JPH07316240A - Composition for graft copolymer,its preparation and coating composition - Google Patents
Composition for graft copolymer,its preparation and coating compositionInfo
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- JPH07316240A JPH07316240A JP14542595A JP14542595A JPH07316240A JP H07316240 A JPH07316240 A JP H07316240A JP 14542595 A JP14542595 A JP 14542595A JP 14542595 A JP14542595 A JP 14542595A JP H07316240 A JPH07316240 A JP H07316240A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はグラフト共重合体用組成
物に関するとともに自己安定化ラテックスと呼ばれる、
水系グラフト共重合体分散物を安定化する中和されたカ
ルボン酸もしくはアミノ官能性をグラフト部分に有する
グラフト共重合体に関する。特に、本発明はグラフト共
重合体の分子量調節に関する。また、本発明はそのよう
な共重合体の製造方法に関する。さらに、本発明はその
ようなグラフト共重合体を使用した塗料組成物に関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a composition for a graft copolymer and is called a self-stabilized latex.
The present invention relates to a graft copolymer having a neutralized carboxylic acid or amino functionality which stabilizes an aqueous graft copolymer dispersion in a graft portion. In particular, the present invention relates to controlling the molecular weight of graft copolymers. The present invention also relates to a method for producing such a copolymer. Furthermore, the present invention relates to a coating composition using such a graft copolymer.
【0002】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たる米国特許出願第246,196号(1994
年5月19日出願)の明細書の記載に基づくものであっ
て、当該米国特許出願の番号を参照することによって当
該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分
を構成するものとする。The description of the present specification is based on the priority of the present application, US Patent Application No. 246,196 (1994).
(May 19, 2016), and the description of the specification of the US patent application constitutes a part of the specification by referring to the number of the US patent application. And
【0003】[0003]
【従来の技術】自動車やトラックはいくつかの周知の理
由から外装仕上塗を施される。まず、そのような仕上塗
は腐蝕に対する障壁保護を与える。第二に、消費者は魅
力的な美的仕上を有する外装仕上塗の方を好み、これに
は高光沢(high gloss)かつ優れたDOI
(像の明瞭性)が含まれる。BACKGROUND OF THE INVENTION Automobiles and trucks are exterior finish coated for several well-known reasons. First, such topcoats provide barrier protection against corrosion. Second, consumers prefer exterior finishes that have an attractive aesthetic finish because of their high gloss and excellent DOI.
(Image clarity) is included.
【0004】塗料組成物は1種以上の皮膜(塗膜)形成
性ポリマーを含んでいる。アクリルポリマーは典型的に
は線状ポリマーであり、適用すると架橋剤と反応して硬
化する。しかしながら、非線状グラフト共重合体の使用
が開示されている。例えば、米国特許第4,801,6
53号公報[ダスら(Das et al.)]はヒド
ロキシ官能性グラフト共重合体の使用を記載している。
ダスらはアクリルポリマーに含まれるグリシジルエステ
ルのエポキシ基と、このアクリルポリマーの存在下に重
合されるビニルポリマーの少なくとも一部に存在するカ
ルボキシル基との間の縮合反応によりグラフトすること
を記載している。The coating composition contains one or more film-forming polymers. Acrylic polymers are typically linear polymers that, when applied, react with a crosslinker to cure. However, the use of non-linear graft copolymers has been disclosed. For example, U.S. Pat. No. 4,801,6
No. 53 [Das et al.] Describes the use of hydroxy-functional graft copolymers.
Das et al. Describe grafting by a condensation reaction between an epoxy group of a glycidyl ester contained in an acrylic polymer and a carboxyl group present in at least a part of a vinyl polymer polymerized in the presence of the acrylic polymer. There is.
【0005】グラフトポリマー一般の製造において、種
々のリビング重合法が開示されている。これらは選択的
にリビング末端(living ends)で停止させ
ることにより末端に官能基を持つ(functiona
lly ended)ポリマーを得るためである。その
ような官能基を末端に持つポリマーを引き続き他のポリ
マーにポリマー主鎖上のいわゆるマクロモノマー「アー
ム」(arm)として結合させて櫛形またはグラフト共
重合体を形成してもよい。ウェブスター(Webste
r)は「リビング・ポリメライゼーション・メソッヅ」
251サイエンス887(1991年2月22日号)
[“Living Polymerization M
ethods,” 251 SCIENCE 887
(22 February 1991)において、一般
的に、立体形状(architectural for
ms)ポリマーを製造するためのリビング重合法を開示
している。Various living polymerization methods have been disclosed in the production of graft polymers in general. These have functional groups at the ends by selectively terminating at living ends (functiona).
This is to obtain a ly-ended polymer. Polymers terminated with such functional groups may subsequently be attached to other polymers as so-called macromonomer "arms" (arms) on the polymer backbone to form comb or graft copolymers. Webster
r) is "Living Polymerization Method"
251 Science 887 (February 22, 1991 issue)
["Living Polymerization M
methods, "251 SCIENCE 887
(22 February 1991), in general, a three-dimensional shape
ms) discloses a living polymerization process for making polymers.
【0006】米国特許第4,680,352号公報(J
anowicz et al.)、米国特許第4,72
2,984号公報(Janowicz)およびPCT
WO87/03605号公報はコバルト(Co)キレー
トを遊離基(ラジカル)重合における連鎖移動剤として
使用することを開示している。最後の特許はコバルト連
鎖移動により製造したマクロモノマーは重合して塗料用
樹脂および成形用樹脂に有用なグラフト共重合体を生成
することができるが、このようなグラフト共重合体には
ハイソリッドな仕上塗料や水系または溶媒基仕上塗料が
含まれる。しかしながら、そのようなポリマーの使用
は、例えば米国特許第5,010,140号公報に開示
されているように自動車用仕上塗料における用途に限ら
れている。US Pat. No. 4,680,352 (J
anowicz et al. ), U.S. Pat. No. 4,72
2,984 (Janowicz) and PCT
WO87 / 03605 discloses the use of cobalt (Co) chelate as a chain transfer agent in free radical (radical) polymerization. The last patent shows that macromonomers prepared by cobalt chain transfer can be polymerized to form graft copolymers useful in coating resins and molding resins, but such graft copolymers are highly solid. Includes finish paints and water-based or solvent-based finish paints. However, the use of such polymers is limited to applications in automotive finishes, as disclosed, for example, in US Pat. No. 5,010,140.
【0007】水分散性ポリマーは周知であり、水をベー
スとする(水基)塗料組成物、顔料分散物、接着剤等を
形成するのに使用されてきた。カルボキシル基を含有す
るグラフト共重合体とこれらのポリマーの製造方法は特
開平1−182304号公報(公開日:1989年7月
20日)に示されている。この公報はカルボキシル基を
有するグラフト共重合体を示し、親水性を有するアクリ
ル酸とメタクリル酸からなる側鎖を開示している。この
公報は、さらに、アクリル酸またはメタクリル酸の第三
アルコール基エステルユニットを使用してグラフト共重
合体を形成するのに使用されるマクロモノマーを形成
し、次いでこれを加水分解してポリマー上にカルボン酸
基を形成することを教示している。この公報に記載の方
法は、純粋なグラフト共重合体を形成せず、グラフト共
重合体と、グラフト共重合体から形成された顔料分散物
およびそのような組成物から形成された仕上塗料にとっ
て有害な低分子量成分との混合物を生じ、効率のよい方
法ではない。Water-dispersible polymers are well known and have been used to form water-based (water-based) coating compositions, pigment dispersions, adhesives and the like. A graft copolymer containing a carboxyl group and a method for producing these polymers are disclosed in JP-A-1-182304 (publication date: July 20, 1989). This publication shows a graft copolymer having a carboxyl group, and discloses hydrophilic side chains composed of acrylic acid and methacrylic acid. The publication further discloses that a tertiary alcohol-based ester unit of acrylic acid or methacrylic acid is used to form the macromonomer used to form the graft copolymer, which is then hydrolyzed onto the polymer. It teaches forming carboxylic acid groups. The method described in this publication does not form a pure graft copolymer and is detrimental to the graft copolymer, the pigment dispersion formed from the graft copolymer and the finishing coating formed from such a composition. It produces a mixture with various low molecular weight components and is not an efficient method.
【0008】EP0363723公報(BASF)はメ
ラミンホルムアルデヒドで架橋させるOEMクリアコー
トに使用する酸官能性アクリル共重合体分散物を記載し
ている。このアクリル共重合体は溶媒中で2段階法で調
製される。この2段階法では親水性部分(酸官能性モノ
マー)は2段階の一方に濃縮される。その後、共重合体
全体をアミンで中和し、水に分散する。1段階法製品と
の差は固形物/粘度関係が2段階アクリルの方がよいと
いう点である。この技術の欠点は親水性部分は酸官能性
モノマーの存在量が60%を超えていることが必要であ
り、耐湿性に問題を生じることがある。EP 0363723 (BASF) describes acid functional acrylic copolymer dispersions for use in OEM clearcoats which are crosslinked with melamine formaldehyde. This acrylic copolymer is prepared in a solvent in a two-step process. In this two-step method, the hydrophilic portion (acid-functional monomer) is concentrated in one of two steps. Then, the whole copolymer is neutralized with an amine and dispersed in water. The difference with the one-stage process product is that the two-stage acrylic has a better solids / viscosity relationship. The drawback of this technique is that the hydrophilic part requires that the amount of acid-functional monomer present exceeds 60%, which may cause a problem in moisture resistance.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は水系塗
料に有用な改善されたグラフト共重合体用組成物を提供
することである。It is an object of the present invention to provide improved graft copolymer compositions useful in waterborne coatings.
【0010】本発明の別の目的は、そのようなグラフト
共重合体を含んで成る塗料組成物を提供することにあ
る。Another object of the invention is to provide a coating composition comprising such a graft copolymer.
【0011】本発明のまた別の目的は、そのようなグラ
フト共重合体の製造方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for producing such a graft copolymer.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明はアクリル共重合
体マクロモノマーから調製されたグラフト共重合体に関
するものであり、このアクリル共重合体マクロモノマー
は、その重量に基づいて10重量%以上の重合可能な、
カルボン酸基もしくはアミノ基のいずれかを有するα−
βエチレン用不飽和モノマーを有する。そのようなマク
ロモノマーは好適には重量平均分子量(MW)が500
〜30,000であってもよい。このマクロモノマーの
約2〜98%(重量)は、以下に詳細に述べるように、
オリゴマー連鎖移動剤の存在下で他のα−βエチレン様
不飽和モノマーのブレンド98〜2%と共重合してMW
が3,000以上のグラフト共重合体を形成する。この
グラフト共重合体は主鎖モノマーを上述のマクロモノマ
ーの水系分散物の存在下に共重合することにより形成す
ることができる。マクロモノマーは水に分散する前に中
和することができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a graft copolymer prepared from an acrylic copolymer macromonomer, the acrylic copolymer macromonomer being present in an amount of at least 10% by weight based on its weight. Polymerizable,
Α- having either a carboxylic acid group or an amino group
It has an unsaturated monomer for β-ethylene. Such macromonomers preferably have a weight average molecular weight (MW) of 500.
May be ˜30,000. About 2 to 98% (by weight) of this macromonomer, as detailed below,
MW by copolymerizing with a blend of 98-2% of another α-β ethylenically unsaturated monomer in the presence of an oligomeric chain transfer agent.
Of 3,000 or more to form a graft copolymer. This graft copolymer can be formed by copolymerizing a main chain monomer in the presence of an aqueous dispersion of the above macromonomer. The macromonomer can be neutralized before it is dispersed in water.
【0013】これらのグラフト共重合体を使用すること
により改善された水系もしくは水に担持された塗料系が
得られる。そのような組成物は自動車の仕上塗料用に望
ましい優れた塗布性を与えるという利点を有することが
見出された。By using these graft copolymers, improved water-based or water-borne coating systems are obtained. It has been found that such compositions have the advantage of providing the desired excellent coatability for automotive finishes.
【0014】すなわち、上述の目的を達成するために、
本発明の第1の解決手段に従う、分子量3,000〜5
00,000のグラフト共重合体用組成物は下記の反応
生成物を含んで成ることを特徴とする: (a)前記グラフト共重合体の重量に基づいて2〜98
重量%の、前記グラフト共重合体のポリマー主鎖を形成
するための重合されたエチレン様不飽和モノマー、
(b)前記グラフト共重合体の重量に基づいて98〜2
重量%の、その単一の末端において前記ポリマー主鎖に
結合するためのマクロモノマーであって、分子量が50
0〜30,000であり、かつ、カルボン酸官能基また
はアミン官能基の一つを有する重合されたα−βエチレ
ン様不飽和モノマーを該マクロモノマーの重量に基づい
て10〜100%含んで成るマクロモノマー、(c)前
記グラフト共重合体の重量に基づいて1.0〜20重量
%の1種以上の末端不飽和オリゴマーであって、前記
(b)のマクロモノマーよりも実質的に低い平均分子量
と低い水溶性とを有する末端不飽和オリゴマー、ただ
し、前記カルボン酸またはアミン基の少なくとも一部は
中和されており、前記マクロモノマーは水系担体に溶解
性または分散性であり、前記グラフト共重合体部分であ
って不溶性粒子を形成する部分を安定化し、前記オリゴ
マーは前記グラフト共重合体の分子量を制限する効果を
有する。That is, in order to achieve the above object,
According to the first solution of the invention, a molecular weight of 3,000 to 5
0,000 graft copolymer compositions are characterized in that they comprise the following reaction products: (a) 2-98 based on the weight of the graft copolymer.
Wt% of polymerized ethylenically unsaturated monomers to form the polymer backbone of the graft copolymer,
(B) 98-2 based on the weight of the graft copolymer
% Of macromonomer for attaching to said polymer backbone at its single end, having a molecular weight of 50
0 to 30,000 and comprising 10 to 100% polymerized α-β ethylenically unsaturated monomer having one of a carboxylic acid function or an amine function, based on the weight of the macromonomer. Macromonomer, (c) 1.0-20 wt% of one or more terminally unsaturated oligomers based on the weight of the graft copolymer, the average being substantially lower than the macromonomer of (b). A terminal unsaturated oligomer having a molecular weight and low water solubility, provided that at least a part of the carboxylic acid or amine group is neutralized, the macromonomer is soluble or dispersible in an aqueous carrier, and the graft copolymer The oligomer has the effect of stabilizing the portion of the polymer that forms the insoluble particles and limiting the molecular weight of the graft copolymer.
【0015】ここに、前記オリゴマーまたはオリゴマー
の分子量分布が下記の末端基を有していてもよい:Here, the oligomer or the molecular weight distribution of the oligomer may have the following end groups:
【0016】[0016]
【化1】 [Chemical 1]
【0017】(式中、Xは−CONR2 、−COOR,
OR1 、−OCOR、−OCOOR1、−NRCOOR1
、ハロ、シアノ、あるいは置換もしくは非置換フェニ
ルまたはアリールであり、各Rは独立に水素、シリル、
あるいは置換もしくは非置換のアルキル、アルキルエー
テル、フェニル、ベンジルおよびアリールより成る群か
ら選ばれ、ここに置換とはエポキシ、ヒドロキシ、イソ
シアナト、シアノ、アミノ、シリル、酸、ハロおよびア
シルから成る群から選ばれた置換基を有することを意味
し、R1 はHを除いてRと同じであり、各アルキルは独
立に炭素数1〜12の分岐または非分岐炭化水素および
炭素数4〜12、好ましくは5〜6の環状炭化水素から
選ばれ、ハロはブロモ、ヨード、クロロまたはフルオロ
であり、Xが置換もしくは非置換フェニルまたはアリー
ルのときは純粋なダイマーの使用を除く)。(Where X is --CONR 2 , --COOR,
OR 1 , -OCOR, -OCOOR 1 , -NRCOOR 1
, Halo, cyano, or substituted or unsubstituted phenyl or aryl, each R independently being hydrogen, silyl,
Alternatively, it is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl, alkyl ether, phenyl, benzyl and aryl, where the substituted is selected from the group consisting of epoxy, hydroxy, isocyanato, cyano, amino, silyl, acid, halo and acyl. means having a substitution group, R 1 is the same as R except H, each alkyl branched or unbranched hydrocarbons and 4-12 carbon atoms having 1 to 12 carbon atoms independently, preferably Selected from 5 to 6 cyclic hydrocarbons, halo is bromo, iodo, chloro or fluoro, except when pure dimer is used when X is substituted or unsubstituted phenyl or aryl).
【0018】前記オリゴマーまたはオリゴマーの分子量
分布が下記の式で表されるものであってもよい:The oligomer or the molecular weight distribution of the oligomer may be represented by the following formula:
【0019】[0019]
【化2】 [Chemical 2]
【0020】(式中、nは平均2〜100であり、X1
〜Xn は独立に前記Xである)。(In the formula, n is 2 to 100 on average, and X 1
~ Xn is independently the above X).
