JP3460246B2 - 水性樹脂分散体 - Google Patents
水性樹脂分散体Info
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Description
に優れた皮膜を形成する水性樹脂分散体に関するもので
あり、本発明で製造される水性樹脂分散体は塗料、建材
の下地処理材、建材の仕上げ材、接着剤、粘着剤、紙加
工剤、繊維加工剤などに利用され、とくに塗料用、建材
の仕上げ材として有用なものである。
含む水性媒体中に単量体を乳化分散させ、ラジカルを発
生する重合触媒により重合を行なう周知の乳化重合法に
よって製造され、一般的には、水性樹脂分散体中の重合
体は、濃度40〜65重量%、粒子径0.01〜1ミク
ロンで、安定な分散状態で存在する。
の場を与えるとともに、乳化分散状態を長期にわたって
安定に保つという重要な働きをするものであるが、水溶
性で本質的に重合体との相溶性に欠けるため、その存在
は、水性樹脂分散体の常温あるいは加熱乾燥下での乾燥
によって成膜した皮膜の耐水性や密着性を大きく損なう
という欠点をもっていた。
悪影響を排除するため、エチレン性不飽和単量体とラジ
カル共重合可能な界面活性剤(以後反応性乳化剤と呼
ぶ)を利用する様々な努力が払われてきた。例えば特開
昭62−11534号公報、特開昭62−104802
号公報、特開平4−53802号公報には種々の反応性
乳化剤が提案され、乳化重合中における従来の界面活性
剤を反応性乳化剤へ変更することで耐水性が改善される
ことが述べられているが、高度な耐水性を得ることはで
きなかった。また特開平4−170402号公報では、
エチレン性不飽和単量体に対し、反応性乳化剤と連鎖移
動剤を組み合わせて乳化重合することを提案している
が、塗料化皮膜のつやは優れているが高度な耐水性を得
ることはできなかった。また特公平2−50121号公
報では、カルボキシル基を持つエチレン性不飽和単量体
と反応性乳化剤であるアリルスルホコハク酸塩とスチレ
ンスルホン酸塩を組合せて耐水性を高めているが、アリ
ルスルホコハク酸塩を使用すると高度な耐水性を確保す
ることは困難であった。
分散体から得られる皮膜において高度な耐水性が発現で
きないという問題があったが、本発明は皮膜とした場合
に高度な耐水性を持つ水性樹脂分散体を提供するもので
ある。
うな問題点を解決するために鋭意検討をかさねた結果、
カルボキシル基を持つエチレン性不飽和単量体と特定の
硫酸エステル基を持つエチレン性不飽和単量体とをシー
ドラテックス調製時に用い、該シードラテックスの存在
下、乳化重合時にスチレンスルホン酸塩および/または
(メタ)アクリル酸アルキルエステルスルホン酸塩を用
いることによって優れた効果を見出し、本発明を完成す
るに至った。すなわち本発明は、〔1〕(a)カルボキ
シル基を持つエチレン性不飽和単量体0.5〜50重量
%、(b)エチレン性不飽和単量体45〜99.45重
量%、(c)下記の一般式(1)、(2)、(3)で表
される硫酸エステル基を持つエチレン性不飽和単量体
0.05重量%〜5重量%からなる単量体混合物を水性
媒体中において乳化重合させて調製されるシードラテッ
クスと、〔2〕(d)カルボキシル基を持つエチレン性
不飽和単量体0〜10重量%、(e)エチレン性不飽和
単量体85〜99.95重量%、(f)エチレン性不飽
和単量体0〜69.95重量%〔ただし、アクリル酸エ
ステルおよびメタアクリル酸エステルを除く〕、(g)
下記の一般式(4)で表されるスチレンスルホン酸塩お
よび/または下記の一般式(5)で表される(メタ)ア
クリル酸アルキルエステルスルホン酸塩が0.05〜5
重量%からなる単量体混合物を水性媒体中において乳化
重合させて調製される重合体ラテックスとからなる水性
樹脂分散体であり、〔2〕の重合体ラテックスが、
〔1〕のシードラテックスの存在下において、乳化重合
された重合体ラテックスであることを特徴とする水性樹
脂分散体である。
24のアルキル基またはアシル基、Aは炭素数2〜4の
アルキレン基、nは0〜50の整数、mは0〜20の整
数、Mはアルカリ金属、アンモニウムを示す。)
ル基またはアラルキル基、R2 は水素または炭素数6〜
18のアルキル基、アルケニル基またはアラルキル基、
R3 は水素またはプロペニル基、Aは炭素数2〜4のア
ルキレン基、nは1〜200の整数、Mはアルカリ金
属、アンモニウムを示す。)
アルキル基、R3 は1〜25のアルキル基、R4 は炭素
数1〜25のアルキル基またはベンジル基、R5は炭素
数1〜25のアルキル基またはベンジル基、Aは炭素数
2〜4のアルキレン基、pは0〜2の整数、qは0〜2
の整数、nは1以上の整数、mは1以上の整数、Mはア
ルカリ金属、アンモニウムを示す。)
