JP2023529276A - アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤、アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤を得るための方法、乳化重合により得られるラテックス、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、及び水性コーティング組成物の使用 - Google Patents
アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤、アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤を得るための方法、乳化重合により得られるラテックス、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、及び水性コーティング組成物の使用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[001]本発明は、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、反応性非イオン性界面活性剤を使用して重合され、乳化重合により得られるラテックス、該ラテックスを生成するために使用される乳化重合方法、及び乳化重合に使用されるエトキシル化アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤の合成を含む。
[002]水性コーティングは、溶剤系コーティングと比較して低い環境負荷を示し、且つ経済的に持続可能であることから、注目されている。
様々な温度及び湿度条件下でガラス転移温度(Tg)及び膜形成能が定められるモノマー組成物、並びに
粒子径分布、である。
段階I:水の蒸発及び粒子のパッケージング。この段階では、界面活性剤は粒子に吸着されたままである。この段階で得られる膜は、連続的ではなく、白っぽく脆い外観を示す。
[0026]本発明は、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、反応性界面活性剤を使用して重合されたラテックス、該ラテックスを生成するために使用される乳化重合方法、及び乳化重合に使用される反応性界面活性剤の合成を含む。
[0057]本発明に含まれる水性コーティング組成物には、APEを含まない反応性非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスが配合されている。
[0096]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、エステル化及びメタノールデセノエート12EO製造用の原料を入れた。ポリエチレングリコール誘導体(メトキシポリエチレングリコール、MPEG500、1108g)、脂肪酸(9-デセン酸、9-DA、329g)、次亜リン酸(14g)及びメタンスルホン酸(MSA、10g)を入れた。700rpmの撹拌、真空、140℃の温度を維持した。安定化された酸性度指数を得るため、及び理論上の水(約35mL)を除去するための反応時間は、約15時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。次いで、試料を再度130℃で真空乾燥させ、中和による水を除去した。同様の手順を行い、同一エステルの23EO変型を得た。
[0097]脂肪酸(9-デセン酸、9-DA、800g)をParr社製反応器に入れた。触媒として水酸化カリウム50wt%溶液(4g)を使用した。混合物を撹拌しながら均質化し、次いで、水を除去するために真空及び加熱を開始した。脂肪酸が乾燥すると、真空を遮断し、撹拌を増加させた(800rpm)。系が140℃になると、エチレンオキシド(EO、2358g)の注入を開始し、反応温度を155℃に維持した。すべてのEOを注入後、系の圧力が安定化するのを待ち、オキシドの全質量の消化(digestion)を確実にした。次いで、120℃で再び真空を適用して副生成物を除去し、90℃未満の温度まで冷却して中和し、9-デセン酸12EOを得た。同様の手順を行い、同一酸の23EO変型を得た。
[0098]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、ポリエチレングリコール(ULTRAPEG 600、1427g)、脂肪酸エステル(メチル9-デセノエート、9-DAME、584g)、触媒としてのフレーク状の水酸化カリウム(14g)を包含する、ポリエチレングリコールデセノエートを得るための原料を入れた。700rpmの撹拌及び170℃の温度を維持し、メタノールの除去を促進するために軽く減圧した。安定化されたヒドロキシル価(hydoroxyl index)を得るため、及び理論上のメタノール(約130mL)を除去するための反応時間は、約18時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。
[0099]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、モノエチレングリコール(MEG、497g)、脂肪酸エステル(メチル9-デセノエート、9-DAME、1358g)、触媒としてのフレーク状の水酸化カリウム(32g)を包含する、エステル化及びモノエチレングリコールデセノエート製造用の原料を入れた。700rpmの撹拌及び140℃の温度を維持した。安定化されたヒドロキシル価を得るため、及び理論上のメタノール(約315mL)を除去するための反応時間は、約12時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。
