WO2023120364A1 - 重合体エマルジョンおよびその保管方法、該重合体エマルジョンを用いた二液系熱硬化性樹脂組成物、樹脂硬化膜、ならびに塗膜 - Google Patents

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WO2023120364A1
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polymer emulsion
meth
structural unit
formula
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PCT/JP2022/046196
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佑樹 渡部
直樹 関岡
Original Assignee
株式会社レゾナック
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/14Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02Emulsion paints including aerosols

Definitions

  • the present invention relates to a polymer emulsion and its storage method, a two-component thermosetting resin composition using the polymer emulsion, a cured resin film, and a coating film.
  • a blocked isocyanate compound is a compound in which the isocyanato group of a compound having an isocyanato group is reacted with a blocking agent to inactivate (block) the reactivity of the isocyanate group. Because the isocyanato group is blocked, the blocked isocyanate compound does not necessarily need to be prepared and stored separately from the compound having a functional group such as an active hydrogen group that reacts with the isocyanato group, and can be prepared and stored as a single component. It is also possible to keep Therefore, blocked isocyanate compounds are widely used in adhesives, coating agents, molding materials, resin compositions and the like. Moreover, in recent years, attention has been focused on water-based resin compositions due to the growing awareness of protecting the global environment.
  • an ethylenically unsaturated monomer having a urea group obtained by reacting an ethylenically unsaturated monomer having an isocyanate group with an amine, and glyoxal under the condition of pH 6 to 8. Obtained by emulsion polymerization of a monomer composition comprising an ethylenically unsaturated monomer having a 4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone group and other ethylenically unsaturated monomers obtained by reaction , a one-part crosslinkable polymer emulsion composition, and the like.
  • Patent Document 2 discloses a vinyl monomer (A) containing an isocyanate group blocked as a sulfurous acid or bisulfite adduct, and an ethylenically unsaturated compound (B) containing an active hydrogen group reactive with the isocyanate group. or a polymer obtained by polymerizing the vinyl monomer (A), the ethylenically unsaturated compound (B), and another ethylenically unsaturated compound (C) and wherein the vinyl monomer (A) contains a predetermined compound.
  • Patent Document 3 discloses a water-dispersible blocked isocyanate composition containing a blocked isocyanate in which the isocyanate group is blocked by a blocking agent, and a dispersant containing a predetermined surfactant without containing a protective colloid agent. .
  • Patent Document 4 discloses a copolymer (A) comprising a structural unit (a) having a blocked isocyanato group, a structural unit (b) having an acid group, and a structural unit (c) having an epoxy group. is disclosed.
  • Patent Document 5 discloses a copolymer (A) containing a structural unit (a) having a blocked isocyanato group and a structural unit (b) having an acid group, a hydroxyl group-containing organic solvent (B), and a reactive diluent. It discloses a photosensitive resin composition characterized by containing (C) and a photopolymerization initiator (D).
  • JP 2010-59239 A Japanese Patent No. 3517821 Japanese Patent No. 5563864 WO2019/026546 WO2019/026547
  • Patent Document 1 a resin is produced by drying a polymer emulsion at 110°C for 10 minutes, but the storage stability of the polymer emulsion is not examined.
  • Patent Document 2 even if the dispersion of the aqueous resin composition was left at room temperature for 3 months, it showed excellent stability without precipitation, but the temperature during heat curing of the aqueous resin composition was 130 ° C. It was 200°C.
  • Patent Document 3 discloses that no phase separation was visually observed even when a water-dispersed blocked isocyanate composition was left at 25°C for one week. °C to 160 °C.
  • Patent Document 4 Although heat curing is possible at 100° C., since the compound having an epoxy group reacts with water, it is necessary to dry thoroughly after film formation, and the composition is prepared as a composition containing an organic solvent. Therefore, there is room for improvement from the viewpoint of reducing volatile organic compounds (VOC).
  • VOC volatile organic compounds
  • Patent Document 5 although heat curing is possible at 100° C., when the average molecular weight of the copolymer increases, the blocking group in the compound having a blocked isocyanato group reacts with the hydroxyl group in the compound having a hydroxyl group. In order to improve the reaction, it was necessary to increase the amount of the expensive blocked isocyanate monomer used, and there was room for improvement.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, and includes a polymer emulsion having excellent storage stability, and a thermosetting resin containing the polymer emulsion and having excellent curability at low temperatures.
