WO2015045562A1 - ポリカーボネート変性アクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品 - Google Patents

ポリカーボネート変性アクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a polycarbonate-modified acrylic resin, a paint, and a plastic molded article coated with the paint, which have a high adhesion to a plastic substrate and provide a coating film excellent in scratch resistance, chemical resistance and touch.
  • the problem to be solved by the present invention is an acrylic resin, a paint, and the paint, which have a high adhesion to a plastic substrate and can obtain a coating film excellent in scratch resistance, chemical resistance, touch and appearance. It is to provide a painted plastic molding.
  • the present inventors polymerized an unsaturated monomer mixture containing a specific unsaturated monomer as an essential component in the presence of a specific polycarbonate diol.
  • a specific polycarbonate-modified acrylic resin obtained in this way, it was found that a coating film having high adhesion to a plastic substrate and excellent in scratch resistance, chemical resistance and tactile sensation can be obtained, and the invention was completed. I let you.
  • methyl methacrylate, unsaturated monomer having a hydroxyl group (b1), carboxyl group It is obtained by reacting an unsaturated monomer mixture (B2) containing as an essential component an unsaturated monomer (b2) having an unsaturated monomer (b3) having an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms.
  • the present invention relates to a polycarbonate-modified acrylic resin, a paint, and a plastic molded product coated with the paint.
  • the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention has high adhesion to a plastic substrate, and is useful for paints because it can provide a coating film excellent in scratch resistance, chemical resistance and tactile sensation. Can be painted on plastic moldings. Therefore, the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention is used in a casing of an electronic device such as a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a personal computer, a digital camera, or a game machine; a casing of a household appliance such as a TV, a refrigerator, a washing machine, or an air conditioner; It can be suitably used for interior materials of various vehicles such as automobiles and railway vehicles; paints for coating various articles such as bathtubs and fishing gears.
  • an electronic device such as a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a personal computer, a digital camera, or a game machine
  • a casing of a household appliance such as a TV, a refrigerator, a washing machine, or an air conditioner
  • It can be suitably used for
  • the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention comprises an unsaturated monomer (b1) having methyl methacrylate and a hydroxyl group in the presence of polycarbonate diol (A) using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as raw materials.
  • the polycarbonate diol (A) is a polycarbonate diol using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as raw materials.
  • 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol and a carbonate ester or It is obtained by reaction with phosgene.
  • This unsaturated monomer mixture (B) comprises methyl methacrylate, an unsaturated monomer having a hydroxyl group (b1), an unsaturated monomer having a carboxyl group (b2), and an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms. And an unsaturated monomer (b3) having an essential component, wherein the mass ratio of the unsaturated monomer (b2) is in the range of 0.1 to 1.6% by mass.
  • Examples of the unsaturated monomer (b1) having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxy-n-butyl (meth) acrylate, 2-hydroxy Propyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-n-butyl (meth) acrylate, 3-hydroxy-n-butyl (meth) acrylate, 1,4-cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate, glycerin mono (meth) acrylate, Polyoxyethylene mono (meth) acrylate, polyoxypropylene mono (meth) acrylate, polyoxybutylene mono (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2 -H B carboxyethyl phthalate, and polycaprolactone-modified hydroxyethyl mono (meth) acrylate.
  • (meth) acrylic acid refers to one or both of methacrylic acid and acrylic acid
  • (meth) acrylate refers to one or both of methacrylate and acrylate
  • (meta) The “) acryloyl group” means one or both of a methacryloyl group and an acryloyl group.
  • Examples of the unsaturated monomer (b2) having a carboxyl group include (meth) acrylic acid, crotonic acid, ⁇ -carboxyethyl (meth) acrylate, ⁇ -carboxy-polycaprolactone mono (meth) acrylate, 2- Unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acryloyloxyethyl succinate and 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, or unsaturated dicarboxylic acids such as these Examples include half esters. Among these, (meth) acrylic acid is preferable because the resulting coating film has excellent scratch resistance. Moreover, these unsaturated monomers (b2) can be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the unsaturated monomer (b3) having an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms include ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl ( (Meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, n-heptyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, Examples thereof include 2-ethylhexyl (meth) acrylate and cyclohexyl (meth) acrylate. Among these, cyclohexyl (meth) acrylate is preferable because chemical resistance and scratch resistance of the obtained coating film are improved. Moreover, these unsaturated monomers (b3) can be used
  • methyl methacrylate examples include methyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, and stearyl (meth).
  • the unsaturated monomer mixture (B) has a mass ratio of the unsaturated monomer (b2) in the range of 0.1 to 1.6% by mass. In view of excellent chemical properties and scratch resistance, the range of 0.2 to 1.2% by mass is preferable, and the range of 0.3 to 0.8% by mass is more preferable.
  • the unsaturated monomer mixture (B) comprises methyl (meth) acrylate, the unsaturated monomer (b1), and the unsaturated monomer (b3).
  • the mass ratio of methyl (meth) acrylate is in the range of 45 to 95% by mass, and the unsaturated monomer (b1 ) Is in the range of 1 to 40% by mass
  • the mass ratio of the unsaturated monomer (b3) is preferably in the range of 1 to 30% by mass
  • the mass ratio of methyl (meth) acrylate is The mass ratio of the unsaturated monomer (b1) is in the range of 3 to 30 mass%, and the mass ratio of the unsaturated monomer (b3) is 5 to 15 mass%. % Is more preferable.
  • the glass transition temperature (hereinafter abbreviated as “design Tg”) calculated by the FOX formula of the unsaturated monomer mixture (A) is the chemical resistance and scratch resistance of the obtained coating film. In order to improve, the range of 60 to 110 ° C. is preferable.