[00101]実施例1で示したエステル化経路では、おおよそ以下のHPLCにより分析されたモノエステル及びジエステルの混合物の組成を有する生成物が生成された(表1)。各成分の濃度は、クロマトグラムの面積におけるそれぞれのパーセンテージに基づいて推定された。
異なる特性評価方法により得られた、生成物の推定分子量を、以下の表2に示す。
[00102]エトキシル化経路(12及び23EO)についてHPLCで分析したモノエステル及びジエステルの混合物の、おおよその組成を表3に示す。各成分の濃度は、クロマトグラムの面積におけるそれぞれのパーセンテージに基づいて推定された。
[00104]モノエステル/ジエステル比が1.5~2.5の範囲である、不飽和脂肪酸エトキシル化経路の生成物は、おそらくジエステルの存在のため、本出願において驚くべき結果を示した。これらの結果により、不飽和脂肪酸のエトキシル化と同様の組成及び分子量を生成するために、実施例3及び4において、不飽和脂肪酸メチルエステルを出発物質とする代替経路が開発された。
[00106]脱塩水131.3g、炭酸水素ナトリウム0.1g、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩2.1g(30wt%)、及び従来の非イオン性界面活性剤2.0g(OXITIVE 7110、エチレンオキシド23モルを有する脂肪族アルコール、60wt%)を反応器に入れた。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。使用した反応器は、還流冷却器、撹拌棒及び熱電対the OPTIMAXを備えた1Lガラス製反応器、Mettler Toledo社製OPTIMAX 300であった。
[00116]実施例9のラテックスは、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量(asset mass)を、同等のアセット質量の共重合性非イオン性界面活性剤1(実施例1に記載の経路から得られた実験試料で99.6wt%)に置き換えて、実施例8に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに保つために、反応器に充填する脱塩水及びプレエマルションの質量を、それぞれ132.1g及び132.3gに調整した。
[00117]実施例10は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量の共重合性非イオン性界面活性剤2(実施例2に記載の経路に従って得られた実験試料で99.0wt%)に置き換えて、実施例8に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに保つために、反応器に充填する脱塩水及びプレエマルションの質量を調整した。
[00118]脱塩水133.3g、炭酸水素ナトリウム0.1g及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩2.1g(30wt%)を反応器に入れた。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。使用した反応器は、実施例8で使用したものと同様の1Lガラス製反応器OPTIMAXであった。
[00128]反応器内の凝塊形成に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図1に示す。
[00130]ラテックスの濾過により得られる凝塊含有量に対する、重合に使用された異なる非イオン性界面活性剤の影響を図2に示す。
[00132]実施例8、9及び10で得られたラテックスはpHが2付近であり、MEA(モノエタノールアミン)でpHが8.5~9.0の間に達するまで中和する間に形成された凝塊含有量を図3に示す。
[00135]モノマーのポリマーへの転化に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図4に示す。プロセス全体を通して収集したラテックス試料の固形分を評価することにより、モノマーのポリマーへの転化を監視した。図4に示した結果は、従来の非イオン性界面活性剤及び反応性非イオン性界面活性剤が、モノマーからポリマーへの転化に好都合であることを実証している。この結果の傾向は、前例のない分子である反応性非イオン性界面活性剤が、モノマーのポリマーへの転化を遅らせていないことを示す。
[00136]重合全体を通したラテックス粒子径に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図5に示す。プロセス全体を通して採取したラテックス試料の粒子径分析を行うことにより、ラテックス粒子径の推移を監視した。ラテックス粒子のサイズは、核生成粒子の数、アニオン性及び非イオン性界面活性剤、並びに過硫酸塩開始剤からの硫酸末端基及びカルボン酸由来のモノマーからのカルボキシル基であることが好ましい、粒子表面に存在する親水性基によるこれらの粒子の安定化に依存する。粒子径の推移の結果は、反応性非イオン性界面活性剤が、従来の非イオン性界面活性剤と同程度、重合に伴って成長するラテックス粒子を安定化するのに有効であることを示す。
