPS6340205B2 JP S6340205 B2 JPS6340205 B2 JP S6340205B2 JP 56197878 A JP56197878 A JP 56197878A JP 19787881 A JP19787881 A JP 19787881A JP S6340205 B2 JPS6340205 B2 JP S6340205B2
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- saturated
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- polymer
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- Paints Or Removers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Description
本発明は、水分散用樹脂組成物ならびにその分
散体に関する。さらに詳しくは、本発明は主とし
てアルコール性水酸基またはフエノール性水酸基
を有する有機化合物とカルボキシル基、イソシア
ネート基、グリシジル基およびアルデヒド基から
成る群から選択された基を有する有機化合物との
付加または縮合重合反応によつて得られた飽和重
合体とエステル残基にアミン性窒素原子を1個有
するα,β−不飽和カルボン酸エステルならびに
エチレン性不飽和結合を1個有する単量体の特定
の配合比率からなる混合物に電子線を照射するこ
とによつて得られる水分散用樹脂組成物およびそ
の水分散体に関する。
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹
脂等に代表される加熱反応型合成樹脂は機械的、
電気的、熱的性質などの諸特性が優れているた
め、近年その需要は増加の一途をたどつている。
これらの樹脂は通常有機溶剤を媒体として用いら
れているが、環境保全、省資源などの社会的見地
から、これらは水媒体へと転換が迫られている。
このため、これらの樹脂を水溶化もしくは水分散
化させる技術の開発が多方面において行なわれて
いる。
合成樹脂を水溶化もしくは水性化する技術とし
てはこれまでのところ、(1)樹脂中に水酸基やエー
テル基を多く導入し水溶化させる方法、(2)樹脂中
のカルボキシル基やアミノ基を中和剤で中和し、
水溶化させる方法、(3)樹脂を界面活性剤を用い
て、水を主成分とする媒体中に強制的に乳化する
方法(強制乳化法)、(4)重合可能な親水性ビニル
化合物をグラフトする方法(親水基グラフト法)
が提案されている。しかしながら(1)および(2)の方
法によつて得られる水分散体は、(1)水溶化させる
ために樹脂の分子量が低く、薄層フイルムとした
場合、柔軟性に乏しく機械的および物理的性質な
どが劣る、(2)樹脂中の多量の親水基を含むため耐
水性が著しく劣る、などの欠点があり、その用途
は著しく限定されている。また、(3)の強制乳化法
によつて得られる水分散体は○イ安定性が悪く、樹
脂と水とが分離しやすい。○ロ多量の界面活性剤を
使用するため、薄膜の耐水性および接着性が悪い
のみならず、フイルムから界面活性剤が溶出する
などの欠点がある。
一方、(4)の親水基のグラフト法は水に対する自
己乳化能を付与する点ですぐれているが、一般に
使用するモノマーが限定されること、反応操作が
複雑であることなどから具体的な実施方法は比較
的少ない。比較的最近提案されたものとして例え
ば特開昭53−1228のように、エポキシ樹脂を有機
溶剤中で有機過酸化物開始剤を用いて水溶性ビニ
ル化合物(カルボン酸)をグラフトし、水に分散
させる方法がある。しかしながら、この方法は、
○イ有機溶剤中の反応であるため、多量の有機溶剤
を必要としかつ溶剤及び残存モノマーの分離・除
去が難かしい、○ログラフト効率が低く、非グラフ
ト物とグラフト物が相分離しやすい。このためフ
イルム物性の低下をきたす。などの欠点がある。
このような欠点を解決する方法として、エポキシ
樹脂とカルボキシル基を有する重合性不飽和単量
体を含む重合性単量体群との混合物を電子線照射
してグラフト化、水分散体とする方法(特開昭56
−32551)が最近提案された。これらのグラフト
による方法はいずれもアニオン性の水分散性樹脂
を提供するものである。これに対し、カチオン性
エマルシヨンは、特にエポキシ樹脂の場合、熱化
学的グラフト重合法を利用しようとすると、グラ
フト重合中にカチオン不飽和単量体とエポキシ環
との反応が起るため、架橋結合を生じ目的を達成
し得ない。本発明者等は電子線グラフトを行う場
合
(1) 無溶剤または高粘度下での反応が行える。
(2) このため高分子量体が生成し、強じんな物性
を付与することができる。
(3) グラフト効率が高く、分散能がすぐれてい
る。
(4) 熱化学的方法では使用できない重合性単量体
を安定に扱える。
ことなどに着目し、耐水性、耐溶剤性、物理的性
質などにすぐれ、且つ化学的に安定な水分散用樹
脂を得るため鋭意研究した結果、水に不溶の特定
の飽和重合体とエステル残基にアミノ性窒素原子
を1個含むα,β−不飽和カルボン酸エステルか
ら主として成る混合物に、電子線を照射し固化さ
せた混合物を適当な溶剤に溶解させたのち酸性水
を加えたところ、安定な水分散体が得られること
およびこの水分散体から成した薄層フイルムは耐
水性、耐溶剤性、物理的性質にすぐれているこ
と、さらに本発明の方法は他の多くの飽和重合体
にも適用し得ることを見い出し、従来技術の欠点
を解決する新しい技術の完成に至つた。
本発明の組成物を製造する基本的な方法は、特
定の飽和重合体(以下、“成分A”と略記する場
合がある)とエステル残基にアミン性窒素原子を
1個含むα,β−不飽和カルボン酸エステル(以
下“成分B”と略記する場合がある)から主とし
てなる混合物を適当な形状にして電子線を照射す
ることからなる。
本発明の組成物を製造する基本的な方法は上述
した通りであるが、本発明の組成物は“成分A”
および“成分B”から成る系に1分子中にエチレ
ン性不飽和結合を1個有するラジカル重合性単量
体(以下“成分C”と略記する場合がある)を配
合し、適当な形状にして電子線を照射して飽和重
合体を水分散可能な飽和重合体に改質することに
よつても製造される。この際使用される“成分
C”は成分Bの“成分A”への溶解を助けるため
に用いられるものである。“成分C”を併用する
ことによつて、得られる樹脂組成物の水分散化は
より容易になる。
本発明において、混合物に電子線を照射する
と、単量体の一部分は飽和重合体にグラフト重合
し、グラフト重合体、非グラフト重合体、および
非グラフト飽和重合体がミクロに均一に分散した
固体が得られる。ここでいう“グラフト重合体”
とは飽和重合体にアクリル酸およびメタクリル酸
の窒素化合物エステル類がグラフト重合したもの
であり、乳化剤として作用し、非グラフト飽和重
合体を水系溶剤中に安定に分散させ得る機能を示
す。またここでいう非グラフト重合体とは、単量
体が飽和重合体にグラフト重合することなく付加
重合したものであり、水に可溶もしくは分散可能
である。したがつて、前述の照射によつて生成し
た樹脂組成物はすべて水に分散しうる成分から構
成されている。
以下、本発明の内容をさらに詳細に説明する。
本発明でいう飽和重合体(“成分A”)とは、
(1) いわゆるビスフエノールA型ジグリシジルエ
ーテルに代表される公知のエポキシ樹脂を用い
ることができるが、その分子内にメチレン基ま
たはメチン基を1個以上含むことが望ましい。
(2) アルキツド樹脂のうち飽和2価アルコールと
飽和2塩基酸を主成分として得られる飽和ポリ
エステル樹脂。
(3) ウレタン樹脂のうち飽和2価アルコールと飽
和ポリイソシアネートを主成分として得られる