  • a coating material containing the thermosetting resin composition a cured resin film obtained by curing the thermosetting resin composition, a coating film containing the cured resin film, and a method for storing the polymer emulsion.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents a straight or branched chain or divalent to tetravalent saturated aliphatic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms which may have an ether bond
  • n is 1 or 2;
  • R 1 , R 3 and R 4 have the same meanings as the symbols in formula (1), R 2-2 is a divalent carbon number of 2 to 4 which may have an ether bond represents an aliphatic saturated hydrocarbon group.
  • R 1 , R 3 and R 4 have the same meanings as the symbols in formula (1).
  • R 5 represents a hydrogen atom or a C 1-4 aliphatic saturated hydrocarbon group containing a straight or branched chain.
  • R 6 may contain an ether bond and/or a sulfide bond, and a hydrogen atom is a hydroxyl group, a nitro group, a carboxy group, a salt of a carboxy group, a sulfo group, a salt of a sulfo group, an amino group, a nitroso group, a cyano group, a sulfino group. , a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or an astatine atom.
  • R 7 , R 8 , and R 9 are each independently a hydrogen atom, or a straight or branched carbon chain having 1 to 6 carbon atoms which may contain an ester bond and/or a carboxy group. represents a hydrogen group, and R 10 represents a straight or branched hydrocarbon group having 0 to 18 carbon atoms which may have at least one selected from an ester bond, a carbonyl group and an ether bond.
  • thermosetting resin composition comprising the polymer emulsion (B) according to any one of [5] to [7] and an acrylic polyol polymer emulsion (F).
  • the ratio of the number of moles of the structural unit (A-1) in the polymer emulsion (B) to the number of moles of hydroxyl groups in the acrylic polyol polymer emulsion (F) is 2:1 to 1:4.
  • the two-component thermosetting resin composition (G) according to [8].
  • [12] A method for storing the polymer emulsion (B) according to any one of [1] to [7] at a temperature of 0°C to 25°C.
  • a polymer emulsion having excellent storage stability a thermosetting resin composition containing the polymer emulsion and having excellent curability at low temperatures, a paint containing the thermosetting resin composition, It is possible to provide a cured resin film obtained by curing the thermosetting resin composition, a coating film containing the cured resin film, and a method for storing the polymer emulsion.
  • (meth)acrylate means that either acrylate or methacrylate may be used.
  • (meth)acrylic acid means that either acrylic acid or methacrylic acid may be used.
  • One embodiment of the present invention comprises a polymer (A) containing a structural unit (A-1) represented by the following formula (1) and water, and the sum of all structural units in the polymer (A)
  • the polymer emulsion (B) has a content of the structural unit (A-1) of 0.5 mol % or more and 40 mol % or less when the is 100 mol %.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents a straight or branched chain or divalent to tetravalent saturated aliphatic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms which may have an ether bond
  • n is 1 or 2;
  • the polymer (A) of the present invention contains a structural unit (A-1) represented by formula (1) (hereinafter also referred to as “structural unit (A-1)”), and the structural unit (A-1) 0.5 of the structural unit (A-1) represented by the following formula (1) when the total of all structural units of to (A-3) (hereinafter referred to as “all structural units”) is 100 mol% mol % or more and 40 mol % or less are included. Furthermore, the structural unit (A-2) represented by formula (2) (hereinafter also referred to as “structural unit (A-2)”) and/or the structural unit (A-3) represented by formula (3) ( hereinafter, also referred to as “structural unit (A-3)”).
  • the structural unit (A-1) of the polymer (A) is represented by formula (1).
  • the structural unit (A-1) may be of one type alone, or may be a combination of two or more types.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents a straight chain or branched chain that may have an ether bond, and preferably has 1 to 20 carbon atoms, preferably 2 carbon atoms of 1 to 8. It represents a to tetravalent, preferably divalent aliphatic saturated hydrocarbon group, or a C6-20 divalent alicyclic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group optionally having a urethane bond.
  • R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms, or an aryl It represents an alkyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, particularly preferably an ethyl group.