[00137]重合に伴うラテックス粒子数の推移に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図6に示す。粒子数は、固形分から推定したポリマー体積を、粒子半径から推定した粒子の体積で割ることにより推定した。異なる非イオン性界面活性剤を含有するすべての重合について、粒子数の推移の傾向は近かった。これらの傾向は、粒子核形成ステップの後に粒子数の増加が起こったことを示しており、これは新しい粒子が核形成されたことを示す。この粒子数の増加は、従来の非イオン性界面活性剤において、より長い期間にわたって起こった。この粒子数の増加期間の後、すべての重合で粒子数の減少があった。図6のこれらの結果は、反応性非イオン性界面活性剤により、従来の非イオン性界面活性剤よりも良好に粒子数を制御することができたことを示唆している。
[00140]ラテックスの機械的安定性に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図7に示す。14,000のせん断で30分間維持したラテックス中に形成された凝塊含有量は、従来の非イオン性界面活性剤及び反応性非イオン性界面活性剤1が同様の機械的安定性を示したのに対し、反応性界面活性剤2は、凝塊形成が従来の非イオン性界面活性剤及び反応性非イオン性界面活性剤1を使用して重合されたラテックスの1/5である、優れた機械的安定性を示したことを示す。このようなより高い安定性は、従来の非イオン性界面活性剤及び反応性非イオン性界面活性剤1と比較した、該界面活性剤のポリマーへの組み込み及び安定化能力に関係する。
[00141]標準ラテックスと呼ばれる、実施例11のアニオン性界面活性剤のみを使用して重合されたラテックス、並びに実施例8~10のアニオン性界面活性剤及び異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの電解質安定性を図8に示す。図8は、ラテックス粒子を凝集させるために必要なCaCl2の臨界凝集濃度(CCC)を示す。該濃度が高いほど、ラテックスの安定性は高い。
[00143]標準ラテックスと呼ばれる、実施例11のアニオン性界面活性剤のみを使用して重合されたラテックス、並びに実施例8~10のアニオン性界面活性剤及び異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスのコロイド安定性を図9に示す。このようなラテックスのコロイド安定性は、5~7℃の温度で24時間の、5wt%の固形分を有する酸ラテックスの遠心分離試験により到達された。これらの実験では、ラテックスの清澄化特性が時間の関数として描かれ、ラテックス粒子の沈降速度を推定することが可能であった。非イオン性界面活性剤及び粒子表面に存在する硫酸基の、粒子の安定化における寄与を考慮し、約7℃のクラフト温度を有するカルボン酸塩及びアニオン性界面活性剤の基の、粒子の安定化における寄与は無視するように、温度5~7℃の酸ラテックスを評価した。
[00145]実施例8、9、10及び11で重合されたラテックスの最低造膜温度(MFFT)を図10に示す。図10によれば、すべてのラテックスが同様のMFFTを有した。
[00146]実施例8、9、10及び11で重合されたラテックスのMFFTに対する、ウルトラフィルム(ULTRAFILM)(登録商標) 5000凝集剤含有量の影響についても評価した。図11は、ラテックスが5℃の温度で膜を形成するために必要なウルトラフィルム(登録商標) 5000含有量を示す。
[00148]水浸ラテックス膜が白っぽくなるのに要する時間に対する、非イオン性界面活性剤の種類の影響を図12に示す。
[00150]また、半光沢塗料の特性に対する、異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの影響も確認した。実施例8、9、10で得られたラテックスを、表7に示された成分と共に半光沢塗料に配合した。
[00161]脱塩水131.5g、炭酸水素ナトリウム0.1g及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩3.9g(30wt%)を1Lガラス製反応器に充填した。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。使用した反応器は、実施例8に記載したものと同じ(OPTIMAX)であった。
[00171]本発明によれば、実施例27は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量の反応性非イオン性界面活性剤1(実施例1に記載の経路から得られた実験試料で99.6wt)に置き換えることにより、実施例26に記載の手順に従って調製した。理論的ラテックス質量を650gに維持するために、最初の脱塩水質量及びプレエマルション水質量を調整した。
[00172]本発明によれば、実施例28は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量の反応性非イオン性界面活性剤2(実施例2に記載の経路に従って得られた実験試料でアセットの99.0%)に置き換えることにより、実施例26に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに維持するために、反応器に入れる脱塩水及びプレエマルションの質量を調整した。