【0021】前記オリゴマーまたはオリゴマーの分子量
分布が下記の式で表されることを特徴とする請求項2に
記載の組成物:The composition according to claim 2, wherein the oligomer or the molecular weight distribution of the oligomer is represented by the following formula:
【0022】[0022]
【化3】 [Chemical 3]
【0023】(式中、nは平均2〜20であり、R1 〜
Rn はそれぞれ独立に水素、置換もしくは非置換のアル
キル、アルキルエーテル、フェニル、ベンジルおよびア
リールより成る群から選ばれ、その置換基はエポキシ、
ヒドロキシ、イソシアナト、シアノ、アミノ、シリル、
酸、酸無水物、ハロゲンおよびアシルから成る群から選
ばれ、各アルキルは独立に炭素数1〜12の分岐状、非
分岐状もしくは環状の炭化水素、炭素数4〜12、好ま
しくは5〜6の環状炭化水素より成る群から選ばれ、ハ
ロはブロモ、ヨード、クロロまたはフルオロより成る群
から選ばれ、シリルは−SiR2 (R3 )(R4 )であ
り、ここにR2 ,R3 ,R4 は独立にアルキル、フェニ
ル、アルキルエーテルまたはフェニルエーテルであり、
アルキルは前記と同じ意味を有する。)。(In the formula, n is 2 to 20 on average, and R 1 to
R n are each independently selected from the group consisting of hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl, alkyl ether, phenyl, benzyl and aryl, the substituents of which are epoxy,
Hydroxy, isocyanato, cyano, amino, silyl,
Selected from the group consisting of acids, acid anhydrides, halogens and acyls, each alkyl being independently a branched, unbranched or cyclic hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms, 4 to 12 carbon atoms, preferably 5 to 6 carbon atoms. Is selected from the group consisting of cyclic hydrocarbons, halo is selected from the group consisting of bromo, iodo, chloro or fluoro, and silyl is —SiR 2 (R 3 ) (R 4 ), where R 2 , R 3 , R 4 are independently alkyl, phenyl, alkyl ether or phenyl ether,
Alkyl has the same meaning as above. ).
【0024】前記オリゴマーはアルキルメタクリレート
を含んで成り、該アルキルは炭素数が1〜10であるも
のであってもよい。The oligomer may include alkyl methacrylate, and the alkyl may have 1 to 10 carbon atoms.
【0025】前記マクロモノマーは前記マクロモノマー
の重量に基づいて10〜40重量%の、重合された、カ
ルボン酸官能基を含有するエチレン様不飽和モノマーを
含んで成るものであってもよい。The macromonomer may comprise 10 to 40% by weight, based on the weight of the macromonomer, of polymerized ethylenically unsaturated monomers containing carboxylic acid functional groups.
【0026】前記マクロモノマーは前記マクロモノマー
の重量に基づいて5〜30重量%の、重合された、ヒド
ロキシル官能基を含有するエチレン様不飽和モノマーを
さらに含んで成るものであってもよい。The macromonomer may further comprise 5-30% by weight, based on the weight of the macromonomer, of polymerized, ethylenically unsaturated monomers containing hydroxyl functional groups.
【0027】前記ポリマー主鎖は、重合されたエチレン
様不飽和モノマーをさらに含んで成り、該モノマーは主
としてアクリレートおよび/またはスチレンであり、該
アクリレートおよび/またはスチレンはアルキルアクリ
レート、環式アクリレート、アリールアクリレート、ス
チレン、アルキルスチレンおよびそれらの混合物より成
る群から選ばれ、前記カルボン酸官能基を含有するエチ
レン様不飽和モノマーはカルボキシル性アルキルアクリ
レート類より成る群から選ばれたモノマーを含んで成
り、前記アルキル基、脂環式基およびアリール基の炭素
数は1〜12であり、前記マクロモノマーは上記と同様
に主としてメタクリレートであるものであっってもよ
い。The polymer backbone further comprises polymerized ethylenically unsaturated monomers, the monomers being predominantly acrylates and / or styrenes, the acrylates and / or styrenes being alkyl acrylates, cyclic acrylates, aryls. An ethylenically unsaturated monomer selected from the group consisting of acrylates, styrenes, alkyl styrenes and mixtures thereof, and containing a carboxylic acid functional group, comprising a monomer selected from the group consisting of carboxylic alkyl acrylates, The carbon number of the alkyl group, the alicyclic group and the aryl group may be 1 to 12, and the macromonomer may be mainly methacrylate as described above.
【0028】前記組成物は前記グラフト共重合体の水系
分散物(水20〜100%)であってもよい。The composition may be an aqueous dispersion (20 to 100% of water) of the graft copolymer.
【0029】本発明の第2の解決手段に従う塗料組成物
は、請求項1に記載のグラフト共重合体を含んで成るこ
とを特徴とする。A coating composition according to a second solution of the invention is characterized in that it comprises the graft copolymer according to claim 1.
【0030】ここに、前記塗料組成物は、前記バインダ
の重量に基づいて2〜50重量%の架橋剤であって、該
組成物が硬化されるときに前記グラフト共重合体と反応
して架橋する架橋剤と、前記組成物の重量に基づいて4
0〜90重量%の水系担体であって、20〜100%の
水を含んで成る担体とをさらに含んでいてもよい。Here, the coating composition is 2 to 50% by weight based on the weight of the binder, and reacts with the graft copolymer when the composition is cured to crosslink. Cross-linking agent and 4 based on the weight of the composition
A water-based carrier of 0 to 90% by weight, which may further include a carrier containing 20 to 100% of water.
【0031】前記塗料組成物は追加の硬化性線状もしく
は分岐状の皮膜形成性ポリマーまたはバインダ材料を種
々の割合で含んでいてもよい。The coating composition may contain additional curable linear or branched film-forming polymers or binder materials in various proportions.
【0032】前記組成物は線状もしくは分岐状のヒドロ
キシル官能性アクリル、ポリエステルまたはポリウレタ
ン共重合体を含んで成るものであってもよい。The composition may comprise a linear or branched hydroxyl functional acrylic, polyester or polyurethane copolymer.
【0033】前記バインダ材料は比較的少量の例えば増
粘剤(シックナー)、定着剤等を含んでいてもよい。The binder material may contain a relatively small amount of, for example, a thickener (thickener), a fixing agent and the like.
【0034】本発明の第3の解決手段に従う分子量3,
000〜500,000のグラフト共重合体の製造方法
は下記成分を水系溶媒中で同時に反応させることを特徴
とする: (a)前記グラフト共重合体の重量に基づいて2〜98
重量%の、前記グラフト共重合体のポリマー主鎖を形成
するための重合されたエチレン様不飽和モノマー、
(b)前記グラフト共重合体の重量に基づいて98〜2
重量%の、その単一の末端において前記ポリマー主鎖に
結合するためのマクロモノマーであって、分子量が50
0〜30,000であり、かつ、カルボン酸官能基また
はアミン官能基の一つを有する重合されたα−βエチレ
ン様不飽和モノマーを該マクロモノマーの重量に基づい
て10〜100%含んで成るマクロモノマー、(c)前
記グラフト共重合体の重量に基づいて1.0〜20重量
%の1種以上の末端不飽和オリゴマーであって、前記
(b)のマクロモノマーよりも実質的に低い平均分子量
と低い水溶性とを有する末端不飽和オリゴマー、ただ
し、前記カルボン酸またはアミン基の少なくとも一部は
中和されており、前記マクロモノマーは水系担体に溶解
性または分散性であり、前記グラフト共重合体部分であ
って不溶性粒子を形成する部分を安定化し、前記オリゴ
マーは前記グラフト共重合体の分子量を制限する効果を
有する。Molecular weight 3, according to the third solution of the invention
The method for preparing a graft copolymer of 000 to 500,000 is characterized in that the following components are simultaneously reacted in an aqueous solvent: (a) 2 to 98 based on the weight of the graft copolymer.
Wt% of polymerized ethylenically unsaturated monomers to form the polymer backbone of the graft copolymer,
(B) 98-2 based on the weight of the graft copolymer
% Of macromonomer for attaching to said polymer backbone at its single end, having a molecular weight of 50
0 to 30,000 and comprising 10 to 100% polymerized α-β ethylenically unsaturated monomer having one of a carboxylic acid function or an amine function, based on the weight of the macromonomer. Macromonomer, (c) 1.0-20 wt% of one or more terminally unsaturated oligomers based on the weight of the graft copolymer, the average being substantially lower than the macromonomer of (b). A terminal unsaturated oligomer having a molecular weight and low water solubility, provided that at least a part of the carboxylic acid or amine group is neutralized, the macromonomer is soluble or dispersible in an aqueous carrier, and the graft copolymer The oligomer has the effect of stabilizing the portion of the polymer that forms the insoluble particles and limiting the molecular weight of the graft copolymer.
【0035】[0035]
【作用】本発明はいくつかの顕著な利点を与える。第一
に、酸基またはアミン基が一つのセグメントに集中した
グラフト共重合体はこれらの官能基に安定な分散物とな
る要求が少なく、塗料に用いたときに感湿性基が殆ど残
らない。The present invention offers several significant advantages. First, the graft copolymer in which acid groups or amine groups are concentrated in one segment is less required to be a stable dispersion of these functional groups, and hardly leaves moisture-sensitive groups when used in a coating material.
【0036】第二に、標準的なエマルジョンは界面活性
剤により安定化されているが、この界面活性剤は皮膜中
に感湿性残滓として残留する上に、コーティング界面に
移動して弱い境界層を生じ、ひいては接着を弱め層剥離
を起こすこととなる。界面活性剤は吹き付けの間に捕ら
えられた空気によって形成された泡を安定化し、ピンホ
ール形成が起きる。本発明のグラフト共重合体は界面活
性剤の量がより少ないかまたは全く界面活性剤を含まな
い組成物中でも使用することができる。Second, standard emulsions are stabilized by surfactants, which remain as moisture sensitive residues in the film and migrate to the coating interface to form a weak boundary layer. This will result in weakening of adhesion and delamination. The surfactant stabilizes the bubbles formed by the air trapped during spraying and pinhole formation occurs. The graft copolymers of the present invention can also be used in compositions having lower amounts of surfactant or no surfactant at all.
【0037】第三に、水が非溶媒である標準的なエマル
ジョンは、表面に適用された後に凝集(皮膜形成)が起
きるようにするためにはかなりの量の溶媒を必要とす
る。Third, standard emulsions in which water is a non-solvent require a significant amount of solvent in order for flocculation (film formation) to occur after being applied to the surface.
【0038】このため、VOC(揮発性有機化合物含
量)が高くなる。本発明では、自己安定化ラテックスの
表面にある親水性マクロモノマーは水により可塑化され
るため、溶媒が少ないかまたは無溶媒で皮膜形成を起こ
し、塗料組成物をずっと低いVOCで処方することがで
きる。本発明のこれらの利点および他の利点は以下の詳
細な説明を参照することにより一層よく理解することが
できる。Therefore, the VOC (volatile organic compound content) becomes high. In the present invention, the hydrophilic macromonomer on the surface of the self-stabilizing latex is plasticized by water, so that film formation occurs with little solvent or without solvent, and the coating composition can be formulated with a much lower VOC. it can. These and other advantages of the invention can be better understood with reference to the following detailed description.
【0039】ここには、水溶性または水分散性グラフト
アクリル共重合体が開示されている。これはアクリルマ
クロモノマーの存在下、2〜98%(重量)のα−β不
飽和モノマーのフリーラジカルにより開始された共重合
によって形成される。このアクリルマクロモノマーはイ
オン性の性質を持ち、数平均分子量(MN)が500〜
30,000であり、酸もしくはアミノ官能性α−β不
飽和モノマーを10%以上含有している。カルボキシル
基またはアミノ基をカルボキシル基の場合は例えばアミ
ンで少なくとも部分に中和した後、これらのアクリル樹
脂は安定な水溶液または水分散物を形成する。Disclosed herein are water-soluble or water-dispersible graft acrylic copolymers. It is formed by the free radical initiated copolymerization of 2-98% (by weight) α-β unsaturated monomers in the presence of acrylic macromonomers. This acrylic macromonomer has an ionic character and has a number average molecular weight (MN) of 500-
It is 30,000 and contains 10% or more of acid- or amino-functional α-β unsaturated monomer. After neutralizing the carboxyl or amino groups to at least part with carboxyl groups, for example with amines, these acrylic resins form stable aqueous solutions or dispersions.
【0040】これらのグラフト共重合体は分散物または
塗料組成物中で単独もしくは凝結体(aggregat
e)で粒子を形成する。マクロモノマーは比較的親水性
であり、そのため水系担体に溶解性または分散性であ
り、ポリマー主鎖(これにマクロモノマーが結合してい
る)は比較的に水に不溶性である。そのような粒子は例
えばジアクリレート単量体ユニットで架橋しても架橋し
なくてもよく、好適には、平均粒径が50〜1,000
ナノメータ(nm)、好ましくは100〜250nmで
ある。These graft copolymers may be used alone or in aggregate (aggregat) in dispersions or coating compositions.
The particles are formed in e). The macromonomer is relatively hydrophilic and therefore soluble or dispersible in the aqueous carrier and the polymer backbone (to which the macromonomer is attached) is relatively insoluble in water. Such particles may or may not be crosslinked, for example with diacrylate monomer units, and preferably have an average particle size of 50 to 1,000.
Nanometer (nm), preferably 100-250 nm.
【0041】自己安定性ラテックスの分子量は後述する
オリゴマー連鎖移動技術を用いて重合中に制御される。
これは所望のモノマーを高分子量のマクロモノマー(エ
マルジョン安定剤)と重合する際に非常に低分子量の末
端にビニル基を持つオリゴマーをラジカル連鎖移動剤と
して使用することを含む。The molecular weight of the self-stabilizing latex is controlled during polymerization using the oligomer chain transfer technique described below.
This involves the use of very low molecular weight oligomers with terminal vinyl groups as radical chain transfer agents in polymerizing the desired monomers with high molecular weight macromonomers (emulsion stabilizers).
【0042】オリゴマー連鎖移動剤は一般に非常に低い
重合度、例えばDP=2〜8、を持つ分子量分布であ
る。これらの低分子量マクロモノマーはエマルジョン粒
子を安定化するのに用いられるマクロモノマーとは次の
点で異なる。すなわち、(1)それらは平均分子量が安
定化剤マクロモノマー自身よりも低いものから成り、
(2)オリゴマーのマクロモノマーは、マクロモノマー
安定剤がエマルジョン安定性を提供するのに対し、これ
を全く提供しないかあるいは実質的に少ない程度にしか
提供せず、(3)それらは典型的にはオリゴマーに水溶
性を与えるような官能基をほとんどあるいは全く持たな
い。The oligomer chain transfer agent generally has a molecular weight distribution with a very low degree of polymerization, eg DP = 2-8. These low molecular weight macromonomers differ from the macromonomers used to stabilize emulsion particles in the following ways. That is, (1) they consist of ones whose average molecular weight is lower than that of the stabilizer macromonomer itself,
(2) The oligomeric macromonomers provide emulsion stability, whereas macromonomer stabilizers do not provide this at all or to a substantially lesser extent, and (3) they typically Has little or no functional group that imparts water solubility to the oligomer.
【0043】例えば、メチルメタクリレート60%とメ
タクリル酸40%の平均組成と数平均分子量1,200
を持つマクロモノマー安定剤はメチルメタクリレート1
00%から成り、Mn分子量が315に等しいオリゴマ
ー連鎖移動剤と一緒に使用してもよいであろう。中和さ
れた60/40マクロモノマーはグラフトされたエマル
ジョン安定化剤となる。このオリゴマーは、中和できな
いが、エマルジョン安定化剤として作用できないであろ
うし、60/40マクロモノマーと一緒に使用した場合
に限って安定な低分子量の自己安定性エマルジョンを形
成することができる。For example, the average composition of methyl methacrylate 60% and methacrylic acid 40% and the number average molecular weight 1,200.
Stabilizing macromonomer with methyl methacrylate 1
It could be used with an oligomeric chain transfer agent consisting of 00% and having a Mn molecular weight equal to 315. The neutralized 60/40 macromonomer becomes the grafted emulsion stabilizer. This oligomer cannot neutralize, but will not be able to act as an emulsion stabilizer and can form stable low molecular weight self-stabilizing emulsions only when used with 60/40 macromonomers.
【0044】連鎖移動プロセスは、定義により、ラジカ
ル鎖の成長を停止する動的鎖長を変えない。その結果
は、一つの開始ラジカルからいくつかの、おそらく数1
00のポリマー鎖が生成することになる。重合開始剤か
らの開始ラジカルはアゾ、過酸化物、ペロキシエステル
のような任意の慣用の開始剤のクラスあるいは熱開始剤
の類似のクラス並びにレドックスや光開始剤から得られ
る。The chain transfer process, by definition, does not change the dynamic chain length that halts the growth of radical chains. The result is that from one initiating radical, several
00 polymer chains will be produced. The initiating radicals from the polymerization initiators may be derived from any conventional class of initiators such as azos, peroxides, peroxyesters or similar classes of thermal initiators as well as redox and photoinitiators.
