JPH07330841A - グラフト反応生成物 - Google Patents
グラフト反応生成物Info
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- JPH07330841A JPH07330841A JP6125316A JP12531694A JPH07330841A JP H07330841 A JPH07330841 A JP H07330841A JP 6125316 A JP6125316 A JP 6125316A JP 12531694 A JP12531694 A JP 12531694A JP H07330841 A JPH07330841 A JP H07330841A
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Abstract
の特性を発揮するポリエステル又はポリエステルウレタ
ン系グラフト反応生成物を提供する。 【構成】 芳香族ジカルボン酸成分を60モル%以上含
むポリエステル又はポリエステルウレタンのグラフト側
鎖が(A)e値が0.9以上のラジカル重合性単量体と
(B)e値が−0.6以下のラジカル重合性単量体及び
(C)芳香族系ラジカル重合性単量体とを含み、全ラジ
カル重合性単量体中の(A)+(B)が50重量%以
上、(A)及び(B)が20重量%以上、(C)が10
重量%以上の重合体であるグラフト反応生成物。
Description
ィング剤、接着剤などのベヒクルとして或は繊維、フィ
ルム、紙製品などの加工剤として有用な力学物性の優れ
たグラフト変性ポリエステル樹脂およびグラフト変性ポ
リエステルポリウレタン樹脂に関する。また、その利用
形態としては、溶剤溶解型及び水分散型のいずれの形態
でも利用できるものである。
脂に対してラジカル重合性単量体を重合せしめてグラフ
トまたはブロック反応生成物を得る技術は数多く公開さ
れており、その目的も例えば成型材料用として耐衝撃性
改良をめざした相溶化剤や、塗料や接着剤用途では基材
への密着性向上、硬化特性の付与、さらには顔料分散性
の改善など多岐な機能向上のために検討されている。
型のグラフト変性や水分散化については既に古くから知
られており、例えば米国特許3,634,351 号、特公昭57-5
7065号、米国特許4,517,322 号などが挙げられるが、そ
れらの対象としてのポリエステルはアルキッド樹脂また
は不飽和ポリエステル樹脂に属し、その分子量は非常に
低く、得られる硬化塗膜は曲げ加工性が低く、耐水性な
ども劣るという欠点がある。高分子量の共重合ポリエス
テルの主鎖または末端に重合性不飽和二重結合を導入
し、それに対してラジカル重合性単量体をグラフトまた
はブロック重合せしめる変性の例としては特開昭57-388
10号、特開平3-294322号、特開平5-262870号があり、水
分散化手段として用いられる例としては、特公昭61-578
74号、特開昭59-223374 号、特開昭61-200109 号、特開
昭62-525510 号を挙げることができる。
またはブロック変性の例としては、特公昭48-19559号、
特公平1-36842 号、特開平2-102214号、特開平5-230166
号などがある。また、グラフトまたはブロック鎖に親水
性官能基を導入して水分散化する例としては特開昭46-7
705 号、特開昭54-36394号、特開昭54-39488号、特表平
5-501124号(WO91/15528)、特開平5-186543号などがあ
る。これらはいずれも有機溶媒中でのグラフト重合法に
よっている。この他に水分散化に導く場合の特例として
ウレタン主鎖中に親水性官能基をも併せて導入してお
き、水系乳化重合する方法も特公昭60-42809号などを代
表としていくつか提案されている。
テルまたはポリウレタン樹脂へのグラフト変性の場合、
一般に分子量が大きくなればなるほど樹脂分子間の架橋
が起こりやすくなるため、グラフト反応生成物はゲル化
しやすくなるという問題点が存在するにもかかわらず、
これら先行技術においては、グラフト反応を行う際に用
いるラジカル重合性単量体組成について広範囲な単量体
を列記するのみであり、いかにしてゲル化を回避し、か
つ、高いグラフト効率を確保する組成についての記載が
なく、更にグラフト反応生成物の力学物性を主鎖ポリマ
ーのそれに近づけるために側鎖組成をどのように設計す
べきかについての記載も全く存在しない。
はこれら先行技術の多くについて次にような問題点が未
解決であることを見いだした。ラジカル重合性不飽和二
重結合を主鎖中に含有する重合体鎖に対してラジカル重
合性単量体を側鎖にグラフト反応させる場合、 1)しばしば、ゲル化を起こす。ゲル化回避条件を選ぶ
と、主鎖成分と側鎖成分に結合反応が起こらず、反応生
成物は主鎖成分と側鎖成分のブレンドとなり、変性目的
を達しない。 2)実際に得られる側鎖成分の単量体構成比率が仕込み
時のそれと一致せず、十分な変性目的を達成しない。 3)更には、実用上極めて重要な問題であり、かつ、先
行文献において全く解明されていない問題として、グラ
フト変性体の塗膜の力学物性がグラフト変性しない主鎖
重合体のそれに比較して大きく低下する。 という問題があることを見いだした。
つの課題について、それらの解決手段として、1)、
2)に対しては主鎖中に導入されている重合性不飽和二
重結合の電子状態を考慮した上で、側鎖成分として電子
受容性単量体と電子供与性単量体の組み合わせを鋭意追
求し、また、3)に対しては主鎖を構成する芳香族ジカ
ルボン酸成分に対し側鎖にも芳香族系不飽和単量体を導
入し、芳香族環相互作用により相溶性を向上させる手段
を鋭意追求し、それにより力学物性が大幅に改善できる
ことを見いだし、本発明に到達した。
中、芳香族ジカルボン酸を60モル%以上含むポリエステ
ル、またはそれからなるポリエステルポリウレタンであ
り、側鎖が下記(1)〜(2)の要件を満足するラジカ
ル重合性単量体の重合体であることを特徴とするグラフ
ト反応生成物。 (1)側鎖を構成するラジカル重合性単量体の重合体に
おいて、Q−e値におけるe値が0.9以上の電子受容
性単量体とe値が−0.6以下の電子供与性単量体の重
量和が、全ラジカル重合性単量体の少なくとも50重量
%を占める。 (2)側鎖を構成するラジカル重合性単量体の重合体に
おいて、芳香族系ラジカル重合性単量体が全ラジカル重
合性単量体の少なくとも10重量%を占める。である。
合性単量体の組成は、Alfrey-Priceによって提案された
Q−e値のe値が0.9 以上、望ましくは1.0 以上、更に
望ましくは1.5 以上のラジカル重合性単量体と、e値が
-0.6以下、望ましくは-0.7以下、更に望ましくは-0.8以
下の単量体の組み合わせを必須とするラジカル重合性単
量体から主として構成される。
供与性の置換基を持つことを示し、不飽和結合部分に存
在する結合に関与しない電子が過剰に存在するため、二
重結合及びそれから生成するラジカルは電荷が負に偏っ
ていることを表す。逆にプラスに大きい場合は、強い電
子吸引性の置換基を持つことを示し、結合に関与しない
電子が不足しているため、二重結合及びそれから生成す
るラジカルは電荷が正に偏っていることを表す。ラジカ
ル重合性単量体を共重合させる場合、電子供与性の置換
基を持つラジカル重合性単量体、すなわち、e値がマイ
ナスに大きい単量体と電子吸引性の置換基を持つラジカ
ル重合性単量体、すなわち、e値がプラスに大きい単量
体のような電子状態が逆であるような単量体同士を組み
合わせると、重合中に生成するいずれのラジカルも、付
加しやすい単量体はe値の正負が逆の単量体であり、し
かも、e値の差が大きい場合にその傾向は顕著になる。
以上に述べたような、e値の大きく違う単量体同士が、
実際に共重合が起こりやすいことを利用することで、ブ
ロック的な共重合ではなく、より円滑にランダムな共重
合が起こりやすくなることになり、実際に得られる側鎖
の組成を仕込みの組成に近づけることが可能になる。
フマル酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸や、グ
リセリンモノアリルエーテルなどのヒドロキシル基また
はカルボキシル基を有するアリル化合物に由来するもの
であるが、これらの化合物のe値については、フマル
酸、イタコン酸などは不飽和結合部に電子吸引性のカル
ボキシル基が置換基としてついているため、1.0 〜3.0
