JPH0576509B2 - - Google Patents
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- JPH0576509B2 JPH0576509B2 JP59071728A JP7172884A JPH0576509B2 JP H0576509 B2 JPH0576509 B2 JP H0576509B2 JP 59071728 A JP59071728 A JP 59071728A JP 7172884 A JP7172884 A JP 7172884A JP H0576509 B2 JPH0576509 B2 JP H0576509B2
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Description
本発明は新規な分散剤を用いた易分酸性及び分
散安定性にすぐれたカチオン系水性顔料分散液に
関する。
従来、顔料を含むエマルシヨン塗料及び水溶性
樹脂塗料等の水性塗料において、製造時の顔料の
難分散性や貯蔵中の顔料の凝集・沈降に基づく塗
面の着色効果の低下、フラツデイング(浮き)、
フローテイング(浮きまだら)、光沢の低下など
好ましからざる現象が起こることはよく知られて
いる。このため、一般には顔料を予じめ分散剤で
分散した水性顔料分散液を調製しておき、このも
のを被着色水性塗料に混合・分散して水性塗料の
調製が行なわれている。
従来の水性顔料分散液には主として界面活性剤
の如き低分子量化合物が分散剤として使用されて
いるが、該分散剤による弊害、すなわち塗膜性能
または塗膜状態が低下するという二次的な悪影響
が避けられず、最近では分散剤としてオリゴマー
または中程度の分子量を有する重合体を用いて塗
膜性能等の低下を抑えているのが実情である。
しかしながら、分散剤としてオリゴマーや重合
体を用いる場合、その使用量が低分子界面活性剤
に比較して多量となり、また、得られる水性顔料
分散液の使用が水性塗料に用いられる結合剤の種
類によつて制限される等の欠点がある。このこと
は塗料の製造面での合理化に逆行し、そのため各
種の水性塗料に共通に使用できる水性顔料分散液
の開発が強く要望されている。
そこで、本発明者らは少量で顔料の易分散がで
き、各種の水性樹脂、特にカチオン系水性樹脂と
相溶性を有し、しかもそれ自体高分子で水性塗料
の塗膜性能の低下をきたすことのない理想的な分
散剤の開発を行なうことを目的に鋭意研究した結
果、本発明を完成するに至つたのである。
かくして、本発明に従えば、顔料、分散剤及び
水性媒体からなる水性顔料分散液において、該分
散剤が、
(A) 油脂脂肪酸又は合成飽和脂肪酸で変性された
(メタ)アクリル系単量体(以下、このものを
「脂肪酸変性(メタ)アクリル系単量体」とい
う) 3〜98重量部
(B) アミノアルキル(メタ)アクリレート又はア
ミノアルキル(メタ)アクリルアミド系単量体
(以下、このものを「アミノアルキル(メタ)
アクリル系単量体」という) 1〜97重量部
(C) 上記(B)以外のα,β−エチレン性不飽和含窒
素単量体 0〜96重量部
及び
(D) 上記(A)、(B)、(C)以外のα,β−エチレン性不
飽和単量体 0〜91重量部
を共重合し、生成する共重合体中に存在するアミ
ノ基を4級アンモニウム化することにより得られ
る水溶性共重合体であることを特徴とするカチオ
ン系水性顔料分散液が提供される。
本発明のカチオン系水性顔料分散液の分散剤と
して使用される上記の重合体は、比較的親油性の
長い側鎖が、親水性の含窒素単量体を含む主鎖と
分離した形態で結合した構造を有しているために
顔料分散能力が非常に高い。さらに、該重合体は
含窒素単量体単位に由来する顔料吸着能が非常に
優れているため、顔料粒子に強固に吸着し貯蔵安
定性に優れた塗料を与える。また、該重合体は塩
基性であるから耐食性等の性能においても著しく
優れており、良好な着色塗膜を提供することがで
きる。
以下、本発明のカチオン系水性顔料分散液に用
いられる分散剤についてさらに詳細に説明する。
脂肪酸変性(メタ)アクリル系単量体(A)
本発明において使用される脂肪酸変性(メタ)
アクリル系単量体(A)は、後述する如き(メタ)ア
クリル系単量体に、乾性油脂肪酸、半乾性油脂肪
酸、不乾性油脂肪酸などの油脂肪酸、または合成
飽和脂肪酸を後述する如き方法で導入することに
より製造される単量体である。
本発明において使用しうる代表的な油脂脂肪酸
としては、例えばサフラワー油脂肪酸、アマニ油
脂肪酸、ダイズ油脂肪酸、ゴマ油脂肪酸、ケシ油
脂肪酸、エノ油脂肪酸、麻実油脂肪酸、ブドウ核
油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、トール油脂肪
酸、ヒマワリ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、クルミ油
脂肪酸、ゴム種油脂肪酸、キリ油脂肪酸、オイチ
シカ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、ハイジエン
脂肪酸等の乾性油及び半乾性油脂肪酸;及びヤシ
油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、ヒマシ油脂肪酸、
水素化ヒマシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸等の不乾
性油脂肪酸が挙げられ、これら脂肪酸はそれぞれ
単独で又は2種以上混合して使用することができ
る。
また、本発明において使用される合成飽和脂肪
酸は、天然の油脂もしくは脂肪酸又は石油原料か
ら、オゾン酸化法、パラフイン液相空気酸化法、
オキソ法、Koch法などの方法によつて人工的に
誘導される炭素原子数が4〜24個、好ましくは5
〜18個の直鎖状もしくは分岐鎖状の飽和脂肪族カ
ルボン酸であり、代表的な合成飽和脂肪酸として
は、ネオペンタン酸、2−エチル酪酸、ヘプタン
酸、2−エチルヘキサン酸、イソオクタン酸、ノ
ナン酸、イソノナン酸、デカン酸、イソデカン
酸、ネオデカン酸、イソトリデカン酸、イソパル
ミチン酸、イソステアリン酸などが挙げられる。
上記脂肪酸の使用量は、本発明により提供され
る水性顔料分散液に望まれる乾燥性や塗膜性能に
応じて広範に変えることができるが、一般には、
得られる重合体の重量を基準にして5〜65重量
%、好ましくは10〜60重量%の範囲内に入る量で
使用するのが有利である。
また、本発明においては、上記脂肪酸の中で
も、ヨウ素価が約100以上の乾性油脂肪酸及び半
乾性油脂肪酸が、得られる分散剤に常温における
架橋乾燥性を付与せしめることができるので好適
である。
かかる脂肪酸が導入される(メタ)アクリル系
単量体としては、エステル残基部分に該脂肪酸の
カルボキシル基と反応しうる官能基、例えばエポ
キシ基、水酸基等を含有するアクリル酸又はメタ
クリル酸のエステルを例示することができる。
しかして、脂肪酸変性(メタ)アクリル系単量
体(A)を得るために前記した脂肪酸が導入される
(メタ)アクリル系単量体の1つのタイプとして、
「エポキシ基を有するアクリル酸エステルまたは
メタクリル酸エステル」(以下、これを「エポキ
シ含有(メタ)アクリル酸エステル」と略称する
ことがある)が挙げられ、このタイプのエステル
としては、アクリル酸又はメタクリル酸のエステ
ル残基部分にグリシジル基を含むもの、殊に、グ
リシジルアクリレート及びグリシジルメタクリレ
ートが好適である。かかるエポキシ含有(メタ)
アクリル酸エステルを用いての脂肪酸変性アクリ
ル系単量体(A)の調製は、常法に従い、適当な不活
性溶媒の存在又は不在下、通常は溶媒の不在下
に、前述した脂肪酸をエポキシ含有(メタ)アク
リル酸エステルと反応させることにより行なうこ
とができる。該反応は一般に約60〜約220℃、好
ましくは約120〜約170℃の温度において行なうこ
とができ、反応時間は一般に約0.5〜約40時間、
好ましくは約3〜約10時間である。
該エポキシ含有(メタ)アクリル酸エステルは
通常、前記脂肪酸1モル当り0.7〜1.5モル、好ま
しくは0.8〜1.2モルの割合で使用するのが有利で
ある。
また、必要に応じて用いられる不活性溶媒とし
ては、220℃以下の温度で還流しうる水−非混和
性の有機溶媒が好ましく、例えば、ベンゼン、ト
ルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ヘプタ
ン、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素が
挙げられる。
さらに、上記反応に当つて、反応系に必要に応
じて重合禁止剤、例えば、ハイドロキノン、メト
キシフエノール、tert−ブチルカテコール、ベン
ゾキノン等を加え、エポキシ含有(メタ)アクリ
ル酸エステル及び/又は生成する脂肪酸変性(メ
タ)アクリル酸エステルの重合を抑制するように
することが有利である。
上記反応において、エポキシ含有(メタ)アク
リル酸エステルのオキシラン環(エポキシ基)と
脂肪酸のカルボキシル基との間でオキシラン環の
開裂を伴うエステル化が起り、脂肪酸で変性され
た(メタ)アクリル酸エステルが得られる。
また別のタイプの脂肪酸変性(メタ)アクリル
系単量体(A)をつくるために上記脂肪酸と反応せし
められる(メタ)アクリル単量体には、「水酸基
を含有するアクリル酸エステル又はメタクリル酸
エステル」〔以下、これを「水酸基含有(メタ)
アクリル酸エステル」と略称することがある〕が
包含され、このタイプのエステルとしては、アク
リル酸又はメタクリル酸のエステル残基部分に1
個の水酸基を有し且つ該エステル残基部分に2〜
24個、好ましくは2〜8個の炭素原子を含むもの
が包含され、中でも下記式()又は()
The present invention relates to a cationic aqueous pigment dispersion that uses a novel dispersant and has excellent acidity and dispersion stability. Conventionally, in water-based paints such as emulsion paints and water-soluble resin paints containing pigments, there has been a decrease in the coloring effect of the painted surface due to the difficulty of dispersing the pigments during manufacture and aggregation/sedimentation of the pigments during storage.