イソシアネートをブロツクした飽和ポリウレタ
ン樹脂。
(4) レゾール型フエノール樹脂およびこれを1価
アルコールでエーテル化したレゾール・ブチラ
ール樹脂に代表される飽和ポリフエノール樹
脂。
(5) いわゆるポリビニルブチラール樹脂に代表さ
れるポリビニルアルコールとアルキルアルデヒ
ドとの縮合反応によつて得られるポリアセター
ル樹脂である。これら成分の組成物中の割合は
70〜98重量%である。
本発明の必須成分であるエステル残基にアミン
性窒素原子を1個含むα,β−不飽和カルボン酸
エステル(成分B)とは、エステル残基として、
2−N,N−ジメチルアミノエチル基、2−N,
N−ジエチルアミノエチル基、2−N,N−ジブ
チルアミノエチル基、3−N,N−ジエチルアミ
ノプロピル基、2−N,N−ジブチルアミノプロ
ピル基、2−N,N−ジブチルアミノプロピル
基、3−N,N−ジブチルアミノプロピル基、2
−N,N−ジ−t−ブチルアミノエチル基、2−
N−エチル−N−(ヒドロキシエチル)アミノエ
チル基、3−N,N−ジメチルアミノ−2−ヒド
ロキシプロピル基などを有するα,β−不飽和カ
ルボン酸エステルなどが例示される。これらはい
ずれも酸性水を加えることによつて解離し、グラ
フト重合体鎖および非グラフト重合体鎖に正の電
荷を与える。これら成分の組成物中の割合は、2
〜30重量%であり、好ましくは3〜20重量%であ
る。これは、2重量%以下では水への再分散が難
しく、また30重量%以上では、水分散後の安定性
が不良となることになる。
また、その他の重合可能なエチレン性不飽和単
量体としては、飽和重合体と相溶性のあるものが
望ましく、モノマーの飽和重合体への溶解を助け
るために用いられる。“成分C”を具体的に例示
するとスチレン、β−メトキシスチレン、α−メ
チルスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニト
リル等である。本発明の組成物において“成分
C”は48重量%以下の効果的量で使用される。こ
れは、48重量%以上では水分散できないからであ
る。本発明において“成分C”を使用する場合は
“成分A”と“成分C”の混合物を作り、これに
“成分B”を添加する。“成分A”と“成分C”の
混合物を作る際、低分子量の飽和重合体なら低粘
性なので60〜70℃に加温し、通常の撹拌機を用い
て撹拌すれば良く、高分子量の飽和重合体では高
粘性であるため、ニーダーなどを用いる。この時
100℃以下の適当な温度に加温しても良い。“成分
A”と“成分C”の混合物に“成分B”を添加す
る際、“成分A”と“成分B”との反応が予想さ
れる場合には、この反応を防ぐため50℃以下の温
度に抑えることが望ましい。また、以上の操作は
電子線による反応を促進するために、不活性ガス
の存在下で混合することもある。
“成分A”、“B”、および“C”の混合物は、
厚さ0.1mmのシート状にしてポリエステルフイル
ムなどで被覆して照射する。シート全体の厚さは
用いる電子加速器の電子線の飛程によつて決定さ
れる。電子線照射に当つては−50〜50℃の温度で
線量率1×104〜3×106rad/秒、好ましくは0.5
〜25M rad/秒で全線量5〜50M radを照射す
る。線量率は実用的な装置の性能及び長時間の反
応(照射)を要することから限定されるばかりで
なく、反応面からも限定される。即ち、線量率が
余りにも低いと、分子量が著しく増大したり架橋
反応が起きるためにゲル化が起り水分散が不能に
なる。また高線量率では照射にともなう発熱が急
激に起ること、あるいはラジカル濃度が増大する
ため再結合反応が多くなるために反応の制御が困
難になつたり、ゲル化を起したりする。照射温度
を限定したのは−50℃以下に冷却することは冷却
コスト上不利であるばかりか反応速度の低下を招
くからであり、また50℃以上の照射では、架橋反
応の恐れがあるからである。線量率は実用的な装
置の性能から限定されるものであるが、照射線量
については5M rad以下の線量では残存モノマー
量が大になり逆に50M rad以上の大線量は必要
なくむしろ架橋などの弊害を招く。照射によつて
得られた固化物は適当な方法によつて平均粒径1
mm以下程度に微粉砕され、有機溶剤に溶解あるい
は膨潤させ、これに酸性水を混合撹拌すると水分
散体が得られる。ここで用いられる有機溶剤は、
n−ブタノール、シクロヘキサノン、ブチルセロ
ソルブ(エチレングリコールモノブチルエーチ
ル)、テトラヒドロフラン等の1種以上で、好ま
しくは、n−ブタノールを25重量%以上含むもの
で、その組成は用いる“B”および“C成分”の
組成に応じて選択され、その添加量は通常樹脂
100重量部に対して30重量部から100重量部であ
る。
有機溶剤への溶解、水分散化の操作は50℃以下
の温度で行なうことが好ましい。これは本発明に
おける改質樹脂組成物が、本質的に自己硬化性を
有する場合があるからである。加える水の分量は
通常粉体100重量部に対して30〜700重量部であ
り、好ましくは100〜500重量部である。この分散
過程で特に重要なのは、前述の電子線照射処理を
行なつて変性した飽和重合体は特に乳化力にすぐ
れており、電子線照射処理していない飽和重合体
をも水に分散できる点にある。このためには、電
子線照射処理した飽和重合体粉末と未処理飽和重
合体とをよく混合し、これに有機溶剤を加えて溶
解あるいは膨張させたのち、水を加えて撹拌すれ
ば良い。分散し得る未処理飽和重合体の量は、電
子線照射処理に用いたアクリル酸およびメタクリ
ル酸の窒素化合物エステル類の構造および量、な
らびに照射条件に依存するが、通常電子線処理し
た飽和重合体100重量部あたり20〜300重量部であ
る。
以下、実施例および参考例を掲げ、本発明の効
果を一層具体的に解説する。
実施例等における配合、評価方法などは以下の
通りである。
(1) 配合とあるのは、すべて重量配合である。
(2) 電子線照射条件は、加速、電圧、線量率、照
射温度、全線量の順に示してある。
(3) 重合物特性のうち分子量は、東洋曹達製
HLC802URによる幹ポリマー、アクリル樹脂
のピーク位置を示した。
(4) 重合物特性のうちグラフト率の測定は、分別
法による。使用溶剤はテトラヒドロフラン、メ
チルアルコール、四塩化炭素で、幹ポリマーに
対する重量%である。
(5) エマルジヨン化における中和、希釈の配合は
重量配合である。
(6) エマルジヨン化における不揮発分の測定は
120℃、380分間の加熱乾燥による。
(7) エマルジヨン化における特性のうち、粘度粘
子径の値は25℃において測定した値をセンチポ
イズ(cp)、ミクロンミリメーターでそれぞれ
示した、なお粒子径測定はストツプドフロー法
による急速凝集速度から計算した。
(8) エマルジヨン化特性のうち安定性は、目視に
よる沈降性である。この時のエマルジヨン系PH
は実施例1〜12まで7.4〜8.8の間にあつた。
(9) 性能比較は得られたエマルジヨンをブリキ板
にスプレー塗布し、160℃×20分間の乾燥後試
験した。ゲル分率はアセトン抽出後の残分を重
量%で、硬度は鉛筆硬度、付着性は(耐水付着
を含む)セロテープによるゴバン目剥離試験、
耐溶剤性はキシロール払拭試験(10往復)の結
果を示してある。
なお本実施例において使用した幹ポリマー、そ
の他の樹脂は、
エピコートはシエル化学、ポリビニルブチラー
ルは電気化学工業、フエノール樹脂は日立化成、
ポリエステルは三井東圧、60%アミノ樹脂は日立
化成、サオメル370は、アメリカンサイアナミド
のそれぞれの社製のものを使用した。
実施例 1
撹拌後、窒素ガス導入管、温度計および冷却管
を取りつけた200mlの4つ口ガラスフラスコにエ
ポキシ樹脂(エピコート1009、シエル化学製)70
gとメタクリル酸5g、アクリル酸エチル10g、
メタクリル酸イソブチル10gを仕込み、67℃で約
