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JPH0867795A - ビニリデンフルオライド系共重合体水性分散液、ビニリデンフルオライド系シード重合体水性分散液およびそれらの製法 - Google Patents

ビニリデンフルオライド系共重合体水性分散液、ビニリデンフルオライド系シード重合体水性分散液およびそれらの製法

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JPH0867795A
JPH0867795A JP6207359A JP20735994A JPH0867795A JP H0867795 A JPH0867795 A JP H0867795A JP 6207359 A JP6207359 A JP 6207359A JP 20735994 A JP20735994 A JP 20735994A JP H0867795 A JPH0867795 A JP H0867795A
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general formula
integer
alkali metal
aqueous dispersion
coom
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Nobuhiko Tsuda
暢彦 津田
Ryuji Iwakiri
龍治 岩切
Yasushi Yonei
康史 米井
Katsuhiko Imoto
克彦 井本
Yoshiki Shimizu
義喜 清水
Takayuki Araki
孝之 荒木
Masahiro Kondo
昌宏 近藤
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE69524608T priority patent/DE69524608T2/de
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 共重合体の平均粒子径が200nm以下と小
さく、固形分濃度が30〜60重量%と高く、沈降安定
性に優れたビニリデンフルオライド(VdF)系共重合
体水性分散液、シード重合体の平均粒子径が250nm
以下と小さく、固形分濃度が30〜60重量%と高く、
沈降安定性に優れたVdF系シード重合体水性分散液お
よびそれらの製法を提供する。 【構成】 VdF単量体と反応性乳化剤とを乳化重合さ
せるか、またはVdF単量体と反応性乳化剤を乳化重合
させてえられた粒子の存在下にエチレン性不飽和単量体
をシード重合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビニリデンフルオライ
ド系共重合体水性分散液、ビニリデンフルオライド系シ
ード重合体水性分散液およびそれらの製法に関する。前
記ビニリデンフルオライド系共重合体水性分散液および
前記ビニリデンフルオライド系シード重合体水性分散液
は、たとえば水性コーティング用塗料などに好適に用い
られうる。
【0002】
【従来の技術】従来、各種建造物用の塗料としては耐水
性、耐候性に優れているフッ素系塗料が用いられいる。
しかし、前記フッ素系塗料としては有機溶剤タイプのも
のが多く、安全性や環境保護の観点から水性タイプのも
のが要求されている。この水性タイプのフッ素系塗料の
ベースとなるフッ素系重合体水性分散液またはその製法
としては多くの提案がなされている。
【0003】たとえば特公昭61−33848号公報で
は、
【0004】
【化25】
【0005】(式中、nは1〜7の整数、Mはアミンま
たはアルカリ金属)で示される重合性二重結合を有する
フッ素系界面活性剤の存在下に、粒子径が0.02μm
のビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン系含フッ素エラストマーの水
性分散体の製法が記載されているが、小粒子径の水性分
散体はえられてはいるものの、該分散体の該エラストマ
ーの濃度は25重量%以下のために水性塗料用としては
粘度調整剤による増粘効果が不足する点で不充分であ
り、さらに固形分濃度を増加させた際の分散体の安定性
に関する記載が見あたらず、水性塗料としての記載もな
い。
【0006】また、特公平4−55441号公報では、
水性媒体中においてフッ素系共重合体粒子の存在下にエ
チレン性不飽和単量体を乳化重合させる方法が、特開平
3−7784号公報では、水性媒体中においてビニリデ
ンフルオライド系共重合体の粒子の存在下にエチレン性
不飽和単量体を乳化重合させる方法がそれぞれ記載され
てはいるが、これらはいずれもアクリル系モノマーをシ
ード重合する記載はあるものの、シード重合に用いる種
粒子の粒子径の制御に関する記載や反応性乳化剤を用い
た種粒子をシード重合に使用する記載はない。さらに、
50nm以下の種粒子を用いると、えられる水性分散体
の粘度が高くなるために高固形分濃度の水性分散体はえ
られず、高剪断下で使用するときに凝析が生じるなどの
問題点がある。
【0007】また、特公昭50−4396号公報では、
アクリル系エマルジョンにおいて、重合時にアクリル酸
を共重合し、生成したエマルジョンをアンモニアで中和
することにより、50nm以下の平均粒子径をもつマイ
クロエマルジョンをうる方法が記載されているが、フッ
素系オレフィン、とくにビニリデンフルオライド系モノ
マーの重合においては、アクリル酸などの非フッ素系カ
ルボン酸モノマーが存在すると該重合が著しく阻害され
るために、このような系におけるフッ素系オレフィンの
重合は実現していない。
【0008】また、特公昭49−17858号公報で
は、線状飽和フッ素系弾性樹脂に架橋基を導入するため
に、側鎖に−COOH基を持つフッ素系ビニル化合物を
共重合させる方法が記載されているが、水性分散体、該
分散体中の粒子の粒子径制御、水性塗料についての記載
はない。
【0009】また、「高分子論文集」第36巻、第11
号、729〜737頁(1979年)では、エマルジョ
ン重合の際に各種界面活性剤を多量に使用すればポリマ
ーの粒子が小さくなることが、さらにアクリル系モノマ
ーの重合において陰イオン系界面活性剤と非イオン系界
面活性剤との混合物を用いても陰イオン系界面活性剤を
用いたときと同様の効果がえられることが記載されてい
るが、該界面活性剤を多量に使うと、エマルジョン型塗
料として塗膜を形成したときに、該界面活性剤が析出し
たり、塗膜の耐水性が低下するなどの悪影響が生じる。
【0010】また、特開平5−79249号公報、特開
平5−85575号公報、特開平5−255222号公
報では、
【0011】
【化26】
【0012】[式中、nは整数、YはSO3 MまたはC
OOM(Mはアミン塩またはアルカリ金属)、XはFま
たはCF3 である]などをテトラフルオロエチレンと共
重合させて、イオン交換膜として用いることが開示され
ているが、イオン交換膜をうるために、溶液重合などの
例はあげられているが、水性媒体中における乳化重合の
例はなく、水性塗料についての記載もない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、共重
合体の平均粒子径が200nm以下と小さく、水性分散
液の固形分濃度が30〜60重量%と高い、沈降安定性
に優れたビニリデンフルオライド系共重合体水性分散
液、シード重合体の平均粒子径が250nm以下と小さ
く、シード重合体の水性分散液の固形分濃度が30〜6
0重量%と高い、ビニリデンフルオライド系シード重合
体水性分散液およびそれらの製法を提供し、さらにそれ
ぞれの分散液を用いて製造された水性塗料に耐水性、耐
候性、耐薬品性および高光沢の塗膜形成性を与えうるこ
とにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビニリデンフ
ルオライド単量体と、一般式(I):
【0015】
【化27】
【0016】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0017】
【化28】
【0018】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0019】
【化29】
【0020】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0021】
【化30】
【0022】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0023】
【化31】
【0024】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0025】
【化32】
【0026】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種の
反応性乳化剤とのビニリデンフルオライド系共重合体の
水性分散液の固形分濃度が30〜60重量%であり、か
つ該共重合体の平均粒子径が200nm以下であること
を特徴とするビニリデンフルオライド系共重合体水性分
散液に関する。
【0027】また本発明は、ビニリデンフルオライド単
量体と反応性乳化剤とを乳化重合させてビニリデンフル
オライド系共重合体の水性分散液を製造するに際して、
該反応性乳化剤として、一般式(I):
【0028】
【化33】
【0029】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0030】
【化34】
【0031】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0032】