It is well known that undesirable phenomena such as floating (floating mottling) and reduction in gloss occur. For this reason, generally, an aqueous pigment dispersion liquid in which pigments are dispersed with a dispersant is prepared in advance, and this dispersion is mixed and dispersed in a colored aqueous paint to prepare an aqueous paint. Conventional aqueous pigment dispersions mainly use low molecular weight compounds such as surfactants as dispersants, but these dispersants cause secondary adverse effects such as deterioration of coating performance or coating condition. This is unavoidable, and recently oligomers or polymers having a medium molecular weight have been used as dispersants to suppress the deterioration of coating performance. However, when oligomers or polymers are used as dispersants, the amount used is larger than that of low-molecular surfactants, and the use of the resulting aqueous pigment dispersion is dependent on the type of binder used in water-based paints. However, there are disadvantages such as limitations. This goes against the rationalization of paint production, and there is therefore a strong demand for the development of an aqueous pigment dispersion that can be commonly used in various water-based paints. Therefore, the inventors of the present invention have discovered that the pigment can be easily dispersed in a small amount, is compatible with various water-based resins, especially cationic water-based resins, and is polymeric in itself and causes a decrease in the coating performance of water-based paints. As a result of intensive research with the aim of developing an ideal dispersant free of oxidation, the present invention was completed. Thus, according to the present invention, in an aqueous pigment dispersion comprising a pigment, a dispersant, and an aqueous medium, the dispersant comprises (A) a (meth)acrylic monomer modified with an oil or fat fatty acid or a synthetic saturated fatty acid ( 3 to 98 parts by weight (B) Aminoalkyl (meth)acrylate or aminoalkyl (meth)acrylamide monomer (hereinafter referred to as "fatty acid-modified (meth)acrylic monomer") “Aminoalkyl (meth)
1 to 97 parts by weight (C) 0 to 96 parts by weight of α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomers other than (B) above, and (D) above (A), ( Obtained by copolymerizing 0 to 91 parts by weight of α,β-ethylenically unsaturated monomers other than B) and (C) and converting the amino groups present in the resulting copolymer into quaternary ammonium. A cationic aqueous pigment dispersion characterized by being a water-soluble copolymer is provided. In the above polymer used as a dispersant for the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention, a relatively lipophilic long side chain is bonded in a separated form to a main chain containing a hydrophilic nitrogen-containing monomer. Because of its structure, it has very high pigment dispersion ability. Furthermore, since the polymer has an extremely excellent ability to adsorb pigments derived from nitrogen-containing monomer units, it strongly adsorbs onto pigment particles and provides a coating material with excellent storage stability. Furthermore, since the polymer is basic, it has excellent properties such as corrosion resistance, and can provide a good colored coating film. Hereinafter, the dispersant used in the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention will be explained in more detail. Fatty acid modified (meth)acrylic monomer (A) Fatty acid modified (meth) used in the present invention
The acrylic monomer (A) can be obtained by adding an oil fatty acid such as a drying oil fatty acid, a semi-drying oil fatty acid, a non-drying oil fatty acid, or a synthetic saturated fatty acid to a (meth)acrylic monomer as described below. It is a monomer produced by introducing Typical fat and oil fatty acids that can be used in the present invention include, for example, safflower oil fatty acid, linseed oil fatty acid, soybean oil fatty acid, sesame oil fatty acid, poppy oil fatty acid, eno oil fatty acid, hempseed oil fatty acid, grape kernel oil fatty acid, and corn oil fatty acid. Drying and semi-drying oil fatty acids such as fatty acids, tall oil fatty acids, sunflower oil fatty acids, cottonseed oil fatty acids, walnut oil fatty acids, rubberseed oil fatty acids, tung oil fatty acids, oiticica oil fatty acids, dehydrated castor oil fatty acids, hygienic fatty acids; and coconut oil fatty acids, olive oil fatty acids, castor oil fatty acids,
Examples include non-drying oil fatty acids such as hydrogenated castor oil fatty acids and palm oil fatty acids, and these fatty acids can be used alone or in a mixture of two or more. In addition, the synthetic saturated fatty acids used in the present invention can be obtained from natural fats and oils or fatty acids or petroleum raw materials by ozone oxidation method, paraffin liquid phase air oxidation method,
The number of carbon atoms artificially induced by methods such as the oxo method and the Koch method is 4 to 24, preferably 5.
~18 linear or branched saturated aliphatic carboxylic acids. Typical synthetic saturated fatty acids include neopentanoic acid, 2-ethylbutyric acid, heptanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, isooctanoic acid, and nonane. acids, isononanoic acid, decanoic acid, isodecanoic acid, neodecanoic acid, isotridecanoic acid, isopalmitic acid, isostearic acid, and the like. The amount of the fatty acid used can vary widely depending on the drying properties and coating performance desired for the aqueous pigment dispersion provided by the present invention, but in general,
It is advantageous to use amounts ranging from 5 to 65% by weight, preferably from 10 to 60% by weight, based on the weight of the polymer obtained. In addition, in the present invention, among the above-mentioned fatty acids, drying oil fatty acids and semi-drying oil fatty acids having an iodine value of about 100 or more are preferred because they can impart crosslinking drying properties to the resulting dispersant at room temperature. The (meth)acrylic monomer into which such a fatty acid is introduced is an ester of acrylic acid or methacrylic acid containing a functional group capable of reacting with the carboxyl group of the fatty acid, such as an epoxy group or a hydroxyl group, in the ester residue portion. can be exemplified. Therefore, one type of (meth)acrylic monomer into which the above-mentioned fatty acid is introduced to obtain the fatty acid-modified (meth)acrylic monomer (A) is
Examples of this type of ester include "acrylic acid ester or methacrylic acid ester having an epoxy group" (hereinafter, this may be abbreviated as "epoxy-containing (meth)acrylic acid ester"). Those containing a glycidyl group in the acid ester residue moiety, particularly glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, are preferred. Such epoxy-containing (meth)
The fatty acid-modified acrylic monomer (A) using an acrylic acid ester is prepared according to a conventional method in the presence or absence of a suitable inert solvent, usually in the absence of a solvent. This can be carried out by reacting with (meth)acrylic acid ester. The reaction can generally be carried out at a temperature of about 60 to about 220°C, preferably about 120 to about 170°C, and the reaction time is generally about 0.5 to about 40 hours.
Preferably it is about 3 to about 10 hours. It is usually advantageous to use the epoxy-containing (meth)acrylic ester in a proportion of 0.7 to 1.5 mol, preferably 0.8 to 1.2 mol, per mol of said fatty acid. In addition, as the inert solvent used as necessary, water-immiscible organic solvents that can be refluxed at a temperature of 220°C or lower are preferred, such as aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; heptane, Examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane and octane. Furthermore, in the above reaction, a polymerization inhibitor, such as hydroquinone, methoxyphenol, tert-butylcatechol, benzoquinone, etc., is added to the reaction system as necessary to produce an epoxy-containing (meth)acrylic ester and/or a fatty acid to be produced. It is advantageous to suppress the polymerization of the modified (meth)acrylic ester. In the above reaction, esterification accompanied by cleavage of the oxirane ring occurs between the oxirane ring (epoxy group) of the epoxy-containing (meth)acrylic ester and the carboxyl group of the fatty acid, resulting in the (meth)acrylic ester modified with the fatty acid. is obtained. In addition, the (meth)acrylic monomers that are reacted with the above fatty acids to produce another type of fatty acid-modified (meth)acrylic monomer (A) include "acrylic esters or methacrylic esters containing hydroxyl groups. ” [Hereinafter, this will be referred to as “hydroxyl group-containing (meth)
