JPH0710908A

JPH0710908A - 水性樹脂分散体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0710908A
Application number: JP15496593A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hashimoto; 富雄橋本; Takako Kanayama; 隆子金山
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】形成する皮膜は有機溶剤型樹脂の皮膜に匹敵す
る透明性、平滑性、耐水性、あるいは耐溶剤性等の性能
に優れた水性樹脂分散体を得ること。【構成】不飽和二重結合を有する単量体あるいはこれを
主成分とする単量体（Ａ）に、有機アルコキシシラン化
合物（Ｂ）を１〜５０重量％添加し、界面活性剤、重合
開始剤、重合促進剤および水の存在下でエマルジョン重
合して得られる水性樹脂分散体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不飽和単量体および有
機アルコキシシラン化合物を乳化重合させて得られる超
微粒子化水性樹脂分散体および製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、不飽和単量体を界面活性剤の存在
下で乳化重合させて水性樹脂分散体を製造する方法が知
られているが、このような方法で得られる水性樹脂分散
体の粒子径は大きく、また形成する皮膜は有機溶剤型樹
脂の皮膜に比べ透明性、平滑性、耐水性、あるいは耐溶
剤性等の性能に劣るという欠点があった。また、有機ア
ルコキシシラン化合物を含有しない水性樹脂分散体は、
無機質基材への浸透性、密着性を満足させるものではな
かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、検討の
結果、（メタ）アクリル酸のアクリルエステルからなる
単量体あるいはこれを主成分とする単量体に有機アルコ
キシシランを併用し、界面活性剤、重合開始剤、重合促
進剤の存在下でエマルジョン重合することで得られる水
性樹脂分散体で形成させる皮膜が、透明性、平滑性、耐
水性、耐溶剤性、浸透性、密着性を向上させることを見
いだし本発明に至ったものである。

【課題を解決するための手段】第一の発明は、不飽和二
重結合を有する単量体あるいはこれを主成分とする単量
体（Ａ）に、有機アルコキシシラン化合物（Ｂ）を１〜
５０重量％添加し、界面活性剤、重合開始剤、重合促進
剤および水の存在下でエマルジョン重合して得られる水
性樹脂分散体である。第二の発明は、不飽和二重結合を
有する単量体あるいはこれを主成分とする単量体（Ａ）
の２０〜１００重量％および有機アルコキシシラン化合
物（Ｂ）の２０〜１００重量％、および上記重合促進剤
の１〜５０重量％を上記界面活性剤の１〜７５重量％の
存在下でエマルジョンとし、上記界面活性剤の残量と上
記重合促進剤の残量とを含む水中に上記単量体エマルジ
ョンを滴下することにより単量体を重合させ、平均粒子
径が１０〜１００ｎｍの樹脂粒子を生成させることを特
徴とする水性樹脂分散体の製造方法である。

【０００４】本発明に使用する不飽和二重結合を有する
単量体あるいはこれを主成分とする単量体（Ａ）として
は、（メタ）アクリル酸のアクリルエステルからなる単
量体であり、アクリル酸メチル，アクリル酸エチル，ア
クリル酸ブチル，アクリル酸２エチルヘキシル等アクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸メチル，メタクリル酸エ
チル，メタクリル酸ブチル，メタクリル酸２エチルヘキ
シル，メタクリル酸オクチル，メタクリル酸ステアリル
等メタクリル酸エステル類、スチレン，α−メチルスチ
レン，ビニルトルエン，アクリロニトリル，酢酸ビニ
ル，プロピオン酸ビニル等がある。

【０００５】また、製造時や樹脂保存時の安定性を改良
するために、アクリル酸，メタクリル酸，マレイン酸，
フマル酸，イタコン酸，パラビニル安息香酸，パラビニ
ルベンゼンスルフォン酸等酸系単量体が、また、流動性
や乾燥性の調製を主目的として、アクリルアミド，メタ
クリルアミド，Ｎ−メチロールアクリルアミド，アクリ
ル酸ヒドロキシエチル，アクリル酸ヒドロキシプロピ
ル，メタクリル酸ヒドロキシエチル，メタクリル酸ヒド
ロキシプロピル等が使用できる。さらに皮膜に架橋構造
を付与する目的で、エチレングリコールジメタクリレー
ト，ジビニルベンゼン等も使用できる。

【０００６】本方法で使用する界面活性剤は、通常のア
ニオン性またはノニオン性界面活性剤あるいは両者の混
合物であり、さらに分子内にラジカル重合可能な不飽和
基を１個以上有する界面活性剤（以下「反応性乳化剤」
と称す）との混合物である。これら界面活性剤の使用量
は、単量体（Ａ）に対し０．３〜８．０重量％、好まし
くは１．０〜５．０重量％の範囲で使用することが望ま
しい。界面活性剤量が少ないと反応系が凝集したり、反
応が完結しなかったりし、多いと反応系の粘度が高くな
りすぎたりする。

【０００７】本方法で使用する重合開始剤は、熱または
還元性物質によってラジカル分解して単量体の付加重合
をおこなわせしめるもので、水溶性または油溶性の過硫
酸塩、過酸化物およびアゾビス化合物である。たとえ
ば、過硫酸カリウム，過硫酸アンモニウム，ｔ−ブチル
ハイドロパーオキサイド，過酸化水素，アゾビスイソブ
チルニトリル（ＡＩＢＮ），ロンガリット，メタ重亜硫
酸ナトリウム等が使用できる。本方法で使用する重合促
進剤は、遷移金属イオンを使用するが、硫酸第二銅，塩
化第二銅，硫酸第二鉄等が好ましい。