【化35】
【0033】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0034】
【化36】
【0035】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0036】
【化37】
【0037】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0038】
【化38】
【0039】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種を
水に対して0.00001〜10重量%用い、かつ水性
分散液の固形分濃度が30〜60重量%、該共重合体の
平均粒子径を200nm以下に調製することを特徴とす
るビニリデンフルオライド系共重合体水性分散液の製法
に関する。
【0040】さらに本発明は、ビニリデンフルオライド
系共重合体粒子の存在下にエチレン性不飽和単量体を乳
化重合させてえられるビニリデンフルオライド系シード
重合体の水性分散液において、該ビニリデンフルオライ
ド系共重合体がビニリデンフルオライド単量体と一般式
(I):
【0041】
【化39】
【0042】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0043】
【化40】
【0044】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0045】
【化41】
【0046】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0047】
【化42】
【0048】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0049】
【化43】
【0050】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0051】
【化44】
【0052】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種の
反応性乳化剤との共重合体であって、該シード重合体の
水性分散液の固形分濃度が30〜60重量%であり、か
つ該シード共重合体の平均粒子径が250nm以下であ
ることを特徴とするビニリデンフルオライド系シード重
合体水性分散液に関する。
【0053】さらにまた本発明は、ビニリデンフルオラ
イド系共重合体粒子の存在下にエチレン性不飽和単量体
を乳化重合させてビニリデンフルオライド系シード共重
合体の水性分散液を製造するに際して、該ビニリデンフ
ルオライド系共重合体を、ビニリデンフルオライド単量
体と水に対して0.00001〜10重量%の一般式
(I):
【0054】
【化45】
【0055】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0056】
【化46】
【0057】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0058】
【化47】
【0059】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0060】
【化48】
【0061】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0062】
【化49】
【0063】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0064】
【化50】
【0065】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種の
反応性乳化剤とを乳化重合させて製造し、かつ該シード
重合体水性分散液の固形分濃度を30〜60重量%、該
シード重合体の平均粒子径を250nm以下に調製する
ことを特徴とするビニリデンフルオライド系シード重合
体水性分散液の製法に関する。
【0066】
【実施例】本発明におけるビニリデンフルオライド系共
重合体水性分散液は、ビニリデンフルオライド(Vd
F)単量体と反応性乳化剤とのVdF系共重合体の水性
分散液である。
【0067】前記反応性乳化剤は、その分子中に重合性
二重結合および親水基を有するフッ素化合物であり、前
記一般式(I):
【0068】
【化51】
【0069】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0070】
【化52】
【0071】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0072】
【化53】
【0073】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0074】
【化54】
【0075】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0076】
【化55】
【0077】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0078】
【化56】
【0079】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種で
示される化合物である。
【0080】前記一般式(I)において、aは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0081】前記一般式(I)で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−CF2 −COON
4 、CF2 =CF−CF2 −COOH、CF2 =CF
−CF2 CF2 COOH、CF2 =CF−CF2 −CO
ONa、CF2 =CF−CF2 −SO3 NH4 、CF2
=CF−CF2 −SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF
2 SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF2 SO3 Naな
どがあげられるが、高濃度、小粒子径のVdF系共重合
体の水性分散液がえられるという点からCF2=CFC
2 COONH4 が好ましい。
【0082】前記一般式(II)において、Xは化合物の
安定性の点からCF3 が好ましく、bは反応性乳化剤の
界面活性能の点から1〜3の整数であることが好まし
く、Yは化合物の安定性の点からCOOM、SO3 Mが
好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ま
しい。
【0083】前記一般式(II)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0084】
【化57】
【0085】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0086】
【化58】
【0087】が好ましい。
【0088】前記一般式(III) において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、cは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 であることが好ましい。
【0089】前記一般式(III) で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−OCF2 CF2
2 COOH、CF2 =CF−OCF2 CF2 COON
4、CF2 =CF−OCF2 COOHなどがあげられ
るが、小粒子径のVdF系共重合体の水性分散液がえら
れるという点からCF2 =CF−OCF2 CF2 CF2
COOHが好ましい。
【0090】前記一般式(IV)において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、dは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 が好ましい。
【0091】前記一般式(IV)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0092】
【化59】
【0093】またはこれらのアンモニウム塩などがあげ
られるが、小粒子径のVdF系共重合体の水性分散液が
えられるという点から
【0094】
【化60】
【0095】が好ましい。
【0096】前記一般式(V)において、eは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からNa、NH4 が好まし
い。
【0097】前記一般式(V)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0098】
【化61】
【0099】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点からCH2
CFCF2 OCF(CF3 )COONH4 、CH2 =C
FCF2 OCF(CF3 )CF2 OCF(CF3 )CO
ONH4 が好ましい。
【0100】前記一般式(VI)において、fは反応性乳化
剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好ま
しく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0101】前記一般式(VI)で示される化合物の具体例
としては、たとえば
