JP5011163B2 - 水性樹脂組成物および塗装物 - Google Patents
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Description
本発明で用いる酸変性ポリオレフィン(A)としては、エチレンとプロピレンを構成単位として含有するポリオレフィン(a1)に、ソルビトール類(a2)と、アルキルアルキレート、アルキレングリコールアルキルエーテルアルキレートおよびジアルキレングリコールアルキルエーテルアルキレートからなる群から選ばれる少なくとも1種で、かつ、沸点が250℃以下の有機溶剤(a3)の存在下、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a4)と、α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物(a5)〔ただし、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a4)を除く。〕を、有機過酸化物(a6)を用いて付加させることにより得られる酸変性ポリオレフィンであることが必須である。
=〔(グラフト化したα,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物の量)
/(α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物の仕込量)〕×100
・・・・式(G)
〔式(G)において、グラフト化したα,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物の量は、反応終了後の酸変性ポリオレフィン(A)5gをキシレン100gに加熱溶解後、アセトン500gに投入し、析出物を濾過、乾燥して酸変性ポリオレフィン(A)の精製物を得た後、酸変性ポリオレフィン(A)の精製物の1H−NMR測定を行い、α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物のカルボニル基近傍のプロトン量とポリオレフィン由来のプロトン量とを比較する事で、酸変性ポリオレフィン(A)中のα,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物のモル比を算出し、得られた酸変性ポリオレフィン(A)の収量から求めた量である。〕
で示される、ケイ素原子にアルコキシ基が1〜3個結合したアルコキシシリル基を含有するビニル系単量体が挙げられる。
また、環境保護、労働衛生上の観点よりアルキルフェノール骨格を持たない乳化剤を使用した方が好ましい。
攪拌機、温度計および冷却器を取り付けた3リットル反応容器中に、重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕1,000g、ソルビトール1g、チバガイギー社製Irganox1010{ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−ターシャルブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕}(以下、Irganox1010と略す。)1g、チバガイギー社製Irgafos168〔トリス(2,4−ジ−ターシャルブチルフェニル)ホスファイト〕(以下、Irgafos168と略す。)1gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200gを入れ、窒素雰囲気下で、140℃に保たれた油浴中で溶解させた後、攪拌を行いながら反応容器内が130℃になるように油浴の温度を調整した。次いで、攪拌を行いながら、n−ブチルメタクリレート(以下、nBMAと略す。)31g、無水マレイン酸31gおよびジ−ターシャリーブチルパーオキサイド5gを添加し、反応容器内を130℃に保ったまま3時間反応を行った後、アスピレーターでフラスコ内を減圧しながら、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、未反応の無水マレイン酸、nBMA、ジ−ターシャリーブチルパーオキサイド、および、ジ−ターシャリーブチルパーオキサイドが分解した低分子化合物の除去を1時間行い、減圧終了後、反応物を取り出し、冷却することで、酸変性ポリオレフィン(A−1)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
無水マレイン酸31gを33gに、nBMA31gを33gに、それぞれ変更し、さらに反応容器内を150℃に調整した以外は参考例1と同様にして、酸変性ポリオレフィン(A−2)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕の代わりに、重量平均分子量75,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕を用い、無水マレイン酸31gを33gに、nBMA31gを33gに、それぞれ変更し、さらに反応容器内を150℃に調整した以外は参考例1と同様にして、酸変性ポリオレフィン(A−3)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕の代わりに、重量平均分子量118,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕を用い、無水マレイン酸31gを40gに、nBMA31gを40gに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200gを100gに、それぞれ変更し、さらに反応容器内を180℃に調整した以外は参考例1と同様にして、酸変性ポリオレフィン(A−4)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
無水マレイン酸31gを23gに、nBMA31gを23gに、それぞれ変更した以外は参考例1と同様にして、酸変性ポリオレフィン(A−5)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
攪拌機、温度計および冷却器を取り付けた3リットル反応容器中に、重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕1000g、Irganox1010 1g、Irgafos168 1gおよびキシレン1,000gを入れ、窒素雰囲気下で、140℃に保たれた油浴中で溶解させた後、攪拌を行いながら反応容器内が130℃になるように油浴の温度を調整した。次いで、攪拌を行いながら、nBMA45g、無水マレイン酸45gおよびジ−ターシャリーブチルパーオキサイド10gを添加し、反応容器内を130℃に保ったまま3時間反応を行った後、アスピレーターでフラスコ内を減圧しながら、キシレンと、未反応の無水マレイン酸、nBMA、ジ−ターシャリーブチルパーオキサイド、および、ジ−ターシャリーブチルパーオキサイドが分解した低分子化合物の除去を1時間行い、減圧終了後、反応物を取り出し、冷却することで、比較用酸変性ポリオレフィン(A−6)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