(sometimes abbreviated as "acrylic acid ester")], and this type of ester includes ester residues of acrylic acid or methacrylic acid with 1
hydroxyl groups, and the ester residue has 2 to 3 hydroxyl groups.
Those containing 24 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms are included, among them those of the following formula () or ()
【化】[ka]
【化】
上記各式中、R1は水素原子又はメチル基を表
わし、nは2〜8の整数であり、p及びqはそれ
ぞれ0〜8の整数であり、ただしpとqの和は1
〜8である、
で示される型の水酸基含有(メタ)アクリル酸エ
ステルが好適である。
本発明において特に好適な水酸基含有(メタ)
アクリル酸エステルは、上記式()で示される
ヒドロキシアルキルアクリレート及びヒドロキシ
アルキルメタクリレート、就中、2−ヒドロキシ
エチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタ
クリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレー
ト及び2−ヒドロキシプロピルメタクリレートで
ある。
後者のタイプの脂肪酸変性(メタ)アクリル系
単量体(A)の調製は、通常、前記脂肪酸を上記水酸
基含有(メタ)アクリル酸エステルと適宜不活性
溶媒中にて、エステル化触媒の存在下に反応させ
ることにより行なうことができる。該反応は一般
に約100〜約180℃、好ましくは約120〜約160℃の
温度の加熱下に行なわれ、反応時間は一般に約
0.5〜約9時間、通常約1〜約6時間である。
該水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルは、
通常、該脂肪酸1モル当り0.5〜1.9モルの割合で
使用することができ、好ましくは該脂肪酸1モル
当り1.0〜1.5モルの割合で使用するのが有利であ
る。
上記反応に使用されるエステル化触媒として
は、例えば、硫酸、硫酸アルミニウム、硫酸水素
カリウム、p−トルエンスルホン酸、塩酸、硫酸
メチル、リン酸等が挙げられ、これら触媒は、通
常、反応せしめられる上記脂肪酸と水酸基含有
(メタ)アクリル酸エステルとの合計量の約0.001
〜約20重量%、好ましくは約0.05〜約1.0重量%
の割合で使用される。
また、必要に応じて用いられる不活性溶媒とし
ては、180℃以下の温度で還流しうる水−非混和
性の有機溶媒が好ましく、例えば、ベンゼン、ト
ルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ヘプタ
ン、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素が
挙げられる。
さらに、上記反応に当つて、反応系に必要に応
じて重合禁止剤、例えば、ハイドロキノン、メト
キシフエノール、tert−ブチルカテコール、ベン
ゾキノン等を加え、水酸基含有(メタ)アクリル
酸エステル及び/又は生成する脂肪酸変性(メ
タ)アクリル酸エステルの重合を抑制するように
することが有利である。
上記反応において、水酸基含有(メタ)アクリ
ル酸エステルの水酸基と脂肪酸のカルボキシル基
との間でエステル化が起り、脂肪酸で変性された
(メタ)アクリル酸エステルが得られる。
脂肪酸変性(メタ)アクリル系単量体(A)を調製
するための更に別の方法として、前記した方法の
他に、前記油脂脂肪酸のグリシジルエステル(例
えば、日本油脂社製の“ブレンマーDFA”)にア
クリル酸又はメタクリル酸を前述の如くしてエス
テル化反応させることも可能である。
アミノアルキル(メタ)アクリル系単量体(B):
本発明において用いられるアミノアルキル(メ
タ)アクリル系単量体(B)には、(メタ)アクリル
酸エステルのエステル部分に置換アミノ基を含む
もの及び(メタ)アクリル酸のアミド部分に置換
のアミノ基を含むものが包含され、特に下記式
()又は()[Chemical formula] In each of the above formulas, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, n is an integer of 2 to 8, p and q are each an integer of 0 to 8, provided that the sum of p and q is 1
-8, hydroxyl group-containing (meth)acrylic esters of the type shown below are suitable. Particularly suitable hydroxyl group-containing (meth) in the present invention
The acrylic esters are hydroxyalkyl acrylates and hydroxyalkyl methacrylates represented by the above formula (), especially 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate. The latter type of fatty acid-modified (meth)acrylic monomer (A) is usually prepared by mixing the fatty acid with the hydroxyl group-containing (meth)acrylic ester in an appropriate inert solvent in the presence of an esterification catalyst. This can be done by reacting with. The reaction is generally carried out under heating at a temperature of about 100 to about 180°C, preferably about 120 to about 160°C, and the reaction time is generally about
0.5 to about 9 hours, usually about 1 to about 6 hours. The hydroxyl group-containing (meth)acrylic ester is
Usually, it can be used in a proportion of 0.5 to 1.9 mol per mol of said fatty acid, preferably 1.0 to 1.5 mol per mol of said fatty acid. Examples of the esterification catalyst used in the above reaction include sulfuric acid, aluminum sulfate, potassium hydrogen sulfate, p-toluenesulfonic acid, hydrochloric acid, methyl sulfate, and phosphoric acid. Approximately 0.001 of the total amount of the above fatty acid and hydroxyl group-containing (meth)acrylic ester
~about 20% by weight, preferably about 0.05 to about 1.0% by weight
used at a rate of In addition, as the inert solvent used as necessary, water-immiscible organic solvents that can be refluxed at a temperature of 180°C or lower are preferred, such as aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; heptane, Examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane and octane. Furthermore, in the above reaction, a polymerization inhibitor, such as hydroquinone, methoxyphenol, tert-butylcatechol, benzoquinone, etc., is added to the reaction system as necessary to produce a hydroxyl group-containing (meth)acrylic ester and/or a fatty acid to be produced. It is advantageous to suppress the polymerization of the modified (meth)acrylic ester. In the above reaction, esterification occurs between the hydroxyl group of the hydroxyl group-containing (meth)acrylic ester and the carboxyl group of the fatty acid, and a fatty acid-modified (meth)acrylic ester is obtained. As yet another method for preparing the fatty acid-modified (meth)acrylic monomer (A), in addition to the above-mentioned method, glycidyl esters of the fat and oil fatty acids (for example, "Blemmer DFA" manufactured by NOF Corporation) can be used. It is also possible to esterify acrylic acid or methacrylic acid as described above. Aminoalkyl (meth)acrylic monomer (B): The aminoalkyl (meth)acrylic monomer (B) used in the present invention contains a substituted amino group in the ester moiety of the (meth)acrylic acid ester. This includes those containing a substituted amino group in the amide moiety of (meth)acrylic acid, and especially those containing a substituted amino group in the amide moiety of (meth)acrylic acid, especially those of the following formula () or ()
【化】[ka]
【化】
上記各式中、R2は低級アルキル基を表わし、
R3及びR4はそれぞれ独立に水素原子又は低級ア
ルキル基を表わし、R1及びnは前記の意味を有
する、
で示されるものが適している。なお、本明細書に
おいて用いる「低級」なる語はこの語が付された
基の炭素原子数が6個以下、好ましくは4個以下
であることを意味する。
しかして、かかるアミノアルキル(メタ)アク
リル系単量体の具体例として、上記式()で示
される例には、N,N−ジメチルアミノエチル
(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメ
チルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,
N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレー
ト、N−プロピルアミノエチル(メタ)アクリレ
ート、N−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレ
ートなどが包含され、また上記式()で示され
る例には、N,N−ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプ
ロピル(メタ)アクリルアミドなどが包含され、
これらはそれぞれ単独で又は2種もしくはそれ以
上組合わせて使用することができる。上記したア
ミノアルキル(メタ)アクリル系単量体の中では
式()のアミノアルキル(メタ)アクレートが
好適であり、就中、N,N−ジ−低級アルキルア
ミノアルキル(メタ)アクリレートが最適であ
る。
他のα,β−エチレン性不飽和含窒素単量体(C):
次に、本発明において用いられる上記(B)以外の
α,β−エチレン性不飽和含窒素単量体(C)として
は、1分子中に1個または複数個(通常4個ま
で)の塩基性窒素原子と1つのエチレン性不飽和
結合を含有する単量体が包含され、代表的なもの
としては、含窒素複素環を有する不飽和単量体及
び(メタ)アクリル酸の含窒素誘導体が挙げられ
る。以下、これらの単量体についてさらに具体的
に説明する。
〔1〕 含窒素複素環を有する不飽和単量体として
は、1〜3個、好ましくは1又は2個の環窒素
原子を含む単環又は多環の複素環がビニル基に
結合した単量体が包含され、特に下記に示す単
量体を挙げることができる。
() ビニルピロリドン類:
例えば、1−ビニル−2−ピロリドン、1
−ビニル−3−ピロリドンなど。
() ビニルピリジン類:
例えば、2−ビニルピリジン、4−ビニル
ピリジン、5−メチル−2−ビニルピリジ
ン、5−エチル−2−ビニルピリジンなど。
() ビニルイミダゾール類:
例えば、1−ビニルイミダゾール、1−ビ
ニル−2−メチルイミダゾールなど。
() ビニルカルバゾール類:
例えば、N−ビニルカルバゾールなど。
() ビニルキノリン類:
例えば、2−ビニルキノリンなど。
() ビニルピペリジン類:
例えば、3−ビニルピペリジン、N−メチ
ル−3−ビニルピペリジンなど。
() ビニルラクタム類:
例えば、ビニルカプロラクタムなど。
() その他:
例えば、式[Chemical formula] In each of the above formulas, R 2 represents a lower alkyl group,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 1 and n have the above meanings, and those represented by these are suitable. The term "lower" used herein means that the group to which this term is attached has 6 or less carbon atoms, preferably 4 or less carbon atoms. As specific examples of such aminoalkyl (meth)acrylic monomers, examples represented by the above formula () include N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, ) acrylate, N-t-butylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylate, N,
N-dimethylaminobutyl (meth)acrylate, N-propylaminoethyl (meth)acrylate, N-butylaminoethyl (meth)acrylate, etc. are included, and examples represented by the above formula () include N,N- Dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, etc. are included,