【0102】
【化62】
【0103】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0104】
【化63】
【0105】が好ましい。
【0106】本発明においては、前記VdF共重合体
は、前記VdF単量体と前記反応性乳化剤に加えて他の
フッ素系モノマーを含む共重合体であってもよく、該他
のフッ素系モノマーとしては、たとえばテトラフルオロ
エチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrF
E)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキ
サフルオロプロピレン(HFP)、フッ化ビニル(V
F)などがあげられるが、VdFモノマーの共重合反応
性の点からTFE、HFP、CTFEが好ましい。
【0107】前記VdF系共重合体における、VdFと
前記他のフッ素系モノマーと前記反応性乳化剤との組み
合わせとしては、たとえばVdF/TFE、VdF/T
FE/HFP、VdF/TFE/CTFE、VdF/T
FE/TrFE、VdF/CTFE、VdF/HFP、
VdF/TFE/HFP/CTFEなどのいずれかと、
CF2 =CFCF2 COONH4 、CH2 =CFCF2
OCF(CF3 )CF2 OCF(CF3 )COON
4 、CH2 =CFCF2 OCF(CF3 )COONH
4 などのいずれかとの組み合わせがあげられるが、コー
ティングに用いたばあいの塗膜硬度の点からVdF/T
FE/CTFEとCH2 =CFCF2 OCF(CF3
CF2 OCF(CF3 )COONH4 との組み合わせが
好ましい。
【0108】前記VdF系共重合体中における前記Vd
Fと前記他のフッ素系モノマーの共重合比率としては6
0/40〜95/5重量%、好ましくは70/30〜9
5/5重量%であり、該VdFが60重量%未満ではV
dF重合体の特徴であるアクリル系重合体との相溶性が
低下する傾向があり、95重量%を超えるとシード粒子
のアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エス
テルへの溶解性がわるいため、シード重合の際にシード
粒子への単量体の膨潤が速やかに行なわれず、えられた
エマルジョンからのキャストフィルムは透明性がわる
く、塗料から塗膜を調製した際にも光沢がえられない傾
向がある。
【0109】前記反応性乳化剤は、前記モノマーの組み
合わせに対して0.001〜0.1モル%を含むように
すればよい。
【0110】前記VdF系共重合体の平均粒子径として
は200nm以下であり、10〜200nmが好まし
く、50〜150nmがさらに好ましい。前記平均粒子
径が10nm未満になるとVdF系共重合体の形状が球
形になりにくく、また造膜性を低下させる傾向があり、
200nmを超えるとVdF系共重合体水性分散液の保
存安定性、機械的安定性、化学的安定性が低下する傾向
がある。
【0111】前記VdF系共重合体分散液の固形分濃度
としては、30〜60%(重量%、以下同様)であり、
35〜55%であるのが好ましく、35〜50であるの
がさらに好ましい。前記濃度が30%未満では、塗料化
の際に粘度調整が難しく塗料の乾燥が遅くなる傾向があ
り、60%を超えると分散体系の安定性が低下する傾向
がある。
【0112】本発明におけるVdF系共重合体水性分散
液には、公知のフッ素系界面活性剤が含有されていても
よい。
【0113】前記公知のフッ素系界面活性剤とは、構造
中にフッ素原子を含み、界面活性能をもつ化合物の1種
または2種以上の混合物のことである。たとえばX(C
2n COOH(XはFまたはH、nは6〜20整
数)で示される酸およびそのアルカリ金属塩、アンモニ
ウム塩、アミン塩または第四級アンモニウム塩、Y(C
2 CF2 m COOH(YはFまたはCl、mは6〜
13の整数)で示される酸、そのアルカリ金属塩、アン
モニウム塩、アミン塩または第四級アンモニウム塩など
があげられるが、パーフルオロオクタン酸のアンモニウ
ム塩、パーフルオロノナン酸のアンモニウム塩が耐候
性、耐水性の点から好ましい。
【0114】前記フッ素系界面活性剤の使用量は、水に
対して1.0%以下、好ましくは0.5%以下、より好
ましくは0.2%以下である。前記フッ素界面活性剤の
使用量が1.0%を超えると、水性分散液から成膜した
際に、フィルムに該フッ素系界面活性剤が析出したり、
また吸水率が増加し、水中で白濁する傾向があるので好
ましくない。
【0115】本発明におけるVdF系共重合体水性分散
液は、VdF系共重合体が水に分散されたものである
が、親水性有機溶剤を添加することも可能である。
【0116】本発明のVdF系共重合体水性分散液は、
各種添加剤を配合して水性塗料とすることができる。前
記添加剤としては、たとえば顔料、増粘剤、分散剤、消
泡剤、凍結防止剤、造膜助剤などの一般に水性塗料用に
用いられている添加剤を配合することにより、建築外装
用塗料、土木構造物用塗料として用いることができる。
【0117】また、本発明は、VdF単量体と反応性乳
化剤とを乳化重合させてVdF系共重合体水性分散液を
うる製法である。
【0118】前記反応性乳化剤は、その分子中に重合性
二重結合および親水基を有するフッ素化合物であり、前
記一般式(I):
【0119】
【化64】
【0120】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0121】
【化65】
【0122】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0123】
【化66】
【0124】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0125】
【化67】
【0126】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0127】
【化68】
【0128】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0129】
【化69】
【0130】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種で
示される化合物である。
【0131】前記一般式(I)において、aは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0132】前記一般式(I)で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−CF2 −COON
4 、CF2 =CF−CF2 −COOH、CF2 =CF
−CF2 CF2 COOH、CF2 =CF−CF2 −CO
ONa、CF2 =CF−CF2 −SO3 NH4 、CF2
=CF−CF2 −SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF
2 SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF2 SO3 Naな
どがあげられるが、高濃度、小粒子径のVdF系共重合
体の水性分散液がえられるという点からCF2=CFC
2 COONH4 が好ましい。
【0133】前記一般式(II)において、Xは化合物の
安定性の点からCF3 が好ましく、bは反応性乳化剤の
界面活性能の点から1〜3の整数であることが好まし
く、Yは化合物の安定性の点からCOOM、SO3 Mが
好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ま
しい。
【0134】前記一般式(II)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0135】
【化70】
【0136】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0137】
【化71】
【0138】が好ましい。
【0139】前記一般式(III) において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、cは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 であることが好ましい。
【0140】前記一般式(III) で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−OCF2 CF2
2 COOH、CF2 =CF−OCF2 CF2 COON
4、CF2 =CF−OCF2 COOHなどがあげられ
るが、小粒子径のVdF系共重合体の水性分散液がえら
れるという点からCF2 =CF−OCF2 CF2 CF2
COOHが好ましい。
【0141】前記一般式(IV)において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、dは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 が好ましい。
【0142】前記一般式(IV)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0143】
【化72】
【0144】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0145】
【化73】
【0146】が好ましい。
【0147】前記一般式(V)において、eは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からNa、NH4 が好まし
