JP5401098B2 - ポリオレフィン樹脂分散組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 以下の(a)〜(d)成分を含有することを特徴とする分散樹脂組成物。
(a)ポリオレフィン樹脂
(b)エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体
(c)塩基性物質
(d)水または親水性物質
〔2〕 前記(b)(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体が、炭素数3以上の直鎖または分岐構造を有するアルコール中で(i)(メタ)アクリル酸を、または(i)(メタ)アクリル酸と(ii)(メタ)アクリル酸と共重合可能な不飽和結合を有するモノマーを、塊重合と同時にエステル化させて得られるエステル基含有(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体である〔1〕に記載の分散樹脂組成物。
〔3〕 前記(b)(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体の酸価が、1〜300mgKOH/gの範囲にあることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載の分散樹脂組成物。
〔4〕 前記ポリオレフィン樹脂が、塩素、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤を用いて変性されたポリオレフィン樹脂であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の分散樹脂組成物。
〔5〕 (a)ポリオレフィン樹脂と(b)エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体とを溶剤に溶解させた後、(c)塩基性物質を添加して中和した後に、(d)水または親水性物質を添加して分散させ、次いで前記溶剤を除去することを特徴とする分散樹脂組成物の製造方法。
〔6〕 (a)ポリオレフィン樹脂、(b)エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体、(c)塩基性物質および(d)水または親水性物質を反応系に一括添加し、攪拌することを特徴とする分散樹脂組成物の製造方法。
本発明の分散樹脂組成物は、(a)ポリオレフィン樹脂、(b)エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体、(c)塩基性物質、および(d)水または親水性物質を含有することを特徴とする。本発明の分散樹脂組成物は、これらの各成分を含有することにより、安定な分散状態を呈し、良好な物性を有するものである。
・成分(1);共役五員環配位子を少なくとも一個有する周期律表4〜6族の遷移金属化合物であるメタロセン錯体。
・成分(2);イオン交換性層状ケイ酸塩。
・成分(3);有機アルミニウム化合物。
尚、塩素含有率はJIS−K7229に準じて測定することができる。すなわち、塩素含有樹脂を酸素雰囲気下で燃焼させ、発生した気体塩素を水で吸収し、滴定により定量する「酸素フラスコ燃焼法」を用いて測定することができる。
CH2=CR1COOR2 ・・・(I)
(式(I)中、R1=H又はCH3、R2=CnH2n+1、n=1〜18の整数)
尚、上記一般式(I)中のnは、8〜18の整数であることが好ましい。
なお、ラジカル重合モノマーのグラフト重量は、フーリエ変換赤外分光法あるいは1H−NMRにより求めることができ、後述の実施例において示す値は本方法にて測定した数値である。
・不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物から選ばれる一種または二種以上
・不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物から選ばれる一種または二種以上と塩素との組み合わせ
・不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物から選ばれる一種または二種以上と、ラジカル重合性モノマーとの組み合わせ
R−O−C(O)− ・・・(A)
(上記一般式(A)においてRはアルキル基、好ましくは炭素数3以上のアルキル基を表す。Rのアルキル基の上限は、通常は25以下、好ましくは20以下、より好ましくは18以下である。)
また、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体の添加量が多ければ、界面活性剤(乳化剤)の添加量は少なくて良く、(メタ)アクリル酸単独重合体または共重合体の添加量が少なければ、乳化剤の添加量を多くする。
羽撹拌機を備えた連続攪拌タンク反応器にスチレンを47.1g、アクリル酸を36.1g、1−エイコサノールを21.0g、開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイドを3g、反応器に連続的に添加し、214℃の反応温度で反応器滞留時間を約15分間で共重合及びエステル化反応を行ったところ、重量平均分子量は14,000で、酸価は235(mg−KOH/g)のエステル基含有アクリル酸共重合体が得られた。
羽撹拌機を備えた連続攪拌タンク反応器にスチレンを47.1g、アクリル酸を36.1g、1−オクタノールを24.0g、開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイドを3g、反応器に連続的に添加し、214℃の反応温度で反応器滞留時間を約15分間で共重合及びエステル化反応を行ったところ、重量平均分子量は14,000で、酸価は170.7(mg−KOH/g)のエステル基含有アクリル酸共重合体が得られた。
羽撹拌機を備えた連続攪拌タンク反応器にスチレンを47.1g、アクリル酸を36.1g、1−オクタノールを40.0g、開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイドを3g、反応器に連続的に添加し、214℃の反応温度で反応器滞留時間を約15分間で共重合及びエステル化反応を行ったところ、重量平均分子量は14,000で、酸価は92.1(mg−KOH/g)のエステル基含有アクリル酸共重合体が得られた。
メタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:96wt%、エチレン含有量4wt%、MFR=2.0g/10min、融点(Tm)=125℃)をバレル温度350℃に設定した二軸押出機に供給して熱減成を行い、190℃における溶融粘度が約1500mPa・sのプロピレン系ランダム共重合体を得た。減成プロピレン系ランダム共重合体100重量部、無水マレイン酸4重量部、ジクミルパーオキサイド3重量部をあらかじめ十分に混合後、二軸押出機(L/D=34、Φ=40mm、第1バレル〜第8バレル)に供給し、滞留時間が5分、回転数300rpm、バレル温度が120℃(第1、2バレル)、180℃(第3、4バレル)、100℃(第5バレル)、130℃(第6〜8バレル)の条件で反応を行い、第6〜8バレルの減圧処理にて未反応の無水マレイン酸を除去して、無水マレイン酸変性プロピレン系ランダム共重合体を得た。この樹脂2kgをグラスライニングされた50L容反応釜に投入し、20Lのクロロホルムを加え、0.2MPaの圧力下、紫外線を照射しながらガス状の塩素を反応釜底部より吹き込み塩素化した。塩素含有率が15.4重量%のサンプルを得た。次いで、溶媒であるクロロホルムをエバポレーターで留去し、固形分30重量%に調整した。このクロロホルム溶液に、安定剤(t−ブチルフェニルグリシジルエーテル)を対樹脂3.0重量%加えた後、二軸押出機(L/D=34、Φ=40mm、第1バレル〜第7バレル)に供給し、滞留時間が10分、回転数50rpm、バレル温度が90℃(第1〜6バレル)、70℃(第7バレル)の条件で固形化を行った。第1、4〜6バレルで減圧処理を行い、重量平均分子量が70,000、無水マレイン酸のグラフト重量が2.7重量%の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体を得た。
メタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:88wt%、エチレン含有量12wt%、重量平均分子量100,000、Tm=70℃)100重量部、無水マレイン酸4重量部、メタクリル酸ラウリル4重量部、ジクミルパーオキサイド3重量部を、180℃に設定した二軸押出機を用いて反応した。押出機内にて脱気も行い、残留する未反応物を除去し、無水マレイン酸のグラフト重量が3.5重量%、メタクリル酸ラウリルのグラフト重量が3.2重量%の変性プロピレン系ランダム共重合体(重量平均分子量70,000)を得た。
次に、ジメチルエタノールアミン12gを5分かけて添加し、5分間保持した後、90℃の温水970gを40分かけて添加した。減圧処理を行い、トルエンを除去した後、室温まで攪拌しながら冷却し、変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例1の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物の製造において、乳化の際にノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)35gを添加した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例2の変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物の製造において、乳化の際に、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)35gを添加した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例1の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例2の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例1の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに、製造例3のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。他の乳化物と比べて粒子径の大きいものが得られた。
実施例2の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに、製造例3のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。他の乳化物と比べて粒子径の大きいものが得られた。
実施例1のメタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体の代わりに、メタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:96wt%、エチレン含有量4wt%、MFR=2.0g/10min、融点(Tm)=125℃)を使用し、実施例1と同様の方法で重量平均分子量110,000、無水マレイン酸のグラフト重量2.7重量%の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体を得た。そして、実施例1の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例1と同様な方法で、無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例2のメタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体の代わりに、メタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:88wt%、エチレン含有量12wt%、重量平均分子量160,000、融点(Tm)=70℃)を使用し、実施例2と同様の方法で、重量平均分子量110,000、無水マレイン酸のグラフト重量が3.5重量%、メタクリル酸ラウリルのグラフト重量が3.2重量%の変性プロピレン系ランダム共重合体を得た。