(ジエステルの場合は1.0 〜2.0 )と正に極めて大き
く、不飽和結合は、電荷が正に偏っており、アリル化
合物の場合はアリル共鳴により-1.0〜-2.0と負に極めて
大きく、不飽和結合は負に偏っている。グラフト化を行
う場合、変性される樹脂中の不飽和結合に対して共重合
性の高い(つまり、e値において、正負が逆でかつ、そ
のe値の差が大きい)ラジカル重合性単量体を使用する
ことで、変性されるべき樹脂と全く反応せず単独に重合
することを抑制できる。すなわち、e値が正に大きいフ
マル酸を共重合した被変性樹脂は、本発明に必須のe値
が0.9 以上の単量体と-0.6以下の単量体の組み合わせの
うちの、負に大きい単量体と共重合しやすいことによ
り、グラフト効率が改善され、また、e値が負に大きい
アリル基を有する被変性樹脂は、正に大きい単量体と共
重合しやすいことにより、この場合もグラフト効率が改
善され、いずれの場合も変性される樹脂と反応していな
いラジカル重合性単量体の単独重合体の量を低減でき
る。更に、本発明の特徴としては、e値が0.9 以上の単
量体と-0.6以下の単量体の組み合わせの比によりゲル化
が抑制できることである。従来、不飽和結合を含有する
樹脂のラジカル重合性単量体による変性において、変性
される樹脂中の不飽和結合量が少ない場合は、十分なグ
ラフトが行われず、ラジカル重合性単量体の単独重合体
が生成してしまい、また、不飽和結合量が多い場合は、
グラフト側鎖間でのカップリングによりゲル化を起こし
てしまい、変性される樹脂中の実際に利用できる不飽和
結合量の範囲は極めて狭いものであったが、本発明にお
いては、e値が0.9 以上の単量体と-0.6以下の単量体の
組み合わせの比により不飽和結合量がかなり多い場合で
もゲル化が抑制できる。上記の範囲に入らないようなe
値による単量体の組み合わせの場合は、前述の効果が低
い。
側鎖の成分が、ラジカル共重合におけるQ−e値のe値
が0.9 以上のラジカル重合性単量体と、e値が-0.6以下
の単量体の組み合わせを必須とする混合物からなり、か
つ、その成分中に芳香族系ラジカル重合性単量体を含む
ことも必須とする。本発明者らは、変性により各種物
性、特に力学物性、耐水性などが低下する原因について
検討を重ねた結果、変性する樹脂が芳香族系のポリエス
テル及びポリエステルポリウレタン(以下、ベース樹脂
と略)の場合、側鎖の組成により、その力学物性が変化
し、特に、芳香族系ラジカル重合性単量体を側鎖の一成
分として利用し、主鎖と側鎖の相溶性を高めた場合にお
いて、力学物性の低下が大幅に抑制されることを見いだ
した。側鎖として、芳香族系ラジカル重合性単量体を全
く用いない場合、主鎖と側鎖の相溶性が低く、各種物性
の中でも特に塗膜の伸度の大幅な低下が観察される。
媒と開始剤、重合性単量体などの選定などの各項目につ
いて検討を重ねて、最終的に、本発明の目的である 1)それぞれの用途分野で用いられている各種添加剤の
配合や適用条件下に、各種基材への密着性、耐沸水性、
耐レトルト性、塗膜硬度、光沢、耐汚染性などを発現
し、 2)かつ、ベース樹脂の各種物性、特に力学物性、各種
基材への密着性などの低下を抑制すること、 を極めて高いレベルにおいて満足しうると同時に工業的
実施に耐えうる合理的な製造プロセスとして本発明に到
達した。以下に各要件についてさらに詳述する。
エステルとは、芳香族ジカルボン酸成分を全酸成分の6
0モル%以上含有するポリエステルであり、その好まし
い組成は、重合性不飽和二重結合を有するジカルボン酸
または/およびグリコールを全ジカルボン酸成分または
全グリコール成分に対して、0.5〜20モル%共重合
せしめられたポリエステルである。脂肪族およびまたは
脂環族ジカルボン酸0〜40モル%である。芳香族ジカ
ルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、オルソ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカル
ボン酸等を挙げることができる。
アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオ
ン酸、ダイマー酸等を挙げることができ、脂環族ジカル
ボン酸としては、1,4−シクロヘキサンジカルボン
酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シ
クロヘキサンジカルボン酸とその酸無水物等を挙げるこ
とができる。
酸としては、α、β−不飽和ジカルボン酸類としてフマ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シト
ラコン酸、不飽和二重結合を含有する脂環族ジカルボン
酸として2,5−ノルボルネンジカルボン酸無水物、テ
トラヒドロ無水フタル酸等を挙げることができる。この
内最も好ましいものはフマル酸、マレイン酸、イタコン
酸および2,5−ノルボルネンジカルボン酸無水物であ
る。
−ヒドロキシエトキシ)安息香酸、あるいはヒドロキシ
ピバリン酸、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン
等のヒドロキシカルボン酸類も必要により使用できる。
脂肪族グリコ−ルおよびまたは炭素数が6〜12の脂環
族グリコ−ルおよびまたはエ−テル結合含有グリコ−ル
よりなり、炭素数2〜10の脂肪族グリコ−ルとして
は、エチレングリコ−ル、1,2−プロピレングリコ−
ル、1,3−プロパンジオ−ル、1,4−ブタンジオ−
ル、1,5−ペンタンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−
ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、3−メチル−1,5−
ペンタンジオ−ル、1,9−ノナンジオ−ル、2−エチ
ル−2−ブチルプロパンジオール、ヒドロキシピバリン
酸ネオペンチルグリコールエステル、ジメチロールヘプ
タン等を挙げることができ、炭素数6〜12の脂環族グ
リコ−ルとしては、1,4−シクロヘキサンジメタノ−
ル、トリシクロデカンジメチロール等を挙げることがで
きる。
エチレングリコ−ル、トリエチレングリコ−ル、ジプロ
ピレングリコ−ル、さらにビスフェノ−ル類の2つのフ
ェノ−ル性水酸基にエチレンオキサイド又はプロピレン
オキサイドをそれぞれ1〜数モル付加して得られるグリ
コ−ル類、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキ
シフェニル)プロパンなどを挙げることが出来る。ポリ
エチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポリ
テトラメチレングリコ−ルも必要により使用しうる。
ジカルボン酸成分として重合性不飽和二重結合を有する
ジカルボン酸を全酸成分に対して0.5〜20モル%使
用する場合は、芳香族ジカルボン酸60〜99.5モル
%、望ましくは70〜99モル%、脂肪族ジカルボン
酸、およびまたは脂環族ジカルボン酸が0〜40モル%
であるが、望ましくは0〜30モル%である。芳香族ジ
カルボン酸が60モル%未満でである場合、塗膜の加工
性及びレトルト処理後の塗膜の耐ふくれ、耐ブリスタ−
性が低下する。また脂肪族ジカルボン酸及び又は脂環族
ジカルボン酸が40モル%を超えると硬度、耐汚染性、
耐レトルト性が低下するのみならず、脂肪族エステル結
合が芳香族エステル結合に比して耐加水分解性が低いた
めに保存する期間にポリエステルの重合度を低下させて
しまうなどのトラブルを招くことがある。
酸は0.5〜20モル%であるが、望ましくは1〜12
モル%であり、更に望ましくは1〜9モル%である。重
合性不飽和二重結合を有するジカルボン酸が0.5モル
%未満の場合、ポリエステル樹脂に対するアクリル単量
体組成物の有効なグラフト化が行なわれず、ラジカル重
合性単量体組成物からのみなる単独重合体が主として生
成され、目的の変性樹脂を得ることができない。
酸が20モル%を超える場合、各種物性の低下が大き
く、また、グラフト化反応の後期に余りにも粘度が上昇
し撹拌機にまきつき反応の均一な進行を妨げるので望ま
しくない。
ルとしては、グリセリンモノアリルエーテル、トリメチ
ロールプロパンモノアリルエーテル、ペンタエリスリト
ールモノアリルエーテル、等を挙げることができる。
ルを使用する場合、全グリコール成分に対するその割合