い。
【0148】前記一般式(V)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0149】
【化74】
【0150】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から CH2 =CFCF2 OCF(CF3 )COONH4 、 CH2 =CFCF2 OCF(CF3 )CF2 OCF(C
3 )COONH4 が好ましい。
【0151】前記一般式(VI)において、fは反応性乳化
剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好ま
しく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0152】前記一般式(VI)で示される化合物の具体例
としては、たとえば
【0153】
【化75】
【0154】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0155】
【化76】
【0156】が好ましい。
【0157】前記VdF単量体と前記反応性乳化剤とを
乳化重合させるときに、VdF以外の他のフッ素系モノ
マーを用いることも可能であり、たとえばテトラフルオ
ロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrF
E)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキ
サフルオロプロピレン(HFP)、フッ化ビニル(V
F)などがあげられるが、VdFモノマーの共重合反応
性の点からTFE、CTFE、HFPが好ましい。
【0158】前記乳化重合の際には、公知のフッ素系界
面活性剤を用いることが可能である。
【0159】前記公知のフッ素系界面活性剤とは、構造
中にフッ素原子を含み、界面活性能をもつ化合物の1種
または2種以上の混合物のことである。たとえばX(C
2n COOH(XはFまたはH、nは6〜20整
数)で示される三およびそのアルカリ金属塩、アンモニ
ウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩、Y(CH
2 CF2 m COOH(YはFまたはCl、mは6〜1
3の整数)で示される酸、そのアルカリ金属塩、アンモ
ニウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩などがあ
げられるが、パーフルオロオクタン酸のアンモニウム
塩、パーフルオロノナン酸のアンモニウム塩が耐候性、
耐水性の点から好ましい。
【0160】前記フッ素系界面活性剤の使用量は、水に
対して1.0%以下、好ましくは0.5%以下、より好
ましくは0.2%以下である。前記フッ素界面活性剤の
使用量が1.0%を超えると、水性分散液から成膜した
際に、フィルムに該フッ素系界面活性剤が析出したり、
また吸水率が増加し、水中で白濁する傾向があるので好
ましくない。
【0161】前記VdF系共重合体水性分散液を製造す
るには、反応容器に重合溶媒として水を投入し、前記反
応性乳化剤を該重合媒体に対して0.00001〜10
%、好ましくは0.0001〜1.0%、さらに好まし
くは0.001〜0.5%仕込み、チッ素圧入、脱気を
繰り返し、溶存空気を除去する。
【0162】ここで、前記反応性乳化剤の仕込み量が、
0.00001%未満では、沈降安定性が不充分な大き
な粒子となる傾向があり、10%を超えると粒子の形状
が球形とならず水性分散体を乾燥するときの造膜性の低
下を招く傾向がある。
【0163】つぎに、前記VdF単量体単独または他の
フッ素系モノマーとの混合モノマーを1.0〜50kg
f/cm2 の圧力まで加圧して供給する。
【0164】このときの前記他のフッ素系モノマーの混
合割合は0〜30モル%であればよい。
【0165】つぎに、重合開始剤として、たとえば過硫
酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、ジイソプ
ロピルパーオキシジーカーボネートまたはアゾビスイソ
ブチロニトリルなどを水に対して0.005〜1.0
%、好ましくは0.01〜0.5%仕込む。前記重合開
始剤の仕込み量が0.005%未満では重合速度が極端
に遅くなる傾向があり、1.0%を超えると電解質濃度
が増加し、粒子径が大きくなる傾向がある。
【0166】さらに、反応容器内の圧力が1.0〜50
kgf/cm2 の範囲で一定になるように前記VdF単
量体または前記混合モノマーを連続的に供給する。
【0167】前記の状態で5〜100時間重合を行う。
【0168】その後、前記反応容器内を常温、常圧に戻
し、重合を終了してVdF系共重合体水性分散液がえら
れる。
【0169】前記製法によりえられるVdF系共重合体
水性分散液のVdF系共重合体の平均粒子径としては、
200nm以下に制御することが可能であり、該平均粒
子径を制御するには、前記反応性乳化剤の仕込み量によ
り制御することが可能である。
【0170】また、前記製法によりえられるVdF系共
重合体水性分散液の固形分濃度は30〜60%に制御す
ることが可能であり、該濃度を制御するには、連続的に
供給する前記VdF単量体または前記混合モノマーの所
定量を反応容器に供給した時点で、VdF単量体または
混合モノマーをブローし、撹拌を停止して反応を終了す
ることで制御することが可能である。
【0171】さらに本発明におけるVdF系シード重合
体水性分散液は、VdF系共重合体粒子の存在下にエチ
レン性不飽和単量体を乳化重合してえられるVdF系シ
ード重合体の水性分散液であり、該VdF系共重合体
は、VdF単量体と反応性乳化剤との共重合体である。
【0172】前記反応性乳化剤は、その分子中に重合性
二重結合および親水基を有するフッ素化合物であり、前
記一般式(I):
【0173】
【化77】
【0174】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0175】
【化78】
【0176】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0177】
【化79】
【0178】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0179】
【化80】
【0180】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0181】
【化81】
【0182】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0183】
【化82】
【0184】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種で
示される化合物である。
【0185】前記一般式(I)において、aは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0186】前記一般式(I)で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−CF2 −COON
4 、CF2 =CF−CF2 −COOH、CF2 =CF
−CF2 CF2 COOH、CF2 =CF−CF2 −CO
ONa、CF2 =CF−CF2 −SO3 NH4 、CF2
=CF−CF2 −SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF
2 SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF2 SO3 Naな
どがあげられるが、高濃度、小粒子径のVdF系共重合
体の水性分散液がえられるという点からCF2=CFC
2 COONH4 が好ましい。
【0187】前記一般式(II)において、Xは化合物の
安定性の点からCF3 が好ましく、bは反応性乳化剤の
界面活性能の点から1〜3の整数であることが好まし
く、Yは化合物の安定性の点からCOOM、SO3 Mが
好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ま
しい。
【0188】前記一般式(II)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0189】
【化83】
【0190】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0191】
【化84】
【0192】が好ましい。
【0193】前記一般式(III) において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、cは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 であることが好ましい。
【0194】前記一般式(III) で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−OCF2 CF2
2 COOH、CF2 =CF−OCF2 CF2 COON
4、CF2 =CF−OCF2 COOHなどがあげられ
るが、小粒子径のVdF系共重合体の水性分散液がえら
れるという点からCF2 =CF−OCF2 CF2 CF2
COOHが好ましい。
【0195】前記一般式(IV)において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、dは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 が好ましい。