1時間撹拌したのち室温まで冷却し、これに5g
の2−N,N−ジブチルアミノエチルメタクリレ
ートを加え窒素ガスふんい気中でさらに30分間撹
拌を続け成分“A”、“B”、“C”が均一に混合し
た高粘性の流動体を得た。この混合物を厚さ0.1
mm、巾30cm角のマイラーフイルム2枚の間にはさ
み、厚さ2mmの円いシート状に成形した。
得られたシート状混合物を氷浴上において、カ
スケード型電子線加速器(ダイナミトロン)を使
用し、電子線エネルギー1.5MeV、線量率5×
105rad/secで10M rad照射した。この被照射物
は透明で固いシート状であり、容易にマイラーフ
イルムからはがしとることができた。得られた改
質樹脂についてのモノマー転化率は98.0%、エポ
キシ樹脂に対するグラフト率(重量増加)は14
%、エポキシ樹脂の分子量(ピーク値)は15000、
アクリル共重合体の分子量(ピーク値)は約2×
105であつた。次に粉砕器を用いて被照射物を1
mm以下の大きさに細かく砕砕した。この粉体50g
を500mlのフラスコに入れ、ブタノール、シクロ
ヘキサノン、ブチルセロソルブを2対1対1の割
合で混合した溶媒40gを加え4枚羽根の撹拌機を
使用し、室温でかきまぜ溶解させた。次いで15%
酢酸水溶液を22.5g加え撹拌したのち水を125g
徐々に加え激しくかきまぜ水分散体を得た。水分
散体は不揮発分21.5%、粘度2.7cp平均粒子径
0.25μmの性状を示し、室温(25℃)−5月放置後
も沈殿の生成は認められず安定であつた。
実施例 2−8
実施例1の方法において、エポキシ樹脂および
単量体の組成、配合、電子線照射条件を変えてグ
ラフト反応を行つた。これらの条件ならびに改質
樹脂の特性およびそれを100重量部使用したとき
の分散化手法、乳化物(水分散体)の性質を第1
表に示す。
The present invention relates to a resin composition for water dispersion and a dispersion thereof. More specifically, the present invention mainly relates to an addition or condensation polymerization reaction between an organic compound having an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group and an organic compound having a group selected from the group consisting of a carboxyl group, an isocyanate group, a glycidyl group, and an aldehyde group. From a specific blending ratio of the saturated polymer obtained by the method, an α,β-unsaturated carboxylic acid ester having one aminic nitrogen atom in the ester residue, and a monomer having one ethylenically unsaturated bond. The present invention relates to a water-dispersible resin composition obtained by irradiating a mixture with an electron beam and an aqueous dispersion thereof. Heat-reactive synthetic resins such as epoxy resins, polyester resins, and urethane resins are mechanically
Due to its excellent electrical and thermal properties, demand for it has been increasing steadily in recent years.
These resins are normally used as an organic solvent as a medium, but from social viewpoints such as environmental protection and resource conservation, there is an urgent need to switch to an aqueous medium.
For this reason, the development of techniques for making these resins water-soluble or water-dispersible is being carried out in various fields. So far, the technologies for making synthetic resins water-soluble or water-soluble include (1) introducing many hydroxyl groups and ether groups into the resin to make it water-soluble, and (2) neutralizing carboxyl and amino groups in the resin. Neutralize with agent,
(3) A method of forcibly emulsifying the resin in a medium mainly composed of water using a surfactant (forced emulsification method); (4) Grafting a polymerizable hydrophilic vinyl compound. method (hydrophilic group grafting method)
is proposed. However, the aqueous dispersion obtained by methods (1) and (2) has a low molecular weight (1) to make it water-solubilized, and when made into a thin film, it has poor flexibility and mechanical and physical problems. (2) It contains a large amount of hydrophilic groups in the resin, so its water resistance is extremely poor, and its uses are extremely limited. Furthermore, the aqueous dispersion obtained by the forced emulsification method (3) has poor stability, and the resin and water are likely to separate. (b) Since a large amount of surfactant is used, there are drawbacks such as not only poor water resistance and adhesion of the thin film but also