[00173]脱塩水131.5g、炭酸水素ナトリウム0.1g及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩3.9g(30wt%)を実施例8に記載の1L反応器に充填した。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。OPTIMAX
[00183]反応器内の凝塊形成に対する、実施例26、27及び28のラテックスの重合に使用した異なる非イオン性界面活性剤の影響を、図17に示す。
[00185]濾過で得られた凝塊含有量に対する、実施例26、27及び28のラテックスの重合に使用した異なる非イオン性界面活性剤の影響を図18に示す。
[00187]モノマーのポリマーへの転化に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図19に示す。図19に示した結果は、実施例26、27、28の重合で使用した従来の界面活性剤及び反応性界面活性剤が、モノマーからポリマーへの転化に好都合であることを実証している。これらの結果は、実施例15の結果と共に、反応性界面活性剤がモノマーのポリマーへの転化を遅らせなかったことを実証している。
[00188]重合に伴う粒子径に対する、実施例26、27及び28におけるラテックスの異なる非イオン性界面活性剤の影響を、図20に示す。粒子径の推移の結果は、反応性非イオン性界面活性剤が、従来の非イオン性界面活性剤と同程度、重合に伴って成長するラテックス粒子を安定化するのに有効であることを示す。
[00189]実施例26、27及び28のラテックスの重合に伴う粒子数の推移に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図21に示す。異なる非イオン性界面活性剤を含有するすべての重合について、粒子数の推移の傾向は類似していた。
[00192]実施例29のアニオン性界面活性剤のみを使用して重合されたラテックス、標準ラテックス、並びに実施例26~28のアニオン性界面活性剤及び異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの電解質安定性を図22に示す。図22は、臨界凝集濃度(CCC)としても知られる、ラテックス粒子のサイズを増大させるのに必要なCaCl2濃度を示す。該濃度が高いほど、ラテックスの安定性は高い。
[00194]実施例29のアニオン性界面活性剤のみを使用して重合されたラテックス、標準ラテックス、並びに実施例26~28のアニオン性界面活性剤及び異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスのコロイド安定性を図23に示す。
[00196]実施例29、26、27及び28で重合されたラテックスの最低造膜温度(MFFT)を図24に示す。図24によれば、すべてのラテックスが25~22℃の間のMFFTを有した。
[00197]実施例29、26、27及び28で重合されたラテックスのMFFTに対する、ウルトラフィルム(登録商標) 5000凝集剤含有量の影響についても評価した。図25は、ラテックスが5℃の温度で膜を形成するために必要なウルトラフィルム(登録商標) 5000のレベルを示す。
[00200]実施例26、27及び28で得られたラテックスを、表12に示した成分と共に半光沢塗料に配合し、半光沢塗料の特性に対する、これらのラテックスの重合に使用した異なる非イオン性界面活性剤の影響を以下に示す。
[00209]通常、アニオン性反応性界面活性剤により、より良好な耐水性を有するコーティングを生成することができるという共通の理解がある。
[001]本発明は、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、反応性非イオン性界面活性剤を使用して重合され、乳化重合により得られるラテックス、該ラテックスを生成するために使用される乳化重合方法、及び乳化重合に使用されるエトキシル化アルキルフェノールを含まない反応性非イオン性界面活性剤の合成を含む。
[002]水性コーティングは、溶剤系コーティングと比較して低い環境負荷を示し、且つ経済的に持続可能であることから、注目されている。
様々な温度及び湿度条件下でガラス転移温度(Tg)及び膜形成能が定められるモノマー組成物、並びに
粒子径分布、である。
段階I:水の蒸発及び粒子のパッケージング。この段階では、界面活性剤は粒子に吸着されたままである。この段階で得られる膜は、連続的ではなく、白っぽく脆い外観を示す。
[0026]本発明は、高い耐水性を有する水性コーティング組成物、反応性界面活性剤を使用して重合されたラテックス、該ラテックスを生成するために使用される乳化重合方法、及び乳化重合に使用される反応性界面活性剤の合成を含む。
[0045]本発明に含まれる水性コーティング組成物には、APEを含まない反応性非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスが配合されている。