【0045】オリゴマー連鎖移動剤は、他の従来の連鎖
移動剤と同様に、重合プロセスの間にポリマーに取り込
まれる。一つの利点はオリゴマー組成物が最終的に得ら
れる共重合体の性質を劣化させることができる部分を導
入しないことである。対照的に、従来の硫黄含有連鎖移
動剤を使用すると、合成されているポリマーよりも耐久
性が低い基を含有するポリマーを生成する。それらはし
ばしば樹脂に悪臭を残す。あるコバルト連鎖移動剤はモ
ノマーの大部分(bulk)がメタクリレートである限
り水を使用した重合において活性を持つ。自己安定性ラ
テックスが主鎖にアクリレートおよびスチレンモノマー
の使用を要求するならば、コバルト連鎖移動剤はそれほ
ど効果的ではないかも知れない。コバルト触媒はヒドロ
キシルおよび/またはカルボキシル含有モノマーではよ
く働かないという欠点も持つ。これはオリゴマー連鎖移
動剤にはないファクターである。The oligomeric chain transfer agent, like other conventional chain transfer agents, is incorporated into the polymer during the polymerization process. One advantage is that the oligomer composition does not introduce moieties that can degrade the properties of the final copolymer. In contrast, the use of conventional sulfur-containing chain transfer agents produces polymers containing groups that are less durable than the polymer being synthesized. They often leave a malodor on the resin. Some cobalt chain transfer agents are active in polymerization using water as long as the bulk of the monomer is methacrylate. Cobalt chain transfer agents may not be very effective if the self-stabilizing latex requires the use of acrylate and styrene monomers in the backbone. Cobalt catalysts also have the drawback of not working well with hydroxyl and / or carboxyl containing monomers. This is a factor that oligomer chain transfer agents do not have.
【0046】上述のように、オリゴマー連鎖移動剤を分
子量調節に使用する一つの重要な局面は、自己安定性ラ
テックスを作る際に、オリゴマーは安定化剤マクロモノ
マーと同じようには粒子安定性に寄与しないことであ
る。オリゴマーは疎水性であるため、連鎖移動により末
端基として、あるいは共重合により短いグラフトとし
て、ポリマーの疎水性部分に寄与する。As mentioned above, one important aspect of the use of oligomeric chain transfer agents for molecular weight control is that the oligomers are as particle stable as the stabilizer macromonomers in making self-stabilizing latices. It is not to contribute. Since the oligomer is hydrophobic, it contributes to the hydrophobic part of the polymer either as an end group by chain transfer or as a short graft by copolymerization.
【0047】安定化剤マクロモノマーは、付加−脱離連
鎖移動剤の機作により定義されるように、それ自体連鎖
移動剤である。自己安定性ラテックス組成物中の安定化
剤マクロモノマーのモル数を増加させるだけでは分子量
の減少は限られていることを観察することができる。オ
リゴマー連鎖移動剤は低分子量の故にプロセスにおける
末端にビニル基を持つマクロモノマーのモル数を増加す
る新しい仕方を提供するので、分子量調節剤の濃度が高
くなり、ポリマー組成物中の疎水性−親水性バランスに
対して影響が少ない。Stabilizer Macromonomers are themselves chain transfer agents, as defined by the mechanism of addition-elimination chain transfer agents. It can be observed that increasing the number of moles of stabilizer macromonomer in the self-stabilizing latex composition alone limits the reduction in molecular weight. Oligomer chain transfer agents offer a new way to increase the number of moles of macromonomers with terminal vinyl groups in the process due to their low molecular weight, thus increasing the concentration of molecular weight regulators and increasing the hydrophobic-hydrophilic character in the polymer composition. Has little effect on sexual balance.
【0048】オリゴマー取り込みとβ分断(連鎖移動)
との間の競合がオリゴマー連鎖移動剤の相対的活性を規
定し、次の3つのファクターにより大幅に調節される。
すなわち、(1)温度 − 重合温度が高いほど連鎖移
動が多い。(2)主鎖モノマーの組成 − アクリレー
トおよびスチレンは連鎖移動と取り込みに対して競合機
作を与えるが、メタクリレートは連鎖移動を受けるだけ
である。(3)反応器中のオリゴマー対モノマーの濃度
− 重合中の反応器中のオリゴマー対(メタ)アクリ
レートおよび/またはスチレンモノマーの相対的モル濃
度が高いほど分子量低下が大きい。Oligomer uptake and β cleavage (chain transfer)
The competition between and defines the relative activity of the oligomeric chain transfer agents and is greatly regulated by three factors.
That is, (1) temperature-the higher the polymerization temperature, the more chain transfer. (2) Main chain monomer composition-Acrylate and styrene provide a competitive mechanism for chain transfer and uptake, whereas methacrylate only undergoes chain transfer. (3) Concentration of Oligomer to Monomer in Reactor-The higher the relative molar concentration of oligomer to (meth) acrylate and / or styrene monomer in the reactor during polymerization, the greater the molecular weight reduction.
【0049】オリゴマー連鎖移動剤は市販の連鎖移動剤
または分子量を調節するのに慣用されている技法の有用
性を狭める変数を減らす。他の重要なポリマーの性質に
悪影響を与えることなく広範囲のモノマーと開始剤タイ
プとともに作用する。例えば、当業者により人工的およ
び自然の耐候性に対して中性もしくは積極的効果をもた
らすと一般に考えられている受容し得るモノマーユニッ
トをポリマーに導入する手はずを与える。自己安定性ラ
テックスの分子量に対する調節ができることにより、共
溶媒、粒径、ポリマーのガラス転移温度および温度のよ
うな他の従来の変数に加えて皮膜形成における粒子の凝
集に対する追加の変数が与えられる。本発明のグラフト
共重合体は塗料組成物に有用である。そのような組成物
は好適には、バインダの重量に基づいて約20〜98
%、好ましくは50〜90%の特定のグラフトポリマー
を含んで成る。(一般に、塗料組成物の全ポリマー性お
よびオリゴマー性成分は従来「バインダ」または「バイ
ンダ固形分」と呼ばれ水系液体担体に溶解、乳化その他
の態様で分散される。バインダ固形物分は一般に組成物
の通常固体のポリマー成分をすべて含む。一般に、触
媒、顔料あるいは安定剤のような化学添加物はバインダ
固形物の一部であるとは考えられていない。顔料以外の
非バインダ固形分は普通組成物の約10重量%を超えな
い。)本発明の一つの局面に従う塗料組成物は、好適に
は、約10〜60重量%、さらに典型的には50〜70
重量%のバインダと、約40〜90重量%、さらに典型
的には50〜30%の水系担体とを含有する。Oligomer chain transfer agents reduce variables that limit the usefulness of commercially available chain transfer agents or conventional techniques for controlling molecular weight. It works with a wide range of monomers and initiator types without adversely affecting other important polymer properties. For example, it provides the means to incorporate into the polymer acceptable monomer units that are generally considered by those skilled in the art to have a neutral or positive effect on artificial and natural weathering. The ability to adjust the molecular weight of the self-stabilizing latex provides additional variables for particle aggregation during film formation in addition to other conventional variables such as cosolvent, particle size, glass transition temperature and temperature of the polymer. The graft copolymer of the present invention is useful in coating compositions. Such compositions are preferably about 20-98 based on the weight of the binder.
%, Preferably 50-90% of the specified graft polymer. (In general, all polymeric and oligomeric components of a coating composition are conventionally referred to as "binders" or "binder solids" and are dissolved, emulsified or otherwise dispersed in an aqueous liquid carrier. It contains all the normally solid polymer components of the material. Generally, chemical additives such as catalysts, pigments or stabilizers are not considered to be part of the binder solids. No more than about 10% by weight of the composition.) The coating composition according to one aspect of the invention is suitably about 10-60% by weight, more typically 50-70%.
% Binder, and about 40-90%, more typically 50-30% aqueous carrier.
【0050】グラフト共重合体自体は約2〜98重量
%、好ましくは5〜40重量%、最も好ましくは15〜
40重量%のマクロモノマー・アームと相応して約98
〜2、好ましくは60〜95重量%、最も好ましくは6
0〜85%重量%の主鎖ポリマーとを含有する。グラフ
ト共重合体の重量平均分子量は約3,000以上、好ま
しくは20,000〜500,000、最も好ましくは
20,000〜300,000である。グラフト共重合
体の側鎖は比較的に水溶性のマクロモノマーから形成さ
れるが、このマクロモノマーは重量平均分子量が約50
0〜30,000、好ましくは2,000〜10,00
0であり、マクロモノマーの重量に基づいて約10〜1
00重量%、好ましくは15〜40重量%の重合された
エチレン様不飽和酸またはアミノモノマーを含有する。
これらのモノマーは次いで少なくとも部分的に中和され
るものである。これらの側鎖は比較的に疎水性であり、
グラフトポリマーを得られた塗料組成物中でよく分散さ
れた状態に保つ。The graft copolymer itself is about 2-98% by weight, preferably 5-40% by weight, most preferably 15-.
About 98 corresponding to 40% by weight macromonomer arm
~ 2, preferably 60-95% by weight, most preferably 6
0 to 85% by weight of main chain polymer. The weight average molecular weight of the graft copolymer is about 3,000 or more, preferably 20,000 to 500,000, and most preferably 20,000 to 300,000. The side chains of the graft copolymer are formed from relatively water-soluble macromonomers, which have a weight average molecular weight of about 50.
0 to 30,000, preferably 2,000 to 10,000
0, about 10 to 1 based on the weight of macromonomer
It contains 00% by weight, preferably 15-40% by weight of polymerized ethylenically unsaturated acid or amino monomer.
These monomers are then at least partially neutralized. These side chains are relatively hydrophobic,
The graft polymer is kept well dispersed in the resulting coating composition.
【0051】グラフト共重合体の主鎖は側鎖と比べて疎
水性であるが、重合されたエチレン様不飽和酸またはア
ミンモノマーあるいはそれらの塩を含有していてもよ
い。主鎖は好ましくはアクリレートまたはスチレンより
成る群から選ばれた重合されたモノマーを含有していて
もよいが、50%以下のアルキルメタクリレートを含有
していてもよい。また、グラフト共重合体の重量に基づ
いて50重量%以下の重合されたエチレン様不飽和の非
疎水性モノマーであってアミノ基または酸基に加えて官
能基を有することある非疎水性モノマーを含有していて
もよい。そのようなモノマーの例は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、アクリ
ルアミド、ニトロフェノールアクリレート、ニトロフェ
ノールメタクリレート、フタルイミドメチルアクリレー
トおよびフタルイミドメタクリレートである。その他の
ビニルモノマーを主鎖に導入することができる。例え
ば、エチレン様不飽和スルホン酸、スルフィン酸、燐酸
またはホスホン酸およびそれらのエステル、例えばスチ
レンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホ
ン酸、ビニルホスホン酸およびそのエステル等がある。Although the main chain of the graft copolymer is more hydrophobic than the side chains, it may contain a polymerized ethylenically unsaturated acid or amine monomer or a salt thereof. The backbone may contain polymerized monomers, preferably selected from the group consisting of acrylates or styrene, but may also contain up to 50% of alkyl methacrylate. Also, 50% by weight or less of a polymerized ethylenically unsaturated non-hydrophobic monomer based on the weight of the graft copolymer, which may have a functional group in addition to an amino group or an acid group, is added. It may be contained. Examples of such monomers are hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, acrylamide, nitrophenol acrylate, nitrophenol methacrylate, phthalimidomethyl acrylate and phthalimidomethacrylate. Other vinyl monomers can be introduced into the backbone. For example, ethylenically unsaturated sulfonic acid, sulfinic acid, phosphoric acid or phosphonic acid and esters thereof, such as styrene sulfonic acid, acrylamidomethylpropane sulfonic acid, vinylphosphonic acid and esters thereof.
【0052】一つの実施態様において、水に担持され
た、アクリルグラフト共重合体は0〜60重量部、好ま
しくは10〜40重量部のヒドロキシ官能性アクリルモ
ノマー、例えば2−ヒドロキシエチルアクリレート、4
−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、2−ヒドロキシプロピルメタクリ
レート、4−ヒドロキシブチルアクリレートおよび4−
ヒドロキシブチルメタクリレートを含有する。これらの
すべてあるいはほとんどが側鎖に存在していてもよく、
かつ、架橋部位として働いてもよい。In one embodiment, the water-borne acrylic graft copolymer comprises 0 to 60 parts by weight, preferably 10 to 40 parts by weight of a hydroxy-functional acrylic monomer, such as 2-hydroxyethyl acrylate.
-Hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate and 4-
Contains hydroxybutyl methacrylate. All or most of these may be present in the side chain,
In addition, it may act as a crosslinking site.
【0053】前に示したように、グラフトポリマーはポ
リマー主鎖に結合したマクロモノマー側鎖を含んで成
る。各マクロモノマーは、理想的には、重合されてグラ
フト共重合体の主鎖に入る単一のエチレン様不飽和基を
含有し、かつ、典型的にはメタクリル酸、そのエステ
ル、ニトリル、アミドまたはこれらのモノマーの混合物
の重合されたモノマーを含有する。As indicated previously, the graft polymer comprises macromonomer side chains attached to the polymer backbone. Each macromonomer ideally contains a single ethylenically unsaturated group that is polymerized into the backbone of the graft copolymer and is typically methacrylic acid, its esters, nitriles, amides or It contains polymerized monomers of a mixture of these monomers.
【0054】エチレン様不飽和カルボン酸またはアミノ
官能性モノマーは、マクロモノマーの重量の10重量%
以上の量で使用されるが、カルボン酸モノマーとして好
適にはメタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイ
ン酸(または重合後加水分解してマレイン酸を生じる無
水マレイン酸)等あるいはそれらの混合物を含んでいて
もよい。適当なアミノ官能性モノマーとしては、t−ブ
チルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチ
ルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート
等あるいはそれらの混合物がある。上述の酸あるいはア
ミンもグラフト共重合体の主鎖に使用することができる
が、通常は主鎖の水不溶性を維持するためにマクロモノ
マー・アームで使用するよりも少ない重量である。しか
し、この場合は、主鎖とマクロモノマー・アームの双方
が、酸モノマーあるいはアミノモノマーの何れでも、同
じ種類のモノマーから成るのが好ましい。酸またはアミ
ノ官能性モノマーの最低量に加えて、マクロモノマーの
重量に基づいて90重量%以下の他の重合されたエチレ
ン様不飽和モノマーがマクロモノマーに存在していても
よい。例えば、それらに限られるわけではないが、炭素
数1ないし20の直鎖状もしくは分岐状のモノアルコー
ルのアクリル酸およびメタクリル酸エステルが使用でき
る。これらのモノマーの大半は、すなわち、マクロモノ
マーの重量に基づいて好ましくは60〜80重量%は、
メタクリレートでなければならない。例えば、メチルメ
タクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタク
リレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタク
リレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリ
レート、2−エチルメタクリレート、ノニルメタクリレ
ート、ラウリルメタクリレート等のようなアルキル基の
炭素数が1〜12のアルキルメタクリレートを使用する
ことができる。トリメチルシクロヘキシル、メタクリレ
ート、t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、イソ
ボルニルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリ
レート等の脂環式メタクリレートを使用することができ
る。ベンジルメタクリレートのようなアリールメタクリ
レートも使用することができる。The ethylenically unsaturated carboxylic acid or amino-functional monomer is 10% by weight of the weight of the macromonomer.
Although used in the above amounts, the carboxylic acid monomer preferably includes methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, maleic acid (or maleic anhydride that hydrolyzes to maleic acid after polymerization), or a mixture thereof. You can leave. Suitable amino-functional monomers include t-butylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, etc. or mixtures thereof. The acids or amines mentioned above can also be used in the backbone of the graft copolymer, but usually in lesser weight than that used in the macromonomer arms to maintain the water insolubility of the backbone. However, in this case, it is preferable that both the main chain and the macromonomer arm are composed of the same type of monomer, either an acid monomer or an amino monomer. In addition to the minimum amount of acid or amino-functional monomer, up to 90% by weight of other polymerized ethylenically unsaturated monomers based on the weight of macromonomer may be present in the macromonomer. For example, but not limited to, acrylic or methacrylic acid esters of linear or branched monoalcohols having 1 to 20 carbon atoms can be used. Most of these monomers, ie, preferably 60-80% by weight, based on the weight of macromonomer,
Must be methacrylate. For example, an alkyl methacrylate having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethyl methacrylate, nonyl methacrylate, lauryl methacrylate, etc. Can be used. Alicyclic methacrylates such as trimethylcyclohexyl, methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate can be used. Aryl methacrylates such as benzyl methacrylate can also be used.