は0.5〜20モル%まで使用できるが、望ましくは1
〜12モル%であり、更に望ましくは1〜9モル%であ
る。重合性不飽和二重結合を有するグリコールとジカル
ボン酸との合計量が0.5モル%未満の場合、ポリエス
テル樹脂に対するラジカル重合性単量体組成物の有効な
グラフト化が行なわれず、ラジカル重合性単量体組成物
からのみなる単独重合体が主として生成され、目的の変
性樹脂を得ることができない。
るには、ジカルボン酸または/およびグリコールを使用
するが、重合性不飽和二重結合を有するグリコールとジ
カルボン酸との合計量は20モル%まであり、20モル
%を超える場合、各種物性の低下が大きく、また、グラ
フト化反応の後期に余りにも粘度が上昇し撹拌機にまき
つき反応の均一な進行を妨げるので望ましくない。
0〜5モル%の3官能以上のポリカルボン酸および/又
はポリオ−ルが共重合されるが3官能以上のポリカルボ
ン酸としては(無水)トリメリット酸、(無水)ピロメ
リット酸、(無水)ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
トリメシン酸、エチレングルコールビス(アンヒドロト
リメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリ
メリテート)等が使用される。一方3官能以上のポリオ
−ルとしてはグリセリン、トリメチロ−ルエタン、トリ
メチロ−ルプロパン、ペンタエリスリト−ル等が使用さ
れる。3官能以上のポリカルボン酸および/またはポリ
オ−ルは、全酸成分あるいは全グリコ−ル成分に対し0
〜5モル%望ましくは、0.5〜3モル%の範囲で共重
合されるが、5モル%を越えると充分な加工性が付与で
きなくなる。
量平均分子量が5000〜100000の範囲であり、
望ましくは重量平均分子量が7000〜70000の範
囲であり、更に望ましくは10000〜50000の範
囲である。重量平均分子量が5000以下であると各種
物性が低下し、また、重量平均分子量が100000以
上であるとグラフト化反応の実施中、高粘度化し、反応
の均一な進行が妨げられる。
ウレタン樹脂は、ポリエステルポリオール(a) 、有機ジ
イソシアネート化合物(b) 、及び必要に応じて活性水素
基を有する鎖延長剤(c) より構成され、重量平均分子量
は5000〜100000、ウレタン結合含有量は50
0〜4000当量/106 g、重合性二重結合含有量は
鎖一本当たり平均1.5〜30個である。本発明で使用する
ポリエステルポリオール(a) はジカルボン酸成分及びグ
リコール成分成分として既にポリエステル樹脂の項で例
示した化合物を用いて製造され、両末端基が水酸基であ
り重量平均分子量が500〜10000であるものが望
ましい。ポリエステル樹脂の場合と同様に、本発明で使
用されるポリエステルポリオールは芳香族ジカルボン酸
成分が少なくとも60モル%以上であり、望ましくは7
0モル%以上である。
脂肪族ポリエステルポリオール、例えばエチレングリコ
ールやネオペンチルグリコールのアジペートを用いたポ
リウレタン樹脂は耐水性能が極めて低い。一例として、
70℃温水浸せき20日経過後の還元粘度保持率は20
〜30%と低く、これに対して同じグリコールのテレフ
タレート、イソフタレートをポリエステルポリオールと
する樹脂では同一条件の還元粘度保持率は80〜90%
と高い。従って、塗膜の高い耐水性能のためには芳香族
ジカルボン酸を主体とするポリエステルポリオールの使
用が必要である。また、ポリエーテルポリオール、ポリ
カーボネートジオール、ポリオレフィンポリオールなど
も必要に応じて、これらポリエステルポリオールと共に
使用することができる。
物(b)としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、テ
トラメチレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ
−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、p−キシ
リレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネ
ート、1,3−ジイソシアネートメチルシクロヘキサ
ン、4,4’−ジイソシアネートジシクロヘキサン、
4,4’−ジイソシアネートシクロヘキシルメタン、イ
ソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシ
アネート、2,6−トリレンジイソシアネート、p−フ
ェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシ
アネート、m−フェニレンジイソシアネート、2,4−
ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−
4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、4,4’−
ジイソシアネートジフェニルエーテル、1,5−ナフタ
レンジイソシアネート等が挙げられる。
性水素基を有する鎖延長剤(c)としては、例えば、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチル
グリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオ
ール、ジエチレングリコール、スピログリコール、ポリ
エチレングリコールなどのグリコール類、ヘキサメチレ
ンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジア
ミンなどのアミン類が挙げられる。
エステルポリオール(a) 、有機ジイソシアネート(b) 、
及び必要に応じて活性水素基を有する鎖延長剤(c) と
を、(a)+(c) の活性水素基/イソシアネート基の比で0.
4 〜1.3 (当量比)の配合比で反応させて得られるポリ
ウレタン樹脂であることが必要である。
の比がこの範囲外であるとき、ウレタン樹脂は充分高分
子量化することが出来ず、所望の塗膜物性を得ることが
出来ない。本発明で使用するポリウレタン樹脂は、公知
の方法、溶剤中で20〜150℃の反応温度で触媒の存
在下あるいは無触媒で製造される。この際に使用する溶
剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸
ブチルなどのエステル類が使用できる。反応を促進する
ための触媒としては、アミン類、有機錫化合物等が使用
される。
カル重合性単量体によるグラフト化反応の効率を高める
ために重合性二重結合をウレタン鎖一本当たり平均1.5
〜30個、望ましくは2〜20個、更に望ましくは3〜15個
含有していることが必要である。
記の3つの方法があり、 1)ポリエステルポリオール中にフマル酸、イタコン
酸、ノルボルネンジカルボン酸などの不飽和ジカルボン
酸を含有せしめる。 2)ポリエステルポリオール中に、アリルエーテル基含
有グリコールを含有せしめる。 3)鎖延長剤として、アリルエーテル基含有グリコール
を用いる。 これらの単独または組み合わせにおいて実施可能であ
る。1)において導入された主鎖中の重合性二重結合は
e値が0.9 以上の強い電子受容性を有し、2)、3)に
より導入された重合性二重結合はe値が-0.6以下の強い
電子供与性を有する。
性二重結合の電子受容性または電子供与性の大きさ及び
量を考慮し、それに対してラジカル重合性単量体の方
も、電子供与性及び電子受容性単量体の組み合わせ方
法、量比を勘案して、グラフト化反応に供するのが本発
明の要点である。
ての従来の定説は、主鎖一本当たりの重合性二重結合個
数は、主鎖中若しくは末端に一個とするものであった。
事実、先行特許のいくつかにおいては、1近傍の極めて
狭い範囲がクレームされている。これらの先行特許の方
法では、主鎖に導入される重合性二重結合数は、実際に
は統計的分布をもって組み込まれるので、主鎖一本当た
り0個である鎖成分の比率が増加し、それによりグラフ
ト効率は低下する。そこで二重結合量を高めると今度は
ゲル化を起こすというように適正範囲の極めて狭いもの
であった。これに対し、ラジカル重合性化学種間の反応
交番性原理に基づく本発明の方法は、高いグラフト効率
とゲル化回避という二つの要請を満足する適正範囲が広
いという長所を有している。