  • n is 1 or 2;
  • the structural unit (A-1) is preferably represented by formula (1-1), more preferably represented by formula (1-2).
  • R 1 , R 3 and R 4 have the same meanings as the symbols in formula (1), R 2-2 is a divalent carbon number of 2 to 4 which may have an ether bond represents an aliphatic saturated hydrocarbon group.
  • R 1 , R 3 and R 4 have the same meanings as the symbols in formula (1).
  • the structural unit (A-1) is preferably represented by formula (1-3).
  • R 1 and R 2 have the same meanings as the symbols in formula (1).
  • R 2 is more preferably a C 2-4 divalent saturated aliphatic hydrocarbon group which may have an ether bond, more preferably an ethylene group, and n is preferably 1.
  • R 11 represents the residue of an isocyanato group blocking agent (R 11 -H) or a salt thereof, which will be described later.
  • the structural unit (A-1) is a monomer obtained by blocking the isocyanate monomer (a-1-1) with a blocking agent (a-1-2) (hereinafter also referred to as "blocked isocyanate monomer (a-1)" ) is preferably a structural unit derived from
  • the isocyanate monomer (a-1-1) is preferably represented by the following formula (4).
  • R 1 , R 2 and n have the same meanings as the symbols in formula (1).
  • isocyanate monomer (a-1-1) represented by formula (4) for example, a (meth)acrylic acid ester compound having an isocyanato group, and a 1:1 (mole ratio).
  • (Meth)acrylic acid ester compounds having an isocyanato group include, for example, 2-(meth)acryloyloxyethyl isocyanate, 3-(meth)acryloyloxy-n-propyl isocyanate, 2-(meth)acryloyloxyisopropyl isocyanate, 4 -(meth)acryloyloxy-n-butyl isocyanate, 2-(meth)acryloyloxy-tert-butyl isocyanate, 2-(meth)acryloyloxybutyl-4-isocyanate, 2-(meth)acryloyloxybutyl-3-isocyanate , 2-(meth) acryloyloxybutyl-2-isocyanate, 2-(meth) acryloyloxybutyl-1-isocyanate, 5-(meth) acryloyloxy-n-pentyl isocyanate, 6-(meth) acryloyloxy-n- hexyl is
  • Hydroxyl-containing (meth)acrylates include 2-hydroxyalkyl (meth)acrylates.
  • the alkyl group of 2-hydroxyalkyl (meth)acrylate is preferably an ethyl group or an n-propyl group, more preferably an ethyl group.
  • diisocyanate compounds include hexamethylene diisocyanate, 2,4- (or 2,6-) tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 3,5,5-trimethyl-3- isocyanatomethylcyclohexyl isocyanate (IPDI), m-(or p-)xylene diisocyanate, 1,3-(or 1,4-)bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, lysine diisocyanate and the like.
  • TDI 2,4- (or 2,6-) tolylene diisocyanate
  • MDI 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
  • IPDI 3,5,5-trimethyl-3- isocyanatomethylcyclohexyl isocyanate
  • m-(or p-)xylene diisocyanate 1,3-(or 1,4-)bis(isocyanatomethyl)cyclo
  • the isocyanate monomer (a-1-1) is 2-(meth)acryloyloxyethyl isocyanate, 2-(isocyanatoethyloxy)ethyl (meth) Acrylates or 1,1-bis((meth)acryloyloxymethyl)ethyl isocyanate are preferred, and 2-(meth)acryloyloxyethyl isocyanate is more preferred.
  • the blocking agent (a-1-2) is represented by R 11 -H and includes salts thereof.
  • R 11 is -C(COOR 3 )(COOR 4 )R 12 , and R 3 and R 4 have the same meanings as the symbols in formula (1).
  • R 12 is a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • the blocking agent (a-1-2) is preferably a dialkyl malonic acid ester, more preferably at least one selected from malonic acid diesters, malonic acid monoesters and malonic acid, and still more preferably malonic acid diesters.
  • Malonic acid monoesters, malonic acid diesters, fatty alcohols such as, for example, methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol; cyclohexyl It can be obtained by reacting an alicyclic alcohol such as methanol; an alcohol containing an aromatic ring such as benzyl alcohol with malonic acid, or a mixed ester in which the two alcohols are different. Of these, dimethyl ester or diethyl ester is preferred, and diethyl ester is more preferred, in terms of volatility of alcohol, availability, cost and quality.