塩基または有機第四級アンモニウム塩基を示す。)
数、Mはアルカリ金属、アンモニウム、有機アミン塩基
または有機第四級アンモニウム塩基を示す。)本発明に
おける(c)の硫酸エステル基を持つエチレン性不飽和
単量体とは、分子中にラジカル重合性の二重結合と硫酸
エステル基とを持つ化合物を意味し、上記の一般式
(1)、(2)、(3)で表されるものであり、二種以
上の併用も可能である。具体的には一般式(1)で表さ
れるものとして例えば旭電化工業(株)製アデカリアソ
ープ(商標)SE1025N等があり、一般式(2)で
表されるものとして例えば第一工業製薬(株)製アクア
ロン(商標)HS−10等があり、一般式(3)で表さ
れるものとして例えば日本乳化剤(株)製Antox
(商標)−MS−60等がある。
ものとして例えばp−スチレンスルホン酸ナトリウム、
p−スチレンスルホン酸カリウム等があり、一般式
(5)で表されるものとして例えばアクリル酸−(2−
スルホエチル)エステルナトリウム、アクリル酸−(2
−スルホエチル)エステルカリウム、メタクリル酸−
(2−スルホエチル)エステルナトリウム、アクリル酸
−(3−スルホプロピル)エステルナトリウム、アクリ
ル酸−(3−スルホプロピル)エステルカリウム、メタ
クリル酸−(3−スルホプロピル)エステルナトリウム
等がある。
からなる単量体混合物を水性媒体中において乳化重合し
て調製される〔1〕のシードラテックス中の重合体と、
(d)、(e)、(f)より重合された〔2〕の重合体
との比率は1/99〜95/5が好ましく、5/95〜
80/20がさらに好ましい。この範囲外の比率では期
待する耐水性の優れた皮膜を得ることはできない。
キシル基を持つエチレン性不飽和単量体は同一でも一部
または全部が異なっていてもよく、具体的にはアクリル
酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン
酸、無水マレイン酸、マレイン酸の半エステルなどがあ
る。
性不飽和単量体は同一でも一部または全部が異なってい
てもよく、具体的にはカルボキシル基を持たないエチレ
ン性不飽和単量体をいい、例えばアクリル酸エステル、
メタクリル酸エステル〔以後単に(メタ) アクリル酸エ
ステルのように表すことがある。〕として(メタ) アク
リル酸メチル、(メタ) アクリル酸エチル、(メタ) ア
クリル酸ブチル、(メタ) アクリル酸2-エチルヘキシ
ル、(メタ) アクリル酸シクロヘキシル、(メタ) アク
リル酸ドデシル等があり、スチレン、ビニルトルエン等
の芳香族単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、パ
ーサチック酸ビニル等のビニルエステル類、(メタ)ア
クリロニトリル等のシアン化ビニル類、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類、ブタジエン等が
ある。さらに種々の官能性単量体例えば(メタ)アクリ
ルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ビニルピロリ
ドン、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メ
タ)アクリル酸グリシジル、N−メチロールアクリルア
ミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、メタクリル
酸アシッドホスホオキシエチル、メタクリル酸3−クロ
ロ−2−アシッドホスホオキシプロピル、ジビニルベン
ゼン、メチルビニルケトン、(ポリ) オキシエチレンモ
ノ(メタ) アクリレート、(ポリ) プロピレングリコー
ル(メタ) アクリレート、(メタ) アクリル酸アリル、
(ポリ) オキシエチレンジ(メタ)アクリレート、トリ
メチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどが含
まれる。また(b)には上記一般式(4)、(5)で表
されるスルホン酸基を持つエチレン性不飽和単量体も含
まれ、その量は〔1〕の単量体中0〜1重量%の範囲で
用いることができる。さらに(e)には上記一般式
(1)、(2)、(3)で表される硫酸エステル基を持
つエチレン性不飽和単量体が含まれ、その量は〔2〕の
単量体中0〜1重量%の範囲で用いることができる。
でき、具体的にはその乳化重合方法として以下に述べる
方法があるが、本発明はこれらの方法に限定されるもの
ではなく、例示すれば 第一段階として〔1〕のシードラテックスの乳化重
合工程が終了した後に第二段階として(d)、(e)、
(f)からなる単量体混合物を反応系へ逐次導入し乳化
重合を行ない、水性樹脂分散体を得る方法。
(f)からなる単量体混合物を反応系へ導入し乳化重合