無水マレイン酸45gを31gに、nBMA45gを31gに、それぞれ変更した以外は参考例6と同様にして、比較用酸変性ポリオレフィン(A−7)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕の代わりに、重量平均分子量118,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕を用いた以外は参考例6と同様にして、比較用酸変性ポリオレフィン(A−8)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
重量平均分子量92,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕の代わりに、重量平均分子量118,000のエチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体〔エチレン/プロピレン/1−ブテン(質量比)=65/24/11〕を用い、無水マレイン酸45gを33gに、nBMA45gを33gに、それぞれ変更した以外は参考例6と同様にして、比較用酸変性ポリオレフィン(A−9)を得た。なお、この反応で用いたnBMAと無水マレイン酸のモル比(nBMA/無水マレイン酸)は0.69である。
前記参考例1で得た酸価30mgKOH/g、重量平均分子量90,000の酸変性ポリオレフィン(A−1)の30%トルエン溶液666.7部に、シクロへキシルメタクリレート(以下、CHMAと略す。)300.0部、メチルメタクリレート(以下、MMAと略す。)345.0部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下、β−HEMAと略す。)140.0部、SZ−6030〔東レダウコーニング(株)製γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)5.0部、メタクリル酸(以下、MAAと略す。)10.0部および連鎖移動剤としてのラウリルメルカプタン5.0部と、アクアロンKH−1025〔第一工業製薬(株)製反応性アニオン乳化剤、25%水溶液〕60.0部およびアデカリアソープER−20(旭電化工業(株)製反応性ノニオン乳化剤)20.0部を500.0部の水に溶解したものとを、ガラス棒で攪拌混合して粗乳化物とし、さらにその粗乳化物をホモジナイザー〔特殊機化工業(株)製TKオートホモミキサー〕を用いて9,000rpmで30分間かけて乳化し、乳化分散体(II−1)を得た。
得られた水性樹脂組成物をディスパーにて攪拌し、この状態にて、水性樹脂組成物中の樹脂固形分100部に対してジエチレングリコールジブチルエーテルを60部添加し、その後10分間ディスパーにて攪拌して水性樹脂組成物からなる水性一液型コーティング剤を得た。
ポリプロピレン基材(A)〔日本テストパネル(株)製ポリプロピレン基材〕と自動車内装用ポリプロピレン基材(B)のそれぞれに、前記水性一液型コーティング剤をスプレーにて乾燥膜厚が15μmとなるように塗装し、5分間セッティングを行った後、熱風乾燥機を用いて80℃で30分間乾燥を行い、さらに室温で5日乾燥して、評価用の試験板を得た。得られた試験板を用いて、基材への密着性(一次密着性)試験と耐温水密着性(2次密着性)試験を以下のようにして行った。結果を第1表に示す。
評価基準 ◎◎ : 100個
◎ : 99〜95個
◎−○: 94〜85個
○ : 84〜65個
△ : 64〜45個
× : 44〜30個
×× : 29個以下
CHMA300.0部、MMA345.0部、β−HEMA140.0部、SZ−6030 5.0部、MAA10.0部およびラウリルメルカプタン5.0部の代わりに、CHMA300.0部、MMA350.0部、β−HEMA140.0部、MAA10.0部およびラウリルメルカプタン5.0部を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.7%、粘度400mPa・s、pH9.4の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.28μmであった。
CHMA300.0部、MMA345.0部、β−HEMA140.0部、SZ−6030 5.0部、MAA10.0部およびラウリルメルカプタン5.0部の代わりに、CHMA300.0部、MMA350.0部、イソブチルメタクリレート(以下、IBMAと略す。)140.0部、MAA10.0部およびラウリルメルカプタン5.0部を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.9%、粘度280mPa・s、pH9.1の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.26μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の30%トルエン溶液の代わりに、前記参考例2で得た酸価30mgKOH/g、重量平均分子量75,000の酸変性ポリオレフィン(A−2)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.7%、粘度400mPa・s、pH9.4の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.28μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の30%トルエン溶液の代わりに、前記参考例3で得た酸価30mgKOH/g、重量平均分子量65,000の酸変性ポリオレフィン(A−3)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.9%、粘度310mPa・s、pH9.1の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.26μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の30%トルエン溶液の代わりに、前記参考例4で得た酸価38mgKOH/g、重量平均分子量90,000の酸変性ポリオレフィン(A−4)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.9%、粘度380mPa・s、pH9.4の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.27μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の30%トルエン溶液の代わりに、前記参考例5で得た酸価23mgKOH/g、重量平均分子量90,000の酸変性ポリオレフィン(A−5)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度43.0%、粘度440mPa・s、pH9.2の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.28μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の(30%トルエン溶液)の代わりに、前記参考例6で得た比較用酸変性ポリオレフィン(A−6)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.9%、粘度380mPa・s、pH9.4の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.27μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の(30%トルエン溶液)の代わりに、前記参考例7で得た比較用酸変性ポリオレフィン(A−7)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度43.2%、粘度290mPa・s、pH9.5の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.27μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の(30%トルエン溶液)の代わりに、前記参考例8で得た比較用酸変性ポリオレフィン(A−8)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度43.0%、粘度280mPa・s、pH9.1の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.27μmであった。
酸変性ポリオレフィン(A−1)の(30%トルエン溶液)の代わりに、前記参考例9で得た比較用酸変性ポリオレフィン(A−9)の30%トルエン溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、不揮発分濃度42.7%、粘度220mPa・s、pH9.4の水性樹脂組成物を得た。得られた水性樹脂組成物中の乳化物の粒子径を、粒子径測定器にて測定したところ、0.27μmであった。
前記参考例1で得た酸価30mgKOH/g、重量平均分子量90,000の酸変性ポリオレフィン(A−1)200.0部を、CHMA300.0部、MMA345.0部、β−HEMA140.0部、SZ−6030 5.0部、MAA10.0部およびラウリルメルカプタン5.0部に溶解させた酸変性ポリオレフィン溶液と、アクアロンKH−1025(25%水溶液)60.0部およびアデカリアソープER−20 20.0部を500.0部の水に溶解したものとを、ガラス棒で攪拌混合して粗乳化物とし、さらにその粗乳化物をホモジナイザーを用いて9000rpmで30分間かけて乳化し、乳化分散体(II′−1)を得た。
Claims (9)
- 酸変性ポリオレフィン(A)、有機溶剤(B)、ビニル系単量体(C)、乳化剤(D)、水(E)および重合開始剤(F)を含有し、かつ、前記酸変性ポリオレフィン(A)が有機溶剤(B)に溶解してなる組成物(I)中のビニル系単量体(C)を乳化重合した後、脱溶剤してなる水性樹脂組成物であって、
前記酸変性ポリオレフィン(A)が、エチレンとプロピレンを構成単位として含有するポリオレフィン(a1)100質量部に、ソルビトール類(a2)0.01〜2質量部と、アルキルアルキレート、アルキレングリコールアルキルエーテルアルキレートおよびジアルキレングリコールアルキルエーテルアルキレートからなる群から選ばれる少なくとも1種で、かつ、沸点が250℃以下の有機溶剤(a3)5〜50質量部の存在下、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a4)0.5〜30質量部と、α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物(a5)〔ただし、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a4)を除く。〕0.1〜10質量部を、有機過酸化物(a6)を用いて付加させることにより得られる酸変性ポリオレフィンであり、
前記組成物(I)が、酸変性ポリオレフィン(A)100質量部に対して、有機溶剤(B)を100〜900質量部、ビニル系単量体(C)を100〜1,900質量部含有する組成物であることを特徴とする水性樹脂組成物。 - (メタ)アクリル酸アルキルエステル(a4)と、α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物(a5)のモル比(a4/a5)が、0.5〜2.0である請求項1に記載の水性樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、α,β−不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物(a5)のグラフト率84〜100質量%の酸変性ポリオレフィンである請求項1または2に記載の水性樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、重量平均分子量50,000〜150,000、酸価18〜45mgKOH/gの酸変性ポリオレフィンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物。
- 前記ビニル系単量体(C)が、ホモポリマーのガラス転移点が60〜200℃の脂環式ビニル系単量体(c1)と水酸基含有ビニル系単量体(c2)とその他の共重合可能なビニル系単量体(c4)を含有するビニル系単量体混合物、または、前記脂環式ビニル系単量体(c1)と水酸基含有ビニル系単量体(c2)とアルコキシシリル基含有ビニル系単量体(c3)とその他の共重合可能なビニル系単量体(c4)を含有するビニル系単量体混合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物。
- 前記その他の共重合可能なビニル系単量体(c4)がカルボキシル基または酸無水基含有ビニル系単量体を含有するものであり、かつ、前記組成物(I)中のビニル系単量体(C)を乳化重合した後、塩基性化合物による中和を行い、次いで脱溶剤してなるものである請求項5に記載の水性樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、重量平均分子量70,000〜130,000、酸価20〜40mgKOH/gの酸変性ポリオレフィンである請求項4〜6のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が有機溶剤(B)に溶解してなる酸変性ポリオレフィン溶液(AB)と、ビニル系単量体(C)と、乳化剤(D)と、水(E)を混合して乳化分散体(II)とした後、重合開始剤(F)の存在下で前記ビニル系単量体(C)を乳化重合した後、脱溶剤してなる水性樹脂組成物である請求項1〜7のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の水性樹脂組成物をプラスチック基材上に塗装し、乾燥してなるものであることを特徴とする塗装物。
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