the surfactant eluting from the film. On the other hand, the hydrophilic group grafting method (4) is excellent in imparting self-emulsifying ability to water, but the monomers that can be used are generally limited and the reaction operation is complicated, so there are no specific implementation methods. There are relatively few methods. A relatively recent proposal, for example, as in JP-A-1228-1228, involves grafting an epoxy resin with a water-soluble vinyl compound (carboxylic acid) using an organic peroxide initiator in an organic solvent and dispersing it in water. There is a way to do it. However, this method
○ Since the reaction is carried out in an organic solvent, a large amount of organic solvent is required and separation and removal of the solvent and residual monomer is difficult. As a result, the physical properties of the film deteriorate. There are drawbacks such as.
As a method to solve these drawbacks, a mixture of an epoxy resin and a polymerizable monomer group including a polymerizable unsaturated monomer having a carboxyl group is irradiated with an electron beam to graft the mixture to form an aqueous dispersion. (Unexamined Japanese Patent Publication 1983)
−32551) was recently proposed. All of these grafting methods provide anionic water-dispersible resins. On the other hand, in the case of cationic emulsions, especially in the case of epoxy resins, when thermochemical graft polymerization is used, a reaction between cationic unsaturated monomers and epoxy rings occurs during graft polymerization, resulting in crosslinking. and the purpose cannot be achieved. When performing electron beam grafting, the inventors of the present invention (1) can perform the reaction without a solvent or under high viscosity. (2) For this reason, a high molecular weight substance is generated, which can impart strong physical properties. (3) High grafting efficiency and excellent dispersion ability. (4) Polymerizable monomers that cannot be used using thermochemical methods can be stably handled. As a result of intensive research in order to obtain a chemically stable water-dispersing resin with excellent water resistance, solvent resistance, and physical properties, we found that a specific saturated polymer and ester residue that are insoluble in water were used. When a mixture mainly consisting of α,β-unsaturated carboxylic acid esters containing one amino nitrogen atom in the group was solidified by irradiation with an electron beam, the mixture was dissolved in an appropriate solvent and then acidic water was added. A stable aqueous dispersion can be obtained, and a thin film made from this aqueous dispersion has excellent water resistance, solvent resistance, and physical properties. They found that it can also be applied to other areas, and have completed a new technology that solves the drawbacks of the conventional technology. The basic method for producing the composition of the present invention is to use a specific saturated polymer (hereinafter sometimes abbreviated as "component A") and an α,β-containing ester residue containing one amine nitrogen atom. It consists of forming a mixture mainly consisting of unsaturated carboxylic acid ester (hereinafter sometimes abbreviated as "component B") into a suitable shape and irradiating it with an electron beam. The basic method for producing the composition of the present invention is as described above.
A radically polymerizable monomer having one ethylenically unsaturated bond in one molecule (hereinafter sometimes abbreviated as "component C") is blended into the system consisting of "component B" and "component B", and the mixture is shaped into an appropriate shape. It can also be produced by modifying a saturated polymer into a water-dispersible saturated polymer by irradiating it with an electron beam. "Component C" used in this case is used to help dissolve component B into "component A." By using "component C" in combination, the resulting resin composition can be more easily dispersed in water. In the present invention, when the mixture is irradiated with an electron beam, a portion of the monomer is graft-polymerized to the saturated polymer, and a solid in which the graft polymer, non-grafted polymer, and non-grafted saturated polymer are uniformly dispersed microscopically is formed. can get. “Graft polymer” referred to here
is a product in which nitrogen compound esters of acrylic acid and methacrylic acid are graft-polymerized onto a saturated polymer, and it functions as an emulsifier, allowing the non-grafted saturated polymer to be stably dispersed in an aqueous solvent. Furthermore, the non-grafted polymer referred to herein is one in which a monomer is addition-polymerized to a saturated polymer without being graft-polymerized, and is soluble or dispersible in water. Therefore, the resin composition produced by the above-mentioned irradiation is composed entirely of water-dispersible components. Hereinafter, the content of the present invention will be explained in more detail. The saturated polymer ("component A") referred to in the present invention is as follows: (1) Known epoxy resins such as so-called bisphenol A-type diglycidyl ether can be used; It is desirable to contain one or more groups. (2) Among alkyd resins, saturated polyester resins are obtained mainly from saturated dihydric alcohols and saturated dibasic acids. (3) Among urethane resins, saturated polyurethane resins are obtained by blocking isocyanates obtained mainly from saturated dihydric alcohol and saturated polyisocyanates. (4) Saturated polyphenol resins represented by resol-type phenolic resins and resol-butyral resins that are etherified with monohydric alcohols. (5) A polyacetal resin obtained by a condensation reaction between polyvinyl alcohol, typified by so-called polyvinyl butyral resin, and an alkyl aldehyde. The proportion of these components in the composition is
It is 70-98% by weight. The α,β-unsaturated carboxylic acid ester (component B) containing one aminic nitrogen atom in the ester residue, which is an essential component of the present invention, refers to
2-N,N-dimethylaminoethyl group, 2-N,
N-diethylaminoethyl group, 2-N,N-dibutylaminoethyl group, 3-N,N-diethylaminopropyl group, 2-N,N-dibutylaminopropyl group, 2-N,N-dibutylaminopropyl group, 3 -N,N-dibutylaminopropyl group, 2
-N,N-di-t-butylaminoethyl group, 2-
Examples include α,β-unsaturated carboxylic acid esters having an N-ethyl-N-(hydroxyethyl)aminoethyl group, a 3-N,N-dimethylamino-2-hydroxypropyl group, and the like. Both of these are dissociated by adding acidic water, giving positive charges to the grafted polymer chains and non-grafted polymer chains. The proportion of these components in the composition is 2
-30% by weight, preferably 3-20% by weight. This means that if it is less than 2% by weight, it will be difficult to redisperse it in water, and if it is more than 30% by weight, the stability after dispersion in water will be poor. Further, as other polymerizable ethylenically unsaturated monomers, those that are compatible with the saturated polymer are desirable and are used to help dissolve the monomer in the saturated polymer. Specific examples of "component C" include styrene, β-methoxystyrene, α-methylstyrene, acrylic ester, methacrylic ester, acrylonitrile, and methacrylonitrile. In the compositions of the present invention, "Component C" is used in an effective amount of up to 48% by weight. This is because if it exceeds 48% by weight, it cannot be water-dispersed. When "component C" is used in the present invention, a mixture of "component A" and "component C" is prepared, and "component B" is added to the mixture. When making a mixture of "component A" and "component C", if a low molecular weight saturated polymer has low viscosity, it can be heated to 60-70℃ and stirred using a normal stirrer. Since polymers have high viscosity, a kneader or the like is used. At this time
It may be heated to an appropriate temperature of 100°C or less. When adding "component B" to a mixture of "component A" and "component C", if a reaction between "component A" and "component B" is expected, the temperature should be kept at 50℃ or below to prevent this reaction. It is desirable to keep the temperature low. In addition, the above operations may be performed in the presence of an inert gas in order to promote the reaction by electron beams. The mixture of “components A”, “B” and “C” is
It is formed into a sheet with a thickness of 0.1 mm and is covered with polyester film and then irradiated. The thickness of the entire sheet is determined by the range of the electron beam of the electron accelerator used. For electron beam irradiation, the dose rate is 1×10 4 to 3×10 6 rad/sec, preferably 0.5 at a temperature of -50 to 50°C.