【0055】ヒドロキシ官能基を含有するエチレン様不
飽和モノマーとしてはアルキル部分の炭素数が1〜12
であるヒドロキシアルキルアクリレートおよびヒドロキ
シアルキルメタクリレートがある。適当なモノマーとし
てはヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピ
ルアクリレート、ヒドロキシイソプロピルアクリレー
ト、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシエチル
メタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、
ヒドロキシイソプロピルメタクリレート、ヒドロキシブ
チルメタクリレート等およびそれらの混合物がある。反
応性官能基はモノマー前駆体、例えばポリマーのグリシ
ジルメタクリレートユニットのエポキシ基からも得るこ
とができる。そのようなエポキシ基を後重合反応におい
て水または少量の酸を用いてヒドロキシル基に、あるい
はアンモニアおよび/または第一アミンを用いてヒドロ
キシルアミンに転換することができる。The ethylenically unsaturated monomer containing a hydroxy functional group has an alkyl moiety having 1 to 12 carbon atoms.
Are hydroxyalkyl acrylates and hydroxyalkyl methacrylates. Suitable monomers include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyisopropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate,
There are hydroxyisopropylmethacrylate, hydroxybutylmethacrylate, etc. and mixtures thereof. Reactive functional groups can also be obtained from monomer precursors, such as epoxy groups on the glycidyl methacrylate unit of the polymer. Such epoxy groups can be converted to hydroxyl groups with water or a small amount of acid in post-polymerization reactions, or to hydroxylamines with ammonia and / or primary amines.
【0056】適当な他のオレフィン様不飽和コモノマー
としては、アクリルアミドおよびメタクリルアミド並び
にアルコキシメチル(メタ)アクリルアミド・モノマー
としての誘導体、例えばメタクリルアミド、N−イソブ
トキシメチルメタクリルアミド、およびN−メチロール
メタクリルアミド、無水イタコン酸および無水マレイン
酸およびその半エステルおよびジエステル、ビニル芳香
族炭化水素、例えばスチレンおよびビニルトルエン、ポ
リエチレングリコールモノアクリレートおよびモノメタ
クリレート、アミノ官能性(メタ)アクリレート、例え
ばジエチルアミノエチルメタクリレートおよびt−ブチ
ルアミノエチルメタクリレート、グリシジル官能性(メ
タ)アクリレート、例えばグリシジルメタクリレートが
ある。Other suitable olefinically unsaturated comonomers include acrylamide and methacrylamide and derivatives as alkoxymethyl (meth) acrylamide monomers such as methacrylamide, N-isobutoxymethylmethacrylamide, and N-methylolmethacrylamide. , Itaconic anhydride and maleic anhydride and their half-esters and diesters, vinyl aromatic hydrocarbons such as styrene and vinyltoluene, polyethylene glycol monoacrylates and monomethacrylates, amino-functional (meth) acrylates such as diethylaminoethyl methacrylate and t-. Butylaminoethyl methacrylate, glycidyl functional (meth) acrylates such as glycidyl methacrylate.
【0057】他の官能性モノマーとしては、アクリロニ
トリル、アクロレイン、アリルメタクリレート、アセト
アセトキシエチルメタクリレート、メチルアクリルアミ
ドグリコレートメチルエーテル、エチレンウレアエチル
メタクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロ
パンスルホン酸、トリアルコキシシリルプロピルメタク
リレート、モノエポキシエステルまたはモノエポキシエ
ーテルとα−β不飽和酸との反応生成物およびグリシジ
ル(メタ)アクリレートと炭素数22以下の一官能性酸
との反応生成物がある。Other functional monomers include acrylonitrile, acrolein, allyl methacrylate, acetoacetoxyethyl methacrylate, methyl acrylamido glycolate methyl ether, ethylene urea ethyl methacrylate, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, trialkoxysilylpropyl. There are reaction products of methacrylates, monoepoxy esters or monoepoxy ethers with α-β unsaturated acids, and reaction products of glycidyl (meth) acrylates with monofunctional acids having up to 22 carbon atoms.
【0058】上述のモノマーもグラフト共重合体の主鎖
に使用することができる。The above-mentioned monomers can also be used in the main chain of the graft copolymer.
【0059】グラフト共重合体はエチレン様不飽和モノ
マーをグラフトのための末端にエチレン様不飽和を有す
るマクロモノマーの存在下で重合させることにより調製
することができる。得られたグラフト共重合体は複数の
マクロモノマー・アームが結合した主鎖から成るものと
観ることができる。本発明の組成物では、マクロモノマ
ー・アームと主鎖の双方とも架橋性化合物またはポリマ
ーと反応する能力を持つ反応性官能基を有していてもよ
いが、そのような反応性官能基をマクロモノマー上にだ
け有しているように選択することも任意である。カルボ
キシルまたはアミン官能性を有するものとして指称され
ているマクロモノマーはその一部がカルボキシルまたは
アミン官能性を全く持たないか、あるいは種々の量のカ
ルボキシルまたはアミン官能性を有するマクロモノマー
同士の混合物の部分であってもよい。どのマクロモノマ
ーを調製する際にも、通常は官能性の正規分布があるこ
とも了解される。Graft copolymers can be prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in the presence of macromonomers having terminal ethylenic unsaturation for grafting. The obtained graft copolymer can be regarded as consisting of a main chain in which a plurality of macromonomer arms are bonded. In the composition of the present invention, both the macromonomer arm and the main chain may have a reactive functional group capable of reacting with the crosslinkable compound or polymer. It is also optional to choose to have only on the monomer. Macromonomers designated as having carboxylic or amine functionality may have some of them having no carboxylic or amine functionality, or may be part of a mixture of macromonomers with varying amounts of carboxylic or amine functionality. May be It is also understood that there is usually a normal distribution of functionalities in the preparation of any macromonomer.
【0060】得られたマクロモノマーが主鎖と重合して
グラフト共重合体を形成する唯一の末端エチレン様不飽
和基を有することを確実にするために、マクロモノマー
を触媒的連鎖移動剤を用いて調製する。典型的には、こ
のマクロモノマーの製造方法の第一工程ではモノマーを
水と混和性または分散性の不活性有機溶媒とコバルトそ
の他の連鎖移動剤とブレンドし、通常、反応混合物の還
流温度に加熱する。その後の工程で追加のモノマーと連
鎖移動剤と従来の重合触媒を添加し、所望の分子量のマ
クロモノマーが形成されるまで重合を続ける。To ensure that the resulting macromonomer has only one terminal ethylenically unsaturated group which will polymerize with the backbone to form a graft copolymer, the macromonomer will be treated with a catalytic chain transfer agent. To prepare. Typically, the first step in the process for making this macromonomer is to blend the monomer with an inert organic solvent miscible or dispersible with water and cobalt or other chain transfer agent, and usually heated to the reflux temperature of the reaction mixture. To do. In a subsequent step, additional monomer, chain transfer agent and conventional polymerization catalyst are added and the polymerization is continued until the desired molecular weight macromonomer is formed.
【0061】「マクロモノマー」という用語はここでは
そのような末端にオレフィン部分を有する限られた鎖長
または分子量のポリマーを指称するものとして使用され
る。本マクロモノマーは末端基にリンクした約10〜約
300のモノマーユニットを有し、これらのユニットは
下記のモノマーユニットから独立に選ばれる。数平均分
子量は約1,000〜50,000、好ましくは1,0
00〜10,000の範囲で変わり得る。The term "macromonomer" is used herein to refer to a polymer of limited chain length or molecular weight having an olefinic moiety at such end. The macromonomer has from about 10 to about 300 monomer units linked to end groups, which units are independently selected from the monomer units described below. The number average molecular weight is about 1,000 to 50,000, preferably 1,0.
It can range from 00 to 10,000.
【0062】ビニル基を末端に持つマクロモノマーの濃
度は約80モル%以上である。好ましくは、濃度は約8
5モル%以上、さらに好ましくは約90モル%以上、最
も好ましくは約95モル%以上であり、すべて濃度およ
び濃度範囲はそれらの間であり、最大は約100モル%
までが意図されている。The concentration of the macromonomer having a vinyl group at its end is about 80 mol% or more. Preferably the concentration is about 8
5 mol% or more, more preferably about 90 mol% or more, most preferably about 95 mol% or more, all concentrations and concentration ranges are in between, and maximum is about 100 mol%
Up to is intended.
【0063】マクロモノマーはコバルト連鎖移動剤、例
えばジアコビス(ボロジフルオロジフェニル−グリオキ
シメート)コバルテート(II)により製造することがで
きる。マクロモノマーは遊離基連鎖移動剤として比較的
低分子量のω不飽和を有するオリゴマー(該オリゴマー
は事実それ自体比較的限定された重合度または鎖長のマ
クロモノマーである)を使用する方法により生成するこ
とができる。これらのオリゴマーはそれ自体金属キレー
トその他の適当な連鎖移動剤触媒を用いて作ることがで
きる。しかしながら、好ましさは減るが、2以上のモノ
マーユニットを持つω不飽和オリゴマーは公知または慣
用の有機合成により重合せずに調製することもできるで
あろう。従って、「オリゴマー」または「オリゴマー
性」という用語はここでは必然的に重合によって調製さ
れる化合物をいう。The macromonomer can be prepared with a cobalt chain transfer agent such as diakobis (borodifluorodiphenyl-glyoxymate) cobaltate (II). Macromonomers are formed by a process that uses oligomers having relatively low molecular weight ω-unsaturation as free-radical chain transfer agents, which are themselves macromonomers of relatively limited degree of polymerization or chain length. be able to. These oligomers can themselves be made using metal chelates or other suitable chain transfer agent catalysts. However, although less preferred, ω-unsaturated oligomers with two or more monomer units could be prepared by known or conventional organic synthesis without polymerization. Thus, the term "oligomer" or "oligomeric" is used herein to refer to a compound necessarily prepared by polymerization.
【0064】本発明で使用されるオリゴマー性連鎖移動
剤は純粋な化合物でも化合物の多分散混合物でもよい。
これらの材料は、実際上任意のラジカル重合に対する連
鎖移動剤として使用されるときは、単独でもあるいはブ
レンドとしても有効である。The oligomeric chain transfer agent used in the present invention may be a pure compound or a polydisperse mixture of compounds.
These materials are effective alone or as a blend when used as chain transfer agents for virtually any radical polymerization.
【0065】好ましくは、本連鎖移動剤は多分散混合物
として使用され、この混合物非常に低い重合度、すなわ
ち、DP=2〜100、好ましくは2〜20、最も好ま
しくは2〜7、を持つ分子量分散を有する。Preferably, the chain transfer agent is used as a polydisperse mixture, the mixture having a very low degree of polymerization, ie DP = 2-100, preferably 2-20, most preferably 2-7. Have dispersion.
【0066】重要なオリゴマー連鎖移動剤並びにポリマ
ーまたはそれにより製造されるマクロモノマーは下記の
末端基を有するものである。Important oligomeric chain transfer agents as well as polymers or macromonomers produced thereby are those having the following end groups:
【0067】[0067]
【化4】 [Chemical 4]
【0068】(式中、Xは−CONR2 、−COOR,
OR1 、−OCOR、−OCOOR1、−NRCOOR1
、ハロ、シアノ、あるいは置換もしくは非置換フェニ
ルまたはアリールであり、各Rは独立に水素、シリル、
あるいは置換もしくは非置換のアルキル、アルキルエー
テル、フェニル、ベンジルおよびアリールより成る群か
ら選ばれ、ここに置換とはエポキシ、ヒドロキシ、イソ
シアナト、シアノ、アミノ、シリル、酸(−COO
H)、ハロおよびアシルから成る群から選ばれた置換基
を有することを意味し、R1 はHを除いてRと同じであ
り、各アルキルは独立に炭素数1〜12、好ましくは1
〜6、最も好ましくは1〜4の分岐または非分岐炭化水
素および炭素数4〜12、好ましくは4〜6の環状炭化
水素から選ばれ、ハロまたはハロゲンはブロモ、ヨー
ド、クロロまたはフルオロ、好ましくはクロロおよびフ
ルオロであり、シリルは−SiR2 (R3 )(R4 )等
であり、ここにR2 ,R3 ,R4 は独立にアルキル、フ
ェニル、アルキルエーテルまたはフェニルエーテルであ
り、好ましくはR2 ,R3 およびR4 の2個以上は加水
分解可能な基であり、さらに好ましくはそれらの内の2
個はアルキルエーテルであり、アルキルは前記と同じ意
味を有し、好ましくはメチルまたはエチルである。複数
個のシリル基が縮合してオーガノシラン例えばSi(R
2 )2 −O−Si(R3 )2 R4 (ただしR2 ,R3 ,
R4 は独立にアルキル基である)を形成してもよい。シ
リル基一般の例示は米国特許第4,518,726号公
報を参照されたい。(In the formula, X is -CONR 2 , -COOR,
OR 1 , -OCOR, -OCOOR 1 , -NRCOOR 1
, Halo, cyano, or substituted or unsubstituted phenyl or aryl, each R independently being hydrogen, silyl,
Alternatively, it is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl, alkyl ether, phenyl, benzyl and aryl, where the substituted is epoxy, hydroxy, isocyanato, cyano, amino, silyl, acid (--COO
H), having a substituent selected from the group consisting of halo and acyl, R 1 is the same as R except H, and each alkyl independently has 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 carbon atoms.
~ 6, most preferably 1 to 4 branched or unbranched hydrocarbons and 4 to 12 carbon atoms, preferably 4 to 6 cyclic hydrocarbons, halo or halogen being bromo, iodo, chloro or fluoro, preferably Chloro and fluoro, silyl is —SiR 2 (R 3 ) (R 4 ), where R 2 , R 3 and R 4 are independently alkyl, phenyl, alkyl ether or phenyl ether, preferably Two or more of R 2 , R 3 and R 4 are hydrolyzable groups, more preferably 2 of them.
Is an alkyl ether, and alkyl has the same meaning as above, preferably methyl or ethyl. Organosilanes such as Si (R
2 ) 2 —O—Si (R 3 ) 2 R 4 (provided that R 2 , R 3 ,
R 4 is independently an alkyl group). See US Pat. No. 4,518,726 for examples of silyl groups in general.
【0069】本発明に使用するオリゴマー性連鎖移動剤
の好ましいクラスは上述の構造においてXが−CONR
2 、−COOR、非置換または置換フェニル、アリー
ル、ハロ、またはシアノであり、Rが上述と同じ意味を
持つオリゴマーである。A preferred class of oligomeric chain transfer agents for use in the present invention is where X is -CONR in the above structure.
2 , -COOR, unsubstituted or substituted phenyl, aryl, halo, or cyano, and R is an oligomer having the same meaning as described above.
【0070】本発明において使用されるオリゴマー性連
鎖移動剤のさらに好ましいクラスは上述の構造において
Xが−COORまたはフェニル、Rが水素、アルキルま
たは非置換もしくはエポキシ、ヒドロキシル、またはア
ルコキシシリルで置換されたフェニルであるオリゴマー
である。A further preferred class of oligomeric chain transfer agents for use in the present invention is that in the above structure X is --COOR or phenyl, R is hydrogen, alkyl or unsubstituted or substituted with epoxy, hydroxyl or alkoxysilyl. It is an oligomer that is phenyl.
【0071】本発明で使用されるオリゴマーは下式の末
端基を有する従来のオリゴマーと区別されるべきであるThe oligomers used in the present invention should be distinguished from conventional oligomers having end groups of the formula
【0072】[0072]
【化5】 [Chemical 5]
【0073】好ましくは、本発明で使用されるオリゴマ
ー並びにそれにより製造されるポリマーは、下記の末端
基により特徴づけられる。Preferably, the oligomers used in the present invention as well as the polymers produced thereby are characterized by the following end groups:
【0074】[0074]
【化6】 [Chemical 6]
【0075】式中、X1 およびX2 は独立に(同じでも
異なっていてもよい)上記Xである。In the formula, X 1 and X 2 are independently (may be the same or different) the above X.
【0076】本発明で使用される適当なオリゴマーの一
般式は下記の通りである。ただし、n=2〜100(平
均)である。The general formula for suitable oligomers used in the present invention is as follows: However, n = 2 to 100 (average).
【0077】[0077]
【化7】 [Chemical 7]
【0078】(式中、X1 〜Xn は独立に前記Xであ
り、nは平均2〜100であり、好ましくは2〜20で
ある。)。(In the formula, X 1 to X n are independently the above X, and n is 2 to 100 on average, preferably 2 to 20).
【0079】例えば、メタクリレートオリゴマー性連鎖
移動剤の一般式は下記の通りである。For example, the general formula of the methacrylate oligomeric chain transfer agent is as follows.
【0080】[0080]
【化8】 [Chemical 8]
【0081】(式中、R1 〜Rn はそれぞれ独立に(同
じでも異なっていてもよい。)上記Rと同じ意味を持
ち、nは平均2〜20、好ましくは2〜7である。(In the formula, R 1 to R n each independently has the same meaning (may be the same or different), and n has an average of 2 to 20, preferably 2 to 7).