[0081]脂肪酸(9-デセン酸、9-DA、800g)をParr社製反応器に入れた。触媒として水酸化カリウム50wt%溶液(4g)を使用した。混合物を撹拌しながら均質化し、次いで、水を除去するために真空及び加熱を開始した。脂肪酸が乾燥すると、真空を遮断し、撹拌を増加させた(800rpm)。系が140℃になると、エチレンオキシド(EO、2358g)の注入を開始し、反応温度を155℃に維持した。すべてのEOを注入後、系の圧力が安定化するのを待ち、オキシドの全質量の消化(digestion)を確実にした。次いで、120℃で再び真空を適用して副生成物を除去し、90℃未満の温度まで冷却して中和し、9-デセン酸12EOを得た。同様の手順を行い、同一酸の23EO変型を得た。
[0082]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、ポリエチレングリコール(ULTRAPEG 600、1427g)、脂肪酸エステル(メチル9-デセノエート、9-DAME、584g)、触媒としてのフレーク状の水酸化カリウム(14g)を包含する、ポリエチレングリコールデセノエートを得るための原料を入れた。700rpmの撹拌及び170℃の温度を維持し、メタノールの除去を促進するために軽く減圧した。安定化されたヒドロキシル価(hydoroxyl index)を得るため、及び理論上のメタノール(約130mL)を除去するための反応時間は、約18時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。
[0083]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、モノエチレングリコール(MEG、497g)、脂肪酸エステル(メチル9-デセノエート、9-DAME、1358g)、触媒としてのフレーク状の水酸化カリウム(32g)を包含する、エステル化及びモノエチレングリコールデセノエート製造用の原料を入れた。700rpmの撹拌及び140℃の温度を維持した。安定化されたヒドロキシル価を得るため、及び理論上のメタノール(約315mL)を除去するための反応時間は、約12時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。
[0085]エトキシル化経路(12及び23EO)についてHPLCで分析したモノエステル及びジエステルの混合物の、おおよその組成を表1に示す。各成分の濃度は、クロマトグラムの面積におけるそれぞれのパーセンテージに基づいて推定された。
[0087]モノエステル/ジエステル比が1.5~2.5の範囲である、不飽和脂肪酸エトキシル化経路の生成物は、おそらくジエステルの存在のため、本出願において驚くべき結果を示した。これらの結果により、不飽和脂肪酸のエトキシル化と同様の組成及び分子量を生成するために、実施例2及び3において、不飽和脂肪酸メチルエステルを出発物質とする代替経路が開発された。
[0090]機械撹拌器、冷却管、熱電対及び窒素導入口を備えた3リットル4つ口丸底フラスコに、エステル化及びメタノールデセノエート12EO製造用の原料を入れた。ポリエチレングリコール誘導体(メトキシポリエチレングリコール、MPEG500、1108g)、脂肪酸(9-デセン酸、9-DA、329g)、次亜リン酸(14g)及びメタンスルホン酸(MSA、10g)を入れた。700rpmの撹拌、真空、140℃の温度を維持した。安定化された酸性度指数を得るため、及び理論上の水(約35mL)を除去するための反応時間は、約15時間であった。系を50~60℃まで冷却し、中和を行った。次いで、試料を再度130℃で真空乾燥させ、中和による水を除去した。得られたメタノールデセノエート12EOは、米国特許第10,100,137号で保護し、Standard Reactive(標準反応性)と名付け、それを標準として使用し、その特性をREACT1と比較する。
[0091]実施例6で示したエステル化経路では、おおよそ以下のHPLCにより分析されたモノエステル及びジエステルの混合物の組成を有する生成物が生成された(表4)。各成分の濃度は、クロマトグラムの面積におけるそれぞれのパーセンテージに基づいて推定された。
[0093]実施例8は、実施例1で合成されたREACT1の表面活性に関係する特性を示す。REACT1のこれらの特性は、従来の非イオン性界面活性剤及び実施例6で合成され米国特許第10,100,137号で保護されるStandard Reactiveのそれと比較する。
[0096]脱塩水131.3g、炭酸水素ナトリウム0.1g、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩2.1g(30wt%)、及び従来の非イオン性界面活性剤2.0g(OXITIVE 7110、エチレンオキシド23モルを有する脂肪族アルコール、60wt%)を反応器に入れた。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。使用した反応器は、還流冷却器、撹拌棒及び熱電対を備えた1Lガラス製反応器、Mettler Toledo社製OPTIMAX 300であった。
[00106]実施例10のラテックスは、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量(asset mass)を、同等のアセット質量のStandard Reactive(実施例6で得られた実験試料で99.6wt%)に置き換えて、実施例9に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに保つために、反応器に充填する脱塩水及びプレエマルションの質量を、それぞれ132.1g及び132.3gに調整した。