Deliver a total dose of 5-50M rad at ~25M rad/sec. The dose rate is limited not only by the performance of practical equipment and the need for a long reaction (irradiation) time, but also by the reaction aspect. That is, if the dose rate is too low, the molecular weight will increase significantly or a crosslinking reaction will occur, resulting in gelation and water dispersion becomes impossible. Furthermore, at high dose rates, heat generation due to irradiation occurs rapidly, or the concentration of radicals increases, which increases the number of recombination reactions, making it difficult to control the reaction or causing gelation. The irradiation temperature was limited because cooling to below -50°C is not only disadvantageous in terms of cooling costs but also reduces the reaction rate, and irradiation above 50°C may cause a crosslinking reaction. be. The dose rate is limited by the performance of practical equipment, but as for the irradiation dose, a dose of 5M rad or less will result in a large amount of residual monomer, and conversely, a large dose of 50M rad or more is not necessary and would rather cause cross-linking etc. cause harm. The solidified product obtained by irradiation is reduced to an average particle size of 1 by an appropriate method.
A water dispersion is obtained by pulverizing the powder to a size of about mm or less, dissolving or swelling it in an organic solvent, and mixing and stirring acidic water therein. The organic solvent used here is
One or more of n-butanol, cyclohexanone, butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ethyl), tetrahydrofuran, etc., preferably containing 25% by weight or more of n-butanol, and its composition is based on the "B" and "C" components used. ” is selected according to the composition of the resin, and the amount added is usually
The amount is from 30 parts by weight to 100 parts by weight per 100 parts by weight. Dissolution in an organic solvent and dispersion in water are preferably carried out at a temperature of 50°C or lower. This is because the modified resin composition in the present invention may inherently have self-curing properties. The amount of water added is usually 30 to 700 parts by weight, preferably 100 to 500 parts by weight, per 100 parts by weight of the powder. What is particularly important in this dispersion process is that the saturated polymer modified by the electron beam irradiation treatment described above has particularly excellent emulsifying power, and even saturated polymers that have not been subjected to electron beam irradiation treatment can be dispersed in water. be. For this purpose, the electron beam irradiated saturated polymer powder and the untreated saturated polymer are thoroughly mixed, an organic solvent is added thereto to dissolve or swell the mixture, water is added thereto, and the mixture is stirred. The amount of the untreated saturated polymer that can be dispersed depends on the structure and amount of the nitrogen compound esters of acrylic acid and methacrylic acid used in the electron beam irradiation treatment, as well as the irradiation conditions. It is 20 to 300 parts by weight per 100 parts by weight. EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Reference Examples. The formulations, evaluation methods, etc. in Examples are as follows. (1) All formulations are by weight. (2) Electron beam irradiation conditions are shown in the following order: acceleration, voltage, dose rate, irradiation temperature, and total dose. (3) Among polymer properties, molecular weight is manufactured by Toyo Soda.
The peak positions of the backbone polymer and acrylic resin according to HLC802UR are shown. (4) Grafting ratio among polymer properties is measured by fractionation method. The solvents used are tetrahydrofuran, methyl alcohol, and carbon tetrachloride, expressed in weight percent relative to the backbone polymer. (5) Neutralization and dilution in emulsion are based on weight. (6) Measurement of non-volatile content during emulsion
By heating and drying at 120℃ for 380 minutes. (7) Among the characteristics in emulsion, the values of viscosity and viscous diameter are measured at 25℃ and are shown in centipoise (cp) and micron millimeters, respectively.The particle size measurement is calculated from the rapid aggregation rate using the stopped flow method. did. (8) Among the emulsion properties, stability is determined by visual sedimentation. Emulsion system pH at this time
was between 7.4 and 8.8 in Examples 1 to 12. (9) Performance comparison was performed by spray coating the obtained emulsion on a tin plate, drying at 160°C for 20 minutes, and then testing. Gel fraction is the weight percentage of the residue after acetone extraction, hardness is pencil hardness, and adhesion (including water-resistant adhesion) is determined by the cross-cut peeling test using cellophane tape.
Solvent resistance is shown in the results of a xylol wiping test (10 reciprocations). The main polymer and other resins used in this example were Epicoat from Ciel Chemical, polyvinyl butyral from Denki Kagaku Kogyo, and phenolic resin from Hitachi Chemical.
The polyester used was made by Mitsui Toatsu, the 60% amino resin was made by Hitachi Chemical, and the Saomel 370 was made by American Cyanamid. Example 1 After stirring, 70% of epoxy resin (Epicote 1009, manufactured by Ciel Chemical) was placed in a 200 ml four-necked glass flask equipped with a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a cooling tube.
g, methacrylic acid 5g, ethyl acrylate 10g,
Charge 10g of isobutyl methacrylate, stir at 67°C for about 1 hour, cool to room temperature, and add 5g of isobutyl methacrylate.
Add 2-N,N-dibutylaminoethyl methacrylate and continue stirring for another 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere to obtain a highly viscous fluid in which components "A", "B", and "C" are uniformly mixed. Ta. Add this mixture to a thickness of 0.1
It was sandwiched between two sheets of mylar film with a width of 30 cm and a width of 30 cm, and was formed into a circular sheet with a thickness of 2 mm. The obtained sheet-like mixture was placed on an ice bath and heated using a cascade type electron beam accelerator (Dynamitron) at an electron beam energy of 1.5 MeV and a dose rate of 5×.
10M rad was irradiated at 10 5 rad/sec. This irradiated object was in the form of a transparent, hard sheet, and could be easily peeled off from the Mylar film. The monomer conversion rate of the obtained modified resin was 98.0%, and the grafting rate (weight increase) to the epoxy resin was 14.