【0196】前記一般式(IV)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0197】
【化85】
【0198】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0199】
【化86】
【0200】が好ましい。
【0201】前記一般式(V)において、eは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からNa、NH4 が好まし
い。
【0202】前記一般式(V)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0203】
【化87】
【0204】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点からCH2
CFCF2 OCF(CF3 )COONH4 、CH2 =C
FCF2 OCF(CF3 )CF2 OCF(CF3 )CO
ONH4 が好ましい。
【0205】前記一般式(VI)において、fは反応性乳化
剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好ま
しく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0206】前記一般式(VI)で示される化合物の具体例
としては、たとえば
【0207】
【化88】
【0208】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0209】
【化89】
【0210】が好ましい。
【0211】本発明におけるVdF系シード重合体は、
前記VdF系共重合体の粒子を種としたエチレン性不飽
和単量体のシード重合体であって、該エチレン性不飽和
単量体としては、たとえば官能基を持つ単量体とビニル
化合物があげられる。前記官能基を持つ単量体として
は、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、
クロトン酸などの不飽和カルボン酸、アクリル酸メチル
などのアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル(MM
A)などのメタクリル酸エステル、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチ
ロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルア
ミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−メチルメ
タクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミド
などのアミド化合物、アクリル酸ヒドロキシエチル、メ
タクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプ
ロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどの水酸基
含有単量体、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリ
シジルなどのエポキシ基含有単量体、γ−トリメトキシ
シランメタクリレート、γ−トリエトキシシランメタク
リレートなどのシラノール基含有単量体、アクロレイン
などのアルデヒド基含有単量体などがあげられ、前記ビ
ニル化合物としては、たとえばスチレン(St)、アク
リロニトリルなどがあげられるが、VdF系共重合体と
の相溶性の点からアクリル酸エステルおよび/またはメ
タクリル酸エステルが好ましい。
【0212】前記VdF系シード重合体における前記種
の部分としてのVdF系共重合体は、前記VdFと前記
反応性乳化剤と他のフッ素系モノマーとからなる共重合
体であってもよく、該他のフッ素系モノマーとしては、
たとえばテトラフルオロエチレン(TFE)、トリフル
オロエチレン(TrFE)、クロロトリフルオロエチレ
ン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HF
P)、フッ化ビニル(VF)などがあげられるが、Vd
Fモノマーの共重合反応性の点からTFE、HFP、C
TFEが好ましい。
【0213】前記VdF系共重合体における、VdFと
前記他のフッ素系モノマーと前記反応性乳化剤との組み
合わせとしては、たとえばVdF/TFE、VdF/T
FE/HFP、VdF/TFE/CTFE、VdF/T
FE/TrFE、VdF/CTFE、VdF/HFP、
VdF/TFE/HFP/CTFEなどのいずれかと、
CF2 =CFCF2 COONH4 、CH2 =CFCF2
OCF(CF3 )CF2 OCF(CF3 )COON
4 、CH2 =CFCF2 OCF(CF3 )COONH
4 などのいずれかとの組み合わせがあげられるが、アク
リル樹脂との相溶性の点からVdF/TFE/CTFE
とCH2 =CFCF2 OCF(CF3 )CF2 OCF
(CF3 )COONH4 との組み合わせが好ましい。
【0214】前記VdF系共重合体中における前記Vd
Fと前記他のフッ素系モノマーの共重合比率としては6
0/40〜95/5%、好ましくは70/30〜95/
5%であり、該VdFが60%未満ではVdF重合体の
特徴であるアクリル系重合体との相溶性が低下する傾向
があり、95%を超えるとシード粒子のアクリル酸エス
テルおよび/またはメタクリル酸エステルへの溶解性が
わるいため、シード重合の際にシード粒子への単量体の
膨潤が速やかに行なわれず、えられたエマルジョンから
のキャストフィルムは透明性がわるく、塗料から塗膜を
調製した際にも光沢がえられない傾向がある。
【0215】前記反応性乳化剤は、前記モノマーの組み
合わせに対して0.001〜0.1モル%を含むように
すればよい。
【0216】前記VdF系シード重合体は、前記種部分
としてのVdF系共重合体100重量部の存在下に、エ
チレン性不飽和単量体が20〜100重量部重合したも
のである。
【0217】前記VdF系シード重合体の平均粒子径と
しては250nm以下であり、50〜250nmが好ま
しく、100〜160nmがさらに好ましい。前記平均
粒子径が50nm未満になると水性分散液の粘度が上昇
し、高濃度の水性分散液がえられなくなる傾向があり、
250nmを超えると水性分散液の保存時に粒子の沈降
や凝固を生じ、さらには塗膜調製時に光沢がでなくなる
傾向がある。
【0218】前記VdF系シード重合体分散液の前記V
dF系シード重合体の濃度としては、30〜60%であ
り、35〜55%であるのが好ましく、35〜50%で
あるのがさらに好ましい。前記濃度が30%未満では、
塗料化の際に粘度調整が難しく塗料の乾燥が遅くなる傾
向があり、60%を超えると分散体系の安定性が低下す
る傾向がある。
【0219】本発明におけるVdF系シード重合体水性
分散液には、公知のフッ素系界面活性剤含有されていて
もよい。
【0220】前記公知のフッ素系界面活性剤とは、構造
中にフッ素原子を含み、界面活性能をもつ化合物の1種
または2種以上の混合物のことである。たとえばX(C
2n COOH(XはFまたはH、nは6〜20整
数)で示される三およびそのアルカリ金属塩、アンモニ
ウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩、Y(CH
2 CF2 m COOH(YはFまたはCl、mは6〜1
3の整数)で示される酸、そのアルカリ金属塩、アンモ
ニウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩などがあ
げられるが、パーフルオロオクタン酸のアンモニウム
塩、パーフルオロノナン酸のアンモニウム塩が耐候性、
耐水性の点から好ましい。
【0221】前記フッ素系界面活性剤の使用量は、水に
対して1.0%以下、好ましくは0.5%以下、より好
ましくは0.2%以下である。前記フッ素界面活性剤の
使用量が1.0%を超えると、水性分散液から成膜した
際に、フィルムに該フッ素系界面活性剤が析出したり、
また吸水率が増加し、水中で白濁する傾向があるので好
ましくない。
【0222】本発明におけるVdF系シード重合体水性
分散液は、VdF系シード共重合体が水に分散されたも
のであるが、親水性有機溶剤を添加することも可能であ
る。
【0223】本発明のVdF系シード重合体水性分散液
は、各種添加剤を配合して水性塗料とすることができ
る。前記添加剤としては、たとえば顔料、増粘剤、分散
剤、消泡剤、凍結防止剤、造膜助剤などの一般に水性塗
料用に用いられている添加剤を配合することにより、建
築外装用塗料、土木構造物用塗料として用いることがで
きる。
【0224】さらに本発明は、VdF系共重合体粒子の
存在下にエチレン性不飽和単量体を乳化重合させてVd
F系シード重合体水性分散液をうる製法である。
【0225】前記VdF系共重合体をうるにはVdF単
量体と反応性乳化剤とを乳化重合させればよく、前記反
応性乳化剤は、その分子中に重合性二重結合および親水
基を有するフッ素化合物であり、前記一般式(I):
【0226】
【化90】
【0227】[式中、aは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]、一般式(II):
【0228】
【化91】
【0229】[式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5
の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4