共重合におけるAlfrey-Priceによって提案されたQ−e
値のe値は、ラジカル重合性単量体の不飽和結合部分の
電子状態を経験的に示す値であり、Q値に大きな違いが
ない場合、共重合反応の解釈に有用とされ、Polymer Ha
ndbook, 3rd ed. John Wiley and Sons.などにその値が
与えられている。
e値が0.9以上のラジカル重合性単量体としては、不飽
和結合部分に電子吸引性の置換基を持つものであり、フ
マル酸、フマル酸モノエチル、フマル酸ジエチル、フマ
ル酸ジブチルなどのフマル酸モノエステル及びフマル酸
ジエステル、マレイン酸及びその無水物、マレイン酸モ
ノエチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルな
どのマレイン酸モノエステル及びマレイン酸ジエステ
ル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル及びイタコン
酸ジエステル、フェニルマレイミド等のマレイミド、ア
クリロニトリル、などの中から少なくとも一種類以上の
混合物が使用され、もっとも好ましくは、マレイン酸無
水物及びそのエステル、フマル酸及びそのエステル類で
ある。
e値が-0.6以下のラジカル重合性単量体としては、不飽
和結合部分に電子供与性の置換基を持つもの、あるいは
共役系モノマーであり、スチレン、α-メチルスチレ
ン、t-ブチルスチレン、N-ビニルピロリドンなどのビ
ニル系ラジカル重合性単量体、酢酸ビニルなどのビニル
エステル、ビニルブチルエーテル、ビニルイソブチルエ
ーテルなどのビニルエーテル、アリルアルコール、グリ
セリンモノアリルエーテル、ペンタエリスリトールモノ
アリルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエ
ーテルなどのアリル系ラジカル重合性単量体、ブタジエ
ンなどの中から少なくとも一種類以上の混合物が使用さ
れ、もっとも好ましくは、スチレンなどのビニル系ラジ
カル重合性単量体である。
カル重合性単量体とe値が-0.6以下のラジカル重合性単
量体の組み合わせが必須であり、全ラジカル重合性単量
体の少なくとも50重量%以上、更に望ましくは60重量%
以上がその組み合わせにおいて占められていることが好
ましい。また、変性される樹脂中に含まれる不飽和結合
に対して、上記の2種のラジカル重合性単量体のうち、
共重合性の高いラジカル重合性単量体(すなわち、変性
される樹脂中の不飽和結合のe値との差の大きい単量
体)が全ラジカル重合性単量体中、20重量%以上含まれ
ていることが好ましく、共重合性の低いラジカル重合性
単量体(すなわち、変性される樹脂中の不飽和結合のe
値との差の小さい単量体)が全ラジカル重合性単量体
中、20重量%以上含まれていることが好ましい。前者が
20%未満である場合、主鎖に対して十分なグラフト効率
が得られず、ラジカル重合性単量体が単独に重合を起こ
してしまう。また、後者が20%未満である場合、グラフ
ト重合中にゲル化を起こしてしまい、円滑なグラフト化
が行えない。
させることのできるその他のラジカル重合性単量体とし
て、e値が-0.6〜0.9 である、ラジカル重合性単量体を
挙げることができる。例えば、アクリル酸、メタクリル
酸、及びそれらのエステル類としてアクリル酸エチル、
メタクリル酸メチルなど、窒素原子を含有するラジカル
重合性単量体としてアクリルアミド、メタクリロニトリ
ルなどの一般に単量体一分子当り一ケのラジカル重合性
二重結合を含有する単量体の中から一種または複数種を
選んで用いることができる。これにより、側鎖のTgや主
鎖との相溶性を調節し、また、任意の官能基を導入する
ことができる。
ル重合性単量体として、芳香環を持つラジカル重合性単
量体が挙げられ、スチレン、α−メチルスチレン、クロ
ロメチルスチレンなどのスチレン誘導体、フェノキシエ
チルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、
ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの
2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)及び2−
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)と芳香族
化合物との反応物、2−アクリロイルオキシエチルハイ
ドロゲンフタレートなどのフタル酸誘導体とHEA、H
EMAのエステル、さらにはアクリル酸、メタクリル酸
とフェニルグリシジルエーテルとの反応物、すなわち、
2-ヒドロキシ-3- フェノキシプロピル(メタ)アクリレ
ートなどにより、側鎖に芳香環を導入することができ
る。本発明において、かかる芳香族ラジカル重合性単量
体の使用割合は、全ラジカル重合性単量体に対して、少
なくとも10重量%以上、望ましくは20重量%以上、もっ
とも望ましくは30重量%以上であることが好ましい。
ト重合体は、前記ベース樹脂中の重合性不飽和二重結合
に、ラジカル重合性単量体をグラフト重合させることに
より得られる。本発明においてグラフト重合反応は、重
合性二重結合を含有するベース樹脂を有機溶剤中に溶解
させた状態において、ラジカル開始剤およびラジカル重
合性単量体混合物を反応せしめることにより実施され
る。グラフト化反応終了後の反応生成物は、グラフト重
合体の他にグラフトを受けなかったベース樹脂およびベ
ース樹脂とグラフト化しなかった単独重合体より成るの
が通常である。一般に、反応生成物中のグラフト重合体
比率が低く、非グラフトベース樹脂及び非グラフト単独
重合体の比率が高い場合は、変性による効果が低く、そ
ればかりが、非グラフト単独重合体により塗膜が白化す
るなどの悪影響が観察される。従ってグラフト重合体生
成比率の高い反応条件を選択することが重要である。
のグラフト化反応の実施に際しては、溶媒に加温下溶解
されているベース樹脂に対し、ラジカル重合性単量体混
合物とラジカル開始剤を一時に添加して行なってもよい
し、別々に一定時間を要して滴下した後、更に一定時間
撹拌下に加温を継続して反応を進行せしめてもよい。ま
た、ベース樹脂の重合性二重結合のe値との差の小さい
ラジカル重合性単量体を先に一時的に添加しておいてか
らベース樹脂の重合性二重結合のe値との差の大きなラ
ジカル重合性単量体、開始剤を一定時間を要して滴下し
た後、更に一定時間撹拌下に加温して反応を進行させる
ことは本発明の望ましい実施様式の一つである。
機に投入し、撹拌下に昇温して樹脂を溶解させる。ベー
ス樹脂と溶媒の重量比率は70/30 〜30/70 の範囲である
ことが望ましい。この場合、重量比率はベース樹脂とラ
ジカル重合性単量体の反応性や溶剤溶解性を考慮して、
重合工程中、均一に反応が行える重量比率に調節され
る。グラフト化反応温度は50〜120℃の範囲にある
ことが望ましい。本発明の目的に適合する望ましいベー
ス樹脂とラジカル重合性単量体の重量比率はベース樹脂
/側鎖部の表現で25/75〜99/1の範囲であり、
最も望ましくは50/50〜95/5の範囲である。ベ
ース樹脂の重量比率が25重量%以下であるとき、既に
説明したベース樹脂の優れた性能即ち高い加工性、優れ
た耐水性、各種基材への密着性を充分に発揮することが
出来ない。ベース樹脂の重量比率が99重量%以上であ
るときは、グラフト生成物中のグラフトされていないベ
ース樹脂の割合がほとんどになり、変性の効果が低く好
ましくない。
分子量は1000〜100000である。ラジカル反応によるグラ
フト重合を行なう場合、グラフト鎖部分の重量平均分子
量を1000以下にコントロールすることは一般に困難であ
り、グラフト効率が低下し、ベース樹脂への官能基の付
与が十分に行なわれないため好ましくない。また、グラ
フト鎖部分の重量平均分子量を100000以上にした場合、
重合反応時の粘度上昇が大きく、目的とする均一な系で
の重合反応が行えない。ここで説明した分子量のコント
ロールは開始剤量、モノマー滴下時間、重合時間、反応
溶媒、モノマー組成あるいは必要に応じて連鎖移動剤や
重合禁止剤を適宜組み合わせることにより行なうことが
出来る。
ジカル重合開始剤としては、良く知られた有機過酸化物
類や有機アゾ化合物類を利用しうる。すなわち有機過酸
化物としてベンゾイルパ−オキサイド、t−ブチルパ−
オキシピバレ−ト、有機アゾ化合物として2,2’−ア
ゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,
4−ジメチルバレロニトリル)などを例示することが出
来る。
その化合物の反応実施温度におけるラジカル生成速度す
なわち半減期(Half−life)を考慮して行なわ
れる必要がある。一般に、その温度における半減期の値
が1分ないし2時間の範囲にあるようなラジカル開始剤
を選定することが望ましい。グラフト化反応を行うため
のラジカル開始剤の使用量は、ラジカル重合性単量体に
対して少なくとも0.2 重量%以上が必要であり、望まし
くは、0.5 重量%以上使用されることが必要である。
ン、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノールの添
加も、グラフト鎖長調整のため、必要に応じて使用され
る。その場合、ラジカル重合性単量体に対して0〜20重
量%の範囲で添加されるのが望ましい。
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘ
キサノン等のケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香
族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類
といった汎用の溶媒が利用できる。しかし、グラフト化
反応に用いられる反応溶媒の選択はきわめて重要であ
る。望ましい反応溶媒として具備すべき条件は、1)溶
解性、2)ラジカル重合溶媒としての適性、3)溶媒の
沸点、4)溶媒の水への溶解性、である。1)につい
て、ベース樹脂を溶解または分散し、同時に不飽和単体
混合物から成るグラフト重合体の枝部分および非グラフ
ト単独重合体を可及的に良く溶解することが重要であ
る。2)について、溶媒自体がラジカル開始剤を分解せ
しめたり(誘発分解)、或は特定の有機過酸化物と特定
のケトン類溶媒の間で報告されているような爆発性危険
を招く組み合せでないこと、更にラジカル重合の反応溶
媒として適当に小さい連鎖移動定数を有することが重要
である。3)について、ラジカル重合性単量体のラジカ
ル付加反応は一般に発熱反応であるから、反応温度を一
定に保つためには溶媒の還流条件下で行なわれることが
望ましい。4)についてはグラフト化反応それ自体には
必ずしも本質的要件とは言えないが、変性によりベース
樹脂に親水性官能基を導入し、その変性樹脂を水分散化
させることを目的とする場合、工業的実施の観点より望
ましいのは1)〜3)の要件下に選定された溶媒が水に
自由に混合しうる有機溶媒であるか、水と該有機溶媒間
の相互溶解性が高いことである。この第4番目の要件が
満たされるとき、溶媒を含んだままのグラフト化反応生
成物に加熱状態のまま、直接、塩基性化合物による中和
後に水を添加することにより水分散体を形成せしめう
る。更に望ましいのは自由に混合しうるか或は相互溶解
性の高い有機溶剤の沸点が水の沸点より低い場合であ
る。その場合は上記によって形成された水分散体中より
簡単な蒸留によって有機溶剤を系外に取り除くことが出
来る。
は単一溶媒、混合溶媒のいずれでも用いることが出来
る。沸点が250℃を越えるものは、余りに蒸発速度が
遅く、塗膜の高温焼付によっても充分に取り除くことが
出来ないので不適当である。また沸点が50℃以下で
は、それを溶媒としてグラフト化反応を実施する場合、
50℃以下の温度でラジカルに解裂する開始剤を用いね
ばならないので取扱上の危険が増大し、好ましくない。
ことを目的とする場合にグラフト反応に利用できる反応
溶媒は、ベース樹脂を溶解もしくは分散せしめ、かつラ
ジカル重合性単量体混合物およびその重合体を比較的良
く溶解する望ましい溶媒として、ケトン類例えばメチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン、環状エ−テル類例えばテトラヒドロフラン、ジオ
キサン、グリコ−ルエ−テル類例えばプロピレングリコ
−ルメチルエ−テル、プロピレングリコ−ルプロピルエ
−テル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレン
グリコ−ルブチルエ−テル、カルビトール類例えばメチ
ルカルビト−ル、エチルカルビト−ル、ブチルカルビト
−ル、グリコ−ル類若しくはグリコ−ルエ−テルの低級
エステル類例えばエチレングリコ−ルジアセテ−ト、エ
チレングリコールエチルエーテルアセテート、ケトンア
ルコール類例えばダイアセトンアルコール、更にはN−
置換アミド類例えばジメチルホルムアミド、ジメチルア
セトアミド、N−メチルピロリドン等を例示する事が出
来る。
は、ベース樹脂をよく溶解する有機溶媒から一種を選ん
で行なうことが出来る。また、混合溶媒で行なう場合
は、上記の有機溶媒からのみ複数種選び反応を行うか、
あるいは、上記のベース樹脂をよく溶解する有機溶媒か
ら少なくとも一種を選び、それにベース樹脂をほとんど
溶解しない、低級アルコール類、低級カルボン酸類、低
級アミン類などの有機溶媒の中から少なくとも一種を加
えて反応を行う場合があり、いずれの溶媒においても反
応を行うこともできる。
用)本発明におけるグラフト生成物は、溶剤溶解型コー
ティング剤として利用できる。実施例において示すよう
に、ベース樹脂とグラフト側鎖の相溶性を高めること
で、グラフト生成物から得られる塗膜の物性が大幅に改
善される。この理由については、現在のところ不明であ
るが、相溶性の悪い組み合わせにおいて得られるグラフ
ト生成物の塗膜の力学物性は、ベース樹脂と比較すると
破断点伸度の大幅な低下が観察され、それにより塗膜の
加工性が低下するのに対して、主鎖-側鎖間の相溶性を
高めていくと、伸度の低下が抑制され、また、耐水性の
低下もほとんど観察されず、実用上ベース樹脂と変わら
ないことを発見した。更にこの原理は単に熱乾燥塗膜に
おいてだけでなく、架橋剤を配合してなる焼付塗膜にお
いても妥当し、更に溶剤溶解型、水分散型のいずれの場
合にも当てはまることが確認された。また、側鎖の組成
によらず、グラフト化後の熱乾燥塗膜の耐ブロッキング
性はベース樹脂より向上するのが観察されており、塗膜
の力学物性および耐ブロッキング性の優れた塗膜を得る
ためには、主鎖が芳香族原料からなるポリエステル樹脂
やポリウレタン樹脂の場合は側鎖の成分中に芳香族系ラ
ジカル重合性単量体を含有させ、主鎖−側鎖の相溶性を
高めたグラフト生成物を設計することが必要である。
び側鎖ポリマーをそれぞれ単独に合成し、それらを適当
な溶媒に溶解したのち、両者のポリマー溶液を混合し、
それより形成される皮膜の濁度を観察することによって
行うことができる。透明性の高い皮膜が与えられる場
合、主鎖ポリマーと側鎖ポリマーの相溶性は良好であ
る。本発明のグラフト体はそのままでも利用できるが、
架橋剤(硬化用樹脂)を配合して焼付硬化を行うことに
よりベース樹脂と比較して、より高度の耐溶剤性、耐水
性、硬度を発現することができる。この場合、ベース樹
脂であるポリエステルやポリウレタンでは、その合成上
の原理から側鎖に導入できる架橋性官能基が限定されて
おり、分子の末端の官能基を利用することでしか三次元
化できないため、架橋密度を高める場合にも限界があっ
た。しかし、本発明のグラフト体では側鎖に導入できる
官能基はその側鎖組成により任意であることから、ベー
ス樹脂を架橋させた場合と比較して架橋密度を大幅に高
めることができより高度の耐溶剤性、耐水性、硬度を付
与できることを見いだした。
本発明におけるグラフト化反応生成物はグラフト化によ
り導入された親水性官能基を塩基性化合物などで中和す
ることなどによって水分散化することが出来る。ラジカ
ル重合性単量体混合物中の親水性官能基含有ラジカル重
合性単量体と親水性官能基不含ラジカル重合性単量体の
比率は、選ばれる単量体の種類、グラフト化反応に供さ
れるベース樹脂/側鎖部の重量比にも関係するが、グラ
フト体の酸価は、望ましくは200〜4000当量/1
06 g、更に望ましくは500〜4000当量/106
gである。塩基性化合物としては塗膜形成時、或は硬化
剤配合による焼付硬化時に揮散する化合物が望ましく、
アンモニア、有機アミン類などが好適である。望ましい
化合物の例としては、トリエチルアミン、N,N-ジエチル
エタノールアミン、N,N-ジメチルエタノ−ルアミン、ア
ミノエタノールアミン、N-メチル-N,N-ジエタノールア
ミン、イソプロピルアミン、イミノビスプロピルアミ