These can be used alone or in combination of two or more. Among the aminoalkyl (meth)acrylic monomers mentioned above, aminoalkyl (meth)acrylates of the formula () are preferred, and N,N-di-lower alkylaminoalkyl (meth)acrylates are especially optimal. be. Other α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomers (C): Next, as α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomers (C) other than the above (B) used in the present invention, includes monomers containing one or more (usually up to 4) basic nitrogen atoms and one ethylenically unsaturated bond in one molecule, and typical examples include nitrogen-containing hetero Examples include unsaturated monomers having a ring and nitrogen-containing derivatives of (meth)acrylic acid. These monomers will be explained in more detail below. [1] The unsaturated monomer having a nitrogen-containing heterocycle is a monomer in which a monocyclic or polycyclic heterocycle containing 1 to 3, preferably 1 or 2 ring nitrogen atoms is bonded to a vinyl group. In particular, the monomers shown below can be mentioned. () Vinylpyrrolidones: For example, 1-vinyl-2-pyrrolidone, 1
-vinyl-3-pyrrolidone, etc. () Vinylpyridines: For example, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 5-methyl-2-vinylpyridine, 5-ethyl-2-vinylpyridine, etc. () Vinylimidazoles: For example, 1-vinylimidazole, 1-vinyl-2-methylimidazole, etc. () Vinylcarbazoles: For example, N-vinylcarbazole. () Vinylquinolines: For example, 2-vinylquinoline. () Vinylpiperidines: For example, 3-vinylpiperidine, N-methyl-3-vinylpiperidine, etc. () Vinyl lactams: For example, vinyl caprolactam. () Others: For example, the expression
【式】
(ここで、R1は前記の意味を有する)で示さ
れるN−(メタ)アクリロイルモルホリンや、
式N-(meth)acryloylmorpholine represented by [Formula] (wherein R 1 has the above meaning),
formula
【式】(ここで、R1は前
記の意味を有する)で示されるN−(メタ)
アクリロイルピロリジンなど。
上記した含窒素複素環を有するビニル単量体の
中で好適なものは、ビニルピロリドン類、ビニル
イミダゾール類及びビニルカルバゾール類であ
り、中でも環窒素原子が3級化されているものが
好適である。
〔2〕 (メタ)アクリル酸の含窒素誘導体には、
(メタ)アクリル酸のアミドが包含され、特に
下記式()N-(meta) represented by [Formula] (where R 1 has the above meaning)
Acryloylpyrrolidine etc. Among the above-mentioned vinyl monomers having a nitrogen-containing heterocycle, preferred are vinylpyrrolidones, vinylimidazoles, and vinylcarbazoles, and among them, those in which the ring nitrogen atom is tertiary are preferred. . [2] Nitrogen-containing derivatives of (meth)acrylic acid include
Amides of (meth)acrylic acid are included, especially the following formula ()
【化】
式中、R3は水素原子又は低級アルキルを表わ
し、R6は水素原子、低級アルキル基、ヒドロキ
シ低級アルキル基又は低級アルコキシ低級アルキ
ル基を表わし、R1は前記の意味を有する、
で示される(メタ)アクリルアミドが適してい
る。
しかして、上記式()の(メタ)アクリルア
ミドの例には、(メタ)アクリルアミド、N−メ
チル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メ
タ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリ
ルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルア
ミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミ
ド、N,N−ジプロピル(メタ)アクリルアミ
ド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N
−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−
ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドなどが包
含される。これらの(メタ)アクリルアミドの中
では、存在する窒素原子が3級化されているもの
が最適であり、次いで2級化されているものも好
適に使用される。
以上に述べたα,β−エチレン性不飽和含窒素
単量体はそれぞれ単独で又は2種もしくはそれ以
上組合わせて使用することができる。
他のα,β−エチレン性不飽和単量体(D):
さらに、上記(A)、(B)、(C)以外のα,β−エチレ
ン性不飽和単量体(D)としては、特に制約がなく、
本発明の分散剤に望まれる性能に応じて広範に選
択することができる。かかる不飽和単量体の代表
例を示せば次のとおりである。
(a) アクリル酸又はメタクリル酸のエステル:例
えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、
アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシ
ル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウ
リル等のアクリル酸又はメタクリル酸のC1-18
アルキルエステル;グリシジルアクリレート、
グリシジルメタクリレート、;アクリル酸メト
キシブチル、メタクリル酸メトキシブチル、ア
クリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキ
シエチル、アクリル酸エトキシブチル、メタク
リル酸エトキシブチル等のアクリル酸又はメタ
クリル酸のC2-18アルコキシアルキルエステ
ル;アリルアクリレート、アリルメタクリレー
ト等のアクリル酸又はメタクリル酸のC2-8アル
ケニルエステル;ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロ
キシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピ
ルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリ
ル酸のC2-8ヒドロキシアルキルエステル;アリ
ルオキシエチルアクリレート、アリルオキシメ
タクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸
のC3-18アルケニルオキシアルキルエステル;
2−カルボシキエチルアクリレートのようなア
クリル酸又はメタクリル酸のC3-9カルボキシア
ルキルエステル。
(b) ビニル芳香族化合物:例えば、スチレン、α
−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−クロ
ルスチレン。
(c) ポリオレフイン系化合物:例えば、ブタジエ
ン、イソプレン、クロロプレン。
(d) α,β−エチレン性不飽和カルボン酸:例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、
イタコン酸など。
(e) その他:アクリロニトリル、メタクリロニト
リル、メチルイソプロペニルケトン、酢酸ビニ
ル、ベオバモノマー(シエル化学製品)、ビニ
ルプロピオネート、ビニルピバレートなど。
これは不飽和単量体は水性顔料分散液に望まれ
る物性に応じて適宜選択され、それぞれ単独で用
いてもよく、或いは2種又はそれ以上組合わせて
使用することができる。
本発明に従えば、上記の脂肪酸変性(メタ)ア
クリル系単量体(A)、アミノアルキル(メタ)アク
リル系単量体(B)、α,β−エチレン性不飽和含窒
素単量体(C)及び不飽和単量体(D)は相互に共重合せ
しめられる。該共重合は、(メタ)アクリル系共
重合体を製造するためのそれ自体公知の方法に従
い、例えば溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法
等を用いて行なうことができる。
共重合を行なう場合の上記4成分の配合割合
は、分散剤として望まれる性能に応じて変えるこ
とができるが、一般的には、下記の割合で配合す
るのが適当である。
(1) 脂肪酸変性(メタ)アクリル系単量体(A):3
〜98重量部、好ましくは塗膜の乾燥性、塗膜性
能上から5〜90重量部、さらに好ましくは15〜
75重量部、
(2) アミノアルキル(メタ)アクリル系単量体
(B):1〜97重量部、好ましくは、顔料分散の観
点から3〜90重量部、さらに好ましくは5〜80
重量部、
(3) α,β−エチレン性不飽和含窒素単量体(C):
0〜96重量部、好ましくは水溶解性、塗膜性能
上から5〜90重量部、さらに好ましくは10〜75
重量部、
(4) 上記(A)、(B)、(C)、偉材の不飽和単量体(D):0
〜91重量部、好ましくは塗膜性能の面から2〜
83重量部、さらに好ましくは5〜75重量部、
上記共重合反応は、有利には、溶液重合法に従
つて行なうことが好ましく、上記の4成分を適当
な不活性溶媒中で、重合触媒の存在下に、通常約
0〜約180℃、好ましくは約40〜約170℃の反応温
度において、約1〜約20時間、好ましくは約6〜
約10時間反応をつづけることにより行なうことが
できる。
使用する溶媒としては、生成する共重合体を溶
解し且つ水と混和しうる溶媒を使用することが望
ましい。特にカチオン系水性顔料分散液を得るに
際し除去することなくそのまま使用できるものが
良い。かかる溶媒としては例えば、式HO−
CH2CH2−OR7〔ただし、R7は水素原子または炭
素原子数1〜8個のアルキル基を表わす〕のセロ
ソルブ系溶媒、たとえばエチレングリコール、ブ
チルセロソルブ、エチルセロソルブなど;式
[Chemical formula] In the formula, R 3 represents a hydrogen atom or lower alkyl, R 6 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a hydroxy lower alkyl group, or a lower alkoxy lower alkyl group, and R 1 has the above meaning, and The (meth)acrylamide shown is suitable. Therefore, examples of (meth)acrylamide of the above formula () include (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth)acrylamide, N-butyl (meth)acrylamide, N,N- Dimethyl (meth)acrylamide, N,N-diethyl (meth)acrylamide, N,N-dipropyl (meth)acrylamide, N-methylol (meth)acrylamide, N
-Ethoxymethyl (meth)acrylamide, N-
Butoxymethyl (meth)acrylamide and the like are included. Among these (meth)acrylamides, those in which the existing nitrogen atoms are tertiary are optimal, and those in which the nitrogen atoms are secondary are also preferably used. The α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomers described above can be used alone or in combination of two or more. Other α, β-ethylenically unsaturated monomers (D): Furthermore, α, β-ethylenically unsaturated monomers (D) other than the above (A), (B), and (C) include: There are no particular restrictions,
A wide range of choices can be made depending on the desired performance of the dispersant of the present invention. Representative examples of such unsaturated monomers are as follows. (a) Esters of acrylic acid or methacrylic acid, such as methyl acrylate, ethyl acrylate,
Propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate,
C1- of acrylic acid or methacrylic acid such as octyl acrylate, lauryl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, lauryl methacrylate, etc. 18
Alkyl ester; glycidyl acrylate,
Glycidyl methacrylate; C 2-18 alkoxyalkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid such as methoxybutyl acrylate, methoxybutyl methacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, ethoxybutyl acrylate, ethoxybutyl methacrylate; Allyl C 2-8 alkenyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as acrylate, allyl methacrylate; C 2-8 hydroxyalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate; C 3-18 alkenyloxyalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as allyloxyethyl acrylate and allyloxymethacrylate;
C 3-9 carboxyalkyl esters of acrylic or methacrylic acid, such as 2-carboxyethyl acrylate. (b) Vinyl aromatic compounds: e.g. styrene, α
-Methylstyrene, vinyltoluene, p-chlorostyrene. (c) Polyolefin compounds: for example, butadiene, isoprene, chloroprene. (d) α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acids: for example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid,