  • the value of the glass transition temperature of the homopolymer of each component is described in Polymer Handbook (4th Edition) J. MoI. Brandrup, E .; H. Immergut, E .; A. Values described by Grulke (Wiley Interscience) were used.
  • polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention by reacting the unsaturated monomer mixture (B) in the presence of the polycarbonate diol (A), a known polymerization method can be used.
  • the polymerization method is preferred because it is the simplest.
  • the solution radical polymerization method is a method in which each monomer as a raw material is dissolved in a solvent and a polymerization reaction is performed in the presence of a polymerization initiator.
  • the solvent that can be used in this case include aromatic hydrocarbon compounds such as toluene and xylene; alicyclic hydrocarbon compounds such as cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
  • Ketone compounds such as ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc .; alcohol compounds such as n-butanol, isopropyl alcohol, cyclohexanol; ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, etc.
  • Glycol compounds such as: aliphatic hydrocarbon compounds such as heptane, hexane, octane, and mineral terpenes.
  • Examples of the polymerization initiator include ketone peroxide compounds such as cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, and methylcyclohexanone peroxide; 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3, 3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate, 2,2-bis (4,4-di tert-butylperoxycyclohexyl) propane, 2,2-bis (4,4-ditert-amylperoxycyclohexyl) propane, 2,2-bis (4,4-ditert-hexylperoxycyclohexyl) propane, 2 , 2-Bis (4,4-ditert-octyl Peroxyketal compounds such as -oxycyclohexyl) propane and 2,2-bis (4,
  • the mass ratio [(A) / (B)] of the polycarbonate diol (A) and the unsaturated monomer mixture (B) is excellent in chemical resistance, scratch resistance, and touch feeling of the resulting coating film. Therefore, the range of 5/95 to 80/20 is preferable, the range of 10/90 to 70/30 is preferable, and the range of 20/80 to 60/40 is more preferable.
  • the hydroxyl value of the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention is preferably in the range of 20 to 150 because adhesion, chemical resistance and scratch resistance of the resulting coating film are improved.
  • the ratio [(OHA) / (OHB)] of the hydroxyl value between the hydroxyl value (OHA) of the polycarbonate diol (A) and the hydroxyl value (OHB) of the unsaturated monomer mixture (B) is obtained.
  • the range of 0.3 to 20 is preferable, and the range of 0.5 to 10 is more preferable because the appearance and chemical resistance of the resulting coating film are improved.
  • the “hydroxyl value (OHB) of the unsaturated monomer mixture (B)” is a value obtained by calculation from the unsaturated monomer raw material composition.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention is preferably in the range of 2,000 to 50,000, since the scratch resistance and chemical resistance of the resulting coating film are improved. A range of 30,000 is more preferred.
  • the weight average molecular weight (Mw) is a value converted to polystyrene based on gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as “GPC”) measurement.
  • the coating material of the present invention contains the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention, but preferably contains a curing agent (C) because the physical properties of the resulting coating film are improved.
  • curing agent (C) examples include polyisocyanate compounds and amino resins, and polyisocyanate compounds are preferred because the resulting coating film has excellent scratch resistance and chemical resistance. These curing agents (C) can be used alone or in combination of two or more.
  • polyisocyanate compound examples include aromatic diisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, m-phenylenebis (dimethylmethylene) diisocyanate; hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 1,3-bis.
  • aromatic diisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, m-phenylenebis (dimethylmethylene) diisocyanate; hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 1,3-bis.
  • (Isocyanatomethyl) aliphatic or fat such as cyclohexane, 2-methyl-1,3-diisocyanatocyclohexane, 2-methyl-1,5-diisocyanatocyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate And cyclic diisocyanate compounds.
  • polyisocyanate compound a prepolymer having an isocyanate group obtained by addition reaction of the diisocyanate compound with a polyhydric alcohol; a compound having an isocyanurate ring obtained by cyclization and trimerization of the diisocyanate compound; Polyisocyanate compound having urea bond or burette bond obtained by reacting the above diisocyanate compound with water; 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate, 3-isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate, (meth) acryloyl A homopolymer of an acrylic monomer having an isocyanate group such as isocyanate; the acrylic monomer having an isocyanate group and other acrylic monomers, vinyl ester compounds, vinyl ether compounds, aromatic vinyl A copolymer having an isocyanate group obtained by copolymerizing with a monomer or a monomer such as a fluoroolefin can also be used.
  • the above polyisocyanate compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the curing agent (C) is a polyisocyanate compound
  • the isocyanate group in the polyisocyanate compound and the hydroxyl group in the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention is preferably in the range of 0.5 to 2.0, more preferably in the range of 0.7 to 1.3.
  • the above urethanization reaction can also be carried out in the presence of a urethanization catalyst in order to promote the progress of the reaction.
  • a urethanization catalyst include amine compounds such as triethylamine, dibutyltin dioctate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, octyltin trilaurate, dioctyltin dineodecanate, dibutyltin diacetate, dioctyltin diacetate, tin dioctylate and the like.
  • organic metal compounds such as organic tin compounds and zinc octylate (zinc 2-ethylhexanoate).
  • the paint of the present invention contains the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention and a curing agent (C), but as other blends, a solvent, an antifoaming agent, a viscosity modifier, a light-resistant stabilizer, a weather-resistant stabilizer.
  • Additives such as heat stabilizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, leveling agents and pigment dispersants can be used.
  • pigments such as titanium oxide, calcium carbonate, aluminum powder, copper powder, mica powder, iron oxide, carbon black, phthalocyanine blue, toluidine red, perylene, quinacridone, and benzidine yellow can also be used.
  • the paint of the present invention has high adhesion to a plastic substrate, it can be suitably used as a paint for coating various plastic molded products, but as a plastic molded product that can be coated with the paint of the present invention.