を行なう。つぎに第一段階の重合体ラテックスの存在
下、第二段階として(a)、(b)、(c)からなる単
量体混合物を反応系へ逐次導入し、乳化重合を行なう。
引き続き第一段階および第二段階のラテックスの存在
下、第三段階として(d)、(e)、(f)からなる単
量体混合物を反応系へ逐次導入し乳化重合を行ない、水
性樹脂分散体を得る方法。〔ただし第一段階の(d)、
(e)、(f)と第三段階の(d)、(e)、(f)は
それぞれ同一でも一部または全部が異なっていてもよ
い。〕などがあり、また各方法を組み合わせて実施する
ことも可能である。なお、上記要件を満足する範囲内に
おいて、上記の第二段階または上記の第三段階を2
つ以上の段階に分けて実施することもできる。
媒として、熱または還元性物質などによってラジカル分
解して単量体の付加重合を起こさせるものである、水溶
性または油溶性の過硫酸塩、過酸化物、アゾビス化合物
等が使用されれ、その具体例としては、過硫酸カリウ
ム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水
素、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパ
ーオキシベンゾエート、2,2−アゾビスイソブチロニ
トリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ハ
イドロクロライド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチ
ルバレロニトリル)等がある。その量は単量体に対して
通常0.1〜2重量%配合され、また、重合速度の促
進、さらに低温での重合を望むときには、例えば重亜硫
酸ナトリウム、塩化第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガ
リット等の還元剤をラジカル重合触媒と組み合わせて用
いることもできる。
加することも可能で、例えば、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、リ
ン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等のp
H調整剤や、ドデシルメルカプタン等の分子量を調節す
るための連鎖移動剤を添加することも可能である。
ことができ、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルスルホン酸
塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンア
ルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫
酸塩等のアニオン性界面活性剤やポリオキシエチレンア
ルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンプ
ロックコポリマー等のノニオン性界面活性剤、さらに反
応性ノニオン型界面活性剤といわれるエチレン性不飽和
単量体と共重合なノニオン型界面活性剤等が用いられ、
これらの使用を排除するものではないが、その使用量は
全単量体100重量部当たり1重量部以下に留めるべき
であり、それ以上の量の使用は、皮膜の耐水性、密着性
を損なうことになる。
には分散体の長期の分散安定を保つため、アンモニア、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ジメチルアミノエ
タノール等のアミン類を用いてpH5〜10の範囲に調
整することが好ましい。
には通常水系塗料等に添加配合される成分、例えば増粘
剤、消泡剤、顔料、分散剤、染料、防腐剤等を所望によ
り配合することは任意である。
は、乳化重合中において多量の凝集物が発生したり、ま
た耐水性に劣る皮膜しか得られない。
的に説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例のみに
限定されるものでないことは言うまでもない。また例中
の部および%は重量表示である。なお、得られた水性樹
脂分散体は、下記に示す配合の塗料を調製し、以下に示
す試験方法に従って試験を実施した。 (注) 注1 分散剤:花王(株)製 注2 消泡剤:サンノプコ(株)製 注3 ルチル型酸化チタン:石原産業(株)製 (試験方法)上記塗料を厚さ5mmのフレキシル板に乾
燥膜厚が80ミクロンになるように均一にエアースプレ
ーで塗布し、70℃で15分間乾燥した。この塗装板を
沸騰水に4時間浸漬しその状態を目視にて判定した。
れない。
50%水溶液10部とエチレングリコールモノ2−エチ
ルヘキシルエーテル5%を成膜助剤として配合した後、