そして、実施例2の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例2と同様な方法で、変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例1のメタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体の代わりに、チーグラー・ナッタ触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:97wt%、エチレン含有量3wt%、MFR=2.0g/10min、融点(Tm)=150℃)を実施例1と同様な方法で製造して得られた、重量平均分子量が60,000の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体(塩素化度20.0重量%、無水マレイン酸のグラフト重量2.7重量%)を使用し、実施例1の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例2のメタロセン触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体の代わりに、チーグラー・ナッタ触媒を重合触媒として製造したプロピレン系ランダム共重合体(プロピレン含有量:88wt%、エチレン含有量12wt%、重量平均分子量80,000、融点(Tm)=70℃)を使用し、実施例2と同様の方法で、重量平均分子量60,000、無水マレイン酸のグラフト重量が3.5重量%、メタクリル酸ラウリルのグラフト重量が3.2重量%の変性プロピレン系ランダム共重合体を得た。そして、実施例2の製造例1のエステル基含有アクリル酸共重合体の代わりに製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を使用した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例13の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体を160g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を40g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)10gを添加した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例14の変性プロピレン系ランダム共重合体を160g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を40g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)10gを添加した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例13の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体を170g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を30g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)14gを添加した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例14の変性プロピレン系ランダム共重合体を170g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を30g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)14gを添加した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例13の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体を180g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を20g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)28gを添加した以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
実施例14の変性プロピレン系ランダム共重合体を180g、製造例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を20g、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルアミン)28gを添加した以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。
無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体(プロピレン成分が94.5モル%のプロピレン−エチレン共重合体、無水マレイン酸のグラフト量:2.0重量%、塩素含有率:21.1重量%、重量平均分子量:51,000)30gおよびテトラヒドロフラン70gを攪拌機付きフラスコに入れ、65℃に加熱して溶解させた。次いで、ジメチルエタノールアミン0.94g(2化学当量)を添加した。温度を65℃に保ちながら、60℃の水を少量ずつ添加した。水を100g加えてW/O型からO/W型の分散体に転相させた後、93KPaの減圧度でテトラヒドロフランを2.5時間で留去し、乳白色の分散体を得た。
実施例1のエステル基含有アクリル酸共重合体を、側鎖のエステル基を有しないスチレン・アクリル酸共重合体(JONCRYL 611、BASFジャパン製)に変えた以外は、実施例1と同様な方法で無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。しかし、1日保存後に流動性が低下してゲル化した。