  • a housing for electronic devices such as mobile phones, smartphones, tablet terminals, personal computers, digital cameras, game machines, etc .
  • housings for household appliances such as TVs, refrigerators, washing machines, air conditioners
  • various vehicles such as automobiles and railway vehicles Interior materials; bathtubs, fishing gear, etc.
  • Examples of the coating method of the present invention include spray, applicator, bar coater, gravure coater, roll coater, comma coater, knife coater, air knife coater, curtain coater, kiss coater, shower coater, wheeler coater, spin coater, dipping, Examples thereof include screen printing.
  • a method of forming a coating film after coating a method of drying in the range of normal temperature to about 120 ° C. can be mentioned.
  • the hydroxyl value of the polycarbonate-modified acrylic resin of the present invention is measured according to JIS test method K 0070-1992.
  • the weight average molecular weight (Mw) is measured under the following GPC measurement conditions.
  • Measuring device High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation) Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series. "TSKgel G5000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID ⁇ 30 cm) ⁇ 1 detector: RI (differential refractometer) Column temperature: 40 ° C Eluent: Tetrahydrofuran (THF) Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 ⁇ L (tetrahydrofuran solution with a sample concentration of 4 mg / mL) Standard sample: A calibration curve was prepared using the following monodisperse polystyrene.
  • Example 1 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (1)
  • polycarbonate diol (“Duranol T5652” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., hydroxyl value) made from 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol 56.7, number average molecular weight 2000; hereinafter abbreviated as “polycarbonate diol (A-1).)
  • 300 parts by mass and propylene glycol monomethyl ether acetate 510 parts by mass were added, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Example 2 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (2)
  • Polycarbonate diol (“Duranol T5650J” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., hydroxyl value) using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as raw materials in a flask equipped with a cooling tank, thermometer, dropping funnel and stirrer 139.5, number average molecular weight 800; hereinafter abbreviated as “polycarbonate diol (A-2)”) 500 parts by mass and 550 parts by mass of isobutyl acetate were added, and the internal temperature was raised to 110 ° C.
  • Example 3 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (3)
  • Polycarbonate diol (“Duranol T5650E” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., hydroxyl group value) using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as raw materials in a flask equipped with a cooling tank, thermometer, dropping funnel and stirrer 222.4, number average molecular weight 500; hereinafter abbreviated as “polycarbonate diol (A-3).) 500 parts by mass and 550 parts by mass of isobutyl acetate were added, and the internal temperature was raised to 110 ° C.
  • Example 4 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (4)
  • Polycarbonate diol (“Duranol T5651” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., hydroxyl value) made of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as raw materials was placed in a flask equipped with a cooling tank, thermometer, dropping funnel, and stirrer. 111.3, number average molecular weight 1000; hereinafter abbreviated as “polycarbonate diol (A-4)”) 500 parts by mass and isobutyl acetate 550 parts by mass were added, and the internal temperature was raised to 110 ° C.
  • A-4 number average molecular weight 1000
  • Example 5 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (5)
  • 500 parts by mass of the polycarbonate diol (A-2) and 550 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to a flask equipped with a cooling vessel, a thermometer, a dropping funnel, and a stirrer, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Example 6 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (6)
  • 500 parts by mass of the polycarbonate diol (A-2) and 550 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to a flask equipped with a cooling vessel, a thermometer, a dropping funnel, and a stirrer, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Example 7 Synthesis of polycarbonate-modified acrylic resin (7)
  • 500 parts by mass of the polycarbonate diol (A-2) and 550 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to a flask equipped with a cooling vessel, a thermometer, a dropping funnel, and a stirrer, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Comparative Example 1 Synthesis of Comparative Resin (R1)
  • 500 parts by mass of the polycarbonate diol (A-2) and 550 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to a flask equipped with a cooling vessel, a thermometer, a dropping funnel, and a stirrer, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Comparative Example 2 Synthesis of Comparative Resin (R2) 500 parts by mass of the polycarbonate diol (A-2) and 550 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to a flask equipped with a cooling vessel, a thermometer, a dropping funnel, and a stirrer, and the internal temperature was raised to 135 ° C.
  • Comparative Example 5 Preparation of comparative resin (R5)
  • “Acridic WXU-880-BA” acrylic resin solution manufactured by DIC Corporation, nonvolatile content 50 mass%, solid content hydroxyl value 21; hereinafter abbreviated as acrylic resin solution (1). .
  • acrylic resin solution (1) 200 parts by mass (100 parts by mass as the acrylic resin (1)) was used.
  • Comparative Example 6 Preparation of comparative resin (R6) 30 parts by mass of polycarbonate diol (A-1) was diluted with 30 parts by mass of diacetone alcohol. Subsequently, after adding 140 mass parts (70 mass parts as acrylic resin (1)) of acrylic resin solution (1), it stirred until it became uniform and the resin for comparison (R6) which is the hydroxyl value 25 was obtained.
  • Comparative Example 7 Preparation of comparative resin (R7) 100 parts by mass of the polycarbonate diol (A-1) was used as a comparative resin (R7).
  • Table 1 shows the compositions of the polycarbonate-modified acrylic resins (1) to (7) obtained above.
  • Table 2 shows the compositions of the comparative resins (R1) to (R7) obtained above.