ガラス板上に乾燥膜厚200ミクロンとなるように皮膜
を作製し、20℃で48時間乾燥した。これを20℃の
水に14日間浸漬した後、その光透過率を測定した。
けた反応容器に、メタクリル酸15部、メタクリル酸メ
チル30部、スチレン15部、アクリル酸2−エチルヘ
キシル40部、水300部、表1、表2に示した一般式
(1)、(2)、(3)に相当する硫酸エステル基を持
つエチレン性不飽和単量体あるいはその他の反応性乳化
剤、通常の界面活性剤の25%水溶液を表1、表2に示
した部数を投入し、反応容器中の温度を78℃に上げて
から、過硫酸アンモニウムの2%水溶液15部を添加し
て1時間保つ。これによって第一段階のシードラテック
スが調製される。 水性樹脂分散体、A〜J、ア〜ケの製造 次に、スチレン90部、メタクリル酸3部、メタクリル
酸メチル117部、アクリル酸2−エチルヘキシル19
0部の単量体の混合物と、表1、表2に示した一般式
(4)、(5)に相当するスチレンスルホン酸塩、(メ
タ)アクリル酸アルキルエステルスルホン酸塩、その他
の反応性乳化剤または通常の界面活性剤を表1、表2に
示した部数と過硫酸アンモニウム1.2部と水184部
からなる水溶液とを反応容器中へ別々の滴下槽より3時
間かけて流入させる。流入中は反応容器中の温度を83
℃に保つ。室温まで冷却後、水性樹脂分散体の固形分は
すべて49.5〜50.0%の範囲にあった。25%ア
ンモニア水溶液を添加してpH8に調整してから200
メッシュの金網でろ過した。ろ過された凝集物の乾燥重
量は全単量体に対してすべて0.5%以下であった。こ
の水性樹脂分散体について前記した耐沸騰水性試験、耐
水白化性試験を行なった。その結果を表1、表2に示し
た。 試験結果 実施例1〜10の水性樹脂分散体A〜Jは、本発明の目
的とする水性樹脂分散体が得られている。
反応性乳化剤、界面活性剤を使用しているため、耐沸騰
水性、耐水白化性が劣る。
性乳化剤を使用したため、水性樹脂分散体を得ることが
できなかった。
乳化剤を規定量の範囲以外で使用したため、耐沸騰水
性、耐水白化性が劣る。
剤を規定量の範囲以外で使用したため、水性樹脂分散体
を安定に得ることができなかった。
第一段階のシードラテックスの調製に続く次の段階のメ
タクリル酸3部を除く以外はすべて実施例2と同様に重
合を行ない、25%アンモニア水溶液を添加してpH8
に調整してから200メッシュの金網でろ過した。ろ過
された凝集物の乾燥重量は全単量体に対してすべて0.
1%以下であった。この水性樹脂分散体について前記し
た耐沸騰水性試験、耐水白化性試験を行なったところ、
耐沸騰水性試験は◎、耐水白化性試験(光透過率)は9
6%であった。
一段階のシードラテックスの調製におけるメタクリル酸
15部を除く以外はすべて実施例2と同様に重合を行な
い、25%アンモニア水溶液を添加してpH8に調整し
てから200メッシュの金網でろ過した。ろ過された凝
集物の乾燥重量は全単量体に対してすべて6.2%であ
った。この水性分散体樹脂について耐沸騰水性試験、耐
水白化性試験を行なったところ、耐沸騰水性試験は×、
耐水白化性試験(光透過率)は51%であった。
滴下槽および温度系を取りつけた反応容器に、アクリル
酸20部、アクリルアミド5部、メタクリル酸メチル6
0部、スチレン30部、アクリル酸n−ブチル85部、
水550部、アデカリアソープSE1025N(25%
水溶液)を20部を投入し、反応容器中の温度を78℃
に上げてから、過硫酸アンモニウムの2%水溶液30部
を添加して1時間保つ。これによって第一段階のシード
ラテックスが調製される。次に、スチレン90部、メタ
クリル酸5部、メタクリル酸メチル50部、アクリル酸
n−ブチル155部の混合物と、p−スチレンスルホン
酸ナトリウム3部、過硫酸アンモニウム1.5部と水1
40部からなる水溶液とを反応容器中へ別々の滴下槽よ
り3時間かけて流入させる。流入中は反応容器中の温度
を83℃に保つ。室温まで冷却後し、固形分を測定した
ところ40.9%、pH2.5であった。25%アンモ
ニア水溶液を添加してpH8に調整してから200メッ
シュの金網でろ過した。ろ過された凝集物の乾燥重量は
全単量体に対して0.02%以下とわずかであった。こ
の水性樹脂分散体について耐沸騰水性試験、耐水白化性
試験を行なったところ、耐沸騰水性試験は◎、耐水白化
性試験(光透過率)は95%であった。
スルホコハク酸ナトリウム、三洋化成工業(株)製) 2)ラテムル(商標)S−180A(アリルアルキルスル
ホコハク酸アンモニウム、花王(株)製) 3)レベノール(商標)WZ(ポリオキシエチレンノニル
フェニルエーテル硫酸ナトリウム、花王(株)製)
られる皮膜において高度な耐水性が発現できないという
問題があった。特定の反応性乳化剤を乳化重合させるこ