[00107]実施例11は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量のREACT1(実施例1に記載の経路に従って得られた実験試料で99.0wt%)に置き換えて、実施例9に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに保つために、反応器に充填する脱塩水及びプレエマルションの質量を調整した。
[00108]反応器内の凝塊形成に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図2に示す。
[00110]ラテックスの濾過により得られる凝塊含有量に対する、重合に使用された異なる非イオン性界面活性剤の影響を図3に示す。
[00112]実施例9、10及び11で得られたラテックスはpHが2付近であり、MEA(モノエタノールアミン)でpHが8.5~9.0の間に達するまで中和する間に形成された凝塊含有量を図4に示す。
[00115]モノマーのポリマーへの転化に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図5に示す。プロセス全体を通して収集したラテックス試料の固形分を評価することにより、モノマーのポリマーへの転化を監視した。図5に示した結果は、従来の非イオン性界面活性剤及び反応性非イオン性界面活性剤が、モノマーからポリマーへの転化に好都合であることを実証している。この結果の傾向は、前例のない分子である反応性非イオン性界面活性剤が、モノマーのポリマーへの転化を遅らせていないことを示す。
[00116]重合全体を通したラテックス粒子径に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図6に示す。プロセス全体を通して採取したラテックス試料の粒子径分析を行うことにより、ラテックス粒子径の推移を監視した。ラテックス粒子のサイズは、核生成粒子の数、アニオン性及び非イオン性界面活性剤、並びに過硫酸塩開始剤からの硫酸末端基及びカルボン酸由来のモノマーからのカルボキシル基であることが好ましい、粒子表面に存在する親水性基によるこれらの粒子の安定化に依存する。粒子径の推移の結果は、反応性非イオン性界面活性剤が、従来の非イオン性界面活性剤と同程度、重合に伴って成長するラテックス粒子を安定化するのに有効であることを示す。
[00117]重合に伴うラテックス粒子数の推移に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図7に示す。粒子数は、固形分から推定したポリマー体積を、粒子半径から推定した粒子の体積で割ることにより推定した。異なる非イオン性界面活性剤を含有するすべての重合について、粒子数の推移の傾向は近かった。これらの傾向は、粒子核形成ステップの後に粒子数の増加が起こったことを示しており、これは新しい粒子が核形成されたことを示す。この粒子数の増加は、従来の非イオン性界面活性剤において、より長い期間にわたって起こった。この粒子数の増加期間の後、すべての重合で粒子数の減少があった。図7のこれらの結果は、反応性非イオン性界面活性剤により、従来の非イオン性界面活性剤よりも良好に粒子数を制御することができたことを示唆している。
[00120]ラテックスの機械的安定性に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図8に示す。14,000rpmのせん断で30分間維持したラテックス中に形成された凝塊含有量は、従来の非イオン性界面活性剤及びStandard Reactive非イオン性界面活性剤が同様の機械的安定性を示したのに対し、REACT1は、凝塊形成が従来の非イオン性界面活性剤及びStandard Reactive非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの1/5である、優れた機械的安定性を示したことを示す。このようなより高い安定性は、従来の非イオン性界面活性剤及びStandard Reactive非イオン性界面活性剤と比較した、該界面活性剤のポリマーへの組み込み及び安定化能力に関係する。
[00121]ベンチマーク スチレン-アクリルラテックス アクロナール(ACRONAL)(登録商標)BS700、並びに実施例9~11のアニオン性界面活性剤及び異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの電解質安定性を図9に示す。図9は、ラテックス粒子を凝集させるために必要なCaCl2の臨界凝集濃度(CCC)を示す。該濃度が高いほど、ラテックスの安定性は高い。
[00123]また、半光沢塗料の特性に対する、異なる非イオン性界面活性剤を使用して重合されたラテックスの影響も確認した。実施例9、10、11で得られたラテックスを、表8に示された成分と共に半光沢塗料に配合した。
[00134]脱塩水131.5g、炭酸水素ナトリウム0.1g及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム塩3.9g(30wt%)を1Lガラス製反応器に充填した。これを300rpmで撹拌し、温度が80℃に達するように加温した。使用した反応器は、実施例9に記載したものと同じ(OPTIMAX)であった。