  • the transesterification reaction proceeds very easily, and the presence of hydroxyl groups facilitates the exchange.
  • This reaction is an equilibrium reaction, and the alcohol generated by the transesterification of the alkyl ester structure of the original blocking agent volatilizes and goes out of the system, and the equilibrium of the equilibrium reaction is the ester formation with other hydroxyl groups. It is presumed that the cross-linking is progressing.
  • Salts of R 11 —H include, for example, salts of metals of groups 1, 2 and 13 of the periodic table. Among them, the salt of R 11 —H is preferably sodium, potassium, magnesium, calcium or aluminum salt, more preferably sodium or aluminum salt.
  • the blocked isocyanate monomer (a-1) can be produced by a known method. For example, as in the following methods (i) to (iii), isocyanate monomer (a-1-1) and blocking agent (a-1-2) are reacted in a reaction vessel to produce can do.
  • the reaction temperature is not particularly limited and can be appropriately set depending on the type and amount ratio of the isocyanate monomer (a-1-1) and the blocking agent (a-1-2). ° C. or less is preferable, and 5° C. or more and 70° C. or less is more preferable.
  • the reaction time is not particularly limited and can be set as appropriate, but is preferably 30 minutes or more and 168 hours or less.
  • a commercially available product can also be used as the blocked isocyanate monomer (a-1).
  • Examples of commercially available products include Karenz (registered trademark) MOI-DEM and Karenz (registered trademark) AOI-DEM manufactured by Showa Denko K.K.
  • the content of the structural unit (A-1) when the total of all structural units of the polymer (A) is 100 mol% is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, It is more preferably 2.0 mol % or more, preferably 40 mol % or less, more preferably 35.5 mol % or less, still more preferably 30.0 mol % or less.
  • the polymer (A) in one embodiment of the present invention may contain a structural unit (A-2).
  • the structural unit (A-2) is represented by the following formula (2).
  • R 7 , R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom, an ester bond and/or a C 1-6 group optionally containing a carboxy group, preferably a C 1-4 represents a hydrocarbon group containing a straight chain or a branched chain
  • R 10 may have at least one selected from an ester bond, a carbonyl group and an ether bond and has 0 to 18 carbon atoms, preferably 0 to 12 Denotes hydrocarbon groups, including straight or branched chains.
  • the structural unit (A-2) is preferably a structural unit derived from the monomer (a-2).
  • the monomer (a-2) include unsaturated monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, 2-pentenoic acid and cinnamic acid; unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid and itaconic acid; Acid; butenedioic acid mono-chain alkyl ester such as monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, mono-n-butyl fumarate, monomethyl maleate, monoethyl maleate, mono-2-ethylhexyl maleate, mono-n-butyl maleate; fumaric acid Butenedioic acid monocyclic alkyl esters such as monocyclopentyl, monocyclohexyl fumarate, monocyclopentyl maleate and monocyclohexyl maleate; Ester; 2-hydroxyethyl (meth)acrylate,
  • (meth)acrylic acid unsaturated dicarboxylic acid monoesters such as monoethyl fumarate, monopropyl fumarate, monobutyl fumarate, monoethyl itaconate, monopropyl itaconate, monobutyl itaconate, 2-hydroxyethyl (meth) Acrylates and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate are preferred, and (meth)acrylic acid is more preferred.
  • the structural unit (A-2) may be of one type alone, or may be a combination of two or more types.
  • the content of the structural unit (A-2) is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, when the total of all structural units of the polymer (A) is 100 mol%, It is more preferably 1.5 mol % or more, preferably 20.0 mol % or less, more preferably 15.0 mol % or less, still more preferably 10.0 mol % or less.
  • the polymer (A) in one embodiment of the present invention may contain a structural unit (A-3).
  • Structural unit (A-3) is a structural unit other than structural unit (A-1) and structural unit (A-2).
  • the structural unit (A-3) is preferably represented by the following formula (3).
  • R 5 represents a hydrogen atom or a C 1-4 aliphatic saturated hydrocarbon group containing a straight or branched chain.