  • MMA methyl methacrylate
  • HEA 2-hydroxyethyl acrylate
  • MAA methacrylic acid
  • CHMA cyclohexyl methacrylate
  • BMA n-butyl methacrylate
  • the paint (1) obtained above is spray-coated on an ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) base material (thickness 1 mm) so that the film thickness after drying becomes 20 to 30 ⁇ m, and is applied to a dryer. And dried at 80 ° C. for 30 minutes, and then dried at 25 ° C. for 3 days to prepare a cured coating film for evaluation.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • Examples 9 to 14 Preparation and evaluation of paints (2) to (7)
  • a cured coating film for evaluation was prepared after preparing a paint by operating in the same manner as in Example 8 except that the polycarbonate-modified acrylic resin (1) of Example 12 was changed to polycarbonate-modified acrylic resins (2) to (7). It was prepared and evaluated for adhesion, scratch resistance, chemical resistance and tactile sensation.
  • Tables 3 to 4 show the evaluation results of the paints (1) to (7) and the paints (R1) to (R7) obtained above.
  • Comparative Examples 1 and 2 are examples in which the mass ratio of the unsaturated monomer having a carboxyl group in the unsaturated monomer mixture deviates from 0.1 to 1.6 parts by mass within the scope of the present invention. However, it was confirmed that the obtained cured coating film was poor in scratch resistance and chemical resistance (Comparative Examples 8 and 9).
  • Comparative Examples 3 and 4 are examples in which the polycarbonate diols obtained by using 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol were not used. It was confirmed that the tactile sensation was inferior (Comparative Examples 10 and 11).
  • Comparative Example 5 is an example of an acrylic resin not modified with polycarbonate, but it was confirmed that the feel of the obtained coating film was inferior (Comparative Example 12).
  • Comparative Example 6 is an example of a mixture of polycarbonate diol and acrylic resin, but it was confirmed that the appearance of the resulting cured coating film was inferior (Comparative Example 13).
  • Comparative Example 7 is an example of polycarbonate diol, but it was confirmed that the resulting cured coating film was poor in scratch resistance (Comparative Example 14).

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Abstract

 1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオール(A)の存在下で、メチルメタクリレート、水酸基を有する不飽和単量体(b1)、カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)及び炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)を必須成分として含有する不飽和単量体混合物(B)を反応させて得られるポリカーボネート変性アクリル樹脂であって、前記不飽和単量体混合物(B)中の前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲であることを特徴とするポリカーボネート変性アクリル樹脂を提供する。このポリカーボネート変性アクリル樹脂は、プラスチック基材との高い付着性を有し、耐擦傷性、耐薬品性、触感及び外観に優れる塗膜を得ることができることから、塗料に好適に用いることができる。

Description

ポリカーボネート変性アクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品
 本発明は、プラスチック基材との高い付着性を有し、耐擦傷性、耐薬品性及び触感に優れる塗膜が得られるポリカーボネート変性アクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品に関する。
 従来において、ポリオール存在下、アクリル酸エステルを反応させることで得られるアクリル変性ポリオールが提案されており、その硬化塗膜は機械物性、柔軟性、耐久性に優れることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
 しかしながら、このアクリル変性ポリオールから得られる塗膜は、機械物性等に優れるものの、近年、プラスチック用塗料等で要求される耐薬品性が不十分であるという欠点があった。そこで、プラスチック成形品の表面に優れた機械物性、耐薬品性及び触感を付与することができる材料が求められていた。
特開2010-254948号公報
 本発明が解決しようとする課題は、プラスチック基材との高い付着性を有し、耐擦傷性、耐薬品性、触感及び外観に優れる塗膜を得ることができるアクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品を提供することである。
 本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意研究した結果、特定のポリカーボネートジオールの存在下で、特定の不飽和単量体を必須成分として含有する不飽和単量体混合物を重合反応させて得られる特定のポリカーボネート変性アクリル樹脂を用いることで、プラスチック基材との高い付着性を有し、耐擦傷性、耐薬品性及び触感に優れる塗膜を得ることができることを見出し、発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオール(A)の存在下、メチルメタクリレート、水酸基を有する不飽和単量体(b1)、カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)及び炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)を必須成分として含有する不飽和単量体混合物(B)を反応させて得られるポリカーボネート変性アクリル樹脂であって、前記不飽和単量体混合物(B)中の前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲であることを特徴とするポリカーボネート変性アクリル樹脂、塗料及び該塗料で塗装されたプラスチック成形品に関する。
 本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂は、プラスチック基材との高い付着性を有し、耐擦傷性、耐薬品性及び触感に優れる塗膜を得られることから、塗料に有用であり、該塗料を各種プラスチック成形品に塗装することができる。したがって、本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、パソコン、デジタルカメラ、ゲーム機等の電子機器の筐体;テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品の筐体;自動車、鉄道車輌等の各種車輌の内装材;浴槽、釣り具などの各種物品を塗装する塗料に好適に用いることができる。
 本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂は、1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオール(A)の存在下で、メチルメタクリレート、水酸基を有する不飽和単量体(b1)、カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)及び炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)を必須成分として含有する不飽和単量体混合物(B)を反応させて得られるポリカーボネート変性アクリル樹脂であって、前記不飽和単量体混合物(B)中の前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲であるものである。
 まず、ポリカーボネートジオール(A)について説明する。このポリカーボネートジオール(A)は、1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオールであり、例えば、1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールと、炭酸エステルまたはホスゲンとの反応により得られるものである。
 次に、前記不飽和単量体混合物(B)について説明する。この不飽和単量体混合物(B)は、メチルメタクリレート、水酸基を有する不飽和単量体(b1)、カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)及び炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)を必須成分として含有するものであり、前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲のものである。
 前記水酸基を有する不飽和単量体(b1)としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(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、4-ヒドロキシ-n-ブチル(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、2-ヒドロキシ-n-ブチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-n-ブチル(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレンモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレンモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチルフタレート、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルモノ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、得られる塗膜の外観、耐薬品性、耐擦傷性が優れることから、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。なお、これらの不飽和単量体(b1)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の一方又は両方をいい、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートとアクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル基」とは、メタクリロイル基とアクリロイル基の一方又は両方をいう。
 前記カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等の不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はこれら不飽和ジカルボン酸のハーフエステルなどが挙げられる。これらの中でも、得られる塗膜の耐擦傷性が優れることから、(メタ)アクリル酸が好ましい。また、これらの不飽和単量体(b2)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)としては、例えば、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、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ペンチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-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、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)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、得られる塗膜の耐薬品性及び耐擦傷性が向上することから、シクロヘキシル(メタ)アクリレートが好ましい。また、これらの不飽和単量体(b3)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 さらに、前記不飽和単量体混合物(B)の成分として、上記の必須原料であるメチルメタクリレート、不飽和単量体(b1)、不飽和単量体(b2)、及び不飽和単量体(b3)以外のその他の単量体(b4)を用いても構わない。その他の単量体(b4)としては、例えば、メチルアクリレート、ノニル(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、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、ベンジル(メタ)アクリレート;アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、グリシジル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、エチレングリコールジアクリレート等のジアクリレート化合物などが挙げられる。また、これらの不飽和単量体は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記不飽和単量体混合物(B)は、前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲のものであるが、得られる塗膜の外観、耐薬品性、耐擦傷性が優れることから、0.2~1.2質量%の範囲が好ましく、0.3~0.8質量%の範囲がより好ましい。
 前記不飽和単量体混合物(B)は、上記不飽和単量体(b2)以外に、メチル(メタ)アクリレート、前記不飽和単量体(b1)及び前記不飽和単量体(b3)を必須成分として含有するものであるが、得られる塗膜の耐薬品性が優れることから、メチル(メタ)アクリレートの質量比率が45~95質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b1)の質量比率が1~40質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b3)の質量比率が1~30質量%の範囲であることが好ましく、メチル(メタ)アクリレートの質量比率が60~90質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b1)の質量比率が3~30質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b3)の質量比率が5~15質量%の範囲であることがより好ましい。
 また、前記不飽和単量体混合物(A)のFOXの式で計算されるガラス転移温度(以下、「設計Tg」と略称する。)は、得られる塗膜の耐薬品性、耐擦傷性が向上することから、60~110℃の範囲が好ましい。
 なお、本発明において、FOXの式で計算されるガラス転移温度とは、
FOXの式:1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+・・・
(Tg:求めるべきガラス転移温度、W1:成分1の重量分率、Tg1:成分1のホモポリマーのガラス転移温度)
に従い計算により求めたものである。各成分のホモポリマーのガラス転移温度の値は
、Polymer Handbook(4th Edition)J.Brandrup,E.H.Immergut,E.A.Grulke著(Wiley Interscience)記載の値を用いた。
 前記ポリカーボネートジオール(A)の存在下、前記不飽和単量体混合物(B)を反応させて本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂を得る方法としては、公知の重合方法で行うことができるが、溶液ラジカル重合法が最も簡便であることから好ましい。
 上記の溶液ラジカル重合法は、原料である各単量体を溶剤に溶解し、重合開始剤存在下で重合反応を行う方法である。この際に用いることができる溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素化合物;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素化合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル化合物;n-ブタノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール化合物;エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコール化合物;ヘプタン、ヘキサン、オクタン、ミネラルターペン等の脂肪族炭化水素化合物などが挙げられる。
 前記重合開始剤としては、例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド化合物;1,1-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、2,2-ビス(4,4-ジtert-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジtert-アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジtert-ヘキシルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジtert-オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジクミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン等のパーオキシケタール化合物;クメンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド化合物;1,3-ビス(tert-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert-ブチルクミルパーオキサイド、ジtert-ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド化合物;デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド化合物;ビス(tert-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシカーボネート化合物;tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン等のパーオキシエステル化合物などの有機過酸化物と、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチル)ブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)等のアゾ化合物とが挙げられる。