%, the molecular weight (peak value) of the epoxy resin is 15000,
The molecular weight (peak value) of the acrylic copolymer is approximately 2×
It was 10 5 . Next, use a crusher to crush the irradiated object into 1
It was finely crushed to a size of mm or less. 50g of this powder
was placed in a 500 ml flask, 40 g of a solvent containing a mixture of butanol, cyclohexanone, and butyl cellosolve at a ratio of 2:1:1 was added, and the mixture was stirred and dissolved at room temperature using a 4-blade stirrer. Then 15%
Add 22.5g of acetic acid aqueous solution and stir, then add 125g of water.
It was added gradually and stirred vigorously to obtain an aqueous dispersion. Water dispersion has a nonvolatile content of 21.5%, a viscosity of 2.7cp, and an average particle size.
It exhibited properties of 0.25 μm, and remained stable with no precipitate formation observed even after being left at room temperature (25° C.) for May. Example 2-8 In the method of Example 1, a graft reaction was carried out by changing the composition and blending of the epoxy resin and monomer, and the electron beam irradiation conditions. These conditions, the properties of the modified resin, the dispersion method when using 100 parts by weight, and the properties of the emulsion (water dispersion) were
Shown in the table.
【表】【table】
【表】
参考例 1
実施例1、4および6で得られたエポキシ樹脂
の水分散体を使用し、以下の方法で調べた焼付フ
イルムの性能を第2表に示す。なお、実施例1と
同一配合組成によつてベンゾイルパーオキサイド
を使用しエポキシ樹脂へのグラフト反応を反応温
度60℃で行つたがゲル化に至つたため、性能比較
として市販のアミノ−アクリル−エポキシ樹脂カ
チオンエマルジヨンを使用した。
エマルジヨンをブリキ板にスプレー塗布し、
160℃×20分間の乾燥後試験した。ゲル分率はア
セトン抽出後の残分を重量%で、硬度は鉛筆、硬
度、付着性は(耐水付着を含む)セロテープによ
るゴバン目剥離試験、耐溶剤性はキシロール払拭
試験(10往復)の結果を示してある。
耐水試験は常温35日間とした。[Table] Reference Example 1 Table 2 shows the performance of baked films using the aqueous epoxy resin dispersions obtained in Examples 1, 4, and 6 and examined by the following method. Incidentally, the grafting reaction to the epoxy resin was carried out using benzoyl peroxide with the same composition as in Example 1 at a reaction temperature of 60°C, but it resulted in gelation. Therefore, for performance comparison, a commercially available amino-acrylic-epoxy A resin cation emulsion was used. Spray the emulsion onto the tin plate,
The test was performed after drying at 160°C for 20 minutes. Gel fraction is the weight percentage of the residue after acetone extraction, hardness is the result of a pencil, hardness and adhesion are the results of a cellophane peel test (including water resistant adhesion), and solvent resistance is the result of a xylol wiping test (10 reciprocations). is shown. The water resistance test was conducted at room temperature for 35 days.
【表】
実施例 9〜12
エポキシ樹脂に変えてポリウレタン、フエノー
ル、ポリエステル、ポリアセタールのそれぞれを
使用し、実施例8と同じ組成のモノマー組成およ
び照射条件でグラフト反応を行つた。改質樹脂は
実施例1と同様の手法でいずれも水分散化するこ
とができ、また水分散化物からはすぐれた性能を
示す焼付けフイルムを得ることができた。内容を
第3表に示す。
比較例 1〜4
実施例9〜12に対応するグラフト反応をブチル
セロソルブ(100重量部)中、ベンゾイルパーオ
キサイド2部を開始剤として60℃、7時間行なつ
た。結果を第4表に示す。フエノール樹脂を使用
したときにはほとんど重合が起らず、また、ポリ
エステル樹脂を使用したときには、反応物が相分
離を起し、グラフト化がほとんど起つていないこ
とが明らかになつた。ポリウレタンおよびポリア
セタールについては、水分散化を行つたが、得ら
れた分散体の特性は電子線法のものと比較して劣
り、また焼付膜は相分離(白濁)し、評価に値い
しなかつた。[Table] Examples 9 to 12 Graft reactions were carried out under the same monomer composition and irradiation conditions as in Example 8, using polyurethane, phenol, polyester, and polyacetal instead of the epoxy resin. All of the modified resins could be water-dispersed using the same method as in Example 1, and baked films with excellent performance could be obtained from the water-dispersed products. The contents are shown in Table 3. Comparative Examples 1-4 Grafting reactions corresponding to Examples 9-12 were carried out in butyl cellosolve (100 parts by weight) using 2 parts of benzoyl peroxide as an initiator at 60°C for 7 hours. The results are shown in Table 4. It was revealed that when a phenolic resin was used, almost no polymerization occurred, and when a polyester resin was used, the reactants underwent phase separation and almost no grafting occurred. Water dispersion of polyurethane and polyacetal was performed, but the properties of the resulting dispersion were inferior to those obtained using the electron beam method, and the baked film had phase separation (white turbidity) and was not worth evaluating. .
【表】【table】
【表】【table】
【表】
* 反応物から反応溶剤を減圧で一部除去
[Table] * Part of the reaction solvent is removed from the reactants under reduced pressure.