【0082】さらに具体的な例としては、メチルメタク
リレート三量体(n=3、R=−CH3 )は下式の通り
である。As a more specific example, a methyl methacrylate trimer (n = 3, R = -CH 3 ) has the following formula.
【0083】[0083]
【化9】 [Chemical 9]
【0084】上述のように、上記二量体(ダイマー)、
三量体(トライマー)、四量体(テトラマー)等あるい
はそれらの混合物は本発明において好適に使用される。
種々の分子量の混合物は大量に調製するにはおそらくよ
り容易に製造される。広範囲の分子量のオリゴマーを作
り、それを蒸留してより純粋なあるいは純粋なオリゴマ
ー例えばテトラマーを得るようにしてもよい。オリゴマ
ーは特定の形態である必要はない。オリゴマーは液体ま
たは固体として溶媒中に混合してあるいはモノマーと混
合して、バルクで貯蔵し、添加してもよい。As described above, the dimer,
Trimers, tetramers, tetramers, etc. or mixtures thereof are preferably used in the present invention.
Mixtures of different molecular weights are probably easier to prepare for large scale preparation. It is also possible to prepare a wide range of molecular weight oligomers and distill them to obtain purer or purer oligomers such as tetramers. The oligomer need not be in a particular form. The oligomer may be mixed as a liquid or solid in a solvent or mixed with the monomer, stored in bulk and added.
【0085】本発明の方法において使用することができ
るオリゴマーの多くは公知であり、例えば欧州特許出願
公開第0261942号公報(Janowicz)に開
示されている。αメチルスチレンダイマー(2,4−ジ
フェニル−4−メチル−1−ペンテンと同じ化合物であ
る)は連鎖移動剤として知られている。しかしながら、
そのようなフェニル基またはアリール基を有する連鎖移
動剤は、その連鎖移動剤に由来する芳香族末端基が存在
する結果得られたポリマーの性質の理由で好ましさの程
度が低いかもしれない。二量体オリゴマー(上述の式で
n=2)を除外するかあるいはその量を減らすのが好ま
しいことがある。それはそのような二量体は他のオリゴ
マー性連鎖移動剤よりもいくぶん反応性が低いことがあ
るからである。Many of the oligomers that can be used in the method of the present invention are known and are disclosed, for example, in EP-A-0261942 (Janowicz). Alpha methyl styrene dimer (the same compound as 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene) is known as a chain transfer agent. However,
Chain transfer agents having such phenyl or aryl groups may be less preferred due to the nature of the resulting polymer due to the presence of aromatic end groups derived from the chain transfer agent. It may be preferable to exclude or reduce the amount of dimeric oligomers (n = 2 in the above formula). That is because such dimers may be somewhat less reactive than other oligomeric chain transfer agents.
【0086】本発明に従えば、好適なオリゴマー性連鎖
移動剤はモノマーのダイマー、トライマー、テトラマー
およびより高次のオリゴマーおよびそれらの混合物であ
る。このように、分岐したまたは分岐してないあるいは
環状のアルキルもしくは芳香族メタクリレート、例えば
メチル、エチル、プロピル、ブチル、2−エチルヘキシ
ルおよび/またはデシルメタクリレート、シクロヘキシ
ル、フェニルまたはベンジルメタクリレート、官能性ア
ルキルまたは芳香族メタクリレート、例えばグリシジル
メタクリレート、ヒドロキシエチルまたはヒドロキシプ
ロピルメタクリレート、メタクリル酸、メタクリロニト
リル、メタクリルアミド、2−イソシアナトエチルメタ
クリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、
N,N−ジメチルアミノ−3−プロピルメタクリルアミ
ド、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、およびシ
ラン、例えばメタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、あるいは上記のものの混合物、並びに種々の他のも
のを使用することができる。ヘテロオリゴマー、例え
ば、メチルメタクリレートとメタクリロニトリルとの反
応生成物が適している。これらのオリゴマーは、後述の
ように、金属キレート触媒連鎖移動剤、例えばコバルト
キレートにより最も容易に作られる。しかし、それらは
別の方法によっても作ることができるであろう。According to the invention, suitable oligomeric chain transfer agents are monomeric dimers, trimers, tetramers and higher oligomers and mixtures thereof. Thus, branched or unbranched or cyclic alkyl or aromatic methacrylates such as methyl, ethyl, propyl, butyl, 2-ethylhexyl and / or decyl methacrylate, cyclohexyl, phenyl or benzyl methacrylate, functional alkyls or aromatics. Group methacrylates such as glycidyl methacrylate, hydroxyethyl or hydroxypropyl methacrylate, methacrylic acid, methacrylonitrile, methacrylamide, 2-isocyanatoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate,
N, N-Dimethylamino-3-propylmethacrylamide, t-butylaminoethylmethacrylate, and silanes such as methacryloxypropyltrimethoxysilane, or mixtures of the above, as well as various others can be used. Hetero-oligomers are suitable, for example the reaction product of methyl methacrylate and methacrylonitrile. These oligomers are most easily made with metal chelate catalyzed chain transfer agents, such as cobalt chelates, as described below. However, they could be made in another way.
【0087】本発明のオリゴマー性連鎖移動剤は本発明
のグラフト共重合体、このグラフト共重合体を形成する
のに使用されるマクロモノマーおよび/またはこのグラ
フト共重合体の形成に使用される主鎖の重合中に分子量
を調節するのに使用することができる。連鎖移動剤は反
応体のたった数重量パーセント(%)の有効量で使用す
ることができる。オリゴマー性連鎖移動剤の好適な使用
量の範囲はモノマー反応体の重量に基づいて0.01重
量%〜80重量%、好ましくは約0.1重量%〜40重
量%、最も好ましくは1〜10重量%である。The oligomeric chain transfer agent of the present invention is mainly used in the formation of the graft copolymer of the present invention, the macromonomer used to form the graft copolymer and / or the graft copolymer. It can be used to control the molecular weight during chain polymerization. The chain transfer agent can be used in an effective amount of only a few weight percent (%) of the reactants. A suitable amount range of the oligomeric chain transfer agent is 0.01% to 80% by weight, preferably about 0.1% to 40% by weight, most preferably 1 to 10% by weight based on the weight of the monomer reactant. % By weight.
【0088】あるものは安定化のために酸官能基を担持
する不飽和モノマーのラジカル重合は、当業者にはよく
知られているように、水系または有機媒体における懸濁
液、乳化液または溶液中で行ってもよい。Radical polymerization of unsaturated monomers, some of which carry acid functional groups for stabilization, is well known to those skilled in the art, as are suspensions, emulsions or solutions in aqueous or organic media. You can go inside.
【0089】本発明で使用されるオリゴマー性連鎖移動
剤は典型的には標準的溶液重合技法により調製される
が、乳化(エマルジョン)、懸濁(サスペンジョン)ま
たは塊状(バルク)重合法によって調製してもよい。好
ましくは、金属キレート連鎖移動剤触媒が調製方法にお
いて使用される。(実際、一つの連鎖移動剤を使用して
他の連鎖移動剤を作ることが行われる)。そのような方
法は上記米国特許第4,680,352号公報(Jan
owicz et al.)、米国特許第4,694,
054号公報(Janowicz)、WO87/360
5(1987年6月18日国際公開)に開示されてい
る。The oligomeric chain transfer agents used in this invention are typically prepared by standard solution polymerization techniques, but by emulsion (suspension) or suspension (bulk) polymerization methods. May be. Preferably, a metal chelate chain transfer agent catalyst is used in the preparation method. (In effect, one chain transfer agent is used to make another chain transfer agent). Such a method is disclosed in US Pat. No. 4,680,352 (Jan).
owicz et al. ), U.S. Pat. No. 4,694,
054 (Janowicz), WO87 / 360
5 (International Publication June 18, 1987).
【0090】コバルトキレートを本オリゴマーの調製に
使用するときは、溶媒で沈殿した後、活性炭を使用する
ことにより反応生成物からコバルトと色を除去するのが
便利である。例えば、エチルアセテート(ローヌ−プー
ラン社AR級、99.5%、0.005%酢酸)を種々
の割合で添加すると、コバルトが暗褐色の固体として実
質的に沈殿し、最終的な溶液中の色が減少することが見
出された。他の沈殿溶媒としては、アセトンと水の混合
物およびアセトニトリルと水の混合物がある。色は従来
の技法によってさらに除去してもよい。例えば活性炭で
約15分間単純処理した後セライト[CELITE(登
録商標)545]濾過助剤を充填した短いカラムを通し
て濾過してもよい。When a cobalt chelate is used to prepare the present oligomers, it is convenient to remove the cobalt and color from the reaction product by using activated carbon after precipitation with a solvent. For example, addition of ethyl acetate (Rhone-Poulin AR grade, 99.5%, 0.005% acetic acid) in various proportions causes cobalt to substantially precipitate as a dark brown solid in the final solution. It was found that the color decreased. Other precipitation solvents include acetone and water mixtures and acetonitrile and water mixtures. The color may be further removed by conventional techniques. For example, simple treatment with activated carbon for about 15 minutes may be followed by filtration through a short column packed with Celite [CELITE® 545] filter aid.
【0091】大規模な製造のためには、オリゴマーの連
続(CSTR)製造がより経済的であるかも知れない。For large scale production, continuous (CSTR) production of oligomers may be more economical.
【0092】一般に、本発明の比較的低分子量のオリゴ
マー性連鎖移動剤のあるものを得るためには、従来技術
で比較的高分子量のマクロモノマーを得るのに用いられ
る金属キレート連鎖移動剤よりも多量の金属キレート連
鎖移動剤を使用することができよう。換言すれば、低分
子量マクロモノマーを作るのに使用される本質的に同じ
従来法を本発明の比較的低分子量のオリゴマー性連鎖移
動剤、例えばダイマーおよびトライマーを作るのに使用
することができる。十分にマイルドで、金属キレート連
鎖移動剤を破壊しない炭素中心ラジカルを生成する開始
剤は典型的にはオリゴマー性連鎖移動剤を調製するのに
も使用される。好適な開始剤は下記のようなアゾ化合物
である。In general, to obtain some of the relatively low molecular weight oligomeric chain transfer agents of this invention, the metal chelate chain transfer agents used in the prior art to obtain relatively high molecular weight macromonomers may be used. Large amounts of metal chelate chain transfer agents could be used. In other words, essentially the same conventional methods used to make low molecular weight macromonomers can be used to make the relatively low molecular weight oligomeric chain transfer agents of the present invention, such as dimers and trimers. Initiators that produce sufficiently mild, carbon-centered radicals that do not destroy the metal chelate chain transfer agent are also typically used to prepare oligomeric chain transfer agents. Suitable initiators are the azo compounds as described below.
【0093】当業者には明らかなように、これらのオリ
ゴマーはその場で(in situ)適当な反応体から
調製することもできよう。もっとも、好ましくは別々に
作って重合反応混合物に添加するのが好ましい。As will be apparent to those skilled in the art, these oligomers could be prepared in situ from the appropriate reactants. However, it is preferable to make them separately and add them to the polymerization reaction mixture.
【0094】本発明のマクロモノマー重合方法は、マク
ロモノマー(末端が不飽和であるポリマーまたはコポリ
マー)が上述のオリゴマー性連鎖移動剤を使用して製造
されるが、この方法は好適には20℃〜200℃、好ま
しくは40〜160℃、さらに好ましくは50〜145
℃で行われる。In the macromonomer polymerization method of the present invention, the macromonomer (a polymer or copolymer having an unsaturated terminal) is produced by using the above-mentioned oligomeric chain transfer agent, and the method is preferably 20 ° C. To 200 ° C, preferably 40 to 160 ° C, more preferably 50 to 145
It is performed at ℃.
【0095】開始剤が選択された溶媒またはモノマー混
合物に必要な溶解性有し、かつ、重合温度で適当な半減
期を有している限り、いずれのラジカル源あるいは公知
の重合開始剤のクラスも適している。重合開始剤はレド
ックスでも、熱的もしくは光化学的に誘起されるもの、
例えばアゾ、過酸化物(パーオキサイド)、ペロキシエ
ステルまたはパーサルフェートであってもよい。好まし
くは、開始剤は重合温度で半減期が約1分から約1時間
のものである。若干の好適な開始剤としては、アンモニ
ウムパーサルフェート、アゾクメン、2,2′−アゾビ
ス(2−メチル)ブタンニトリル、4,4′−アゾビス
(4−シアノ吉草酸)、および2−(t−ブチルアゾ)
−2−シアノプロパンが挙げられる。必要な溶解度と適
当な半減期を有する他の非アゾ系開始剤を使用してもよ
い。マクロモノマー重合方法はバッチ、半バッチ、連続
またはフィード法のいずれで行ってもよい。バッチモー
ドで行うときは、反応器は典型的にはオリゴマー性連鎖
移動剤とモノマーまたは媒体とモノマーを装入する。次
いで、この混合物に所望量の開始剤を、典型的にはM/
I(モノマー/開始剤)比が10/200となるように
添加する。典型的例では、このオリゴマー性連鎖移動剤
触媒は触媒/開始剤比すなわちC/I比が0.10〜2
0の範囲内となる量で添加する。この混合物を必要時
間、通常1.5時間〜10時間加熱する。バッチ法で
は、反応は加圧下で行いモノマーの還流を回避してもよ
く、媒体は反応熱を吸収すると観ることができる。Any radical source or class of known polymerization initiators can be used, so long as the initiator has the required solubility in the selected solvent or monomer mixture and has a suitable half-life at the polymerization temperature. Are suitable. The polymerization initiator is a redox, which is thermally or photochemically induced,
It may be, for example, azo, peroxide, peroxyester or persulfate. Preferably, the initiator has a half-life at polymerization temperature of about 1 minute to about 1 hour. Some suitable initiators include ammonium persulfate, azocumene, 2,2'-azobis (2-methyl) butanenitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), and 2- (t-butylazo). )
-2-Cyanopropane is mentioned. Other non-azo initiators having the required solubility and suitable half-life may be used. The macromonomer polymerization method may be a batch, semi-batch, continuous or feed method. When operated in batch mode, the reactor is typically charged with oligomeric chain transfer agent and monomer or medium and monomer. The mixture is then charged with the desired amount of initiator, typically M /
Add so that the I (monomer / initiator) ratio is 10/200. Typically, the oligomeric chain transfer agent catalyst will have a catalyst / initiator or C / I ratio of 0.10 to 2
It is added in an amount within the range of 0. The mixture is heated for the required time, usually 1.5 hours to 10 hours. In the batch process, the reaction may be carried out under pressure to avoid reflux of the monomer and it can be seen that the medium absorbs the heat of reaction.
【0096】マクロモノマー重合をフィードシステムで
行うときは、反応は典型的には次のように行うことがで
きる。反応器に媒体、典型的には有機溶媒を装入する。
別の容器にモノマーとオリゴマーを装入する。また別の
容器に開始剤と媒体を装入する。反応器中の媒体を加熱
撹拌しつつモノマー、オリゴマー性連鎖移動剤および開
始剤のそれぞれの溶液を、例えばシリンジポンプその他
のポンプ装置により導入する。フィード速度は種として
溶液の量によって決まる。フィードが完了すると、加熱
をさらに30分間以上続ける。あるいは、反応器にオリ
ゴマー性連鎖移動剤の全てを媒体と一緒に最初に装入
し、モノマーと開始剤溶液とを時間をかけて添加しても
よい。When the macromonomer polymerization is carried out in a feed system, the reaction can typically be carried out as follows. The reactor is charged with a medium, typically an organic solvent.
Charge monomers and oligomers in separate vessels. Further, the initiator and the medium are charged in another container. While the medium in the reactor is being heated and stirred, respective solutions of the monomer, the oligomeric chain transfer agent and the initiator are introduced by, for example, a syringe pump or other pump device. The feed rate depends on the amount of solution as seed. When the feed is complete, continue heating for an additional 30 minutes. Alternatively, the reactor may be initially charged with all of the oligomeric chain transfer agent along with the medium and the monomer and initiator solution added over time.
【0097】いずれのタイプの方法においても、マクロ
モノマー生成物は媒体と未反応モノマーをストリッピン
グすることにより、あるいは非溶媒で沈殿させることに
より、単離してもよい。あるいは、その適用に適してい
れば、マクロモノマー溶液をそのまま使用してもよい。In any type of method, the macromonomer product may be isolated by stripping the medium and unreacted monomer or by precipitation with a non-solvent. Alternatively, the macromonomer solution may be used as is if it is suitable for the application.