 また、前記ポリカーボネートジオール(A)と前記不飽和単量体混合物(B)との質量比[(A)/(B)]は、得られる塗膜の耐薬品性、耐擦傷性、触感が優れることから、5/95~80/20の範囲が好ましく、10/90~70/30の範囲が好ましく、20/80~60/40の範囲がさらに好ましい。
 本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂の水酸基価は、得られる塗膜の付着性、耐薬品性、耐擦傷性が向上することから、20~150の範囲が好ましい。
 また、前記ポリカーボネートジオール(A)の水酸基価(OHA)と、前記不飽和単量体混合物(B)の水酸基価(OHB)との水酸基価の比[(OHA)/(OHB)]は、得られる塗膜の外観及び耐薬品性が向上することから、0.3~20の範囲が好ましく、0.5~10の範囲がより好ましい。ここで、「不飽和単量体混合物(B)の水酸基価(OHB)」とは、不飽和単量体原料組成から計算により求められる値である。
 本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、得られる塗膜の耐擦傷性、耐薬品性が向上することから、2,000~50,000の範囲が好ましく、4,000~30,000の範囲がより好ましい。ここで、重量平均分子量(Mw)はゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する。)測定に基づきポリスチレン換算した値である。
 本発明の塗料は、本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂を含有するものであるが、得られる塗膜の物性が向上することから、硬化剤(C)を含有するものであることが好ましい。
 前記硬化剤(C)としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、アミノ樹脂等が挙げられるが、得られる塗膜の耐擦傷性、耐薬品性が優れることから、ポリイソシアネート化合物が好ましい。また、これらの硬化剤(C)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記ポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、m-フェニレンビス(ジメチルメチレン)ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2-メチル-1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、2-メチル-1,5-ジイソシアナトシクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環式ジイソシアネート化合物などが挙げられる。
 また、前記ポリイソシアネート化合物として、上記のジイソシアネート化合物を多価アルコールと付加反応させて得られるイソシアネート基を有するプレポリマー;上記のジイソシアネート化合物を環化三量化させて得られるイソシアヌレート環を有する化合物;上記のジイソシアネート化合物を水と反応させて得られる尿素結合やビュレット結合を有するポリイソシアネート化合物;2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、3-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソシアネート等のイソシアネート基を有するアクリル単量体の単独重合体;前記イソシアネート基を有するアクリル単量体と、その他のアクリル単量体、ビニルエステル化合物、ビニルエーテル化合物、芳香族ビニル単量体、フルオロオレフィン等の単量体と共重合することによって得られるイソシアネート基を有する共重合体なども用いることができる。
 上記のポリイソシアネート化合物は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 前記硬化剤(C)がポリイソシアネート化合物である場合の配合量としては、高強度の塗膜が得られることから、ポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基と、本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂中の水酸基との当量比(イソシアネート基/水酸基)で、0.5~2.0となる範囲が好ましく、0.7~1.3となる範囲がより好ましい。
 なお、上記のウレタン化反応は、反応の進行を促進させるため、ウレタン化触媒の存在下で行うこともできる。前記ウレタン化触媒としては、例えば、トリエチルアミン等のアミン化合物、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、ジオクチル錫ジネオデカネート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル酸亜鉛(2-エチルヘキサン酸亜鉛)等の有機金属化合物などが挙げられる。
 本発明の塗料は、本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂及び硬化剤(C)を含有するものであるが、その他の配合物として、溶剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、顔料分散剤等の添加剤を使用することができる。また、酸化チタン、炭酸カルシウム、アルミニウム粉末、銅粉末、雲母粉末、酸化鉄、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、トルイジンレッド、ペリレン、キナクリドン、ベンジジンイエロー等の顔料を使用することもできる。
 本発明の塗料は、プラスチック基材との高い付着性を有することから、各種プラスチック成形品を塗装する塗料として好適に用いることができるが、本発明の塗料を塗装することのできるプラスチック成形品としては、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、パソコン、デジタルカメラ、ゲーム機等の電子機器の筐体;テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品の筐体;自動車、鉄道車輌等の各種車輌の内装材;浴槽、釣り具などが挙げられる。
 本発明の塗料の塗装方法としては、例えば、スプレー、アプリケーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、コンマコーター、ナイフコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、キスコーター、シャワーコーター、ホイーラーコーター、スピンコーター、ディッピング、スクリーン印刷等の方法が挙げられる。また、塗装後、塗膜とする方法としては、常温~約120℃の範囲で乾燥させる方法が挙げられる。
 以下に本発明を具体的な実施例を挙げてより詳細に説明する。なお、本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂の水酸基価は、JIS試験方法K 0070-1992に準拠して測定したものである。また、重量平均分子量(Mw)は、下記のGPC測定条件で測定したものである。
[GPC測定条件]
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
 「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度4mg/mLのテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の単分散ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(単分散ポリスチレン)
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
(実施例1:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを原料としたポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールT5652」、水酸基価56.7、数平均分子量2000;以下、「ポリカーボネートジオール(A-1)」と略記する。)300質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート510質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート595質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート30.8質量部、メタクリル酸4.2質量部、シクロへキシルメタクリレート70質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10.5質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が32([(OHA)/(OHB)]=1.1)、重量平均分子量が12,600であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)の溶液を得た。