またはアルカリ金属)である]、一般式(III) :
【0230】
【化92】
【0231】[式中、XはFまたはCF3 、cは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(IV):
【0232】
【化93】
【0233】[式中、XはFまたはCF3 、dは1〜1
0の整数、YはSO3 MまたはCOOM(MはH、NH
4 またはアルカリ金属)である]、一般式(V):
【0234】
【化94】
【0235】[式中、eは0または1〜10の整数、Y
はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
カリ金属)である]および一般式(VI):
【0236】
【化95】
【0237】[式中、fは1〜10の整数、YはSO3
MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金
属)である]よりなる群から選ばれた少なくとも1種で
示される化合物である。
【0238】前記一般式(I)において、aは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0239】前記一般式(I)で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−CF2 −COON
4 、CF2 =CF−CF2 −COOH、CF2 =CF
−CF2 CF2 COOH、CF2 =CF−CF2 −CO
ONa、CF2 =CF−CF2 −SO3 NH4 、CF2
=CF−CF2 −SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF
2 SO3 H、CF2 =CF−CF2 CF2 SO3 Naな
どがあげられるが、高濃度、小粒子径のVdF系共重合
体の水性分散液がえられるという点からCF2=CFC
2 COONH4 が好ましい。
【0240】前記一般式(II)において、Xは化合物の
安定性の点からCF3 が好ましく、bは反応性乳化剤の
界面活性能の点から1〜3の整数であることが好まし
く、Yは化合物の安定性の点からCOOM、SO3 Mが
好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ま
しい。
【0241】前記一般式(II)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0242】
【化96】
【0243】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0244】
【化97】
【0245】が好ましい。
【0246】前記一般式(III) において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、cは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 であることが好ましい。
【0247】前記一般式(III) で示される化合物の具体
例としては、たとえばCF2 =CF−OCF2 CF2
2 COOH、CF2 =CF−OCF2 CF2 COON
4、CF2 =CF−OCF2 COOHなどがあげられ
るが、小粒子径のVdF系共重合体の水性分散液がえら
れるという点からCF2 =CF−OCF2 CF2 CF2
COOHが好ましい。
【0248】前記一般式(IV)において、Xは化合物の
安定性、耐候性の点からF、CF3が好ましく、dは反
応性乳化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であるこ
とが好ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOM、
SO3 Mが好ましく、Mは塗膜の耐水性の点からH、N
4 が好ましい。
【0249】前記一般式(IV)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0250】
【化98】
【0251】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0252】
【化99】
【0253】が好ましい。
【0254】前記一般式(V)において、eは反応性乳
化剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好
ましく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からNa、NH4 が好まし
い。
【0255】前記一般式(V)で示される化合物の具体
例としては、たとえば
【0256】
【化100】
【0257】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点からCH2
CFCF2 OCF(CF3 )COONH4 、CH2 =C
FCF2 OCF(CF3 )CF2 OCF(CF3 )CO
ONH4 が好ましい。
【0258】前記一般式(VI)において、fは反応性乳化
剤の界面活性能の点から1〜5の整数であることが好ま
しく、Yは化合物の安定性の点からCOOMが好まし
く、Mは塗膜の耐水性の点からH、NH4 が好ましい。
【0259】前記一般式(VI)で示される化合物の具体例
としては、たとえば
【0260】
【化101】
【0261】などがあげられるが、小粒子径のVdF系
共重合体の水性分散液がえられるという点から
【0262】
【化102】
【0263】が好ましい。
【0264】前記VdF単量体と前記反応性乳化剤とを
乳化重合させるときに、VdF以下の他のフッ素系モノ
マーを用いることも可能であり、たとえばテトラフルオ
ロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrF
E)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキ
サフルオロプロピレン(HFP)、フッ化ビニル(V
F)などがあげられるが、VdFモノマーの共重合反応
性の点からTFE、CTFE、HFPが好ましい。
【0265】前記乳化重合の際には公知のフッ素系界面
活性剤を用いることが可能である。
【0266】前記公知のフッ素系界面活性剤とは、構造
中にフッ素原子を含み、界面活性能をもつ化合物の1種
または2種以上の混合物のことである。たとえばX(C
2n COOH(XはFまたはH、nは6〜20整
数)で示される三およびそのアルカリ金属塩、アンモニ
ウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩、Y(CH
2 CF2 m COOH(YはFまたはCl、mは6〜1
3の整数)で示される酸、そのアルカリ金属塩、アンモ
ニウム塩、アミン塩または第四アンモニウム塩などがあ
げられるが、パーフルオロオクタン酸のアンモニウム
塩、パーフルオロノナン酸のアンモニウム塩が耐候性、
耐水性の点から好ましい。
【0267】前記フッ素系界面活性剤の使用量は、水に
対して1.0%以下、好ましくは0.5%以下、より好
ましくは0.2%以下である。前記フッ素界面活性剤の
使用量が1.0%を超えると、水性分散液から成膜した
際に、フィルムに該フッ素系界面活性剤が析出したり、
また吸水率が増加し、水中で白濁する傾向があるので好
ましくない。
【0268】前記VdF系シード重合体水性分散液を製
造するには、反応容器に重合溶媒として水を投入し、前
記反応性乳化剤を該重合溶媒に対して0.00001〜
10%、好ましくは0.0001〜1.0%、さらに好
ましくは0.001〜0.5%仕込み、チッ素圧入、脱
気を繰り返し、溶存空気を除去する。
【0269】ここで、前記反応性乳化剤の仕込み量が、
0.00001%未満では、沈降安定性が不充分な大き
な粒子となる傾向があり、10%を超えると粒子の形状
が球形とならず水性分散体を乾燥するときの造膜性の低
下を招く傾向がある。
【0270】つぎに、前記VdF単量体単独または他の
フッ素系モノマーとの混合モノマーを1.0〜50kg
f/cm2 の圧力まで加圧して供給する。
【0271】このときの前記他のフッ素系モノマーの混
合割合は0〜30モル%であればよい。
【0272】つぎに、重合開始剤として、たとえば過硫
酸アンモニアなどの過硫酸塩、過酸化水素、ジイソプロ
ピルパーオキシジーカーボネートまたはアゾビスイソブ
チロニトリルなどを水に対して0.0001〜0.5
%、好ましくは0.001〜0.1%仕込む。前記重合
開始剤の仕込み量が0.0001%未満では実用に供さ
れうる重合速度がえられない傾向があり、0.5%を超
えると反応熱の制御が困難となる傾向がある。
【0273】さらに、反応容器内の圧力が1〜50kg
f/cm2 、好ましくは5〜40kgf/cm2 の範囲
で一定になるように前記VdF単量体または前記混合モ
ノマーを連続的に供給する。前記圧力が1kgf/cm
2 未満では実用に供されうる重合速度がえられない傾向
があり、50kgf/cm2 を超えると反応熱の制御が
困難となる傾向がある。
【0274】前記の状態で5〜100時間重合を行な
う。
【0275】その後、前記反応容器内を常温、常圧に戻
し、重合を終了してVdF系共重合体水性分散液がえら
れる。
【0276】つぎに前記VdF系共重合体水性分散液
に、この中のVdF系共重合体100重量部に対して前
記エチレン性不飽和単量体20〜100重量部、好まし
くは30〜100重量部、さらに好ましくは40〜10
0重量部を添加する。
【0277】ここで、前記エチレン性不飽和単量体の量
が20重量部未満では透明性および塗膜化時の光沢が低