【0098】上述のように、重合は重合媒体の非存在あ
るいは存在下のいずれでも行うことができる。多くの慣
用の有機溶媒が重合媒体として適している。これらには
芳香族炭化水素、例えばベンゼン、トルエンおよびキシ
レン、エーテル、例えばテトラヒドロフラン、ジエチル
エーテルおよび普通に入手できるエチレングリコールお
よびポリエチレングリコールモノアルキルおよびジアル
キルエーテル(セロソルブおよびカルビトールを含
む)、有機酸のアルキルエステルおよび混合エステル−
エーテル、例えばエチレングリコールのモノアルキルエ
ーテル−モノアルカノエートエステルが含まれる。さら
に、ケトン、例えばアセトン、ブタノン、ペンタノンお
よびヘキサノンが、メタノール、エタノール、プロパノ
ールおよびブタノールのようなアルコールと同様に適し
ている。2種以上の溶媒の混合物を使用するのが有利で
あることがある。ある溶媒は環境上または毒性学上の理
由から好ましいことがある。As mentioned above, the polymerization can be carried out either in the absence or in the presence of a polymerization medium. Many conventional organic solvents are suitable as polymerization media. These include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether and commonly available ethylene glycol and polyethylene glycol monoalkyl and dialkyl ethers (including cellosolve and carbitol), alkyls of organic acids. Esters and mixed esters-
Included are ethers such as monoalkyl ether-monoalkanoate esters of ethylene glycol. Furthermore, ketones such as acetone, butanone, pentanone and hexanone are suitable, as are alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol. It may be advantageous to use a mixture of two or more solvents. Certain solvents may be preferred for environmental or toxicological reasons.
【0099】ビニル基を末端に持つマクロモノマーを調
製するこの方法の顕著な利点はマクロモノマー製品の所
望の分子量に悪影響を及ぼすことなく、広範囲のモノマ
ーを重合できることである。前述のように、ビニル基を
末端に持つマクロモノマーを調製する典型的方法は活性
プロトンを含有するモノマーに対する感受性の影響を受
ける。一つの例は、コバルトポルフィリンおよびジオキ
シム触媒である。米国特許第4,680,352号公報
およびその後のJanowicz et al.特許は
典型的な例を示している。そのようなコバルト触媒はビ
ニル基を末端に持つマクロモノマーを調製するのに広く
使用されているが、ヒドロキシルおよび/またはカルボ
キシル含有モノマーとは低レベルで使用するとうまく働
かないという欠点がある。また、これらの触媒を高レベ
ルで使用すると樹脂に受け入れがたい色がついてしまう
ことがある。一般に、コバルト触媒はアクリレートモノ
マーと一緒に使用すると効率が良くない。上述のように
マクロモノマーが形成された後、その溶液を「そのま
ま」使用することができる。または溶媒を任意的にスト
リップし、主鎖モノマーを追加の溶媒および重合触媒と
一緒にマクロモノマーに添加する。A significant advantage of this method of preparing vinyl-terminated macromonomers is that a wide range of monomers can be polymerized without adversely affecting the desired molecular weight of the macromonomer product. As mentioned above, typical methods of preparing vinyl-terminated macromonomers suffer from sensitivity to monomers containing active protons. One example is cobalt porphyrin and dioxime catalysts. U.S. Pat. No. 4,680,352 and subsequent Janowicz et al. The patent shows a typical example. Although such cobalt catalysts are widely used to prepare vinyl-terminated macromonomers, they have the disadvantage of not working well with low levels of hydroxyl and / or carboxyl containing monomers. Also, high levels of these catalysts can result in unacceptable colors in the resin. Generally, cobalt catalysts are not efficient when used with acrylate monomers. After the macromonomer is formed as described above, the solution can be used "as is". Alternatively, the solvent is optionally stripped and the backbone monomer is added to the macromonomer along with additional solvent and polymerization catalyst.
【0100】本発明に従えば、上述のオリゴマー連鎖移
動剤を使用してグラフト共重合体を形成する際に分子量
を調節している。According to the present invention, the above-mentioned oligomer chain transfer agent is used to control the molecular weight when forming the graft copolymer.
【0101】アゾ系触媒(モノマーの0.5〜5重量
%)を他の好適な触媒、例えばパーオキサイドおよびハ
イドロパーオキサイドと同様に使用することができる。
そのような触媒の典型例としては、ジ−t−ブチルパー
オキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−アミルパー
オキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジ(n−
プロピル)ペロキシジカーボネート、パーエステル、例
えばアミルペロキシアセテート等がある。重合は、通
常、反応混合物の還流温度で、所望の分子量のグラフト
共重合体が形成されるまで続けられる。Azo-based catalysts (0.5 to 5% by weight of monomer) can be used as well as other suitable catalysts such as peroxides and hydroperoxides.
Typical examples of such catalysts include di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-amyl peroxide, cumene hydroperoxide, di (n-).
Propyl) peroxydicarbonate, peresters such as amyl peroxyacetate and the like. Polymerization is usually continued at the reflux temperature of the reaction mixture until a graft copolymer of the desired molecular weight is formed.
【0102】マクロモノマーまたはグラフト共重合体を
形成するために有機溶媒が用いられる。これらの有機溶
媒は、例えば、芳香族、脂肪族、ケトン(例:メチルエ
チルケトン、イソブチルケトン、エチルアミルケトン、
アセトン)、アルコール(例:メタノール、エタノー
ル、n−ブタノール、イソプロパノール)、エステル
(例:エチルアセテート)、グリコール(例:エチレン
グリコール、プロピレングリコール)、エーテル(例:
テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノブチルエ
ーテルなど)、そして、上記したように、水およびそれ
らの混合物と水混和性溶媒である。Organic solvents are used to form macromonomers or graft copolymers. These organic solvents include, for example, aromatic compounds, aliphatic compounds, ketones (eg methyl ethyl ketone, isobutyl ketone, ethyl amyl ketone,
Acetone), alcohol (eg methanol, ethanol, n-butanol, isopropanol), ester (eg ethyl acetate), glycol (eg ethylene glycol, propylene glycol), ether (eg:
Tetrahydrofuran, ethylene glycol monobutyl ether, etc.), and water-miscible solvents with water and mixtures thereof, as described above.
【0103】既に述べたように、まず、溶媒中のマクロ
モノマーを残りのモノマー混合物と共重合させてグラフ
ト共重合体を形成する。つぎに、中和を行い、水に分散
することによってグラフトポリマーを合成する。As already mentioned, first the macromonomer in the solvent is copolymerized with the remaining monomer mixture to form a graft copolymer. Next, the graft polymer is synthesized by neutralizing and dispersing in water.
【0104】酸基に対する中和剤として適当な無機塩基
には、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、および
水酸化カリウムが含まれる。また、中和剤として使用可
能な典型的なアミンとしては、アミノメチルプロパノー
ル、アミノエチルプロパノール、ジメチルエタノールア
ミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、
ジメチルアミノメチルプロパノール、およびアミノメチ
ルプロパノール等が含まれる。さらに、好適なアミンの
一つとして、アミノメチルプロパノールがある。一方、
好適な無機塩基としては水酸化アンモニウムがある。Inorganic bases suitable as neutralizing agents for the acid groups include ammonium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. In addition, as typical amines that can be used as a neutralizing agent, aminomethyl propanol, aminoethyl propanol, dimethyl ethanol amine, triethyl amine, dimethyl ethanol amine,
Dimethylaminomethyl propanol, aminomethyl propanol and the like are included. Furthermore, one of the suitable amines is aminomethyl propanol. on the other hand,
A suitable inorganic base is ammonium hydroxide.
【0105】酸基のかわりにアミン基を用いる場合、こ
のアミン基に対する適当な中和剤としては有機または無
機酸(例えば、酢酸、蟻酸、乳酸、塩酸、硫酸等)があ
げられる。When an amine group is used instead of the acid group, suitable neutralizing agents for the amine group include organic or inorganic acids (eg acetic acid, formic acid, lactic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.).
【0106】グラフトポリマーから水分散液への転化
は、グラフトポリマーと適当な中和剤とを混合し、水で
希釈することによって、あるいは重合したグラフト共重
合体溶液を中和剤含有水溶液中にゆっくり攪袢しながら
加えてゆくことによってなされる。分散液の中和の度合
は、存在する反応性基の全量の10ないし150%、好
ましくは80ないし105%である。したがって分散液
の最終pHは、約4〜10であり、好ましくはアニオン
系の場合で7〜10、カチオン系の場合で4〜7であ
る。さらに、アニオン性、カチオン性、あるいは非イオ
ン性界面活性剤を用いることができる。しかし、後述す
る耐湿潤性を損なう恐れがあるため、非イオン性界面活
性剤を使用しないことが望ましい。上記したように、界
面活性剤を使用する必要がないことが本発明の優れた利
点の一つである。The conversion of the graft polymer into an aqueous dispersion is carried out by mixing the graft polymer with a suitable neutralizing agent and diluting with water, or by adding the polymerized graft copolymer solution to an aqueous solution containing the neutralizing agent. It is done by slowly adding and stirring. The degree of neutralization of the dispersion is 10 to 150%, preferably 80 to 105% of the total amount of reactive groups present. Thus, the final pH of the dispersion is about 4-10, preferably 7-10 for anionic and 4-7 for cationic. Furthermore, anionic, cationic, or nonionic surfactants can be used. However, it is desirable not to use a nonionic surfactant because it may impair the wet resistance described below. As mentioned above, it is one of the excellent advantages of the present invention that there is no need to use a surfactant.
【0107】しかし、好ましくはマクロモノマーを水の
中で分散、または中和および溶解し、グラフト共重合体
を水中で直接形成する。グラフト共重合体はモノマー混
合物の残余(主鎖用)を、上記オリゴマー性連鎖移動剤
の存在下、マクロモノマー溶液または水分散液(櫛状ま
たはグラフト共重合体のグラフトまたは歯状部用)とを
共重合することによって形成される。この方法の優れて
いる点は、プロセス全体で使われる共溶媒を少なくする
こと、および溶媒抜き取り(ストリッピング)が省かれ
ることである。また、別の優れた点は溶媒重合によって
得られるものよりも高分子量のグラフトポリマーが得ら
れるということである。水中においてカチオン性または
アニオン性のすべてあるいはそれらのいずれかを示すも
のであるならば、適当な相溶性を持つマクロモノマーの
混合物として用いることができる。However, preferably the macromonomer is dispersed or neutralized and dissolved in water to form the graft copolymer directly in water. In the graft copolymer, the remainder of the monomer mixture (for the main chain) is mixed with a macromonomer solution or an aqueous dispersion (for the comb or graft of the graft copolymer or tooth) in the presence of the oligomeric chain transfer agent. Is formed by copolymerizing. The advantage of this method is that less cosolvent is used throughout the process and solvent stripping is eliminated. Another advantage is that a graft polymer having a higher molecular weight than that obtained by solvent polymerization can be obtained. It can be used as a mixture of macromonomers having an appropriate compatibility as long as it shows all or either of cationic or anionic properties in water.
【0108】水溶性遊離ラジカル開始剤、例えば過酸化
物、過硫酸アンモニウム、レドックス開始剤(例:t−
ブチルヒドロペルオキシド/アスコルビン酸)を用いる
ことができる。この場合、20〜98℃が適切な温度で
ある。モノマーをマクロモノマーと共重合させる場合、
コバルトキレート化合物以外の連鎖移動剤、例えばメル
カプタン(すなわち、メルカプトエタノール、t−ドデ
シルメルカプタン、N−ドデシルメルカプタン)を任意
的に用いることができる。Water-soluble free radical initiators such as peroxides, ammonium persulfate, redox initiators (eg t-
Butyl hydroperoxide / ascorbic acid) can be used. In this case, 20 to 98 ° C is an appropriate temperature. When copolymerizing a monomer with a macromonomer,
Chain transfer agents other than cobalt chelate compounds, such as mercaptans (ie, mercaptoethanol, t-dodecyl mercaptan, N-dodecyl mercaptan) can optionally be used.
【0109】グラフト共重合体を合成する際に、二官能
価のアルファ・ベータ未飽和化合物、例えばエチレング
リコールジメタクリレートまたはヘキサンジオールジア
クリレートを少量用いることができる。これによって、
架橋された粒子が得られる。A small amount of difunctional alpha-beta unsaturated compounds such as ethylene glycol dimethacrylate or hexanediol diacrylate can be used in the synthesis of the graft copolymer. by this,
Crosslinked particles are obtained.
【0110】全体的なグラフト共重合体水担持分散液
(graft copolymer water borne dispersion)は酸また
はアミンの値が10〜約150(mg/KOH/g樹脂
固形分)、好ましくは15〜約250(mg/KOH/
g樹脂固形分)、より好ましくは40〜150(mg/
KOH/g樹脂固形分)となるようにする。The overall graft copolymer water borne dispersion has an acid or amine value of 10 to about 150 (mg / KOH / g resin solids), preferably 15 to about 250 ( mg / KOH /
g resin solids), more preferably 40-150 (mg /
KOH / g resin solids).
【0111】上述のバインダー系は、通常の塗膜形成方
法によって他の適当な成分と混合することにより水担持
塗料を作る際に使用される。The binder systems described above are used in making waterborne coatings by mixing with other suitable ingredients by conventional film forming methods.
【0112】本発明のグラフトポリマーは水担持塗料組
成物、例えば自動車用のクリアコートまたはベースコー
ト組成物を合成する際に被膜形成ビヒクル(film-formi
ng vehicles )として使用される。これによって作られ
る塗料組成物は、低揮発性有機物含有量(VOC)を有
するもので、好ましくは最大で3.50ポンド/ガロン
である。The graft polymers of the present invention are useful in film-forming vehicles in the synthesis of waterborne coating compositions such as automotive clearcoat or basecoat compositions.
ng vehicles). The coating composition made thereby has a low volatile organic content (VOC), preferably up to 3.50 lbs / gallon.
【0113】塗料組成物を調製する際、本発明の他の局
面によれば、グラフト共重合体はバインダーに対して5
〜20重量%、好ましくは10〜40%の架橋剤と結合
することができる。In preparing the coating composition, in accordance with another aspect of the present invention, the graft copolymer is 5 parts relative to the binder.
It can be combined with -20% by weight, preferably 10-40%, of crosslinker.
【0114】適当な硬化剤は、メラミンホルムアルデヒ
ドまたはアルキル化メラミンホルムアルデヒド化合物、
あるいは一液系でのブロックドまたはアンブロックドイ
ソシアネート化合物、あるいは二液系でのイソシアネー
ト化合物、好ましくは水分散性ポリイソシアネート、あ
るいはグラフト共重合体上で架橋官能価と反応可能な他
の架橋剤(例:エポキシ、シラン、カルボジイミド等)
を含む。Suitable hardeners are melamine formaldehyde or alkylated melamine formaldehyde compounds,
Alternatively, one-part blocked or unblocked isocyanate compounds, or two-part isocyanate compounds, preferably water-dispersible polyisocyanates, or other cross-linking agents capable of reacting with cross-linking functionality on the graft copolymer. (Example: epoxy, silane, carbodiimide, etc.)
including.
【0115】バインダがN−メチロールおよび(また
は)N−メチロールエーテル基を含む硬化剤によって硬
化する配合成分に用いられる場合、全体的に安定な分散
液を作るために水を主成分とするグラフト共重合体分散
液中に硬化剤を分散させる。そのような硬化剤は、例え
ば、アルデヒド(例えば、ホルムアルデヒド)とアミノ
基含有化合物(例えば、メラミン、尿素およびベンゾグ
アナミン)とを反応させ、かつアルコール(例えば、メ
タノール、n−ブタノール、イソブタノール)によって
N−メチロール基を全体的または部分的にエーテル化す
ることによって得られる。When a binder is used in the compounding component which cures with a curing agent containing N-methylol and / or N-methylol ether groups, a water-based graft copolymer is used to make an overall stable dispersion. A curing agent is dispersed in the polymer dispersion. Such curing agents include, for example, reacting aldehydes (eg formaldehyde) with amino group-containing compounds (eg melamine, urea and benzoguanamine) and reacting with alcohols (eg methanol, n-butanol, isobutanol) in N 2 Obtainable by wholly or partially etherifying the methylol groups.
【0116】ベーキング温度を約5〜60分間にわたっ
て約60〜180℃に昇温することによって架橋する組
成物を形成する上で好ましい架橋剤は、アルキル化され
た基上に1〜4炭素原子を持ち、かつバインダの重量当
り約10〜60重量%、好ましくは10〜25重量%の
水溶性水分散性アルキル化メラミンホルムアルデヒド架
橋剤である。Preferred crosslinkers for forming a composition that crosslinks by raising the baking temperature to about 60 to 180 ° C. for about 5 to 60 minutes have 1 to 4 carbon atoms on the alkylated group. Of water-soluble, water-dispersible, alkylated melamine formaldehyde cross-linking agent, which is about 10-60% by weight, preferably 10-25% by weight, based on the weight of the binder.