ン、エチルアミン、ジエチルアミン、3-エトキシプロピ
ルアミン、3-ジエチルアミノプロピルアミン、sec-ブチ
ルアミン、プロピルアミン、メチルアミノプロピルアミ
ン、ジメチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビス
プロピルアミン、3-メトキシプロピルアミン、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどを挙げることが出来る。塩基性化合物は、グラ
フト化反応生成物中に含まれるカルボキシル基含有量に
応じて、少くとも部分中和、若しくは、完全中和によっ
て水分散体のpH値が5.0〜9.0の範囲であるよう
に使用するのが望ましい。
生成物中に含有される溶媒をあらかじめ減圧下のエクス
トルダ−などにより除去してメルト状、若しくは固体状
(ペレット、粉末など)のグラフト化反応生成物を塩基
性化合物を含有する水中へ投じて加熱下撹拌して水分散
体を作成することも出来るが、最も好適には、グラフト
化反応を終了した時点で直ちに塩基性化合物及び水を投
入し、さらに加熱撹拌を継続して水分散体を得る方法
(ワン・ポット法)が望ましい。後者の場合、必要に応
じてグラフト化反応に用いた水に混和しうる溶媒を蒸留
若しくは水との共沸蒸留によって一部又は全部を取り除
くことが出来る。
るグラフト生成物は塗料、インキ、コ−ティング剤、接
着剤などのベヒクルとして、或は繊維、フィルム、紙製
品の加工剤として利用される。本発明のグラフト生成物
はそのままでも使用されるが、架橋剤(硬化用樹脂)を
配合して焼付硬化を行うことにより、高度の耐溶剤性、
耐水性、硬度を発現することが出来る。架橋剤として
は、フェノ−ルホルムアルデヒド樹脂、アミノ樹脂、多
官能エポキシ化合物、多官能イソシアネ−ト化合物およ
びその各種ブロックイソシアネート化合物、多官能アジ
リジン化合物などを挙げることが出来る。フェノール樹
脂としてはたとえばアルキル化フェノール類、クレゾー
ル類のホルムアルデヒド縮合物を挙げることが出来る。
具体的にはアルキル化(メチル、エチル、プロピル、イ
ソプロピル、ブチル)フェノール、p-tert- アミルフェ
ノール、4、4'-sec- ブチリデンフェノール、p-tert- ブ
チルフェノール、o-,m-,p-クレゾール、p-シクロヘキシ
ルフェノール、4,4'- イソプロピリデンフェノール、p-
ノニルフェノール、p-オクチルフェノール、3-ペンタデ
シルフェノール、フェノール、フェニル-o- クレゾー
ル、p-フェニルフェノール、キシレノールなどのホルム
アルデヒド縮合物が挙げられる。
ン、ベンゾグアナミンなどのホルムアルデヒド付加物、
さらにこれらの炭素原子数が1〜6のアルコールによる
アルキルエーテル化合物を挙げることができる。具体的
にはメトキシ化メチロール尿素、メトキシ化メチロール
N,N-エチレン尿素、メトキシ化メチロールジシアンジア
ミド、メトキシ化メチロールメラミン、メトキシ化メチ
ロールベンゾグアナミン、ブトキシ化メチロールメラミ
ン、ブトキシ化メチロールベンゾグアナミンなどが挙げ
られるが好ましくはメトキシ化メチロールメラミン、ブ
トキシ化メチロールメラミン、およびメチロール化ベン
ゾグアナミンであり、それぞれ単独または併用して使用
することができる。
のジグリシジルエーテルおよびそのオリゴマー、水素化
ビスフェノールAのジグリシジルエーテルおよびそのオ
リゴマー、オルソフタル酸ジグリシジルエステル、イソ
フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシ
ジルエステル、p-オキシ安息香酸ジグリシジルエステ
ル、テトラハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘ
キサハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、コハク酸
ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステ
ル、セバシン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグ
リシジルエーテル、1、4-ブタンジオールジグリシジルエ
ーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルお
よびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル
類、トリメリット酸トリグリシジルエステル、トリグリ
シジルイソシアヌレート、1,4-ジグリシジルオキシベン
ゼン、ジグリシジルプロピレン尿素、グリセロールトリ
グリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリ
シジルエーテル、ペンタエリスリトールトリグリシジル
エーテル、グリセロールアルキレンオキサイド付加物の
トリグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
族、脂肪族のジイソシアネート、3価以上のポリイソシ
アネートがあり、低分子化合物、高分子化合物のいずれ
でもよい。たとえば、テトラメチレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水素
化ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネートあるいはこれらのイソシアネ
ート化合物の3量体、およびこれらのイソシアネート化
合物の過剰量と、たとえばエチレングリコール、プロピ
レングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリ
ン、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンな
どの低分子活性水素化合物または各種ポリエステルポリ
オール類、ポリエーテルポリオール類、ポリアミド類の
高分子活性水素化合物などとを反応させて得られる末端
イソシアネート基含有化合物が挙げられる。
イソシアネートであってもよい。イソシアネートブロッ
ク化剤としては、例えばフェノール、チオフェノール、
メチルチオフェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシノール、ニトロフェノール、クロロフェノール等
のフェノール類、アセトキシム、メチルエチルケトオキ
シム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム類、メ
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなど
のアルコール類、エチレンクロルヒドリン、1,3-ジクロ
ロ-2-プロパノールなどのハロゲン置換アルコール類、t
-ブタノール、t-ペンタノールなどの第3級アルコール
類、ε-カプロラクタム、δーバレロラクタム、γーブチ
ロラクタム、βープロピルラクタムなどのラクタム類が
挙げられ、その他にも芳香族アミン類、イミド類、アセ
チルアセトン、アセト酢酸エステル、マロン酸エチルエ
ステルなどの活性メチレン化合物、メルカプタン類、イ
ミン類、尿素類、ジアリール化合物類重亜硫酸ソーダな
ども挙げられる。ブロック化イソシアネートは上記イソ
シアネート化合物とイソシアネート化合物とイソシアネ
ートブロック化剤とを従来公知の適宜の方法より付加反
応させて得られる。
を併用することもできる。架橋剤の配合方法としてはベ
ース樹脂に混合する方法が挙げられるが、さらにあらか
じめグラフト生成物の有機溶剤溶液中に溶解させ、その
混合溶液を水に分散させる方法があり、架橋剤の種類に
より任意に選択することが出来る。硬化反応は、一般に
本発明のグラフト生成物100部(固形分)に対して硬
化用樹脂5〜40部(固形分)が配合され硬化剤の種類
に応じて60〜250℃の温度範囲で1〜60分間程度
加熱することにより行われる。必要の場合、反応触媒や
促進剤も併用される。本発明のグラフト生成物には、顔
料、染料、各種添加剤などを配合することが出来る。本
発明のグラフト生成物は、他の樹脂と混合使用すること
ができ、その加工性を向上せしめることが出来る。
基材とした塗料、インキ、コーティング剤、接着剤、各
種加工剤は、ディップコート法、はけ塗り法、ロールコ