  • R 6 may contain an ether bond and/or a sulfide bond, and a hydrogen atom is a hydroxyl group, a nitro group, a carboxy group, a salt of a carboxy group, a sulfo group, a salt of a sulfo group, an amino group, a nitroso group, a cyano group, a sulfino optionally substituted by a group, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom or an astatine atom, an aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 6 to 19 carbon atoms, preferably represents an aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms.
  • the structural unit (A-3) is preferably a structural unit derived from the monomer (a-3).
  • the monomer (a-3) is not particularly limited as long as it has a conjugated diene moiety and is not included in the monomer (a-1) or the monomer (a-2).
  • Examples of the monomer (a-3) include (meth)acrylic acid esters, (meth)acrylic acid amides, vinyl compounds, styrenes, unsaturated dicarboxylic acid diesters, unsaturated polybasic acid anhydrides, and the like. is mentioned.
  • (Meth)acrylic acid esters are preferably ester compounds formed by carboxylic acid compound (a-3-1) and R 6 --OH (a-3-2).
  • R 6 has the same meaning as the code in formula (3).
  • R6 is a methyl group, ethyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-propyl group, i-propyl group, 2-ethylhexyl group, n-dodecyl group. , benzyl group, and the like. Among them, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a propyl group and a 2-ethylhexyl group are preferred.
  • Examples of (meth)acrylic acid esters include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, and n-butyl (meth)acrylate.
  • (meth) acrylate sec-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate, Benzyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate , methylcyclohexyl (meth)acrylate, and ethylcyclohexyl (meth)acrylate.
  • methyl (meth)acrylate and butyl (meth)acrylate are preferred.
  • (meth)acrylic acid amides include (meth)acrylic acid amide, (meth)acrylic acid N,N-dimethylamide, (meth)acrylic acid N,N-diethylamide, (meth)acrylic acid N, N-dipropylamide, (meth)acrylic acid N,N-di-isopropylamide, (meth)acrylic acid anthracenylamide, N-isopropyl (meth)acrylamide, (meth)acrylic morpholine, diacetone (meth) acrylamide and the like.
  • vinyl compounds include norbornene (bicyclo[2.2.1]hept-2-ene), 5-methylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5-ethylbicyclo[2.2 .1]hept-2-ene, tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodeca-3-ene, 8-methyltetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodeca-3-ene, 8-ethyltetracyclo[4.4.0.1 2,5 .
  • styrenes include styrene, ⁇ -, o-, m-, p-alkyl, nitro, cyano, and amide derivatives of styrene.
  • unsaturated dicarboxylic acid diesters include diethyl citraconate, diethyl maleate, diethyl fumarate, and diethyl itaconate.
  • unsaturated polybasic acid anhydrides include maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride.
  • the structural unit (A-3) may be of one type alone, or may be a combination of two or more types.
  • the content of the structural unit (A-3) is preferably 1.0 mol% or more, more preferably 5.0 mol% or more, when the total of all structural units of the polymer (A) is 100 mol%, More preferably 10.0 mol% or more, particularly preferably 60.0 mol% or more, preferably 99.5 mol% or less, more preferably 99.0 mol% or less, still more preferably 97.0 mol% or less , and particularly preferably 95.0 mol % or less.
  • Polymer emulsion (B) which is one embodiment of the present invention, can be produced by a known method.
  • the monomer (a-1) and water are emulsified and dispersed in advance, preferably using a surfactant to prepare a monomer emulsion, then water and preferably a surfactant are charged into a reaction vessel, After raising the temperature, it is preferable to add dropwise the previously prepared monomer emulsion and preferably add a radical polymerization initiator as appropriate for emulsion polymerization.
  • the reaction temperature and reaction time can be appropriately set according to the type and amount of the monomers used.
  • the monomer (a-2) and/or the monomer (a-3) may be used during the production of the polymer emulsion (B).
  • the monomer (a-1) used in the production of the polymer emulsion (B) and the ratio of the monomer (a-2) and the monomer (a-3) preferably used are Based on 100 mol% of the entire body, the monomer (a-1) is 0.5 mol% or more, preferably 1.0 mol% or more, more preferably 2.0 mol% or more, and 40.0 mol% Below, it is preferably 35.0 mol % or less, more preferably 30.0 mol % or less.