とにより、水性樹脂分散体では達成できなかった高度な
耐水性を発現する皮膜を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 〔1〕(a)カルボキシル基を持つエチ
レン性不飽和単量体0.5〜50重量%、(b)エチレ
ン性不飽和単量体45〜99.45重量%、(c)下記
の一般式(1)、(2)、(3)で表される硫酸エステ
ル基を持つエチレン性不飽和単量体0.05重量%〜5
重量%からなる単量体混合物を水性媒体中において乳化
重合させて調製されるシードラテックスと、〔2〕
(d)カルボキシル基を持つエチレン性不飽和単量体0
〜10重量%、(e)エチレン性不飽和単量体85〜9
9.95重量%、(f)下記の一般式(4)で表される
スチレンスルホン酸塩および/または下記の一般式
(5)で表される(メタ)アクリル酸アルキルエステル
スルホン酸塩が0.05〜5重量%からなる単量体混合
物を水性媒体中において乳化重合させて調製される重合
体ラテックスとからなる水性樹脂分散体。 【化1】 (式中、R1 は水素またはメチル基、R2 は炭素数8〜
24のアルキル基またはアシル基、Aは炭素数2〜4の
アルキレン基、nは0〜50の整数、mは0〜20の整
数、Mはアルカリ金属、アンモニウムを示す。) 【化2】 (式中、R1 は炭素数6〜18のアルキル基、アルケニ
ル基またはアラルキル基、R2 は水素または炭素数6〜
18のアルキル基、アルケニル基またはアラルキル基、
R3 は水素またはプロペニル基、Aは炭素数2〜4のア
ルキレン基、nは1〜200の整数、Mはアルカリ金
属、アンモニウムを示す。) 【化3】 (式中、R1 は水素またはメチル基、R2 は1〜25の
アルキル基、R3 は1〜25のアルキル基、R4 は炭素
数1〜25のアルキル基またはベンジル基、R5は炭素
数1〜25のアルキル基またはベンジル基、Aは炭素数
2〜4のアルキレン基、pは0〜2の整数、qは0〜2
の整数、nは1以上の整数、mは1以上の整数、Mはア
ルカリ金属、アンモニウムを示す。) 【化4】 (式中、Mはアルカリ金属、アンモニウム、有機アミン
塩基または有機第四級アンモニウム塩基を示す。) 【化5】 (式中、R1 は水素またはメチル基、nは1〜20の整
数、Mはアルカリ金属、アンモニウム、有機アミン塩基
または有機第四級アンモニウム塩基を示す。) - 【請求項2】 〔2〕の重合体ラテックスが、〔1〕の
シードラテックスの存在下において、乳化重合された重
合体ラテックスであることを特徴とする請求項1記載の
水性樹脂分散体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP09187593A JP3460246B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 水性樹脂分散体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09187593A JP3460246B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 水性樹脂分散体 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06279688A JPH06279688A (ja) | 1994-10-04 |
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ID=14038739
Family Applications (1)
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JP09187593A Expired - Lifetime JP3460246B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 水性樹脂分散体 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP2005213308A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Nippon Carbide Ind Co Inc | 不織布加工用樹脂水性組成物 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP09187593A patent/JP3460246B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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