Claims (1)
酸基を有する有機化合物と、(ロ)カルボキシル基、
イソシアネート基、グリシジル基またはアルデヒ
ド基から成る群から選択された基を有する有機化
合物との付加または縮合重合反応によつて得られ
た飽和重合体70〜98重量%およびエステル残基に
アミン性窒素原子を1個含むα,β−不飽和カル
ボン酸エステル2〜30重量%からなる混合物に電
子線照射することによつて得られるグラフト重合
体、非グラフト重合体および非グラフト飽和重合
体が均一に分散して成る混合物である水分散用樹
脂組成物。 2 (イ)アルコール性水酸基またはフエノール性水
酸基を有する有機化合物と、(ロ)カルボキシ基、イ
ソシアネート基、グリシジル基またはアルデヒド
基から成る群から選択された基を有する有機化合
物との付加または縮合重合反応によつて得られた
飽和重合体50〜98重量%、エステル残基にアミン
性窒素原子を1個含むα,β−不飽和カルボン酸
エステル2〜50重量%およびエチレン性不飽和結
合を1個有するラジカル重合性単量体48重量%以
下の効果的量からなる混合物に、電子線照射する
ことによつて得られるグラフト重合体、非グラフ
ト重合体および非グラフト飽和重合体が均一に分
散して成る混合物である水分散用樹脂組成物。 3 飽和重合体がエポキシ樹脂である特許請求の
範囲第1項または第2項記載の水分散用樹脂組成
物。 4 飽和重合体が飽和2価アルコールと飽和2塩
基酸を主成分として得られる加熱反応型飽和ポリ
エステルである特許請求の範囲第1項または第2
項記載の水分散用樹脂組成物。 5 飽和重合体が飽和2価アルコールと飽和ポリ
イソシアネートを主成分として得られる加熱反応
型飽和ポリウレタン樹脂である特許請求の範囲第
1項または第2項記載の水分散用樹脂組成物。 6 飽和重合体が加熱反応型フエノール樹脂であ
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の水分
散用樹脂組成物。 7 飽和重合体がポリビニルアルコールとアルキ
ルアルデヒドとの反応によつて得られる縮合物で
ある特許請求の範囲第1項または第2項記載の水
分散用樹脂組成物。 8 照射温度が−50〜50℃で、電子線の線量率1
×104〜3×106rad/secで全線量5〜50MRを照
射して得られる特許請求の範囲第1項または第2
項記載の水分散用樹脂組成物。[Scope of Claims] 1 (a) an organic compound having an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group, and (b) a carboxyl group,
70 to 98% by weight of a saturated polymer obtained by addition or condensation polymerization reaction with an organic compound having a group selected from the group consisting of an isocyanate group, a glycidyl group, or an aldehyde group, and an amine nitrogen atom in the ester residue. Grafted polymer, non-grafted polymer and non-grafted saturated polymer obtained by electron beam irradiation to a mixture consisting of 2 to 30% by weight of α,β-unsaturated carboxylic acid ester containing one α,β-unsaturated carboxylic acid ester are uniformly dispersed. A water-dispersible resin composition which is a mixture of: 2. (a) Addition or condensation polymerization reaction between an organic compound having an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group and (b) an organic compound having a group selected from the group consisting of a carboxy group, an isocyanate group, a glycidyl group, or an aldehyde group. 50-98% by weight of a saturated polymer obtained by, 2-50% by weight of an α,β-unsaturated carboxylic acid ester containing one amine nitrogen atom in the ester residue and one ethylenically unsaturated bond. A graft polymer, a non-graft polymer and a non-graft saturated polymer obtained by electron beam irradiation are uniformly dispersed in a mixture consisting of an effective amount of 48% by weight or less of a radically polymerizable monomer. A water-dispersible resin composition which is a mixture consisting of: 3. The water-dispersible resin composition according to claim 1 or 2, wherein the saturated polymer is an epoxy resin. 4. Claim 1 or 2, wherein the saturated polymer is a heat-reactive saturated polyester obtained mainly from a saturated dihydric alcohol and a saturated dibasic acid.
The resin composition for water dispersion as described in 1. 5. The water-dispersible resin composition according to claim 1 or 2, wherein the saturated polymer is a heat-reactive saturated polyurethane resin obtained mainly from a saturated dihydric alcohol and a saturated polyisocyanate. 6. The water-dispersible resin composition according to claim 1 or 2, wherein the saturated polymer is a heat-reactive phenolic resin. 7. The water-dispersible resin composition according to claim 1 or 2, wherein the saturated polymer is a condensate obtained by the reaction of polyvinyl alcohol and alkyl aldehyde. 8 Irradiation temperature is -50 to 50℃, electron beam dose rate 1
Claims 1 or 2 obtained by irradiating a total dose of 5 to 50 MR at ×10 4 to 3 × 10 6 rad/sec.
The resin composition for water dispersion as described in 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19787881A JPS5898318A (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Water-dispersible resin composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19787881A JPS5898318A (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Water-dispersible resin composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898318A JPS5898318A (en) | 1983-06-11 |
| JPS6340205B2 true JPS6340205B2 (en) | 1988-08-10 |
Family
ID=16381814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19787881A Granted JPS5898318A (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Water-dispersible resin composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898318A (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5180392A (en) * | 1975-01-10 | 1976-07-13 | Kuraray Co | SENSHOKU SEIRYOKONAHORIURETANNO SEIZOHO |
| JPS52110757A (en) * | 1976-03-15 | 1977-09-17 | Kansai Paint Co Ltd | Water-based polymer emulsion composition |
| JPS53102992A (en) * | 1977-02-22 | 1978-09-07 | Hitachi Chem Co Ltd | Production of alkyd-modified vinylcopolymer |
| JPS5521404A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-15 | Dainippon Ink & Chem Inc | Electrodeposition coating resin composition |
| JPS5632551A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-02 | Japan Atom Energy Res Inst | Aqueous coating resin composition |
-
1981
- 1981-12-09 JP JP19787881A patent/JPS5898318A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5898318A (en) | 1983-06-11 |
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