such as itaconic acid. (e) Others: Acrylonitrile, methacrylonitrile, methyl isopropenyl ketone, vinyl acetate, Beoba monomer (Siel Chemicals), vinyl propionate, vinyl pivalate, etc. The unsaturated monomers are appropriately selected depending on the physical properties desired for the aqueous pigment dispersion, and each may be used alone or in combination of two or more. According to the present invention, the fatty acid-modified (meth)acrylic monomer (A), the aminoalkyl (meth)acrylic monomer (B), the α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomer ( C) and the unsaturated monomer (D) are copolymerized with each other. The copolymerization can be carried out according to methods known per se for producing (meth)acrylic copolymers, such as solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, and the like. The blending ratio of the above four components when performing copolymerization can be changed depending on the desired performance as a dispersant, but it is generally appropriate to mix them in the following ratios. (1) Fatty acid modified (meth)acrylic monomer (A): 3
~98 parts by weight, preferably from 5 to 90 parts by weight, more preferably from 15 to 90 parts by weight in terms of coating film drying properties and coating performance
75 parts by weight, (2) aminoalkyl (meth)acrylic monomer
(B): 1 to 97 parts by weight, preferably 3 to 90 parts by weight from the viewpoint of pigment dispersion, more preferably 5 to 80 parts by weight
Parts by weight, (3) α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomer (C):
0 to 96 parts by weight, preferably 5 to 90 parts by weight in terms of water solubility and coating performance, more preferably 10 to 75 parts by weight
Parts by weight, (4) Above (A), (B), (C), unsaturated monomer of great wood (D): 0
~91 parts by weight, preferably 2~ from the viewpoint of coating film performance
83 parts by weight, more preferably 5 to 75 parts by weight, The above copolymerization reaction is preferably carried out according to a solution polymerization method, in which the above four components are mixed in a suitable inert solvent and a polymerization catalyst is added. at a reaction temperature of usually about 0 to about 180°C, preferably about 40 to about 170°C, for about 1 to about 20 hours, preferably about 6 to about
This can be carried out by continuing the reaction for about 10 hours. As the solvent used, it is desirable to use a solvent that can dissolve the copolymer to be produced and is miscible with water. Particularly preferred are those that can be used as they are without being removed when obtaining a cationic aqueous pigment dispersion. Such solvents include, for example, those with the formula HO-
Cellosolve solvents of CH 2 CH 2 -OR 7 [wherein R 7 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms], such as ethylene glycol, butyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.; formula
【式】〔ただし、R7は上記と同
じ意味を有する〕のプロピレングリコール系溶
媒、たとえばプロピレングリコールモノメチルエ
ーテルなど;式HO−CH2CH2−OCH2CH2−
OR7〔ただし、R7は上記と同じ意味を有する〕の
カルビトール系溶媒、たとえばジエチレングリコ
ール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール
など;式R8O−CH2CH2−OR9〔ただし、R8及び
R9はそれぞれ炭素原子数1〜3個のアルキル基
を表わす〕のグライム系溶媒、たとえばエチレン
グリコールジメチルエーテルなど;式R8O−
CH2CH2OCH2−CH2OR9〔ただし、R8及びR9は
上記と同じ意味を有する〕のジグライム系溶媒、
たとえばジエチレングリコールジメチルエーテル
など;式R10O−CH2CH2OCO−CH3〔ただし、
R10は水素原子またはCH3もしくはC2H5を表わ
す〕のセロソルブアセテート系溶媒、たとえばエ
チレングリコールモノアセテート、メチルセロソ
ルブアセテートなど;式R11OH〔ただし、R11は
炭素原子数1〜4個のアルキル基を表わす〕のア
ルコール系溶媒、たとえばエタノール、プロパノ
ール、ブタノールなど;並びに、ダイアセトンア
ルコール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ア
セトン、ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−
3−メチル−ブタノール等が使用できる。
しかしながら、水に混和しない不活性溶媒もま
た使用可能であり、かかる水−非混和性溶媒とし
ては重合反応終了後に常圧又は減圧下での蒸留に
より簡単に除去できるよう沸点が250℃以下のも
のが好ましい。かかる溶媒としては、例えば、式
A propylene glycol solvent of [formula] [wherein R 7 has the same meaning as above], such as propylene glycol monomethyl ether; formula HO−CH 2 CH 2 −OCH 2 CH 2 −
OR 7 [wherein R 7 has the same meaning as above] carbitol-based solvents, such as diethylene glycol, methyl carbitol, butyl carbitol, etc.; formula R 8 O−CH 2 CH 2 −OR 9 [where R 8 as well as
each R 9 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms], such as ethylene glycol dimethyl ether; formula R 8 O-
diglyme solvent of CH 2 CH 2 OCH 2 −CH 2 OR 9 [However, R 8 and R 9 have the same meanings as above],
For example, diethylene glycol dimethyl ether; formula R 10 O-CH 2 CH 2 OCO-CH 3 [However,
R 10 represents a hydrogen atom, CH 3 or C 2 H 5 ] cellosolve acetate solvents, such as ethylene glycol monoacetate, methyl cellosolve acetate, etc.; formula R 11 OH [where R 11 has 1 to 4 carbon atoms] (representing an alkyl group) such as ethanol, propanol, butanol; and diacetone alcohol, dioxane, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide, 3-methoxy-
3-methyl-butanol and the like can be used. However, it is also possible to use inert solvents that are immiscible with water, and such water-immiscible solvents include those with a boiling point below 250°C so that they can be easily removed by distillation under normal or reduced pressure after the completion of the polymerization reaction. is preferred. Such solvents include, for example, the formula
【式】〔ただし、R12は水素原子又は炭素
原子数1〜4個のアルキル基を表わす〕又は式
[Formula] [However, R 12 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms] or the formula
【式】〔ただし、R13又はR14はそれぞれ炭
素原子数1〜4個のアルキル基を表わす〕で表わ
される芳香族炭化水素類、たとえばトルエン、キ
シレンなど;式R15−COO−R16〔ただし、R15は
炭素原子数1〜6個のアルキル基を表わし、R16
は水素原子または炭素原子数1〜6個のアルキル
基もしくはシクロヘキシル基を表わす〕で表わさ
れる酸またはエステル類、たとえば酢酸、ギ酸エ
チル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシルなど;式
R17R18C=O〔ただし、R17及びR18はそれぞれ炭
素原子数1〜8個のアルキル基を表わす〕および
Aromatic hydrocarbons represented by the formula [wherein R 13 or R 14 each represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms], such as toluene, xylene, etc.; formula R 15 -COO-R 16 [ However, R 15 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 16
represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a cyclohexyl group], such as acetic acid, ethyl formate, butyl acetate, cyclohexyl acetate, etc.;
R 17 R 18 C=O [wherein R 17 and R 18 each represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms] and
【式】で表わされるケトン類、たとえば
メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど;式
R17−O−R18〔ただし、R17及びR18は上記と同じ
意味を有する〕で表わされるエーテル類、たとえ
ばエチルエーテル、ヘキシルエーテルなど;式
R19OH〔ただし、R19は炭素原子数5〜11個のア
ルキル基を表わす〕で表わされるアルコール類、
たとえばヘキサノールなどが挙げられる。
これら溶媒は、前記共重合4成分の合計重量の
15〜90重量%の範囲で使用することができる。
また、重合触媒としては、例えば、アゾ系化合
物、パーオキサイド系化合物、スルフイド類、ス
ルフイン類、スルフイン酸類、ジアゾ化合物、ニ
トロソ化合物、レドツクス系および電離性放射線
等の通常のラジカル重合に使用できるラジカル開
始剤が使用される。
本発明においては生成する共重合体の分子量が
変化しても実質的に満足できる水性顔料分散体が
得られるが、分子量があまり低すぎると被着色水
性塗料の塗膜物性の低下をきたすおそれがある。
また、分子量が高すぎると粘度が高くなり、粘度
を下げると共重合体の濃度が低くなり顔料の分散
性が低下する。従つて前記の共重合反応は、一般
に、生成する共重合体の数平均分子量が約500〜
150000、好ましくは約1000〜約100000の範囲内に
なるまで行なうのが有利である。
また、かくして得られる共重合体は一般に少な
くとも0.02ミリ当量/g共重合体、好ましくは
0.2ミリ当量/g共重合体のアミノ基当量を有し
ていることができる。
本発明で分散剤として用いられる前記共重合体
の4級アンモニウム化は、例えば、該共重合体に
下記の1,2−エポキシ化合物を酸および/又は
水の存在下で反応せしめて共重合体中の2級又は
3級アミノ基を4級アンモニウム化することによ
つて行なうことができる。
該共重合体の4級アンモニウム化に使用しうる
1,2−エポキシ化合物としては例えば下記式
()Ketones represented by [formula], such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, etc.;
Ethers represented by R 17 -O-R 18 [wherein R 17 and R 18 have the same meanings as above], such as ethyl ether, hexyl ether, etc.;
Alcohols represented by R 19 OH [wherein R 19 represents an alkyl group having 5 to 11 carbon atoms];
Examples include hexanol. These solvents are based on the total weight of the four copolymer components.
It can be used in a range of 15-90% by weight. Examples of polymerization catalysts include azo compounds, peroxide compounds, sulfides, sulfin compounds, sulfinic acids, diazo compounds, nitroso compounds, redox compounds, and radical initiators that can be used in normal radical polymerization such as ionizing radiation. agent is used. In the present invention, a substantially satisfactory aqueous pigment dispersion can be obtained even if the molecular weight of the copolymer to be produced changes, but if the molecular weight is too low, there is a risk of deterioration of the physical properties of the water-based paint to be colored. be.
Moreover, if the molecular weight is too high, the viscosity will increase, and if the viscosity is lowered, the concentration of the copolymer will decrease and the dispersibility of the pigment will decrease. Therefore, in the above copolymerization reaction, the number average molecular weight of the copolymer produced is generally about 500 to 500.