  • Monomer (a-2) is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, still more preferably 1.5 mol% or more, based on 100 mol% of the total monomer. , preferably 20.0 mol % or less, more preferably 15.0 mol % or less, still more preferably 10.0 mol % or less.
  • Monomer (a-3) is preferably 1.0 mol% or more, more preferably 5.0 mol% or more, still more preferably 10.0 mol% or more, and especially It is preferably 60.0 mol% or more, preferably 99.5 mol% or less, more preferably 99.0 mol% or less, still more preferably 97.0 mol% or less, particularly preferably 95.0 mol% or less. be.
  • the blending amount of each of the above monomers is substantially the same as the content of each structural unit when the total of all structural units in the polymer (A) is 100 mol%.
  • the solvent for the polymer emulsion (B) of the present invention is water.
  • the solvent may contain a solvent that is compatible with water, and the content thereof is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and still more preferably 0.5% by mass or less based on the total solvent.
  • Solvents compatible with water include, for example, alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone.
  • the polymer emulsion (B) is preferably polymerized in the presence of a surfactant (C), a chain transfer agent (D) and a polymerization initiator (E).
  • the production of polymer emulsion (B) is preferably carried out in the presence of surfactant (C).
  • the surfactant is not particularly limited, but one or more of commonly used nonionic emulsifiers, anionic emulsifiers or reactive surfactants can be used.
  • Surfactant (C) is preferably an anionic emulsifier or a reactive surfactant, and more preferably a reactive surfactant for suppressing bleeding out of the surfactant onto the surface after drying the polymer emulsion.
  • nonionic emulsifiers include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alcohol ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene polycyclic phenyl ethers, polyoxyalkylene alkyl ethers, sorbitan fatty acid esters, and polyoxyethylene fatty acid esters. and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters.
  • anionic emulsifiers include alkylbenzene sulfonates, alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyalkylene alkyl ether phosphates or their salts, polyoxyalkylene alkylphenyl ether phosphates or their salts. Salts, fatty acid salts and the like can be mentioned, and examples of salts include alkali metals such as sodium and potassium, ammonia, amines and the like.
  • reactive surfactants include compounds with structures such as formulas (4) to (6).
  • R 21 , R 23 , R 24 and R 25 are hydrogen or an alkyl group
  • R 22 is an alkyl group or an alkylphenyl group
  • A is -CH 2 -CH 2 - etc. is an alkylene group
  • M is an ammonium salt or a metal salt such as potassium or sodium
  • n is an integer of 2-20
  • m is an integer of 0-20.
  • Examples of compounds represented by formula (4) include Aqualon (registered trademark) KH-10 and KH-5 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
  • Examples of the compound represented by formula (5) include Adekari Soap (registered trademark) SE-10N (manufactured by ADEKA Corporation) and the like.
  • Examples of the compound represented by formula (6) include Aqualon (registered trademark) HS-10 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
  • the surfactant (C) is preferably contained in an amount of 0.1% or more and 20% or less based on the solid content of the polymer (A) in terms of ensuring particle stability during polymerization and suppressing an increase in viscosity. , more preferably 0.3% or more and 10% or less, and more preferably 0.5% or more and 5% or less.
  • a chain transfer agent can be used as needed to control the molecular weight of the polymer.
  • the chain transfer agent is not particularly limited, but alkylmercaptans such as n-hexylmercaptan, n-octylmercaptan, t-octylmercaptan, n-dodecylmercaptan, t-dodecylmercaptan and n-stearylmercaptan; Xanthogen compounds such as 4-methyl-1-pentene, 2,4-diphenyl-4-methyl-2-pentene, dimethylxanthogen disulfide, diisopropylxanthogen disulfide; terpinolene, tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetramethylthiuram thiuram compounds such as monosulfide; phenol compounds such as 2,6-di-t-butan, phenol compounds such as
  • the polymer emulsion (B) is preferably produced in the presence of the polymerization initiator (E).
  • a polymerization initiator and a reducing agent may be used in combination as a redox polymerization initiator. Potassium hydrogen sulfite, sodium bisulfite, potassium sulfite, sodium sulfite and the like can be used as the reducing agent.