(実施例2:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(2)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを原料としたポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールT5650J」、水酸基価139.5、数平均分子量800;以下、「ポリカーボネートジオール(A-2)」と略記する。)500質量部、及び酢酸イソブチル550質量部を加え、内温を110℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート425質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、メタクリル酸3質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、酢酸イソブチル100質量部、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート7.5質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるように酢酸イソブチルで希釈し、水酸基価が81([(OHA)/(OHB)]=6.4)、重量平均分子量が14,600であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(2)の溶液を得た。
(実施例3:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(3)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを原料としたポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールT5650E」、水酸基価222.4、数平均分子量500;以下、「ポリカーボネートジオール(A-3)」と略記する。)500質量部、及び酢酸イソブチル550質量部を加え、内温を110℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート425質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、メタクリル酸3質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、酢酸イソブチル100質量部、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート7.5質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるように酢酸イソブチルで希釈し、水酸基価が122([(OHA)/(OHB)]=10.1)、重量平均分子量が15,700であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(3)の溶液を得た。
(実施例4:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(4)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを原料としたポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールT5651」、水酸基価111.3、数平均分子量1000;以下、「ポリカーボネートジオール(A-4)」と略記する。)500質量部、及び酢酸イソブチル550質量部を加え、内温を110℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート425質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、メタクリル酸3質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、酢酸イソブチル100質量部、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート7.5質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるように酢酸イソブチルで希釈し、水酸基価が67([(OHA)/(OHB)]=5.1)、重量平均分子量が17,700であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(4)の溶液を得た。
(実施例5:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(5)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、前記ポリカーボネートジオール(A-2)500質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート550質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート343質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート105質量部、メタクリル酸3質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10質量部からなる混合物(設計Tg68℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が121([(OHA)/(OHB)]=1.4)、重量平均分子量が7,700であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(5)の溶液を得た。
(実施例6:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(6)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、前記ポリカーボネートジオール(A-2)500質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート550質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート402質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート45質量部、メタクリル酸3質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10質量部からなる混合物(設計Tg98℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が92([(OHA)/(OHB)]=3.2)、重量平均分子量が8,400であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(6)の溶液を得た。
(実施例7:ポリカーボネート変性アクリル樹脂(7)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、前記ポリカーボネートジオール(A-2)500質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート550質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート425質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、メタクリル酸3質量部、n-ブチルメタクリレート50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10質量部からなる混合物(設計Tg87℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が81([(OHA)/(OHB)]=6.4)、重量平均分子量が9,500であるポリカーボネート変性アクリル樹脂(7)の溶液を得た。
(比較例1:比較用樹脂(R1)の合成)
冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、前記ポリカーボネートジオール(A-2)500質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート550質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート428質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が81([(OHA)/(OHB)]=6.4)、重量平均分子量が8,400である比較用樹脂(R1)の溶液を得た。
(比較例2:比較用樹脂(R2)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、前記ポリカーボネートジオール(A-2)500質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート550質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート419質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート22質量部、メタクリル酸9質量部、シクロへキシルメタクリレート50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート10質量部からなる混合物(設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が81([(OHA)/(OHB)]=6.4)、重量平均分子量が8,500である比較用樹脂(R2)の溶液を得た。
(比較例3:比較用樹脂(R3)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールS6002」、水酸基価53.3、数平均分子量2000;以下、「ポリカーボネートジオール(RA-1)」と略記する。)300質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート510質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート595質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート30.8質量部、メタクリル酸4.2質量部、シクロへキシルメタクリレート70質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート14質量部からなる混合物(21.2、設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が31([(OHA)/(OHB)]=1.1)、重量平均分子量が11,100である比較用樹脂(R3)の溶液を得た。
(比較例4:比較用樹脂(R4)の合成)