150,000, preferably within the range of about 1,000 to about 100,000. Additionally, the copolymers thus obtained generally contain at least 0.02 meq/g copolymer, preferably
It may have an amino group equivalent weight of 0.2 meq/g copolymer. The quaternary ammoniumization of the copolymer used as a dispersant in the present invention can be carried out, for example, by reacting the copolymer with the following 1,2-epoxy compound in the presence of an acid and/or water to form a copolymer. This can be carried out by converting the secondary or tertiary amino group in the compound into a quaternary ammonium. Examples of 1,2-epoxy compounds that can be used for quaternary ammonization of the copolymer include the following formula ()
【化】
式中、R1は前記の意味を有し、R20は水素原
子、アルキル基、シクロアルキル基、−CH2−O
−R21、[Chemical formula] In the formula, R 1 has the above meaning, and R 20 is a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, -CH 2 -O
−R 21 ,
【式】又は置換もしくは
未置換のフエニル基を表わし、ここでR21は水素
原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニ
ル基、又は置換もしくは未置換のフエニル基を表
わす、
で示されるものが適している。式中R20及び/又
はR21によつて表わされうるアルキル基及びシク
ロアルキル基は一般に1〜18個、好ましくは1〜
8個の炭素原子を有することができ、またアルケ
ニル基は好ましくは2〜6個の炭素原子を有する
ことができる。さらにフエニル基上の置換基とし
ては低級アルキル基、低級アルコキシ基などが挙
げられる。
かかる1,2−エポキシ化合物の代表例には、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、
1,2−ブチレンオキサイド、1,2−ペンチレ
ンオキサイド、1,2−オクチレンオキサイド、
スチレンオキサイド、グリシドール、(メタ)ア
クリル酸グリシジル、酢酸グリシジル、ラワリン
酸グリシジル、CARDURAR○
E(バーサテイツク
酸のグリシジルエステル、シエル化学社製)、ブ
チルグリシジルエーテル、オクチルグリジルエー
テル、フエニルグリシジルエーテル、フエニルグ
リシジルエーテル、p−tert−ブチルフエニルグ
リシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルな
どが挙げられる。
これら1,2−エポキシ化合物の使用量は、4
級アンモニウム化すべきアミノ基の種類等に応じ
て変えうるが、一般には、2級アミノ基の場合は
2〜4倍モル量、3級アミノ基の場合は1〜2倍
モル量とするのが好都合である。
一方、上記4級化反応に使用される酸としては
例えば、蟻酸、酢酸、乳酸、(メタ)アクリル酸、
プロピオン酸、酪酸、ヒドロキシ酢酸などの有機
酸;硼酸、塩酸、リン酸、硫酸などの無機酸が挙
げられる。これらの酸は4級アンモニウム化すべ
きアミノ基1個当り約1〜約2モルの割合で使用
するのが好都合である。
また、水は4級アンモニウム化すべきアミノ基
1個当り約0.5〜約20モルの割合で使用するのが
適当である。
前記共重合体中のアミノアルキル(メタ)アク
リル系単量体(B)に由来するアミノ基の4級アンモ
ニウム化の1つの好適な方法は、該共重合体と上
記の如き酸との混合物に、1,2−エポキシ化合
物と水を加え、室温ないし約120℃の温度で約1
〜約7時間反応せしめる方法である。なお、4級
アンモニウム化すべきアミノ基が2級アミノ基で
ある場合、まず該2級アミノ基を1,2−エポキ
シ化合物との反応により3級アミノ基に変え、次
いで該3級アミノ基を4級アンモニウム基に変え
るようにしてもよい。
かようにして4級アンモニウム化された共重合
体は該共重合体を水溶性化するに充分な量の4級
アンモニウム基を含むべきであり、その量は該共
重合体の種類や分子量等によつて異なるが、一般
には、0.01〜6ミリ当量/g共重合体、好ましく
は0.1〜5ミリ当量/g共重合体、さらに好まし
くは0.1〜3ミリ当量/g共重合体の範囲が適当
である。
上記の如くして水溶性化された共重合体からな
る分散剤は、顔料100重量部当り一般に約1〜約
500重量部、好ましくは約1〜約300重量部の範囲
で使用することができる。該分散剤の使用量がこ
の範囲の上限を超えるときは水性顔料分酸液の着
色力と粘度のバランスが不均衡となる傾向がみら
れ、一方、下限を外れると顔料の分散安定性が低
下しやすい。
本発明のカチオン系水性顔料分散液において使
用しうる水性媒体は、実質的には水であるが、必
要に応じて、例えば分散剤の親水性の程度が低く
充分な顔料分散性能が得られないような場合に
は、親水性有機溶媒を併用することができる。該
親水性有機溶媒としては前記重合体の製造に使用
したものと同じものを単独もしくは混合して用い
ることができる。また、本発明のカチオン系水性
顔料分散液に使用される顔料は、この種の顔料分
散液において通常使用されている無機及び有機顔
料であることができ、例えば無機顔料としては、
(1)酸化物系(亜鉛華、二酸化チタン、ベンガラ、
酸化クロム、コバルトブルー、鉄黒等);(2)水酸
化物系(アルミナホワイト、黄色酸化鉄等);(3)
硫化物、セレン化物系(硫化亜鉛、朱、カドミウ
ムエロー、カドミウムレツド等);(4)フエロシア
ン化物系(紺青等);(5)クロム酸塩系(黄鉛、ジ
ンククロメート、モリブテンレツド等);(6)硫酸
塩系(沈降性硫酸バリウム等);(7)炭酸塩系(沈
降性炭酸カルシウム等);(8)硅酸塩系(含水硅酸
塩、クレー、群青等);(9)燐酸塩系(マンガンバ
イオレツト等);(10)炭素系(カーボンブラツク
等);(11)金属粉系(アルミニユウム粉、ブロンズ
粉、亜鉛末等)等が挙げられ、また有機顔料とし
ては、(1)ニトロソ顔料系(ナフトールグリーンB
等);(2)ニトロ顔料系(ナフトールエローS等);
(3)アゾ顔料系(リソールレツド、レーキレツド
C、フアストエロー、ナフトールレツド、レツド
等);(4)染付レーキ顔料系(アルカリブルーレー
キ、ローダミンレーキ等);(5)フタロシアニン顔
料系(フタロシアニンブルー、フアストスカイブ
ルー等);(6)縮合多環顔料系(ペリレンレツド、
キナクリドンレツド、ジオキサジンバイオレツ
ト、イソインドリノンエロー等)などが包含され
る。
本発明のカチオン系水性顔料分散液中における
前記顔料の含有量は、特に技術的な制限がない
が、一般には該分散液の重量を基準にして約2〜
約90重量%である。
本発明のカチオン系水性顔料分散液の調製は適
当な分散装置中で上記の各成分を一緒に混合する
ことによつて行なうことができ、用いることので
きる分散装置としては、通常塗料工業において使
用されているボールミル、ロールミル、ホモミキ
サー、サンドグラインダー、シエーカー、アトラ
イターなどが挙げられている。
本発明のカチオン系水性顔料分散液には、更に
必要に応じて、従来公知の界面活性剤や保護コロ
イドを加えて分散安定性を向上させることも可能
である。
かくして得られる本発明のカチオン系水性顔料
分散液は、その顔料が非常に均一微細に分散して
おり、長時間貯蔵しても顔料粒子が凝集したり沈
降することがほとんどない。
しかして、本発明のカチオン系水性顔料分散液
は、水性塗料および水性インキに用いられるアル
キド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、ウレ
タン系樹脂、マレイン化ポリブタジエン樹脂等の
従来から公知の水溶性樹脂、水分酸性樹脂、エマ
ルシヨン等との混和性がよく、これらの樹脂によ
る制限が全くなく、いずれの樹脂からなる水性塗
料の着色にも広く使用することができる。特にそ
れ自身では顔料分散性の劣るカチオン型水分散性
樹脂及び重合型エマルシヨンに対して有効であ
る。
本発明のカチオン系水性顔料分散液の水性塗料
に対する配合割合は、該分散液中の顔料の種類や
最終塗料に要求される着色の程度等に依存し広い
範囲で変えることができるが、一般には、前述の
水性塗料の樹脂分100重量部当り、顔料分散液は
約2〜約1000重量部の範囲で配合することができ
る。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。実施例中、部及び%は重量部及び重量%を示
す。
実施例 1
n−ブチルセロソルブ300部を反応容器に入れ、
加熱して120℃にした。次に以下に示す割合の混
合物を、この溶液にそれぞれ別々に、約2時間か
けて滴下した。反応は窒素注入下で溶液をかきま
ぜながら行つた。
ステアリルメタクリレート 113部
N−ビニル−2−ピロリドン 93部
及び
N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート
44部
からなる混合物;
アゾビスジメチルバレロニトリル 19部
及び
n−ブチルセロソルブ 50部
からなる混合物;
上記混合物の滴下終了1時間後に、アゾビスイ
ソブチロニトリル2.5部を反応溶液に加え、さら
に2時間後、アゾビスイソブチロニトリル2.5部
を反応溶液に加え、その後2時間120℃に保つた
まま反応を行なつた。反応終了後未反応の単量体
とn−ブチルセロソルブを減圧蒸留し、加熱残分
70.3%、ガードナー粘度(40%n−ブチルセロソ
ルブ溶液)Bの共重合体溶液が得られた。さら
に、該共重合体溶液179部を反応容器に入れ、約
50℃まで昇温し、88%乳酸水溶液6.6部を加えた
後さらに90℃に昇温し、約30分間加熱を行なつ
た。その後50℃に冷却し、1,2−ブチレンオキ
サイド4.7部、及び水3.5部を加え、110℃に昇温
して約3時間反応させ、4級アンモニウム化を行
なつた。得られた共重合体の4級アンモニウム基
含量は約0.25ミリ当量/g共重合体であつた。得
られた水溶性化共重合体を室温まで冷却した後、
水を加えて40%分散剤()を得た。
次に、この分散剤()8.3部及びチタン白顔
料(堺化学社製チタン白R−5N)200部の混合物
をRed Devil分散機を用いて0.5時間分散せしめ
て、本発明の水性顔料分散液(A)を得た。
同様にして、後記表−1に示す割合で顔料の分
散を行い、本発明の水性顔料分散液(B)、(C)を得
た。なおチタン白以外の顔料は、1時間分散を行
なつた。
得られたカチオン系水性顔料分散液の性状をま
とめて後記表−1に示す。
次に、後記表−2に示す顔料分散液及び水性樹
脂からなる配合物を十分混合して水性塗料(1)〜(4)
を得た。得られた水性塗料の塗膜性能をまとめて
後記表−2に示す。
実施例 2
(2‐a) 下記の成分:
サフラワー油脂肪酸 236部
グリシジルメタクリレート 119部
ハイドロキノン 0.4部
テトラエチルアンモニウムブロマイド 0.2部
を反応容器に入れた。反応はかきまぜながら140
〜150℃の温度で行ない付加反応生成物を得た。
エポキシ基とカルボキシル基の付加反応は、残存
カルボキシル基の量を測定しながら追跡した。反
応が完了するまで約4時間かかつた。
(2‐b) n−ブチルセロソルブ350部を反応容器に
入れ、加熱して120℃にした。次に以下に示す
割合の混合物を、この溶液に約2時間かけて滴
下した。反応は窒素注入下で行つた。
上記(2−a)で得た脂肪酸変性単量体 113部
N−ビニルピロリドン 126部
N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート
11部
アゾビスジメチルバレロニトリル 17部
反応温度を120℃に保ち、反応溶液をかきまぜ
ながら、上記の混合物を滴下し、以下実施例1と
同様な方法で重合を行ない、加熱残分70.6%、ガ
ードナー粘度(40%n−ブチルセロソルブ溶液)
Jの共重合体溶液が得らた。さらに、この共重合
体溶液211部を反応容器に入れ、約50℃に昇温し、
88%乳酸水溶液3.5部を加えた後、70℃に昇温し、
1,2−ブチレンオキサイド25部及び水2部を加
え、さらに110℃に昇温し、約3時間反応させて
4級アンモニウム化を行なつた。得られた共重合
体の4級アンモニウム基含量は約0.2ミリ当量/
g共重合体であつた。この水溶性化共重合体に水
を加えて40%分散剤()を得た。
次に、得られた分散剤()を用いて後記表−
1に示す顔料を実施例1と同様の方法によつて分
散せしめて本発明の水性顔料分散液(D)を得た。
また、この顔料分散液(D)と後記表−2に示す水
性樹脂を十分混合して水性塗料(5)を調製した。
上記顔料分散液(D)の性状及び水性塗料(5)の塗膜
性能をそれぞれ後記表−1及び表−2に示す。
実施例 3
(1‐a) 下記の成分:
イソノナン酸 133部
グリシジルメタクリレート 119部
ハイドロキノン 0.3部
テトラエチルアンモニウムブロマイド 0.2部
を反応容器に入れた。反応はかきまぜながら140
〜150℃の温度で行ない付加反応生成物を得た。
エポキシ基とカルボキシル基の付加反応は、残存
カルボキシル基の量を測定しながら追跡した。反
応が完了するまで約4時間かかつた。
(1‐b) 下記の成分:
上記(1−a)で得た合成脂肪酸変性単量体
113部
N,N−ジメチルアクリルアミド 115部
N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート
44部
の混合物と
アゾビスジメチルバレロニトリル 17部
n−ブチルセロソルブ 50部
の混合物を実施例1に記載の方法に従つて重合反
応させた。加熱残分70.3%、ガードナー粘度(40
%n−ブチルセロソルブ溶液)Aの共重合体溶液
が得られた。さらに、この共重合体溶液180部を
反応容器に入れ、約50℃に昇温し、88%乳酸水溶
液6.6部を加えた後、80℃に昇温し、1,2−ブ
チレンオキサイド4.7部及び水3.5部を加え、さら
に110℃で約2.5時間反応させて4級アンモニウム
化を行なつた。得られた共重合体の4級アンモニ
ウム基含量は約0.3ミリ当量/g共重合体であつ
た。この水溶性化共重合体に水を加えて40%分散
剤()を得た。
次に、得られた分散剤()を用いて、後記表
−1に示す顔料を実施例1と同様の方法によつて
分散せしめて本発明の水性顔料分散液(E)を得た。
また、この顔料分散液(E)と後記表−2に示す水
性樹脂を十分混合して水性塗料(6)を調製した。
上記顔料分散液(E)の性状及び水性塗料(6)の塗膜
性能をそれぞれ後記表−1及び表−2に示す。
実施例 4
前記(2−a)で得た脂肪酸変性単量体 102部
N−ビニルピロリドン 92部
アクリル酸 11部
N,N−ジメチルアミノプロピルメタアクリルア
ミド 44部
の混合物と
アゾビスジメチルバレロニトリル 17部
n−ブチルセロソルブ 50部
の混合物を実施例1に記載の方法に従つて重合反
応させた。加熱残分71.0%、ガードナー粘度(40
%n−ブチルセロソルブ溶液)Hの共重合体溶液
が得られた。さらに、この共重合体溶液180部を
反応容器に入れ、約50℃に昇温し、酢酸7.7部を
加えた後、80℃に昇温し、1,2−ブチレンオキ
サイド9.4部及び水7.0部を加え、さらに110℃に
昇温し、約3.5時間反応させ第4級アンモニウム
化させた。得られた共重合体の4級アンモニウム
基含量は約0.5ミリ当量/g共重合体であつた。
この水溶性化共重合体に体を加えて40%分散液
()を得た。
次に、得られた分散剤()を用いて後記表−
1に示す顔料を実施例1と同様の方法によつて分
散せしめて本発明の水性顔料分散液(F)を得た。
またこの顔料分散液(F)と後記表−2に示す水性
樹脂を十分混合して水性塗料(7)を調製した。
上記顔料分散液(F)の性状及び水性塗料(7)の塗膜
性能をそれぞれ後記表−1及び表−2に示す。
実施例 5
前記(2−a)で得た脂肪酸変性単量体 93部
N−ビニルピロリドン 83部
N,N−ジメチルアミノエチルメタアクリレート
44部
n−ブチルメタクリレート 30部
の混合物と
アゾビスジメチルバレロニトリル 18部
n−ブチルセロソルブ 50部
の混合物を実施例1に記載の方法に従つて重合反
応させた。加熱残分70.4%、ガードナー粘度(40
%n−ブチルセロソルブ溶液)Gの共重合体溶液
が得られた。さらに、この共重合体溶液180部を
反応容器に入れ、約50℃に昇温し、88%乳酸水溶
液13.2部を加えた後、約90℃に昇温し、ブチルグ
リシジルエーテル17.1部及び水7.0部を加え、120
℃で、約3時間反応させ4級アンモニウム化を行
なつた。得られた共重合体の4級アンモニウム基
含量は約0.45ミリ当量/g共重合体であつた。こ
の水溶性化共重合体に水を加えて、40%分散剤
()を得た。
次に、得られた分散剤()を用いて後記表−
1に示す顔料を実施例1と同様の方法によつて分
散せしめて本発明の水性顔料分散液(G)を得た。
またこの顔料分散液(G)と後記表−2に示す水性
樹脂を十分混合して水性塗料(8)を調製した。
上記顔料分散液(G)の性状及び水性塗料(8)の塗膜
性能をそれぞれ後記表−1及び表−2に示す。[Formula] or a substituted or unsubstituted phenyl group, where R 21 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group is suitable. There is. In the formula, the number of alkyl groups and cycloalkyl groups that can be represented by R 20 and/or R 21 is generally 1 to 18, preferably 1 to 18.