  • the polymerization initiator is not particularly limited, but inorganic polymerization initiators typified by persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate; 2,2-di(4,4-di-(t- Butylperoxy)cyclohexyl)propane, 1-di-(t-hexylperoxy)cyclohexane, 1,1-di-(t-butylperoxy)cyclohexane, 4,4-di-(t-butylperoxy) n-butyl grass acid, 2,2-di(t-butylperoxy)butane, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, 1, 1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, t-butylcumyl peroxide, di-t
  • the polymerization initiator (E) is preferably potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide, hydroperoxide, azobisisobutyronitrile, 2, 2′-Azobis(isobutyrate)dimethyl is preferred, and potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate are more preferred because of their good solubility in water.
  • the polymerization initiator (E) is preferably contained in an amount of 0.01% or more and 5.0% or less, more preferably 0.03% or more and 4.0% or less, relative to the solid content of the polymer (A). Preferably, it is more preferably contained in an amount of 0.05 to 3.0%. If the polymerization initiator (E) is 0.01% or more and 5.0% or less, the amount of residual monomers after the reaction can be reduced, and the influence of physical properties due to the structure derived from the initiator can be suppressed, which is preferable.
  • the polymer emulsion (B) may contain one or more of defoamer, filler, leveling agent and solvent.
  • the glass transition temperature of the solid content in the polymer emulsion (B) is preferably 0°C or higher and 110°C or lower, more preferably 25°C or higher and 105°C or lower, and even more preferably 45°C or higher and 100°C or lower.
  • the glass transition temperature is 110° C. or less, the progress of cross-linking during heat curing at a low temperature is preferably rapid, and when it is 0° C. or more, the stability of the blocking group is obtained, which is preferable.
  • thermosetting resin composition (G) One embodiment of the present invention comprises a polymer emulsion (B) and an acrylic polyol polymer emulsion (F) described later, wherein the polymer (A) contains structural units (A-1) and (A-3)
  • a two-component thermosetting resin composition (G) comprising The polymer emulsion (B) and the acrylic polyol polymer emulsion (F) are prepared separately and then mixed for use, or stored in separate containers until use.
  • the two-component thermosetting resin composition (G) can be suitably used as a paint.
  • acrylic polyol polymer emulsion (F) As the acrylic polyol polymer emulsion (F), conventionally known emulsions can be used without limitation, but an emulsion containing an acrylic polyol polymer represented by the following formula (7) is preferable.
  • R 31 and R 33 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched C 1-6, preferably C 1-4 saturated aliphatic hydrocarbon group.
  • R 32 is a C 1-20, preferably C 1-8 divalent aliphatic saturated hydrocarbon group optionally having an ester bond and/or a carbonyl group, or a C 6-20, preferably It represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms.
  • R 34 represents a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • m represents an integer of 1 or more
  • p represents 0 or an integer of 1 or more.
  • the acrylic polyol polymer emulsion (F) is, for example, a mixture containing a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer.
  • the acrylic polyol polymer emulsion (F) is, for example, a mixture containing a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer.
  • hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxyphenyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, mono-2-((meth)acryloyloxy)ethylsuccinic acid, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, etc.)
  • Examples thereof include monoesterified products of alcohol and (meth)acrylic acid, compounds obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone in monoesterified products of polyhydric alcohol and (meth)acrylic acid, and the like. More than one species can be used in combination.
  • 2-hydroxyethyl (meth)acrylate can be preferably used.
  • copolymerizable polymerizable unsaturated monomers include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) Acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate ) Alkyl esters of (meth)acrylic acid such as acrylate; (meth)acrylic acid, maleic acid, carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as maleic anhydride; N,N-dimethylaminoethyl
  • (meth)acrylic acid methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, Tert-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate can be preferably used.
  • Ratio of the number of moles of (A-1) in the polymer emulsion (B) to the number of moles of hydroxyl groups in the acrylic polyol polymer emulsion (F) (moles of (A-1) in the polymer emulsion (B) number: the number of moles of hydroxyl groups in the acrylic polyol polymer emulsion (F)) is preferably 2:1 to 1:4, more preferably 1.5:1 to 1:3, and 1:1 to 1:2. 5 is more preferred.