ート法、スプレー法、各種印刷法のすべてに適用可能性
を有している。
く説明するが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。
施例中、単に部とあるのは重量部を表し、%とあるのは
重量%を示す。各測定項目は以下の方法に従った。 (1)重量平均分子量 樹脂 0.005gをテトラヒドロフラン 10cc に溶かし、G
PC−LALLS装置低角度光散乱光度計 LS-8000(東
ソー株式会社製、テトラヒドロフラン溶媒、リファレン
ス:ポリスチレン)で測定した。 (2)ガラス転移温度(Tg) 示差走査熱量計(DSC)を用いて20℃/分の昇温速度
で測定した。サンプルは資料5mgをアルミニウム押さえ
蓋型容器に入れクリンプして用いた。
定 グラフト重合により得られた生成物を、KOH/水−メタノ
ール溶液中で還流下共重合ポリエステルの加水分解を行
なった。分解生成物を酸性条件下でTHFを用いて抽出
を行ない、ヘキサンで再沈澱によりアクリル重合体を精
製した。この重合体を GPC装置(島津製作所製、テトラ
ヒドロフラン溶媒、ポリスチレン換算)で測定し、グラ
フト側鎖の重量平均分子量を計算した。 (4)水分散体粒子径 水分散体をイオン交換水を用いて固形分濃度 0.1重量%
に調節し、レーザー光散乱粒度分布計 Coulter model N
4 (Coulter 社製)により20℃で測定した。
型)を用い、25℃で測定した。 (6)還元粘度 ポリエステル樹脂0.01gをフェノール/テトラクロロエ
タン(重量比6/4)の混合溶媒25ccに溶かし、30℃で
測定した。 (7)硬化塗膜硬度(鉛筆硬度) 鋼板の塗面をJIS S-6006に規定された高級鉛筆を用い、
JIS K-5400に従って測定した。 (8)硬化塗膜光沢 60度反射率を測定した。
のルーペで観察し判定した。4Tとは、折り曲げ部に同じ
板厚のものを4枚挟んだ場合でも屈曲部に割れを発生し
ない場合を示す。 (10)硬化塗膜付着性 ASTMD-3359に準拠した。 (11)硬化塗膜耐溶剤性 キシレンを含浸させたガーゼを用いて皮膜をこすり、下
地が現われるまでの回数を記録した。
5固形部、パラトルエンスルホン酸(触媒)を0.25
固形部、酸化チタン100部、ガラスビーズ250部を
配合したものをペイントシェーカーで5時間振とう分散
した。ついで、亜鉛鉄板上に乾燥後の膜厚が15μmに
なるように塗布し、230℃×1分焼き付けた。得られ
た塗装板を沸騰水中で2hr煮沸処理し光沢保持率
(%)で評価した。光沢保持率は次式により算出した。 光沢保持率(%)=(処理後の光沢/処理前の光沢)×
100
および55 MHz 13C NMR(バリアン社製、測定溶媒CDCl3/
DMSO-d6)により測定を行ない、ポリエステルに共重合し
た二重結合含有成分の二重結合由来のシグナルの強度変
化を元にグラフト効率を測定した。 ポリエステルグラフト効率=(1−(グラフト重合生成
物の二重結合含有成分の二重結合由来のシグナルの相対
強度/原料ポリエステルの二重結合含有成分の二重結合
由来のシグナルの相対強度))×100(%) なお、基準シグナルとして内部インターナルのシグナル
強度との比較により相対強度を算出した。
で合成し、それぞれを固形分濃度5%の透明なテトラヒド
ロフラン溶液にした後、固形重量比50/50の割合で
混合し、乾燥後の膜厚が100 μm となるようにガラス上
に塗布し、120℃、10分乾燥させることで塗膜を得た。
この塗膜の透明性を目視で判断した。 ○:塗膜は透明性が高い △:塗膜は濁る ×:塗膜は白化する
ンレススチール製オートクレーブにジメチルテレフタレ
ート 466部、ジメチルイソフタレート 466部、ネオペン
チルグリコール 401部、エチレングリコール 443部、お
よびテトラ−n−ブチルチタネート 0.52 部を仕込み、
160 ℃〜220 ℃まで4時間かけてエステル交換反応を行
なった。次いでフマル酸23部を加え 200℃から 220℃ま
で1時間かけて昇温し、エステル化反応を行なった。次
いで 255℃まで昇温し、反応系を徐々に減圧したのち
0.2 mmHg の減圧下で1時間30分反応させ、ポリエステ
ル(A-1)を得た。得られたポリエステル(A-1) は淡黄色
透明であった。NMR 等により測定した組成は次の通りで
あった。 ジカルボン酸成分 テレフタル酸 47モル% イソフタル酸 48モル% フマル酸 5モル% ジオール成分 ネオペンチルグリコール 50モル% エチレングリコール 50モル% 同様の方法により表1に示した種々のポリエステル(A-2
〜4)を製造した。各ポリエステルの分子量とNMR等に
より測定した組成分析結果を表1に示す。表中各成分は
モル数を示す。
ンレススチール製オートクレーブにジメチルテレフタレ
ート 466部、ジメチルイソフタレート 466部、ネオペン
チルグリコール 401部、エチレングリコール 443部、お
よびテトラ−n−ブチルチタネート 0.52 部を仕込み、
160 ℃〜220 ℃まで4時間かけてエステル交換反応を行
なった。次いでフマル酸23部を加え 200℃から 220℃ま
で1時間かけて昇温し、エステル化反応を行なった。次
いで 255℃まで昇温し、反応系を徐々に減圧したのち
0.3 mmHg の減圧下で1時間反応させ、ポリエステル(A
-5)を得た。得られたポリエステル(A-5)は淡黄色透明
であった。NMR 等により測定した組成は次の通りであっ
た。 ジカルボン酸成分 テレフタル酸 47モル% イソフタル酸 48モル% フマル酸 5モル% ジオール成分 ネオペンチルグリコール 50モル% エチレングリコール 50モル% このポリエステルポリオール100 部を撹拌機、温度計お
よび部分還流式冷却器を具備した反応器中にメチルエチ
ルケトン100 部と共に仕込み溶解後、ネオペンチルグリ
コール3部、ジフェニルメタンジイソシアネート15部、
ジブチル錫ラウレート0.02部を仕込み、60〜70℃で6時
間反応させた。次いでジブチルアミン1部を加え反応系
を室温まで冷却し反応を停止した。得られたポリウレタ
ン樹脂(A-6) の還元粘度は0.52であった。
(A-7) 及びポリエステルポリウレタン(A-8) を製造し
た。各ポリエステルの分子量とNMR等により測定した
組成分析結果を表1に、各ポリエステルポリウレタンの
分子量とNMR等により測定した組成分析結果を表2に
示す。表1中の各成分はモル数を示し、表2中の各成分
は重量部を示す。
器にポリエステル樹脂(A-1) 60部、メチルエチルケトン
70部、イソプロピルアルコール20部、マレイン酸無水物
6.4 部、フマル酸ジエチル5.6 部をいれ加熱、撹拌し還
流状態で樹脂を溶解した。樹脂が完溶した後、スチレン
8部とオクチルメルカプタン1部の混合物、アゾビスイ
ソブチルニトリル1.2 部をメチルエチルケトン25部、イ
ソプロピルアルコール5部の混合溶液に溶解した溶液と
を、1.5 時間かけてポリエステル溶液中にそれぞれ滴下
し、さらに3時間反応させ、グラフト体(B-1) 溶液を得
た。このグラフト体溶液にエタノール20部を添加し、30
分間還流状態でグラフト体側鎖中のマレイン酸無水物と
反応させた後、室温まで冷却した。次いでこれにトリエ
チルアミン10部を添加し中和した後にイオン交換水160
部を添加し30分間撹拌した。その後、加熱により媒体中
に残存する溶媒を溜去し、最終的な水分散体(C-1) とし
た。生成した水分散体は乳白色で平均粒子径80nm、25℃
におけるB型粘度は50cps であった。このグラフト体の
グラフト効率は60%であった。この水分散体を40℃で60
日間放置したが、外観変化は全く見られず、一方粘度変
化もなくきわめて優れた貯蔵安定性を示した。また、得
られたグラフト体の側鎖の分子量は、8000であった。こ
の水分散体をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、1
20℃、2時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含ま
ない熱乾燥塗膜を得た。グラフト体(B−1)について
は表3に、水分散体(C−1)については表5に、水分
散体(C−1)の塗膜物性に関しては表6、表7、表8
に示した。
器にポリエステル樹脂(A-1) 90部、シクロヘキサノン50
部、ソルベッソ150 40部、マレイン酸無水物4部、フマ
ル酸ジエチル3部をいれ加熱、撹拌し還流状態で樹脂を