It can have 8 carbon atoms, and the alkenyl group can preferably have 2 to 6 carbon atoms. Furthermore, examples of substituents on the phenyl group include lower alkyl groups and lower alkoxy groups. Representative examples of such 1,2-epoxy compounds include:
ethylene oxide, propylene oxide,
1,2-butylene oxide, 1,2-pentylene oxide, 1,2-octylene oxide,
Styrene oxide, glycidol, glycidyl (meth)acrylate, glycidyl acetate, glycidyl lawalate, CARDURAR○ E (glycidyl ester of versatile acid, manufactured by Ciel Chemical Co., Ltd.), butyl glycidyl ether, octyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, Enyl glycidyl ether, p-tert-butylphenyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, and the like. The amount of these 1,2-epoxy compounds used is 4
Although it can be changed depending on the type of amino group to be converted into primary ammonium, it is generally recommended to use 2 to 4 times the molar amount in the case of a secondary amino group, and 1 to 2 times the molar amount in the case of a tertiary amino group. It's convenient. On the other hand, examples of acids used in the quaternization reaction include formic acid, acetic acid, lactic acid, (meth)acrylic acid,
Examples include organic acids such as propionic acid, butyric acid, and hydroxyacetic acid; and inorganic acids such as boric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and sulfuric acid. These acids are conveniently used in a proportion of about 1 to about 2 moles per amino group to be quaternized. Further, water is suitably used in a proportion of about 0.5 to about 20 moles per amino group to be converted into quaternary ammonium. One suitable method for converting the amino group derived from the aminoalkyl (meth)acrylic monomer (B) in the copolymer into a quaternary ammonium is to convert the copolymer into a mixture of the copolymer and the above acid. , 1,2-epoxy compound and water are added, and about 1
This is a method of reacting for about 7 hours. Note that when the amino group to be converted into a quaternary ammonium is a secondary amino group, the secondary amino group is first converted into a tertiary amino group by reaction with a 1,2-epoxy compound, and then the tertiary amino group is converted into a tertiary amino group by a reaction with a 1,2-epoxy compound. It is also possible to change it to a class ammonium group. The thus quaternary ammonium-formed copolymer should contain a sufficient amount of quaternary ammonium groups to make the copolymer water-soluble, and the amount depends on the type and molecular weight of the copolymer. Generally speaking, a suitable range is 0.01 to 6 meq/g copolymer, preferably 0.1 to 5 meq/g copolymer, and more preferably 0.1 to 3 meq/g copolymer, although it varies depending on the It is. The dispersant made of the copolymer made water-soluble as described above is generally about 1 to about 1% per 100 parts by weight of the pigment.
A range of 500 parts by weight, preferably from about 1 to about 300 parts by weight, can be used. When the amount of the dispersant used exceeds the upper limit of this range, the balance between coloring power and viscosity of the aqueous pigment separation solution tends to be imbalanced, while when it is outside the lower limit, the dispersion stability of the pigment decreases. It's easy to do. The aqueous medium that can be used in the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention is essentially water, but if necessary, for example, the degree of hydrophilicity of the dispersant is low and sufficient pigment dispersion performance cannot be obtained. In such cases, a hydrophilic organic solvent can be used in combination. As the hydrophilic organic solvent, the same solvents as those used for producing the polymer can be used alone or in combination. Furthermore, the pigments used in the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention can be inorganic and organic pigments commonly used in pigment dispersions of this type, for example, inorganic pigments include:
(1) Oxide-based (zinc white, titanium dioxide, red iron,
Chromium oxide, cobalt blue, iron black, etc.); (2) Hydroxide type (alumina white, yellow iron oxide, etc.); (3)
Sulfide, selenide type (zinc sulfide, vermilion, cadmium yellow, cadmium red, etc.); (4) Ferrocyanide type (dark blue, etc.); (5) chromate type (yellow lead, zinc chromate, molybdenum red, etc.) ); (6) Sulfate-based (precipitated barium sulfate, etc.); (7) Carbonate-based (precipitated calcium carbonate, etc.); (8) Silicate-based (hydrated silicate, clay, ultramarine, etc.); ( 9) Phosphate-based (manganese violet, etc.); (10) Carbon-based (carbon black, etc.); (11) Metal powder-based (aluminum powder, bronze powder, zinc powder, etc.); and organic pigments include , (1) Nitroso pigment type (naphthol green B
(2) Nitro pigment type (Naphthol Yellow S, etc.);
(3) Azo pigments (Resol Red, Lake Red, Fast Yellow, Naphthol Red, Red, etc.); (4) Dyeing lake pigments (Alkali Blue Lake, Rhodamine Lake, etc.); (5) Phthalocyanine pigments (Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, etc.); (6) Condensed polycyclic pigments (perylene red,
quinacridone red, dioxazine violet, isoindolinone yellow, etc.). The content of the pigment in the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention is not particularly technically limited, but is generally about 2 to
It is approximately 90% by weight. The cationic aqueous pigment dispersion of the present invention can be prepared by mixing the above components together in a suitable dispersion device, and examples of dispersion devices that can be used include those commonly used in the paint industry. Examples include ball mills, roll mills, homo mixers, sand grinders, sheakers, and attritors. If necessary, conventionally known surfactants and protective colloids may be added to the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention to improve dispersion stability. In the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention thus obtained, the pigment is very uniformly and finely dispersed, and the pigment particles hardly aggregate or settle even when stored for a long time. Therefore, the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention can contain conventionally known water-soluble resins such as alkyd resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, and maleated polybutadiene resins used in water-based paints and inks. It has good miscibility with water-acidic resins, emulsions, etc., is not limited by these resins, and can be widely used for coloring water-based paints made of any resin. It is particularly effective for cationic water-dispersible resins and polymeric emulsions which themselves have poor pigment dispersibility. The blending ratio of the cationic aqueous pigment dispersion of the present invention to the aqueous paint can be varied within a wide range depending on the type of pigment in the dispersion and the degree of coloring required for the final paint. The pigment dispersion can be blended in an amount of about 2 to about 1000 parts by weight per 100 parts by weight of the resin content of the above-mentioned aqueous paint. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. In the examples, parts and % indicate parts by weight and % by weight. Example 1 300 parts of n-butyl cellosolve was placed in a reaction container,
It was heated to 120°C. Next, mixtures in the proportions shown below were separately added dropwise to this solution over a period of about 2 hours. The reaction was carried out under nitrogen injection while stirring the solution. Stearyl methacrylate 113 parts N-vinyl-2-pyrrolidone 93 parts and N,N-dimethylaminoethyl methacrylate
A mixture consisting of 44 parts of azobisdimethylvaleronitrile; A mixture of 19 parts of azobisdimethylvaleronitrile and 50 parts of n-butyl cellosolve; One hour after the completion of dropping the above mixture, 2.5 parts of azobisisobutyronitrile was added to the reaction solution, and after another 2 hours. , 2.5 parts of azobisisobutyronitrile were added to the reaction solution, and the reaction was then carried out while maintaining the temperature at 120° C. for 2 hours. After the reaction is complete, unreacted monomers and n-butyl cellosolve are distilled under reduced pressure, and the heated residue is
A copolymer solution with a Gardner viscosity of 70.3% and a Gardner viscosity (40% n-butyl cellosolve solution) B was obtained. Furthermore, 179 parts of the copolymer solution was placed in a reaction vessel, and approximately
The temperature was raised to 50°C, 6.6 parts of an 88% lactic acid aqueous solution was added, and then the temperature was further raised to 90°C and heated for about 30 minutes. Thereafter, the mixture was cooled to 50°C, 4.7 parts of 1,2-butylene oxide and 3.5 parts of water were added, and the mixture was heated to 110°C and reacted for about 3 hours to form a quaternary ammonium. The quaternary ammonium group content of the resulting copolymer was approximately 0.25 meq/g copolymer. After cooling the obtained water-solubilized copolymer to room temperature,
Water was added to obtain 40% dispersant (). Next, a mixture of 8.3 parts of this dispersant () and 200 parts of titanium white pigment (Titanium White R-5N manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) was dispersed for 0.5 hours using a Red Devil dispersion machine to form an aqueous pigment dispersion of the present invention. I got (A). Similarly, pigments were dispersed in the proportions shown in Table 1 below to obtain aqueous pigment dispersions (B) and (C) of the present invention. Pigments other than titanium white were dispersed for 1 hour. The properties of the obtained cationic aqueous pigment dispersion are summarized in Table 1 below. Next, the pigment dispersion liquid and the water-based resin shown in Table 2 below are thoroughly mixed to form water-based paints (1) to (4).