【0117】架橋剤は、一般に部分的にアルキル化され
たメラミンホルムアルデヒド化合物であり、単量体でも
重合体であってもよく、また重合体の重合度が約1〜3
であってもよい。そのような樹脂をアルキル化するのに
用いられる典型的なアルコールは、メタノール、エタノ
ール、プロパノール、ブタノール、イソブタノール等で
ある。商業的に入手可能であり、かつ好適なアルキル化
メラミン架橋剤としては、シーメル(商標:Cyme
l)373、385、1161、または1168(モン
サント(Monsanto))と、レシミン(商標:R
esimine)714、レシミン(商標:Resim
ine)730および731、レシミン(商標:Res
imine)735および745(シアナミド(Cya
namide)、が含まれる。The crosslinking agent is generally a partially alkylated melamine formaldehyde compound, which may be a monomer or a polymer, and the degree of polymerization of the polymer is about 1 to 3.
May be Typical alcohols used to alkylate such resins are methanol, ethanol, propanol, butanol, isobutanol and the like. Commercially available and suitable alkylated melamine cross-linking agents include Simel ™.
l) 373, 385, 1161, or 1168 (Monsanto) and Resimin (trademark: R
esimine) 714, Resimin (trademark: Resim
ine) 730 and 731, Resimin (trademark: Res
imine) 735 and 745 (Cyanamide (Cya
name)) is included.
【0118】メラミン架橋剤を含有する塗膜組成物に対
して、硬化温度および時間を減少させるために、バイン
ダの重量当り約0.1%ないし1.0%の強酸触媒また
は塩触媒を含ませることができる。好ましい触媒として
は、パラトルエン硫酸またはそのアンモニウム塩があ
る。また使用可能な他の触媒は、ドデシルベンゼンスル
ホン酸、リン酸、およびこれらの酸のアミンまたはアン
モニウム塩である。For coating compositions containing a melamine crosslinker, about 0.1% to 1.0% by weight of binder of a strong acid or salt catalyst is included to reduce cure temperature and time. be able to. A preferred catalyst is paratoluene sulfuric acid or its ammonium salt. Other catalysts that can also be used are dodecylbenzenesulfonic acid, phosphoric acid, and the amine or ammonium salts of these acids.
【0119】ポリイソシアネートによって硬化する配合
成分にバインダが使用される場合、塗布に先だって水分
散性ポリイソシアネートを水担持グラフト共重合体分散
物に添加する。When a binder is used in the compounding component that is cured by the polyisocyanate, the water-dispersible polyisocyanate is added to the water-supported graft copolymer dispersion prior to coating.
【0120】この場合、分散物は全体としては不安定な
ものなので、限られた時間内で使用するべきである。水
分散性ポリイソシアネートの例としては、ビウレット
と、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネートおよびテトラメチルキシレンジイソシアネ
ートのシクロトライマーとが含まれる。これらのイソシ
アネートを、水に分散しやすいようにイオン基を含ませ
る程度に修飾してもよい。In this case, the dispersion as a whole is unstable and should be used within a limited time. Examples of water dispersible polyisocyanates include biuret and cyclotrimers of hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and tetramethyl xylene diisocyanate. These isocyanates may be modified to the extent that they contain ionic groups so that they are easily dispersed in water.
【0121】一般的には、硬化促進触媒をイソシアネー
ト架橋または硬化剤と組み合わせて使用する。好ましい
触媒は、有機金属化合物であり、硬化に有効な量、通常
はバインダーの重量に対して0.1重量%ないし2重量
%からなるジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ−2
−エチルヘキソエート、オクトエート亜鉛、ナフテネー
ト亜鉛、バナジウムアセチルアセトネート、またはジル
コニウムアセチルアセトネートが適している。このよう
な触媒は任意であり、例えば組成物を硬化させるには温
度の上昇および(または)時間の延長で十分かもしれな
い。Generally, a cure promoting catalyst is used in combination with an isocyanate crosslinking or curing agent. Preferred catalysts are organometallic compounds, which are effective in curing, usually from 0.1% to 2% by weight, based on the weight of the binder, of dibutyltin dilaurate, dibutyltin di-2.
Suitable are ethylhexoate, zinc octoate, zinc naphthenate, vanadium acetylacetonate, or zirconium acetylacetonate. Such catalysts are optional, for example elevated temperature and / or extended time may be sufficient to cure the composition.
【0122】塗料組成物を効果させるのに使用可能な典
型的なイソシアネート架橋剤には、化合物および重合
体、ブロックされたものあるいはブロックされていない
ものの両方が含まれる。適当なポリイソシアネートの例
としては、単量体ポリイソシアネート(例えばトルエン
ジイソシアネートおよび4,4′−メチレン−ビス(シ
クロヘキシルイソシアネート))、イソホロンジイソシ
アネート、さらに上記した単量体ポリイソシアネートと
ポリエステルまたはポリエーテルポリオールとの反応生
成物のようなNCO−プレポリマーが含まれる。特に有
益なイソシアネートはイソホロンジイソシアネートおよ
びビウレット状の1,6−ヘキサメチレンジイソシアネ
ートであって、後者はベイヤー社(Bayer)から
「デスモデュール(Desmodur)」エヌ(N)等
として商業的に入手可能である。他の架橋剤としては、
4,4′−ビフェニレンジイソシアネート、テトラメチ
ルジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネー
ト、1,3−シクロペンチレンジイソシアネート、1,
3−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレン
ジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトシクロヘキ
シル)メタン等が含まれる。Typical isocyanate crosslinkers that can be used to effect the coating composition include both compounds and polymers, both blocked and unblocked. Examples of suitable polyisocyanates are monomeric polyisocyanates (for example toluene diisocyanate and 4,4'-methylene-bis (cyclohexyl isocyanate)), isophorone diisocyanate, as well as the above-mentioned monomeric polyisocyanates and polyester or polyether polyols. NCO-prepolymers such as reaction products with Particularly useful isocyanates are isophorone diisocyanate and biuretized 1,6-hexamethylene diisocyanate, the latter being commercially available from Bayer, such as "Desmodur" N (N). . Other cross-linking agents include
4,4'-biphenylene diisocyanate, tetramethyl diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, 1,
3-Phenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane and the like are included.
【0123】三官能価イソシアネートを用いてもよい。
例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、1,
3,5−ベンゼントリイソシアネート、2,4,6−ト
ルエントリイソシアネート、トリメチロールとテトラメ
チルキシレンジイソシアネートとの付加物(商標名「シ
タン(Cythane)3160」、ヘキサメチレンジ
イソシアネートの三量体である「デスモデュール(De
smodur)」N3390として販売されている)等
である。例えば米国特許第4,965,317号(Co
l.5)に開示されているように、任意にイソシアネー
トエチルメタクリレート(TMIとして商業的に入手可
能)から誘導されたポリイソシアネートアクリル共重合
体等を使用することができる。Trifunctional isocyanates may be used.
For example, triphenylmethane triisocyanate, 1,
3,5-benzenetriisocyanate, 2,4,6-toluenthisocyanate, an adduct of trimethylol and tetramethylxylene diisocyanate (trade name "Cythane 3160", a trimer of hexamethylene diisocyanate). Desmodur (De
smodur) "sold as N3390). For example, U.S. Pat. No. 4,965,317 (Co
l. As disclosed in 5), polyisocyanate acrylic copolymers derived from isocyanate ethyl methacrylate (commercially available as TMI) may optionally be used.
【0124】上記したように、ポリイソシアネートを任
意にブロックしてもよい。適当なブロック剤の例として
は、高温下ではブロックしない物質であり、例えば低級
脂肪族アルコール(例:メタノール)、オキシム(例:
メチルエチルケトンオキシム)、およびラクタム(例:
イプシロンカプロラクタム)である。ブロックされたイ
ソシアネートを、適当な一液系を形成するのに用いるこ
とができる。また、遊離イソシアネート基を持つ多官能
価のイソシアネートを、二液室温硬化系を形成するのに
用いることができる。これらの系では、生成物とイソシ
アネート硬化剤とを塗布直前に混ぜ合わせる。As mentioned above, the polyisocyanate may optionally be blocked. Examples of suitable blocking agents are substances that do not block at high temperatures, such as lower aliphatic alcohols (eg methanol), oximes (eg:
Methyl ethyl ketone oxime), and lactams (eg:
Epsilon caprolactam). The blocked isocyanate can be used to form a suitable one-part system. Also, polyfunctional isocyanates with free isocyanate groups can be used to form a two-part room temperature cure system. In these systems, the product and isocyanate curing agent are combined just prior to coating.
【0125】バインダの重量に基づいて好ましくは0な
いし50重量%(およびグラフト共重合体に対して45
ないし100重量%)の他の被膜形成ポリマーを、グラ
フト共重合体と一緒に用いてもよい。他の被膜形成ポリ
マーは直鎖状または分枝状のものであり、そのようなも
のとしてグラフトポリマーと適合性のアクリル、アクリ
ロウレタン、ポリエステル、ポリエステルウレタン、ポ
リエーテル、およびポリウレタンが含まれる。Preferably 0 to 50% by weight based on the weight of binder (and 45 based on the graft copolymer).
To 100% by weight) of other film-forming polymers may be used with the graft copolymer. Other film forming polymers are linear or branched and include acrylics, acrylourethanes, polyesters, polyesterurethanes, polyethers, and polyurethanes compatible with graft polymers.
【0126】本組成物では有機共溶媒も通常使用する。
この場合、本発明の塗料組成物の配合および塗布を助長
するために、好ましくはその最少量がキャリアに対して
20重量%未満である。また、上記組成物の成分と適合
性の有機溶媒も使用する。Organic cosolvents are also commonly used in the composition.
In this case, in order to facilitate the formulation and application of the coating composition of the present invention, the minimum amount thereof is preferably less than 20% by weight based on the carrier. Also, an organic solvent compatible with the components of the above composition is used.
【0127】グラフト共重合体、硬化剤、および触媒の
量は、種々の要因に大幅に依存することは当然であり、
特にそのような要因のなかで組成物の特定成分および組
成物の使用目的に依存する。Of course, the amounts of graft copolymer, curing agent, and catalyst will depend to a large extent on various factors,
Among other things, it depends on the particular components of the composition and the intended use of the composition.
【0128】また、本発明に基づくグラフト共重合体に
使用される組成物に種々の成分を任意に加えてもよい。
そのような成分としては、顔料、真珠箔、充填剤、可塑
剤、抗酸化剤、界面活性剤、および流動調整剤があげら
れる。Various components may be optionally added to the composition used for the graft copolymer according to the present invention.
Such ingredients include pigments, pearls, fillers, plasticizers, antioxidants, surfactants, and rheology control agents.
【0129】本発明の塗料組成物により生成する仕上塗
料の耐候性を改善するために、紫外線安定剤、または複
数の紫外線安定剤の組み合わせを、バインダーの重量に
基づいて約0.1ないし5重量%加えることができる。
そのような安定剤としては、紫外線吸収剤、遮断剤、ク
エンチング剤、および特定のヒンダードアミン光安定剤
が含まれる。また、酸化剤防止剤をバインダの重量に基
づいて約0.1〜5重量%添加することができる。In order to improve the weather resistance of the finish coatings produced by the coating compositions according to the invention, a UV stabilizer, or a combination of UV stabilizers, is used in an amount of about 0.1 to 5 parts by weight, based on the weight of the binder. % Can be added.
Such stabilizers include UV absorbers, screening agents, quenching agents, and certain hindered amine light stabilizers. Also, the antioxidant may be added in an amount of about 0.1 to 5% by weight based on the weight of the binder.
【0130】有用で、かつ典型的な紫外線安定剤として
は、ベンゾフェノン、トリアゾール、ベンゾエート、ヒ
ンダードアミンおよびそれらの混合物が含まれる。紫外
線安定剤の具体的な例が米国特許第4,591,533
号に開示されている。Useful and typical UV stabilizers include benzophenones, triazoles, benzoates, hindered amines and mixtures thereof. Specific examples of UV stabilizers are disclosed in US Pat. No. 4,591,533.
No.
【0131】また、塗料組成物は従来の配合添加物が含
まれている。例えば、レジフロー・エス(商標:Res
iflow S)(ポリブチルアクリレート)、BYK
320および325(高分子量ポリアクリレート)等の
流動調整剤;ヒュームドシリカ、マイクロゲル、および
非水系分散ポリマー等のレオロジー調整剤;その他の添
加物があげられる。The coating composition also contains conventional compounding additives. For example, Regiflow S (trademark: Res
iflow S) (polybutyl acrylate), BYK
Flow control agents such as 320 and 325 (high molecular weight polyacrylates); rheology control agents such as fumed silica, microgels, and non-aqueous dispersion polymers; and other additives.
【0132】カラーコート/クリアコート仕上げをする
ために塗料組成物をクリアコート(トップコート)とし
て用いて顔料が加えられたカラーコート(ベースコー
ト)の上に塗布する場合、少量の顔料をクリアーコート
に添加することよって、特有の色または着色性のような
審美的な効果が得られる。Color / Clear Coat When the coating composition is used as a clear coat (top coat) for finishing, and applied on a color coat (base coat) to which a pigment has been added, a small amount of pigment is applied to the clear coat. By adding, an aesthetic effect such as a specific color or coloring property can be obtained.
【0133】塗料組成物に顔料を加えることによってカ
ラーコート、モノコート、プライマー、またはプライマ
ーサーフェーサーとして用いることができる。By adding a pigment to the coating composition, it can be used as a color coat, a mono coat, a primer, or a primer surfacer.
【0134】[0134]
【実施例】以下の実施例は本発明を説明するものであ
る。特に指示しないかぎり、部およびパーセントは重量
に基づくものである。ここで開示されるすべての分子量
はポリエステルを標準試料としたゲル透過クロマトグラ
フィーによって決定した。The following examples illustrate the invention. Parts and percentages are by weight unless otherwise indicated. All molecular weights disclosed herein were determined by gel permeation chromatography using polyester as a standard sample.
【0135】実施例1 この実施例はメチルメタクリレート(MMA)オリゴマ
ー連鎖移動剤の製造方法を示すものである。この方法に
は次の成分が用いられた。Example 1 This example illustrates a method of making a methyl methacrylate (MMA) oligomer chain transfer agent. The following components were used in this method:
【0136】[0136]
【表1】 [Table 1]
【0137】撹拌装置、熱電対、窒素ガス加圧装置およ
び冷却器を備えた乾燥リアクタ(反応器)が用いられ
た。部分1は上記リアクタに添加され、80℃に加熱さ
れた。部分2は上記リアクタに一度に装入された。温度
が安定したときに、部分3および4はそれぞれ240分
間および300分間かけて上記リアクタに装入された。
部分3を添加した後、上記リアクタは冷却前に環流温度
で30分間保持された。A dry reactor (reactor) equipped with a stirrer, thermocouple, nitrogen gas pressurizer and cooler was used. Portion 1 was added to the reactor and heated to 80 ° C. Portion 2 was charged to the reactor at once. When the temperature stabilized, Portions 3 and 4 were charged to the reactor over 240 minutes and 300 minutes, respectively.
After adding Part 3, the reactor was held at reflux temperature for 30 minutes before cooling.
【0138】実施例2 この実施例は、メチルメタクリレートおよびメタクリル
酸(MMA/MAA=60:40(重量比))から製造
されるマクロモノマー安定剤の製造方法を示すものであ
る。この方法には次の成分が用いられた。Example 2 This example illustrates the preparation of a macromonomer stabilizer made from methyl methacrylate and methacrylic acid (MMA / MAA = 60: 40 (weight ratio)). The following components were used in this method:
【0139】[0139]
【表2】 [Table 2]
【0140】部分1は、撹拌装置、熱電対および窒素ガ
ス加圧装置を備えたリアクタに装入された。上記リアク
タを環流状態とした。部分2〜6は、別々の容器内で製
造された。部分2は一度に上記リアクタに装入された。
部分3および4は同時に上記リアクタに装入され、その
装入速度はそれぞれ12.04g/分および3.37g
/分であった。部分4を添加した後に、部分5は3.3
7g/分の速度で添加された。部分5を添加した後、部
分6の添加は3.37g/分の速度で行われた。(部分
6および部分3の添加を同時に完了する。)部分3およ
び6の添加に続いて、上記リアクタは30分間環流状態
に保持された。Part 1 was charged to a reactor equipped with a stirrer, thermocouple and nitrogen gas pressurizer. The reactor was brought into a reflux state. Portions 2-6 were manufactured in separate containers. Portion 2 was charged to the reactor at once.
Portions 3 and 4 were simultaneously charged to the reactor with charging rates of 12.04 g / min and 3.37 g, respectively.
/ Min. After adding part 4, part 5 is 3.3
It was added at a rate of 7 g / min. After adding Part 5, the addition of Part 6 was done at a rate of 3.37 g / min. (The addition of parts 6 and 3 is completed at the same time.) Following the addition of parts 3 and 6, the reactor was held at reflux for 30 minutes.
【0141】得られたマクロモノマー安定剤(A)は次
のような分子量のデータによって特徴付けられた。The macromonomer stabilizer (A) obtained was characterized by the following molecular weight data.