くなる傾向がある。
【0278】さらにこの直後に、重合開始剤として、た
とえば過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩などを前記エ
チレン性不飽和単量体100重量部に対して0.05〜
2.0重量部添加して重合を開始した。重合は20〜9
0℃の温度において0.5〜6時間行なったのち、アル
カリ水溶液によりpH調整し、金網で濾過してVdF系
シード重合体水性分散液をうる。
【0279】前記製法によりえられるVdF系シード重
合体水性分散液のVdF系シード重合体の平均粒子径と
しては、250nm以下に制御することが可能であり、
該平均粒子径を制御するには、前記反応性乳化剤の仕込
み量により制御することが可能である。
【0280】また、前記製法によりえられるVdF系シ
ード重合体水性分散液のVdF系シード重合体の濃度は
30〜60%に制御することが可能であり、該濃度を制
御するには、連続的に供給する前記VdF単量体または
前記混合モノマーの所定量を反応容器に供給した時点
で、VdF単量体または混合モノマーをブローし、撹拌
を停止して、反応を終了することで制御することが可能
である。
【0281】つぎに本発明を実施例に基づいてさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるも
のではない。
【0282】なお、以下の実施例、比較例において用い
る反応性乳化剤の番号および構造式を表1に示してお
く。
【0283】
【表1】
【0284】実施例1 内容量1リットルの攪拌機付耐圧反応容器に、脱イオン
水500ミリリットルおよび表1に示す反応性乳化剤
(番号1)5.0gを仕込み、チッ素ガスの圧入、脱気
を繰り返して、溶存空気を除去したのち、VdF(80
モル%)とTFE(20モル%)の混合モノマーを、6
0℃で該容器の内圧が10kgf/cm2になるまで圧
入した。つぎに、過硫酸アンモニウム0.2gを仕込
み、前記容器の内圧が10kgf/cm2 で一定となる
ように前記混合モノマーを連続して供給し、20時間重
合を行なったのち、該容器内を常温、常圧に戻し重合を
終了し、本発明のVdF系共重合体水性分散液をえ、づ
きの試験を行なった。
【0285】試験はつぎのように行なった。
【0286】固形分濃度:前記水性分散液を真空乾燥機
中150℃で1時間乾燥し、乾燥後の重量を乾燥前の水
性分散液の重量に対する百分率で表した。
【0287】平均粒子径:レーザー光散乱粒径測定装置
(大塚電子(株)製、商品名ELS−3000)を用い
て測定した。
【0288】粒度分布:レーザー光散乱粒径測定装置
(大塚電子(株)製、商品名ELS−3000)を用い
て測定し、数平均粒子径dnに対する重量平均粒子径d
wの比(dw/dn)を粒度分布とした。
【0289】沈降安定性:前記水性分散液を25℃で6
0日間静置したのち、つぎのように評価した。
【0290】目視により分散状態に変化がないときを○
とし、粒子が沈降して相分離が生じるが、振とうにより
再分散が可能なときを△とし、さらに粒子が沈降して相
分離が生じ、振とうしても再分散できないときを×とし
た。
【0291】結果を表2に示す。
【0292】実施例2〜13 実施例1において、表2に示す重合条件を採用したこと
以外は実施例1と同様の方法により、本発明のVdF系
共重合体水性分散液をえ、実施例1と同様の試験を行な
った。結果を表2に示す。
【0293】比較例1〜6 実施例1において、表2に示す重合条件を採用したこと
以外は実施例1と同様の方法により、VdF系共重合体
水性分散液またはテトラフルオロエチレン−プロピレン
共重合体水性分散液をえ、実施例1と同様の試験を行な
った。結果を表2に示す。
【0294】
【表2】
【0295】実施例14 攪拌翼、冷却管、温度計を備えた内容量200ミリリッ
トルの四つ口フラスコに、実施例7でえられたVdF系
共重合体水性分散液70gを仕込み、これにシード重合
の際の種粒子の安定性確保のために重合性乳化剤として
アルキルアリルスルホサクシネートのアルカリ塩(三洋
化成工業(株)製、商品名エレミノールJS2)を樹脂
固形分に対して0.5%添加した。攪拌下に水浴中で加
温し、該フラスコ内の温度が80℃に達したところで、
メタクリル酸メチル(以下、MMAと略す)モノマー1
1.2gとポリオキシエチレンメタクリル酸エステル
(日本油脂(株)製、商品名PME400、エチレンオ
キサイドの付加モル数9)1.5gを該アルキルアリル
スルホサクシネートのアルカリ塩の0.5%水溶液で乳
化したエマルジョンを1時間かけて滴下した。その直後
に、過硫酸アンモニウムの2%水溶液1ミリリットルを
添加し重合を開始した。重合開始後3時間後に、前記フ
ラスコ内の温度を85℃に上げ、1時間保持したのち冷
却し、アンモニア水でpHを7に調整し、300メッシ
ュの金網で濾過して青白色の本発明のVdF系シード重
合体水性分散液をえ、つぎの試験を行なった。
【0296】試験はつぎのように行なった。
【0297】(1)VdF系シード重合体水性分散液に
ついての試験 固形分濃度、平均粒子径:実施例1と同じ方法により行
なった。
【0298】粘度:B型粘度計により25℃で測定を行
なった。
【0299】最低造膜温度(MFT):熱勾配試験装置
(理学工業(株)製)により連続な膜になったときの最
低温度を測定した。
【0300】(2)前記VdF系シード重合体水性分散
液から成膜してえられたフィルムについての試験 透明性:水性分散液を直径10cmのシャーレに、乾燥
フィルムの膜厚が200μmになるように流し込み、8
0℃で24時間乾燥した。このフィルムの800nmの
波長の光線透過率を測定し、つぎのように評価した。
【0301】透明(透過率90%以上)なときを○、半
透明(透過率60〜90%)なときを△、白濁(透過率
60%以下)しているときを×とした。
【0302】耐水性:前記フィルムを2cm×4cmに
切出し、50℃の温水中に1週間浸漬して、下式により
算出される重量の増加割合を吸水率とした。
【0303】吸水率(%)=((浸漬後重量−初期重
量)/初期重量)×100 また、再乾燥後、下式により算出される重量の減少割合
を溶出分率とした。
【0304】溶出分率(%)=((初期重量−再乾燥後
重量)/初期重量)×100 (3)前記VdF系シード重合体水性分散液からえられ
る塗膜についての試験 実施例14でえられた水性分散体の、樹脂固形分100
重量部に対して、充填剤として酸化チタン(石原産業
(株)製、商品名CR90)50重量部、分散剤として
ディスコートH−14(日本乳化剤(株)製)2重量
部、凍結防止剤としてエチレングリコール1重量部、消
泡剤としてFSアンチフォーム013B(日本乳化剤
(株)製)0.5重量部、増粘剤としてSNシックナー
A−818(サンノプコ(株)製)0.5重量部、成膜
助剤としてテキサノールCS12(チッソ(株)製)1
0重量部を加え、ディスパー攪拌機を用いて充分混合し
て塗料を製造し、つぎの試験を行なった。
【0305】光沢:えられた塗料を、ガラス板上に、ア
プリケーターを用いて、塗膜厚さが20μmになるよう
に伸展し、室温で一週間乾燥後、光沢計(スガ試験器
(株)製)を用いて反射角60°の光沢を測定した。
【0306】耐候性:えられた塗料を水性エポキシ樹脂
シーラーEM−0150(三洋化成工業(株)製)でシ
ーラー処理したスレート板上にエアレススプレーガンに
て乾燥後の塗膜の厚さが100μmになるように塗布し
た。塗布したスレート板は、室温にて24時間乾燥した
のち、80℃で2時間乾燥した。この塗板を促進耐候性
試験装置(SUV)中で1000時間経過後の光沢保持
率を測定し、つぎのように評価した。
【0307】光沢保持率が80%以上のときを○、光沢
保持率が60〜80%のときを△、光沢保持率が60%
以下のときを×とした。
【0308】耐アルカリ性:耐候性試験と同様の方法に
よりえられた塗板を、3%NaOH水溶液に、50℃で
一週間浸漬後の塗膜の着色、膨れを目視により判定し
た。
【0309】耐酸性:耐候性試験と同様の方法によりえ
られた塗板を、1%酸性溶液に50℃で一週間浸漬後の
塗膜の着色、フクレを目視により判定した。
【0310】結果を表3に示す。
【0311】実施例15〜17 実施例14において、表3に示すシード重合の条件を採
用したこと以外は、実施例14と同様の方法により本発
明のVdF系シード重合体水性分散液をえ、実施例14
と同様の試験を行なった。結果を表3に示す。
【0312】比較例7〜8 実施例14において、表3に示すシード重合の条件を採
用したこと以外は、実施例14と同様の方法によりVd
F系シード重合体水性分散液をえ、実施例14と同様の
試験を行なった。結果を表3に示す。
【0313】
【表3】
【0314】表3の結果から明らかなように、反応性の
ないパーフルオロオクタン酸アンモニウム塩のみを乳化
剤としたばあいには、少量の使用では粒子径が大きくな
り高光沢塗膜はえられておらず、多量に使用したばあい
には成膜されたフィルムの透明性が低下し、塗膜の光沢
がでないことがわかる。また塗膜の耐水性、耐候性の低
下も認められる。
【0315】これに対して本発明のように、反応性乳化
剤を用いたばあいには、前記性質をいずれも満足するの
みならず、同一組成の樹脂でもMFTの低い水性分散体
塗膜がえられている。
【0316】
【発明の効果】本発明のVdF系共重合体水性分散液
は、該分散液中のVdF系共重合体の平均粒子径が20
0nm以下と小さく、該分散液の固形分濃度が30〜6
0%と高いものであり、沈降安定性に優れている。
【0317】また、本発明のVdF系共重合体水性分散
液の製法は、反応性乳化剤とVdF単量体とを共重合さ
せることにより、VdF系共重合体の平均粒子径が20