I got it. The coating film performance of the obtained water-based paint is summarized in Table 2 below. Example 2 (2-a) The following ingredients: Safflower oil fatty acid 236 parts Glycidyl methacrylate 119 parts Hydroquinone 0.4 parts Tetraethylammonium bromide 0.2 parts were placed in a reaction vessel. The reaction is 140 while stirring.
The addition reaction product was obtained at a temperature of ~150°C.
The addition reaction between epoxy groups and carboxyl groups was monitored while measuring the amount of remaining carboxyl groups. The reaction took approximately 4 hours to complete. (2-b) 350 parts of n-butyl cellosolve was placed in a reaction vessel and heated to 120°C. Next, a mixture in the proportions shown below was added dropwise to this solution over about 2 hours. The reaction was carried out under nitrogen injection. Fatty acid modified monomer obtained in (2-a) above 113 parts N-vinylpyrrolidone 126 parts N,N-dimethylaminoethyl methacrylate
11 parts azobisdimethylvaleronitrile 17 parts The reaction temperature was kept at 120°C, the above mixture was added dropwise while stirring the reaction solution, and polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, with a heating residue of 70.6% and Gardner. Viscosity (40% n-butyl cellosolve solution)
A copolymer solution of J was obtained. Furthermore, 211 parts of this copolymer solution was placed in a reaction container and heated to approximately 50°C.
After adding 3.5 parts of 88% lactic acid aqueous solution, the temperature was raised to 70°C.
25 parts of 1,2-butylene oxide and 2 parts of water were added, the temperature was further raised to 110°C, and the mixture was reacted for about 3 hours to form a quaternary ammonium. The quaternary ammonium group content of the obtained copolymer was approximately 0.2 milliequivalent/
g copolymer. Water was added to this water-solubilized copolymer to obtain a 40% dispersant (). Next, using the obtained dispersant (),
The pigment shown in Example 1 was dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain an aqueous pigment dispersion (D) of the present invention. In addition, a water-based paint (5) was prepared by thoroughly mixing this pigment dispersion (D) and the water-based resin shown in Table 2 below. The properties of the pigment dispersion (D) and the coating performance of the water-based paint (5) are shown in Tables 1 and 2 below, respectively. Example 3 (1-a) The following components: 133 parts of isononanoic acid 119 parts of glycidyl methacrylate 0.3 parts of hydroquinone 0.2 parts of tetraethylammonium bromide were placed in a reaction vessel. The reaction is 140 while stirring.
The addition reaction product was obtained at a temperature of ~150°C.
The addition reaction between epoxy groups and carboxyl groups was monitored while measuring the amount of remaining carboxyl groups. The reaction took approximately 4 hours to complete. (1-b) The following components: Synthetic fatty acid modified monomer obtained in (1-a) above
113 parts N,N-dimethylacrylamide 115 parts N,N-dimethylaminoethyl methacrylate
A mixture of 44 parts of azobisdimethylvaleronitrile, 17 parts of n-butyl cellosolve, and 50 parts of n-butyl cellosolve was subjected to a polymerization reaction according to the method described in Example 1. Heating residue 70.3%, Gardner viscosity (40
% n-Butyl cellosolve solution) A copolymer solution of A was obtained. Furthermore, 180 parts of this copolymer solution was placed in a reaction vessel, the temperature was raised to approximately 50°C, 6.6 parts of an 88% lactic acid aqueous solution was added, the temperature was raised to 80°C, 4.7 parts of 1,2-butylene oxide and 3.5 parts of water was added, and the mixture was further reacted at 110°C for about 2.5 hours to form a quaternary ammonium. The quaternary ammonium group content of the obtained copolymer was about 0.3 meq/g copolymer. Water was added to this water-solubilized copolymer to obtain a 40% dispersant (). Next, using the obtained dispersant (2), pigments shown in Table 1 below were dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain an aqueous pigment dispersion (E) of the present invention. In addition, a water-based paint (6) was prepared by thoroughly mixing this pigment dispersion (E) and a water-based resin shown in Table 2 below. The properties of the pigment dispersion (E) and the coating performance of the water-based paint (6) are shown in Tables 1 and 2 below, respectively. Example 4 Fatty acid modified monomer obtained in (2-a) 102 parts N-vinylpyrrolidone 92 parts Acrylic acid 11 parts A mixture of 44 parts N,N-dimethylaminopropylmethacrylamide and 17 parts azobisdimethylvaleronitrile A mixture of 50 parts of n-butyl cellosolve was subjected to a polymerization reaction according to the method described in Example 1. Heating residue 71.0%, Gardner viscosity (40
% n-Butyl cellosolve solution) A copolymer solution of H was obtained. Furthermore, 180 parts of this copolymer solution was placed in a reaction vessel, the temperature was raised to about 50°C, 7.7 parts of acetic acid was added, and the temperature was raised to 80°C, 9.4 parts of 1,2-butylene oxide and 7.0 parts of water. was added, the temperature was further raised to 110°C, and the mixture was reacted for about 3.5 hours to form a quaternary ammonium. The quaternary ammonium group content of the obtained copolymer was approximately 0.5 milliequivalent/g copolymer.
A 40% dispersion () was obtained by adding the water-soluble copolymer to the water-soluble copolymer. Next, using the obtained dispersant (),
The pigment shown in Example 1 was dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain an aqueous pigment dispersion (F) of the present invention. Further, a water-based paint (7) was prepared by sufficiently mixing this pigment dispersion (F) and the water-based resin shown in Table 2 below. The properties of the pigment dispersion (F) and the film performance of the water-based paint (7) are shown in Tables 1 and 2 below, respectively. Example 5 Fatty acid modified monomer obtained in (2-a) 93 parts N-vinylpyrrolidone 83 parts N,N-dimethylaminoethyl methacrylate
A mixture of 44 parts n-butyl methacrylate 30 parts and azobisdimethylvaleronitrile 18 parts n-butyl cellosolve 50 parts was subjected to a polymerization reaction according to the method described in Example 1. Heating residue 70.4%, Gardner viscosity (40
% n-butyl cellosolve solution) A copolymer solution of G was obtained. Furthermore, 180 parts of this copolymer solution was placed in a reaction vessel, heated to about 50°C, 13.2 parts of an 88% lactic acid aqueous solution was added, and the temperature was raised to about 90°C, and 17.1 parts of butyl glycidyl ether and 7.0 parts of water were added. 120
The mixture was reacted at ℃ for about 3 hours to form a quaternary ammonium. The quaternary ammonium group content of the resulting copolymer was approximately 0.45 meq/g copolymer. Water was added to this water-solubilized copolymer to obtain a 40% dispersant (). Next, using the obtained dispersant (),
The pigment shown in Example 1 was dispersed in the same manner as in Example 1 to obtain an aqueous pigment dispersion (G) of the present invention. In addition, a water-based paint (8) was prepared by thoroughly mixing this pigment dispersion (G) and the water-based resin shown in Table 2 below. The properties of the pigment dispersion (G) and the film performance of the water-based paint (8) are shown in Tables 1 and 2 below, respectively.
【表】【table】
【表】【table】
水性塗料(1)〜(8)に水性ドライヤー(大日本イン
キ社製商品名“デイクネート”、コバルト金属含
量3%)を樹脂固形分100部に対し1部の割合で
添加し、軟鋼板に塗装した。20℃、相対湿度75%
で3日間乾燥した後、試験に供した。
ゴバン目付着性:1mm幅のゴバン目を100個作
り、その上にセロフアン粘着テープをはりつけそ
れを勢いよくはがして試験した。
耐水性:20℃の水道水に2日間浸漬して塗面状
態を肉眼で調べた。
Add a water-based dryer (trade name: "Deiknate", manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd., cobalt metal content: 3%) to the water-based paints (1) to (8) at a ratio of 1 part to 100 parts of resin solid content, and paint on a mild steel plate. did. 20℃, relative humidity 75%
After drying for 3 days, it was used for testing. String adhesion: A test was carried out by making 100 1 mm wide grids, pasting cellophane adhesive tape on them, and peeling off the tape vigorously. Water resistance: The condition of the coated surface was visually examined by immersing it in tap water at 20°C for 2 days.
Claims (1)
分散液において、該分散剤が (A) 油脂脂肪酸又は合成飽和脂肪酸で変性された
(メタ)アクリル系単量体 3〜98重量部 (B) アミノアルキル(メタ)アクリレート又はア
ミノアルキル(メタ)アクリルアミド系単量体
1〜97重量部 及び (C) 上記(B)以外のα,β−エチレン性不飽和含窒
素単量体 0〜96重量部 (D) 上記(A)、(B)、(C)以外のα,β−エチレン性不
飽和単量体 0〜91重量部 を共重合し、生成する共重合体中に存在するアミ
ノ基を4級アンモニウム化することにより得られ
る水溶性共重合体であることを特徴とするカチオ
ン系水性顔料分散液。[Scope of Claims] 1. An aqueous pigment dispersion consisting of a pigment, a dispersant, and an aqueous medium, in which the dispersant is (A) a (meth)acrylic monomer modified with an oil or fat fatty acid or a synthetic saturated fatty acid 3-98 Part by weight (B) Aminoalkyl (meth)acrylate or aminoalkyl (meth)acrylamide monomer
1 to 97 parts by weight and (C) α,β-ethylenically unsaturated nitrogen-containing monomer other than the above (B) 0 to 96 parts by weight (D) Other than the above (A), (B), and (C) It must be a water-soluble copolymer obtained by copolymerizing 0 to 91 parts by weight of an α,β-ethylenically unsaturated monomer and converting the amino groups present in the resulting copolymer into quaternary ammonium. A cationic aqueous pigment dispersion characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59071728A JPS60217271A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | Cationic aqueous pigment dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59071728A JPS60217271A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | Cationic aqueous pigment dispersion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60217271A JPS60217271A (en) | 1985-10-30 |
JPH0576509B2 true JPH0576509B2 (en) | 1993-10-22 |
Family
ID=13468868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59071728A Granted JPS60217271A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | Cationic aqueous pigment dispersion |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS60217271A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0788455B2 (en) * | 1986-05-30 | 1995-09-27 | 大日精化工業株式会社 | Pigment composition |
PL3250537T3 (en) * | 2015-01-28 | 2022-02-14 | Hercules Llc | Ceramic binder composition for ceramic coated separator for lithium ion batteries, methods of producing same, and uses thereof |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP59071728A patent/JPS60217271A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60217271A (en) | 1985-10-30 |
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