 冷却菅、温度計、滴下漏斗、および攪拌機を備えたフラスコに、1,4-ブタンジオールと1,6-ヘキサンジオールとを原料したポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ株式会社製「デュラノールT4672」、水酸基価53.3、数平均分子量2000;以下、「ポリカーボネートジオール(RA-2)」と略記する。)300質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート510質量部を加え、内温を135℃まで上げた。次いで、メチルメタクリレート595質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート30.8質量部、メタクリル酸4.2質量部、シクロへキシルメタクリレート70質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140質量部、tert-ブチルパーオキシベンゾエート14質量部からなる混合物(21.2、設計Tg93℃)を5時間にわたって滴下した。滴下終了後も同温度で17時間反応を継続した後、不揮発分60質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、水酸基価が31([(OHA)/(OHB)]=1.1)、重量平均分子量が10,600である比較用樹脂(R4)の溶液を得た。
(比較例5:比較用樹脂(R5)の調製)
 比較用樹脂(R5)として、「アクリディックWXU-880-BA」(DIC株式会社製のアクリル樹脂溶液、不揮発分50質量%、固形分水酸基価21;以下、アクリル樹脂溶液(1)と略記する。)200質量部(アクリル樹脂(1)として100質量部)を用いた。
(比較例6:比較用樹脂(R6)の調製)
 ポリカーボネートジオール(A-1)30質量部をダイアセトンアルコール30質量部で希釈した。次いで、アクリル樹脂溶液(1)140質量部(アクリル樹脂(1)として70質量部)を加えた後、均一になるまで撹拌し、水酸基価25である比較用樹脂(R6)を得た。
(比較例7:比較用樹脂(R7)の調製)
 ポリカーボネートジオール(A-1)100質量部を比較用樹脂(R7)として用いた。
 上記で得られたポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)~(7)の組成を表1に示す。
 上記で得られた比較用樹脂(R1)~(R7)の組成を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1~2中の略号は、それぞれ下記のものである。
 MMA:メチルメタクリレート
 HEA:2-ヒドロキシエチルアクリレート
 MAA:メタクリル酸
 CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
 BMA:n-ブチルメタクリレート
(実施例8:塗料(1)の調製及び評価)
[塗料の調製]
 上記の実施例1で得られたポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)の溶液(不揮発分60質量%)100質量部及び硬化剤(DIC株式会社製「バーノック DN-980」、ポリイソシアネートの不揮発分75質量%溶液)8.6質量部を均一に混合した。なお、ポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)と硬化剤の配合比率は、ポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)中の水酸基の当量と硬化剤中のイソシアネート基の当量とが1:1となる量とした。次いで、粘度がアネスト岩田株式会社製「粘度カップNK-2」で9~10秒(23℃)になるように混合溶剤(メチルイソブチルケトン/ダイアセトンアルコール/酢酸エチル/酢酸イソブチル=30/20/20/30(質量比))で希釈して塗料(1)を調製した。
[評価用硬化塗膜Xの作製]
 上記で得られた塗料(1)を、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体)基材(厚さ1mm)に乾燥後の膜厚が20~30μmとなるようにスプレー塗装し、乾燥機にて80℃で30分加熱乾燥した後、25℃で3日乾燥して評価用硬化塗膜を作製した。
[評価用硬化塗膜Yの作製]
 上記で得られた塗料(1)を、PC(ポリカーボネート)基材(厚さ1mm)に乾燥後の膜厚が20~30μmとなるようにスプレー塗装し、乾燥機にて80℃で30分加熱乾燥した後、25℃で3日乾燥して評価用硬化塗膜を作製した。
[付着性の評価]
 上記で得られた評価用硬化塗膜X及びYの上にカッターで2mm幅の切込みを入れ碁盤目の数を100個とし、全ての碁盤目を覆うようにセロハンテープを貼り付け、すばやく引き剥がして付着して残っている碁盤目の数から、下記の基準により付着性を評価した。
 ○:100個
 △:70~99個
 ×:69個以下
[耐擦傷性の評価]
 上記で得られた評価用硬化塗膜Xの表面について、JIS S 6006:2007に規定された鉛筆を用いて、JIS K 5600-5-4:1999に準じた操作を行い、下記の基準により耐擦傷性を評価した。
 ○:6Bで傷跡が生じない
 △:6Bでうっすら傷跡が生じる
 ×:6Bでしっかり傷跡が生じる
[耐薬品性の評価]
 上記で得られた評価用硬化塗膜Xの表面に、薬品(エスエスエルヘルスケアジャパン株式会社製「コパトーン・スポーツ ウルトラスウェットプルーフ SPF30」)を、12mg/cm2塗布した後、55℃の乾燥機で2時間乾燥させた。次いで、中性洗剤で塗膜表面を洗浄した後、室温で24時間放置し、下記の基準により耐薬品性(耐薬品性試験後の付着性及び耐擦傷性)を評価した。
[耐薬品性試験後の付着性の評価]
 耐薬品性試験後の塗膜の上にカッターでX字に切込みを入れ、切込み部分を覆うようにセロハンテープを貼り付け、すばやく引き剥がし、下記の基準により付着性を評価した。
 ○:塗膜の剥離なし
 △:部分的に塗膜の剥離あり
 ×:塗膜全面が剥離
[耐薬品性試験後の耐擦傷性の評価]
 耐薬品性試験後の塗膜の表面について、JIS S 6006:2007に規定された鉛筆を用いて、JIS K 5600-5-4:1999に準じた操作を行い、下記の基準により耐擦傷性を評価した。
 ○:6Bで傷跡が生じない
 △:6Bでうっすら傷跡が生じる
 ×:6Bでしっかり傷跡が生じる
[触感の評価]
 上記で得られた評価用硬化塗膜Xの表面を指で触り、下記の基準により触感を評価した。
 ○:しっとり感がある
 △:ややしっとり感がある
 ×:しっとり感がない
[外観の評価]
 上記で得られた評価用硬化塗膜X及びYの表面を目視にて観察し、下記の基準により外観を評価した。
 ○:透明である
 ×:白濁している
(実施例9~14:塗料(2)~(7)の調製及び評価)
 実施例12のポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)を、ポリカーボネート変性アクリル樹脂(2)~(7)に変更した以外は実施例8と同様に操作することにより塗料を調製後、評価用硬化塗膜を作製して付着性、耐擦傷性、耐薬品性及び触感を評価した。
(比較例8~14:塗料(R1)~(R7)の調製及び評価)
 実施例12のポリカーボネート変性アクリル樹脂(1)を、比較用樹脂(R1)~(R7)に変更した以外は実施例8と同様に操作することにより塗料を調製後、評価用塗膜を作製して付着性、耐擦傷性、耐薬品性及び触感を評価した。
 上記で得られた塗料(1)~(7)、及び塗料(R1)~(R7)の評価結果を表3~4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 本発明のポリカーボネート変性アクリル樹脂である実施例1~7のものから得られる硬化塗膜は、付着性、耐擦傷性、耐薬品性及び触感に優れることが確認された(実施例8~14)。
 一方、比較例1及び2は、不飽和単量体混合物中のカルボキシル基を有する不飽和単量体の質量比率が、本発明の範囲である0.1~1.6質量部から外れる例であるが、得られる硬化塗膜の耐擦傷性及び耐薬品性が劣ることが確認された(比較例8及び9)。
 比較例3及び4は、ポリカーボネートジオールとして、1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを用いて得られたものを用いなかった例であるが、得られる硬化塗膜の耐薬品性及び触感が劣ることが確認された(比較例10及び11)。
 比較例5は、ポリカーボネート変性していないアクリル樹脂の例であるが、得られる塗膜の触感が劣ることが確認された(比較例12)。
 比較例6は、ポリカーボネートジオールとアクリル樹脂の混合物の例であるが、得られる硬化塗膜の外観が劣ることが確認された(比較例13)。
 比較例7は、ポリカーボネートジオールの例であるが、得られる硬化塗膜の耐擦傷性が劣ることが確認された(比較例14)。

Claims (6)

  1.  1,5-ペンタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料としたポリカーボネートジオール(A)の存在下で、メチルメタクリレート、水酸基を有する不飽和単量体(b1)、カルボキシル基を有する不飽和単量体(b2)及び炭素原子数が2~8のアルキル基を有する不飽和単量体(b3)を必須成分として含有する不飽和単量体混合物(B)を反応させて得られるポリカーボネート変性アクリル樹脂であって、前記不飽和単量体混合物(B)中の前記不飽和単量体(b2)の質量比率が0.1~1.6質量%の範囲であることを特徴とするポリカーボネート変性アクリル樹脂。
  2.  前記ポリカーボネートジオール(A)と前記不飽和単量体混合物(B)との質量比[(A)/(B)]が、5/95~70/30の範囲である請求項1記載のポリカーボネート変性アクリル樹脂。
  3.  前記不飽和単量体混合物(B)中の、メチルメタクリレートの質量比率が45~95質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b1)の質量比率が1~40質量%の範囲であり、前記不飽和単量体(b3)の質量比率が1~30質量%の範囲である請求項1又は2記載のポリカーボネート変性アクリル樹脂。
  4.  前記ポリカーボネートジオール(A)由来の水酸基価(OHA)と、前記不飽和単量体混合物(B)由来の水酸基価(OHB)との水酸基価の比[(OHA)/(OHB)]が0.3~20の範囲である請求項1~3いずれか1項記載のポリカーボネート変性アクリル樹脂。
  5.  請求項1~4のいずれか1項記載のポリカーボネート変性アクリル樹脂及び硬化剤(C)を含有することを特徴とする塗料。
  6.  請求項5記載の塗料で塗装されたことを特徴とするプラスチック成形品。
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