溶解した。樹脂が完溶した後、スチレン3部とオクチル
メルカプタン0.1 部の混合物、アゾビスイソブチルニト
リル0.6 部をシクロヘキサノン10部に溶解した溶液と
を、1.5 時間かけてポリエステル溶液中にそれぞれ滴下
し、さらに3時間反応させ、次いで、固形分濃度20%の
溶液に調製し、グラフト体溶液(B-2) を得た。このグラ
フト体溶液をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、1
20℃、24時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含
まない熱乾燥塗膜を得た。グラフト体溶液(B−2)及
びその塗膜物性に関してそれぞれ表3及び表5に示し
た。
2)に対し、表3に示す組成においてグラフト化を行
い、種々の水分散体(C-3 〜4)を製造した(表5)。
この水分散体をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、
120℃、2時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含
まない熱乾燥塗膜を得た。この塗膜物性は表6、表7、
表8に示した。
〜4)及び表2に示すポリエステルポリウレタン(A-6
、8)に対し、表3に示す組成においてグラフト化を
行い、固形分濃度20%の溶液に調製し、種々のグラフト
体溶液(B-5〜8)を製造した(表3)。このグラフト
体溶液をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、120
℃、24時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含まな
い熱乾燥塗膜を得た。この塗膜物性は表6、表7、表8
に示した。
器にポリエステル樹脂(A-1) 75部、シクロヘキサノン50
部、ソルベッソ150 を40部入れ、加熱、撹拌し還流状態
で樹脂を溶解した。樹脂が完溶した後、アクリル酸25部
とオクチルメルカプタン0.5 部の混合物、アゾビスイソ
ブチルニトリル0.6 部をシクロヘキサノン10部に溶解し
た溶液とを、1.5 時間かけてポリエステル溶液中にそれ
ぞれ滴下し、さらに3時間反応させ、次いで、固形分濃
度20%の溶液に調製し、グラフト体溶液(B-2)を得た
(表4)。このグラフト体のグラフト効率は20%、ま
た、グラフト体側鎖の分子量は12000であった。このグ
ラフト体溶液をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、
120℃、24時間乾燥させ、厚さ50μmの硬化剤を
含まない熱乾燥塗膜を得た。この塗膜物性は表6、表7
に示した。
4)に対し、表4に示す組成においてグラフト化を行
い、種々の水分散体(C-10〜12)を製造した(表5)。
この水分散体をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、
120℃、2時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含
まない熱乾燥塗膜を得た。この塗膜特性を表6に示し
た。
(A-6〜8)に対し、表4に示す組成においてグラフト
化を行い、固形分濃度20%の溶液に調製し、種々のグラ
フト体溶液(B-13〜14)を製造した。このグラフト体溶
液をOPPフィルムの未処理面側に塗布し、120℃、
24時間乾燥させ、厚さ50μm の硬化剤を含まない熱
乾燥塗膜を得た。この塗膜物性を表6、表7に示した。
ぞれ100固形部に対して、メラミン樹脂(スミマール
M40W,住友化学工業(株)製)を25固形部、酸化
チタン125部、ガラスビーズ250部をそれぞれ配合
したものをペイントシェーカーで5時間振とう分散し
た。次いで、亜鉛鉄板上に乾燥後の膜厚が15μm にな
るように塗布し、230℃で1分焼き付け、硬化塗膜を
得た。この塗膜特性を表9に示した。
3)それぞれ100固形部に対して、メラミン樹脂(ス
ミマールM40S,住友化学工業(株)製)を25固形
部、酸化チタン125部、ガラスビーズ250部をそれ
ぞれ配合したものをペイントシェーカーで5時間振とう
分散した。次いで、亜鉛鉄板上に乾燥後の膜厚が15μ
m になるように塗布し、230℃で1分焼き付け、硬化
塗膜を得た。この塗膜物性を表9に示した。
鎖規定を有しない一般のグラフト生成物に比較して、グ
ラフトしないベース樹脂の有する力学物性(熱乾燥塗膜
の破断点伸度)や耐水性を極めて高く保持しうることを
示す(表6、7)。 2.本発明のグラフト生成物の製造方法は、従来の方法
に比較してグラフト反応時の粘度上昇やゲル化を抑制
し、しかも高いグラフト化の効率が得られることを示
す。また、ラジカル重合性単量体の交互共重合性を利用
することで、グラフト側鎖の仕込み組成に、実際の組成
を近づけることが可能であることを示す(表3〜5)。
の密着性は、ベース樹脂の性質を維持するだけでなく、
ベース樹脂では密着性が不十分であった基材に対しても
良好な密着性を示す(表8)。 4.本発明のグラフト生成物は、硬化剤を配合して得ら
れる硬化塗膜についても、ベース樹脂の持つ加工性(屈
曲性)を維持したままで、硬度、耐溶剤性などの改善を
示す(表9)。
明の要旨をまとめると以下のようである。 1.主鎖が全カルボン酸成分中、芳香族ジカルボン酸を
60モル%以上含むポリエステル、またはそれからなるポ
リエステルポリウレタンであり、側鎖がラジカル重合性
単量体の重合物であり、その側鎖の成分が、Q、e値の
取り扱いにおけるe値が0.6 以上の電子受容性単量体と
e値が-0.6以下の電子供与性単量体の組み合わせを必須
とするラジカル重合性単量体から主として構成され、か
つ側鎖成分中に芳香族ラジカル重合性単量体を含むこと
を特徴とするグラフト反応生成物。
脂が、重量平均分子量5000〜100000であり、
かつ、重合性二重結合を有するジカルボン酸またはジオ
ールを全カルボン酸または全ジオール当たり0.5〜2
0モル%含有する前記のグラフト反応生成物。
リウレタン樹脂が、重量平均分子量5000〜1000
00、ウレタン結合含有量500〜4000当量/10
6 gであり、かつ、重合性二重結合含有量は分子鎖一本
当たり平均1.5〜30個である前記のグラフト反応生
成物。
成するラジカル重合性単量体重合物の重量比率が25/
75〜99/1の範囲である前記のグラフト反応生成
物。
成するラジカル重合性単量体重合物をそれぞれ別個に重
合し、共通溶媒中で混合した後キャストしたとき、透明
性の高いフィルムを形成する主鎖−側鎖よりなる前記の
グラフト反応生成物。
ス樹脂及びベース樹脂の重合性二重結合のe値との差の
小さい電子受容性または電子供与性のラジカル重合性単
量体をあらかじめ反応溶媒中に共存せしめ、これに対し
てベース樹脂の重合性二重結合のe値との差の大きい電
子供与性または電子受容性のラジカル重合性単量体及び
開始剤を加温、撹拌下に一定時間を要して添加、反応せ
しめることを特徴とする前記のグラフト反応生成物の製
造方法。
する溶剤溶解型のコーティング樹脂組成物。
である前記のグラフト反応生成物を塩基性化合物を含有
する水性媒体中に分散せしめた水分散型のコーティング
樹脂組成物。
ト前のベース樹脂の力学物性を損なうことなくグラフト
錠の特性を発揮することができる重合物であり、溶剤型
または水分散型のいずれの型でも塗料、インキ、接着
剤、各種コーティング剤に利用でき、得られる塗膜は外
観、加工性、密着性、耐水性等に優れている。
Claims (1)
- 【請求項1】 主鎖が全カルボン酸成分中に芳香族ジカ
ルボン酸を60モル%以上含むポリエステル、または該ポ
リエステルを主たる構成成分とするポリエステルポリウ
レタンであり、側鎖が下記(1)〜(2)の要件を満足
するラジカル重合性単量体の重合体であることを特徴と
するグラフト反応生成物。 (1)側鎖を構成するラジカル重合性単量体の重合体に
おいて、Q−e値におけるe値が0.9以上の電子受容
性単量体とe値が−0.6以下の電子供与性単量体の重
量和が、全ラジカル重合性単量体の少なくとも50重量
%を占める。 (2)側鎖を構成するラジカル重合性単量体の重合体に
おいて、芳香族系ラジカル重合性単量体が全ラジカル重
合性単量体の少なくとも10重量%を占める。
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