【０００８】本方法で使用する有機アルコキシシラン化
合物は、同一分子内に異なる２種の官能基を有し、有機
樹脂と無機物のなかだちの役目を果たすもので、Ｘ〜Ｓ
ｉ（ＯＲ）₃の式で表され、Ｘは有機質と反応する官能
基（アミノ基，ビニル基，エポキシ基，メルカプト基，
クロル基等）で、Ｒは加水分解可能な基（メトキシ基，
エトキシ基等）である。たとえば、ビニルトリメトキシ
シラン，ビニルトリエトキシシラン，３−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン，３−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシラン，３−アミノプロピルトリ
エトキシシラン等があり、不飽和単量体に対して１〜５
０重量％の範囲で使用する。

【０００９】以下実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。

【実施例】

実施例１攪拌機、温度計、滴下ロート、還流器を備えた反応容器
に表１に示す反応缶量を仕込み窒素ガスで飽和させる。
表１の滴下分は、あらかじめ混合しておく。内温を５５
℃に昇温したのち、過硫酸アンモニウム，メタ重亜硫酸
ナトリウムを添加し均一に溶解させたのち滴下を開始す
る。全量を１時間で滴下し、滴下終了時に過硫酸アンモ
ニウム，メタ重亜硫酸ナトリウムを添加する。６５℃で
さらに１時間加熱熟成したのち冷却しアンモニア水でＰ
Ｈ８〜９の範囲に調製し、固形分３０重量％，粘度１０
ｃｐｓ、粒子径５３ｎｍの水性樹脂分散体を得た。な
お、粒子径は重量平均粒子径であり、測定機器はコール
ター社製ナノサイザーＴＭ型を使用した。

【００１０】

【表１】

【００１１】実施例２〜５，比較例１〜３実施例１と同様の方法で、表２の通り不飽和単量体，界
面活性剤，有機アルコキシシラン化合物の種類と量を変
えて水性樹脂分散体を得た。

【００１２】

【表２】

【００１３】実施例，比較例より得られた水性樹脂分散
体を用いて皮膜を作成し、温水浸漬吸水率，吸アルカリ
率，および引張強伸度を測定した。また、水性樹脂分散
体に成膜助剤等を加え調整し、無機基材への密着性試験
を行った。

【００１４】〔皮膜の作成〕実施例または比較例で得ら
れた水性樹脂分散体をガラス枠付きテフロン板に流し込
み４０℃で一昼夜乾燥させ、膜厚０．５ｍｍの皮膜を作
成し試験に供した。〔皮膜の試験方法〕１．温水浸漬吸水率皮膜の作成で得られた皮膜を４０℃温水に１週間浸漬す
る。温水から取り出ししたあと、付着している水をガー
ゼで取り除き直ちに式１により温水浸漬吸水率を計算す
る。

【００１５】［式１］温水浸漬吸水率＝（温水浸漬後の重量／初期重量）×１
００

【００１６】２．吸アルカリ率皮膜の作成で得られた皮膜をアルカリ水溶液（０．１重
量％水酸化ナトリウム水溶液に水酸化カルシウムを飽和
させたもの）に浸漬する。アルカリ水溶液から取り出し
たあと、流水で洗い、付着している水をガーゼで取り除
き直ちに式２により吸アルカリ率を計算する。

【００１７】［式２］吸アルカリ率＝（アルカリ浸漬後の重量／初期重量）×
１００

【００１８】３．破断強度と伸び率皮膜の作成で得られた皮膜をダンベル２号に打抜き、２
０℃−６５％ＲＨの恒温室にて引張速度１００ｍｍ／分
で引張試験を行い、破断強度と伸び率を計算する。

【００１９】４．密着性実施例または比較例で得られた水性樹脂分散体に成膜助
剤（ブチルセロソルブ）を添加し水で２０％に調整した
ものをケイ酸カルシウム板に塗布し、１１０℃で１０分
間熱風乾燥する。冷却後カッターにて碁盤目試験を行い
剥がれ状態を目視判定する。

【００２０】

【表３】比較例３は凝集物が多く良好な水性樹脂分散体が得られ
なかった。

【発明の効果】本発明で得られる水性樹脂分散体を塗料
に適応することにより、皮膜が透明性、平滑性、耐水
性、浸透性、密着性を向上させた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不飽和二重結合を有する単量体あるいはこ
れを主成分とする単量体（Ａ）に、有機アルコキシシラ
ン化合物（Ｂ）を１〜５０重量％添加し、界面活性剤、
重合開始剤、重合促進剤および水の存在下でエマルジョ
ン重合して得られる水性樹脂分散体。
【請求項２】不飽和二重結合を有する単量体あるいはこ
れを主成分とする単量体（Ａ）の２０〜１００重量％お
よび有機アルコキシシラン化合物（Ｂ）の２０〜１００
重量％、および上記重合促進剤の１〜５０重量％を上記
界面活性剤の１〜７５重量％の存在下でエマルジョンと
し、上記界面活性剤の残量と上記重合促進剤の残量とを
含む水中に上記単量体エマルジョンを滴下することによ
り単量体を重合させ、平均粒子径が１０〜１００ｎｍの
樹脂粒子を生成させることを特徴とする水性樹脂分散体
の製造方法。