[00144]本発明によれば、実施例23は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量のStandard Reactive(実施例6で得られた実験試料で99.6wt)に置き換えることにより、実施例22に記載の手順に従って調製した。理論的ラテックス質量を650gに維持するために、最初の脱塩水質量及びプレエマルション水質量を調整した。
[00145]本発明によれば、実施例24は、従来の非イオン性界面活性剤のアセット質量を、同等のアセット質量のREACT1(実施例1に記載の経路に従って得られた実験試料でアセットの99.0%)に置き換えることにより、実施例22に記載の手順に従って調製した。ラテックスの理論的質量を650gに維持するために、反応器に入れる脱塩水及びプレエマルションの質量を調整した。
[00146]濾過で得られた凝塊含有量に対する、実施例22、23及び24のラテックスの重合に使用した異なる非イオン性界面活性剤の影響を図14に示す。
[00148]モノマーのポリマーへの転化に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図15に示す。図15に示した結果は、実施例22、23、24の重合で使用した従来の界面活性剤及び反応性界面活性剤が、モノマーからポリマーへの転化に好都合であることを実証している。これらの結果は、実施例15の結果と共に、反応性界面活性剤がモノマーのポリマーへの転化を遅らせなかったことを実証している。
[00149]重合に伴う粒子径に対する、実施例22、23及び24におけるラテックスの異なる非イオン性界面活性剤の影響を、図16に示す。粒子径の推移の結果は、反応性非イオン性界面活性剤が、従来の非イオン性界面活性剤と同程度、重合に伴って成長するラテックス粒子を安定化するのに有効であることを示す。
[00150]実施例22、23及び24のラテックスの重合に伴う粒子数の推移に対する、異なる非イオン性界面活性剤の影響を図17に示す。異なる非イオン性界面活性剤を含有するすべての重合について、粒子数の推移の傾向は類似していた。
[00153]実施例22、23及び24で得られたラテックスを、表13に示した成分と共に半光沢塗料に配合し、半光沢塗料の特性に対する、これらのラテックスの重合に使用した異なる非イオン性界面活性剤の影響を以下に示す。
Claims (14)
- モノエステル及びジエステルの少なくとも1つを含み、疎水性部分に末端不飽和を含むことを特徴とする、APEを含まない反応性非イオン性界面活性剤。
- 好ましくはモノエステルからなることを特徴とする、請求項1に記載のAPEを含まない反応性非イオン性界面活性剤。
- 末端不飽和を有する脂肪酸又は脂肪族アルコールに由来することを特徴とする、請求項1又は2に記載のAPEを含まない反応性非イオン性界面活性剤。
- 側基に不飽和を有さないことを特徴とする、請求項1に記載のAPEを含まない反応性非イオン性界面活性剤。
- メタノールデセノエート12EO、メタノールデセノエート23EO、9-デセン酸12EO又は9-デセン酸23EOであることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のAPEを含まない反応性非イオン性界面活性剤。
- 請求項1に記載のAPEを含まない反応性非イオン性界面活性剤を得るための方法であって、末端不飽和を有する脂肪族アルコール若しくは脂肪酸のアルコキシル化、又は末端不飽和を有する脂肪酸及びグリコール誘導体の直接エステル化、又は末端不飽和を有する脂肪酸エステル及びグリコール誘導体のエステル交換の段階を含むことを特徴とする、方法。
- 前記末端不飽和を有する脂肪酸又はアルコールが、10個又は11個の炭素を有することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記脂肪酸が、9-デセン酸及び10-ウンデセン酸であることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 9-デセン酸のエトキシル化を含むことを特徴とする、請求項6~8のいずれか一項に記載の方法。
- アニオン性界面活性剤及び請求項1に記載のAPEを含まない非イオン性反応性界面活性剤を使用して重合されていることを特徴とする、乳化重合ラテックス。
- 前記アニオン性界面活性剤が、非反応性、及び硫酸基、スルホン酸基、スルホコハク酸基及びリン酸基に由来する反応性であることを特徴とする、請求項10に記載の乳化重合ラテックス。
- ラテックス合成に使用されるモノマーが、好ましくはスチレン、アクリル酸に由来するエステル、メタクリル酸に由来するエステル、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、エチレン、アクリロニトリル、ブタジエン、ヴェオヴァ(VEOVA)(商標)であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の乳化重合ラテックス。
- 高い耐水性を有する水性コーティング組成物であって、請求項10に記載の乳化重合ラテックスを含むことを特徴とする、水性コーティング組成物。
- 請求項13に記載の水性コーティング組成物の使用であって、装飾塗料、建築用塗料、工業用塗料、印刷用インク、トナー、自動車用オリジナル塗料、再塗装用塗料、接着剤、シーラント、防水剤、アスファルト乳剤、手袋及びカーペットにおける使用であることを特徴とする、使用。
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