【0142】数平均分子量Mn=1405 重量平均分子量Mw=2353 分散度(disp.)=1.68 実施例3 この実施例は、メチルメタクリレートおよびメタクリル
酸(MMA/MAA=70:30(重量比))から製造
される他のマクロモノマー安定剤の製造方法を示すもの
である。この方法には次の成分が用いられた。Number average molecular weight Mn = 1405 Weight average molecular weight Mw = 2353 Dispersion (disp.) = 1.68 Example 3 In this example, methyl methacrylate and methacrylic acid (MMA / MAA = 70: 30 (weight ratio)) were used. 2) shows a method for producing another macromonomer stabilizer produced from The following components were used in this method:
【0143】[0143]
【表3】 [Table 3]
【0144】部分1は、撹拌装置、熱電対および窒素ガ
ス加圧装置を備えたリアクタに装入された。上記リアク
タを環流状態とした。部分2〜6は別々の容器内で製造
された。部分2は一度に上記リアクタに装入された。部
分3および4は同時に上記リアクタに装入され、その装
入速度はそれぞれ18.12g/分および4.91g/
分であった。部分4の添加が完了した時点で、部分5は
4.91g/分の速度で添加された。部分5の添加が完
了した時点で、部分6は4.91g/分の速度で添加さ
れた。(部分5および部分3の添加を同時に完了す
る。)部分3および5の添加に続いて、上記リアクタは
30分間環流状態に保持された。Part 1 was charged to a reactor equipped with a stirrer, thermocouple and nitrogen gas pressurizer. The reactor was brought into a reflux state. Portions 2-6 were manufactured in separate containers. Portion 2 was charged to the reactor at once. Portions 3 and 4 were simultaneously charged to the reactor with charging rates of 18.12 g / min and 4.91 g / min, respectively.
It was a minute. Once the addition of Portion 4 was complete, Portion 5 was added at a rate of 4.91 g / min. Once the addition of Portion 5 was complete, Portion 6 was added at a rate of 4.91 g / min. (The addition of parts 5 and 3 is completed at the same time.) Following the addition of parts 3 and 5, the reactor was held at reflux for 30 minutes.
【0145】得られたマクロモノマー安定剤(B)は次
のような分子量データによって特徴付けられた。The macromonomer stabilizer (B) obtained was characterized by the following molecular weight data.
【0146】数平均分子量Mn=1206 重量平均分子量Mw=2641 分散度(disp.)=2.19 実施例4〜7 これらの実施例は、本発明に従う自己安定性グラフト共
重合体エマルジョンの製造方法を示すものである。上記
共重合体の基本骨格を形成するための反応体は、スチレ
ン(STY)、2−エチルヘキシルアクリレート(2−
EHA)、メチルメタクリレート(MMA)および該M
MAオリゴマー連鎖移動剤の混合物であり、これは上記
グラフト共重合体の重量に対し、80重量%であった。
上記混合物中の各成分の重量比は23:40:(17−
X):Xであった。グラフトすなわちグラフト共重合体
のアームを形成するための反応体はMMA/MAA(1
2/8重量比)から製造されたマクロモノマーであり、
これは上記グラフト共重合体の重量に対し、20重量%
であった。このような方法には次の成分が用いられた。Number average molecular weight Mn = 1206 Weight average molecular weight Mw = 2641 Dispersion (disp.) = 2.19 Examples 4 to 7 These examples are for the preparation of self-stabilizing graft copolymer emulsions according to the invention. Is shown. Reactants for forming the basic skeleton of the copolymer include styrene (STY) and 2-ethylhexyl acrylate (2-
EHA), methyl methacrylate (MMA) and the M
A mixture of MA oligomer chain transfer agents, which was 80% by weight based on the weight of the graft copolymer.
The weight ratio of each component in the mixture is 23:40: (17-
X): It was X. The reactants for forming the graft or graft copolymer arms are MMA / MAA (1
2/8 weight ratio),
This is 20% by weight based on the weight of the above graft copolymer.
Met. The following components were used in such a method.
【0147】[0147]
【表4】 [Table 4]
【0148】部分1は撹拌装置、熱電対および窒素ガス
加圧装置を備えた5リットル容量のリアクタに装入され
た。上記混合物は85℃で加熱され、30分間窒素ガス
でパージされた。部分2、部分3の10%および部分4
の10%は上記リアクタに一度に装入された。上記リア
クタ温度は上げられ、安定化したら、部分3、4および
5の同時添加がそれぞれ240分間、270分間および
300分間行われた。部分5の添加後、上記リアクタ温
度は60分間保持された。Part 1 was charged to a 5 liter reactor equipped with a stirrer, thermocouple and nitrogen gas pressurizer. The mixture was heated at 85 ° C. and purged with nitrogen gas for 30 minutes. Part 2, 10% of part 3 and part 4
10% of that was charged to the reactor at one time. The reactor temperature was raised and once stabilized, the co-additions of Portions 3, 4 and 5 were carried out for 240 minutes, 270 minutes and 300 minutes, respectively. After the addition of Part 5, the reactor temperature was held for 60 minutes.
【0149】[0149]
【表5】 [Table 5]
【0150】実施例8、9 この実施例は本発明に従う付加グラフト共重合体の製造
方法を示すものである。このグラフト共重合体は、上記
グラフト共重合体成分の80重量%のSTY(23)、
2−EHA(40)、MMA(17−X)および該MM
Aオリゴマー連鎖移動剤(X)と、上記グラフト共重合
体成分の20重量%のMMA/MAA(14/6)との
反応生成物であった。上記括弧内の数字は合成物中の重
量比である。このような方法には次の成分が用いられ
た。Examples 8 and 9 This example illustrates the method of making addition graft copolymers according to the present invention. This graft copolymer comprises 80% by weight of the above-mentioned graft copolymer component of STY (23),
2-EHA (40), MMA (17-X) and the MM
It was a reaction product of the A oligomer chain transfer agent (X) and 20% by weight of the graft copolymer component of MMA / MAA (14/6). The numbers in the above parentheses are weight ratios in the composite. The following components were used in such a method.
【0151】[0151]
【表6】 [Table 6]
【0152】部分1は撹拌装置、熱電対および窒素ガス
加圧装置を備えた2リットル容量のリアクタに装入され
た。上記混合物は85℃で加熱され、30分間窒素ガス
でパージされた。部分2、部分3の10%および部分4
の10%は上記リアクタに一度に装入された。上記リア
クタ温度は上げられ、安定化したら、部分3、4および
5の同時添加がそれぞれ240分間、270分間および
300分間行われた。部分4の添加後、上記リアクタ温
度は60分間保持された。結果は次の表に示されてい
る。Part 1 was charged to a 2 liter reactor equipped with stirrer, thermocouple and nitrogen gas pressurizer. The mixture was heated at 85 ° C. and purged with nitrogen gas for 30 minutes. Part 2, 10% of part 3 and part 4
10% of that was charged to the reactor at one time. The reactor temperature was raised and once stabilized, the co-additions of Portions 3, 4 and 5 were carried out for 240 minutes, 270 minutes and 300 minutes, respectively. After the addition of Part 4, the reactor temperature was held for 60 minutes. The results are shown in the table below.
【0153】[0153]
【表7】 [Table 7]
【0154】実施例10 この実施例は分子量調節のためにメチルメタクリレート
オリゴマーを用いた低分子量の自己安定化ラテックスの
使用に基づく水担持クリアコートを示すものである。Example 10 This example demonstrates a waterborne clearcoat based on the use of a low molecular weight self-stabilizing latex with methylmethacrylate oligomers for molecular weight control.
【0155】[0155]
【表8】 [Table 8]
【0156】上記成分は順次添加、混合された。サンプ
ルはガラス上で伸ばして約2.0ミル厚の乾燥フィルム
構造体に成形され、透明光沢フィルムを製造した。上記
パネルを華氏77度、相対湿度50%で硬化させた。結
果を次の表に示した。The above components were sequentially added and mixed. The sample was stretched on glass and formed into a dry film structure approximately 2.0 mils thick to produce a clear gloss film. The panel was cured at 77 degrees Fahrenheit and 50% relative humidity. The results are shown in the table below.
【0157】[0157]
【表9】 [Table 9]
【0158】実施例11 水担持クリアコートの候補のための次の成分表では、分
子量調節のためにメチルメタクリレートオリゴマーを用
いた。Example 11 In the following ingredient table for waterborne clearcoat candidates, a methylmethacrylate oligomer was used for molecular weight control.
【0159】[0159]
【表10】 [Table 10]
【0160】上記成分は順次添加、混合された。サンプ
ルはガラス上に伸ばして約2.0ミル厚の乾燥フィルム
構造体に成形された。上記パネルを華氏77度、相対湿
度50%で硬化させた。上記溶液の引き伸ばしにより、
ダストフリー時間33分間、タックフリー時間4時間、
次の表に示す特性を有する透明光沢フィルムを製造し
た。The above components were sequentially added and mixed. The sample was stretched onto glass and formed into a dry film structure approximately 2.0 mils thick. The panel was cured at 77 degrees Fahrenheit and 50% relative humidity. By stretching the above solution,
Dust free time 33 minutes, tack free time 4 hours,
A transparent gloss film having the properties shown in the following table was produced.
【0161】[0161]
【表11】 [Table 11]
【0162】実施例12 水担持クリアコートのための次の成分表は、分子量調節
のためのメチルメタクリレートオリゴマーを用いた低分
子量の自己安定化ラテックスの使用に基づくものであっ
た。Example 12 The following ingredient table for waterborne clearcoats was based on the use of low molecular weight self-stabilizing latices with methylmethacrylate oligomers for molecular weight control.
【0163】[0163]
【表12】 [Table 12]
【0164】上記溶液の噴霧により、白色ベースコート
上の非常に良好な光沢を有する透明フィルムを得た。Spraying of the above solution gave a clear film with very good gloss on a white basecoat.
【0165】いわゆる当業者は、開示された内容から僅
かに成分量を変えること、無害の、または補足的な物質
を添加すること、または開示されたものと等価なものに
置換することなどの種々の変化を含めることを疑わない
であろう。このような変化は特許請求の範囲に規定され
たような本発明の概念の範囲内にあるものと考えられ
る。Those skilled in the art can make various changes such as slightly changing the component amounts from the disclosed contents, adding harmless or supplementary substances, or substituting equivalent substances to those disclosed. Would not doubt to include a change of. Such changes are considered to be within the scope of the inventive concept as defined in the claims.
【0166】[0166]
【発明の効果】本発明に従えば、本発明のグラフト共重
合体は塗料に用いたときに感湿性基が殆ど残らない。According to the present invention, the graft copolymer of the present invention has almost no moisture-sensitive groups when used in a coating composition.
【0167】本発明のグラフト共重合体は界面活性剤の
量がより少ないかまたは全く界面活性剤を含まない組成
物中でも使用することができる。The graft copolymers of the present invention can also be used in compositions having lower amounts of surfactant or no surfactant at all.
【0168】本発明では、自己安定化ラテックスの表面
にある親水性マクロモノマーは水により可塑化されるた
め、溶媒が少ないかまたは無溶媒で皮膜形成を起こし、
塗料組成物をずっと低いVOCで処方することができ
る。In the present invention, since the hydrophilic macromonomer on the surface of the self-stabilizing latex is plasticized by water, a film is formed with less solvent or without solvent.
The coating composition can be formulated with a much lower VOC.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル フライド アメリカ合衆国 08057 ニュージャージ ー州 モレスタウン イースト メイプル アヴェニュ 50 (72)発明者 チャールズ ティー. バージ アメリカ合衆国 19810 デラウエア州 ウイルミントン ボックスウッド ドライ ブ 2621 (72)発明者 ドナルド エイ. ホワイト, ジュニア アメリカ合衆国 19701 デラウエア州 ベアー ウエスト サバンナ ドライブ 143 ─────────────────────────────────────────────────── ———————————————————————————————— Inventor Michael Fried United States 08057 Morestown, New Jersey East Maple Avenue 50 (72) Inventor Charles Tee. Barge United States 19810 Wilmington Boxwood Drive, Delaware 2621 (72) Inventor Donald A .. White, Jr. 19701 Bear West Savannah Drive, Delaware 143
Claims (3)
徴とする分子量3,000〜500,000のグラフト
共重合体用組成物: (a)前記グラフト共重合体の重量に基づいて2〜98
重量%の、前記グラフト共重合体のポリマー主鎖を形成
するための重合されたエチレン様不飽和モノマー、 (b)前記グラフト共重合体の重量に基づいて98〜2
重量%の、その単一の末端において前記ポリマー主鎖に
結合するためのマクロモノマーであって、分子量が50
0〜30,000であり、かつ、カルボン酸官能基また
はアミン官能基の一つを有する重合されたα−βエチレ
ン様不飽和モノマーを該マクロモノマーの重量に基づい
て10〜100%含んで成るマクロモノマー、 (c)前記グラフト共重合体の重量に基づいて1.0〜
20重量%の1種以上の末端不飽和オリゴマーであっ
て、前記(b)のマクロモノマーよりも実質的に低い平
均分子量と低い水溶性とを有する末端不飽和オリゴマ
ー、 ただし、前記カルボン酸またはアミン基の少なくとも一
部は中和されており、前記マクロモノマーは水系担体に
溶解性または分散性であり、前記グラフト共重合体部分
であって不溶性粒子を形成する部分を安定化し、前記オ
リゴマーは前記グラフト共重合体の分子量を制限する効
果を有する。1. A composition for a graft copolymer having a molecular weight of 3,000 to 500,000, which comprises the following reaction product: (a) 2 based on the weight of the graft copolymer. ~ 98
Wt% polymerized ethylenically unsaturated monomer to form the polymer backbone of the graft copolymer, (b) 98-2 based on the weight of the graft copolymer.
% Of macromonomer for attaching to said polymer backbone at its single end, having a molecular weight of 50
0 to 30,000 and comprising 10 to 100% polymerized α-β ethylenically unsaturated monomer having one of a carboxylic acid function or an amine function, based on the weight of the macromonomer. Macromonomer, (c) 1.0-based on the weight of the graft copolymer
20% by weight of one or more terminally unsaturated oligomers having a substantially lower average molecular weight and lower water solubility than the macromonomer of (b) above, provided that the carboxylic acid or amine At least a portion of the groups are neutralized, the macromonomer is soluble or dispersible in the aqueous carrier, stabilizes the graft copolymer moiety that forms insoluble particles, and the oligomer is It has the effect of limiting the molecular weight of the graft copolymer.
んで成ることを特徴とする塗料組成物。2. A coating composition comprising the graft copolymer according to claim 1.
ることを特徴とする、分子量3,000〜500,00
0のグラフト共重合体の製造方法: (a)前記グラフト共重合体の重量に基づいて2〜98
重量%の、前記グラフト共重合体のポリマー主鎖を形成
するための重合されたエチレン様不飽和モノマー、 (b)前記グラフト共重合体の重量に基づいて98〜2
重量%の、その単一の末端において前記ポリマー主鎖に
結合するためのマクロモノマーであって、分子量が50
0〜30,000であり、かつ、カルボン酸官能基また
はアミン官能基の一つを有する重合されたα−βエチレ
ン様不飽和モノマーを該マクロモノマーの重量に基づい
て10〜100%含んで成るマクロモノマー、 (c)前記グラフト共重合体の重量に基づいて1.0〜
20重量%の1種以上の末端不飽和オリゴマーであっ
て、前記(b)のマクロモノマーよりも実質的に低い平
均分子量と低い水溶性とを有する末端不飽和オリゴマ
ー、 ただし、前記カルボン酸またはアミン基の少なくとも一
部は中和されており、前記マクロモノマーは水系担体に
溶解性または分散性であり、前記グラフト共重合体部分
であって不溶性粒子を形成する部分を安定化し、前記オ
リゴマーは前記グラフト共重合体の分子量を制限する効
果を有する。3. A molecular weight of 3,000 to 500,000, wherein the following components are simultaneously reacted in an aqueous solvent.
No. 0 graft copolymer: (a) 2 to 98 based on the weight of the graft copolymer.
Wt% polymerized ethylenically unsaturated monomer to form the polymer backbone of the graft copolymer, (b) 98-2 based on the weight of the graft copolymer.
% Of macromonomer for attaching to said polymer backbone at its single end, having a molecular weight of 50
0 to 30,000 and comprising 10 to 100% polymerized α-β ethylenically unsaturated monomer having one of a carboxylic acid function or an amine function, based on the weight of the macromonomer. Macromonomer, (c) 1.0-based on the weight of the graft copolymer
20% by weight of one or more terminally unsaturated oligomers having a substantially lower average molecular weight and lower water solubility than the macromonomer of (b) above, provided that the carboxylic acid or amine At least a portion of the groups are neutralized, the macromonomer is soluble or dispersible in the aqueous carrier, stabilizes the graft copolymer moiety that forms insoluble particles, and the oligomer is It has the effect of limiting the molecular weight of the graft copolymer.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24619694A | 1994-05-19 | 1994-05-19 | |
US246196 | 1994-05-19 |
Publications (1)
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