実施例2のエステル基含有アクリル酸共重合体を、側鎖のエステル基を有しないスチレン・アクリル酸共重合体(JONCRYL 611、BASFジャパン製)に変えた以外は、実施例2と同様な方法で変性プロピレン系ランダム共重合体水性樹脂組成物を得た。しかし、1日保存後に流動性が低下してゲル化した。
各実施例の分散樹脂組成物の物性値を表1に示す。
実施例1〜20および比較例1で得られた水性分散樹脂組成物について、保存安定性、付着性、耐ガソホール性、耐水性および塗膜強度の評価を、以下の方法で行った。
付着性、耐ガソホール性および耐水性の評価は、下記方法にて作製した試験片について行った。すなわち、固形分濃度30重量%の水性樹脂分散組成物をポリプロピレン基材に塗装し、80℃で5分間乾燥した後、二液ウレタン塗料を塗装した。その後、実施例1〜12に関しては80℃で30分乾燥し、実施例13〜20に関しては120℃で30分乾燥し、試験片を作製した。
また、塗膜硬度試験の評価は、資料を試験片の片面に塗布し乾燥後、1時間以上放置したものを使用した。
水性分散樹脂組成物を−20℃で15時間かけて凍結させ、次に25℃で6時間かけて溶解させるサイクルを5回行い、水性分散樹脂の安定性を評価した。評価基準は、試験前と比較して、粒子径および粘度においてほぼ変化のない場合を二重丸、粒子径および粘度の変化はあるが流動性を示す場合を○、流動性はあるが、粒子径および粘度が著しく増加した場合を△、ゲル化またはプリン状となり流動性が無くなった場合を×とした。尚、粘度は、25℃における水性樹脂組成物の粘度をB型回転粘度計で測定した値(単位mPa・s)として定義される。
塗面上に1mm間隔で素地に達する100個の碁盤目を作り、その上にセロハン粘着テープを密着させて180゜方向に10回引き剥がした。10回引き剥がして、塗膜の剥離がなかった場合を二重丸、50個以上剥がれなかった場合を○、50個より多く、かつ100個より少なく剥がれた場合を△、全て剥がれた場合を×とした。
塗装板をレギュラーガソリン/エタノール=9/1(v/v)に120分浸漬し塗膜の状態を観察し、塗膜表面に全く変化がなかった場合を二重丸、塗膜表面に剥がれはないが、ブリスターが見られた場合を○、塗膜表面に剥離が生じた場合は△、塗膜表面が完全に剥離した場合は×とした。
40℃の温水に塗装板を240時間浸漬し、塗膜の状態と付着性を調べ、塗膜表面に変化がなく、付着性が良好な場合を二重丸、塗膜表面に剥がれはないが、ブリスターが見られた場合を○、塗膜表面に剥離が生じた場合は△、塗膜表面が完全に剥離した場合は×とした。
JIS K5400に準じ、塗装板に手引きでの鉛筆硬度試験を行った。塗膜硬度の評価は、鉛筆の濃度記号の9Hが最も硬く、6Bが最も柔らかいものとする。
Claims (5)
- 以下の(a)〜(d)成分を含有することを特徴とする分散樹脂組成物。
(a)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤を用いて変性されたポリオレフィン樹脂
(b)炭素数3以上の直鎖または分岐構造を有するアルコール中で、(i)(メタ)アクリル酸及び(ii)スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン及びビニルピリジンから選ばれる一種以上の(メタ)アクリル酸と共重合可能な不飽和結合を有するモノマーを、塊重合と同時にエステル化させて得られる、酸価が1〜300mgKOH/gの範囲にある、エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する(メタ)アクリル酸共重合体
(c)塩基性物質
(d)水または親水性物質 - 前記ポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤と、塩素とを用いて変性されたポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の分散樹脂組成物。
- (a)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤を用いて変性されたポリオレフィン樹脂と、
(b)炭素数3以上の直鎖または分岐構造を有するアルコール中で、(i)(メタ)アクリル酸及び(ii)スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン及びビニルピリジンから選ばれる一種以上の(メタ)アクリル酸と共重合可能な不飽和結合を有するモノマーを、塊重合と同時にエステル化させて得られる、酸価が1〜300mgKOH/gの範囲にある、エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する(メタ)アクリル酸共重合体とを、溶剤に溶解させた後、
(c)塩基性物質を添加して中和した後に、(d)水または親水性物質を添加して分散させ、次いで前記溶剤を除去することを特徴とする分散樹脂組成物の製造方法。 - (a)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤を用いて変性されたポリオレフィン樹脂、(b)炭素数3以上の直鎖または分岐構造を有するアルコール中で、(i)(メタ)アクリル酸及び(ii)スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン及びビニルピリジンから選ばれる一種以上の(メタ)アクリル酸と共重合可能な不飽和結合を有するモノマーを、塊重合と同時にエステル化させて得られる、酸価が1〜300mgKOH/gの範囲にある、エステル化されたアルキル基を含む側鎖を有する(メタ)アクリル酸共重合体、(c)塩基性物質、および(d)水または親水性物質を反応系に一括添加し、攪拌することを特徴とする分散樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の誘導体及び無水物、並びにラジカル重合性モノマーから選ばれる一種以上の極性付与剤と、塩素とを用いて変性されたポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項3又は4に記載の製造方法。
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