0nm以下と小さく、該分散液の固形分濃度が30〜6
0%と高く、沈降安定性に優れた該分散液を製造する方
法を提供できうる。
【0318】さらに本発明のVdF系シード重合体水性
分散液は、該分散液中のVdF系シード重合体の平均粒
子径が250nm以下と小さく、該分散液の固形分濃度
が30〜60%と高いものであり、沈降安定性に優れ、
該分散液からえられるフィルムは透明性に優れ、耐水性
がよく、また該分散液からえられる水性塗料は、高光沢
性で、耐候性、耐酸性、耐アルカリ性に優れたものであ
る。
【0319】さらにまた本発明のVdF系シード重合体
水性分散液の製法は、VdF単量体と反応性乳化剤とを
共重合させてえられたVdF系共重合体の粒子の存在下
に、エチレン性不飽和単量体をシード重合させてえられ
るVdF系シード重合体水性分散液の製法を提供でき、
該分散液中の該VdF系シード重合体の平均粒子径が2
50nm以下と小さく、該分散液の固形分濃度が30〜
60%と高いもので、沈降安定性に優れた該分散液を製
造する方法を提供できうる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 214/22 MKM 216/14 MKZ 220/62 MLQ 228/02 MNR // C08F 2/44 MCS (72)発明者 米井 康史 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 井本 克彦 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 清水 義喜 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 荒木 孝之 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 近藤 昌宏 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニリデンフルオライド単量体と、一般
    式(I): 【化1】 [式中、aは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]、
    一般式(II): 【化2】 [式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5の整数、Yは
    SO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカ
    リ金属)である]、一般式(III) : 【化3】 [式中、XはFまたはCF3 、cは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(IV): 【化4】 [式中、XはFまたはCF3 、dは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(V): 【化5】 [式中、eは0または1〜10の整数、YはSO3 Mま
    たはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)で
    ある]および一般式(VI): 【化6】 [式中、fは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]よ
    りなる群から選ばれた少なくとも1種の反応性乳化剤と
    のビニリデンフルオライド系共重合体の水性分散液の固
    形分濃度が30〜60重量%であり、かつ該共重合体の
    平均粒子径が200nm以下であることを特徴とするビ
    ニリデンフルオライド系共重合体水性分散液。
  2. 【請求項2】 ビニリデンフルオライド単量体と反応性
    乳化剤とを乳化重合させてビニリデンフルオライド系共
    重合体の水性分散液を製造するに際して、該反応性乳化
    剤として、一般式(I): 【化7】 [式中、aは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]、
    一般式(II): 【化8】 [式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5の整数、Yは
    SO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカ
    リ金属)である]、一般式(III) : 【化9】 [式中、XはFまたはCF3 、cは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(IV): 【化10】 [式中、XはFまたはCF3 、dは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(V): 【化11】 [式中、eは0または1〜10の整数、YはSO3 Mま
    たはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)で
    ある]および一般式(VI): 【化12】 [式中、fは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]よ
    りなる群から選ばれた少なくとも1種を水に対して0.
    00001〜10重量%用い、かつ該水性分散液の固形
    分濃度が30〜60重量%、該共重合体の平均粒子径を
    200nm以下に調製することを特徴とするビニリデン
    フルオライド系共重合体水性分散液の製法。
  3. 【請求項3】 ビニリデンフルオライド系共重合体粒子
    の存在下にエチレン性不飽和単量体を乳化重合させてえ
    られるビニリデンフルオライド系シード重合体の水性分
    散液において、該ビニリデンフルオライド系共重合体が
    ビニリデンフルオライド単量体と一般式(I): 【化13】 [式中、aは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]、
    一般式(II): 【化14】 [式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5の整数、Yは
    SO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカ
    リ金属)である]、一般式(III) : 【化15】 [式中、XはFまたはCF3 、cは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(IV): 【化16】 [式中、XはFまたはCF3 、dは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(V): 【化17】 [式中、eは0または1〜10の整数、YはSO3 Mま
    たはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)で
    ある]および一般式(VI): 【化18】 [式中、fは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]よ
    りなる群から選ばれた少なくとも1種の反応性乳化剤と
    の共重合体であって、該シード重合体の水性分散液の固
    形分濃度が30〜60重量%であり、かつ該シード重合
    体の平均粒子径が250nm以下であることを特徴とす
    るビニリデンフルオライド系シード重合体水性分散液。
  4. 【請求項4】 ビニリデンフルオライド系共重合体粒子
    の存在下にエチレン性不飽和単量体を乳化重合させてビ
    ニリデンフルオライド系シード重合体の水性分散液を製
    造するに際して、該ビニリデンフルオライド系共重合体
    を、ビニリデンフルオライド単量体と水に対して0.0
    0001〜10重量%の一般式(I): 【化19】 [式中、aは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]、
    一般式(II): 【化20】 [式中、XはFまたはCF3 、bは1〜5の整数、Yは
    SO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアルカ
    リ金属)である]、一般式(III) : 【化21】 [式中、XはFまたはCF3 、cは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(IV): 【化22】 [式中、XはFまたはCF3 、dは1〜10の整数、Y
    はSO3 MまたはCOOM(MはH、NH4 またはアル
    カリ金属)である]、一般式(V): 【化23】 [式中、eは0または1〜10の整数、YはSO3 Mま
    たはCOOM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)で
    ある]および一般式(VI): 【化24】 [式中、fは1〜10の整数、YはSO3 MまたはCO
    OM(MはH、NH4 またはアルカリ金属)である]よ
    りなる群から選ばれた少なくとも1種の反応性乳化剤と
    を乳化重合させて製造し、かつ該シード重合体水性分散
    液の固形分濃度を30〜60重量%、該シード重合体の
    平均粒子径を250nm以下に調製することを特徴とす
    るビニリデンフルオライド系シード重合体水性分散液の
    製法。
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