  • the two-component thermosetting resin composition (G) contains pigments, dyes, antioxidants, thickeners, and fillers, if necessary.
  • the two-component thermosetting resin composition (G) can be suitably used as a paint.
  • One embodiment of the present invention is a cured resin film (H) obtained by curing the two-component thermosetting resin composition (G).
  • the cured resin film (H) can be obtained by mixing the prepared polymer emulsion (B) and acrylic polyol polymer emulsion (F), and then thermally curing the mixture by a known method.
  • the temperature during heat curing is preferably 80° C. or higher, more preferably 90° C. or higher, and preferably 120° C. or lower, more preferably 110° C. or lower. It is believed that the cured resin film (H) is formed by cross-linking the structural unit (A-1) in the polymer emulsion (B) and the acrylic polyol polymer in the acrylic polyol polymer emulsion (F). be done.
  • the cured resin film (H) can be suitably used as a coating film (I), a coating agent (J), and an adhesive (K).
  • One embodiment of the present invention is a method for storing polymer emulsion (B), wherein the polymer emulsion (B) is stored at a temperature of 0°C to 25°C, preferably 2°C to 10°C. Within the above temperature range, the blocking group (-R 11 ) derived from the blocking agent (a-1-2) in the structural unit (A-1) in the polymer emulsion (B) reacts with water. , the decomposition of the structural unit (A-1) can be suppressed.
  • the storage conditions other than the temperature and the storage period can be appropriately set.
  • the number-average molecular weight (Mn) and weight-average molecular weight (Mw) were obtained by adding 1.5 ml of tetrahydrofuran to about 0.1 g of the polymer emulsion (B) obtained in Examples 1 to 8, and then mixing it down by hand to dissolve it. , was measured by GPC (gel permeation chromatography), and converted to polystyrene. Comparative Examples 1 and 2 were also treated in the same manner.
  • the glass transition temperature (Tg) was measured by putting about 1 g of the polymer emulsion (B) obtained in Examples 1 to 8 in an aluminum cup, drying it at 25°C for 24 hours, storing it in a desiccator for 12 hours, and drying it. I got the resin. About 7 mg of the obtained dried resin was weighed into a non-sealed aluminum pan and measured using differential scanning calorimetry (EXSTAR6000, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) at a temperature increase rate of 10 ° C./min from -20 ° C. to 120. C., cooled to -20.degree. C., and then heated to 120.degree. C. again. Comparative Examples 1 and 2 were also treated in the same manner.
  • a tensile test was performed according to JIS-K7127-1999. This test measures the modulus at 100% elongation (M100), the modulus at 300% elongation (M300), the modulus at 500% elongation (M500), tensile strength (Tb) and elongation at break (Eb) at room temperature. bottom.
  • R 3 OH and R 4 OH in the polymer were carried out by adding about 1 g of polymer emulsion (B) to about 20 g of cyclohexane, mixing well, and then subjecting the supernatant to gas chromatography Agilent 6850 (manufactured by Agilent Technologies, Inc.). was carried out using Comparative Examples 1 and 2 were also treated in the same manner. Storage stability is excellent when the decomposition rate is 80% or less, preferably 50% or less.
  • An acrylic polyol polymer emulsion (F) was prepared as follows. 139 g of deionized water was placed in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, and heated to an internal temperature of 80° C. in a water bath while purging the inside of the system with nitrogen gas.
  • Acrylic acid manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. 3.0 g, methyl methacrylate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 60 g, n-butyl acrylate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 90 g, n-butyl methacrylate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) in another 300 mL glass beaker Co., Ltd.) 7.0 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 20 g, styrene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 20 g, 2-ethylhexyl thioglycolate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 .6 g, 100 g of deionized water, and 3.0 g of Aqualon (registered trademark) KH-10 were added and vigorous
  • catalyst solution A potassium persulfate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.60 g, deionized water 11.4 g) was added all at once. .
  • catalyst solution B 60 mg of potassium persulfate and 1.1 g of deionized water was added over 3 hours. After the addition of catalyst solution B was completed, the mixture was further aged at 80° C. for 1.5 hours. After completion of aging, the mixture was cooled to 30° C.
  • thermosetting resin composition (G) and a cured resin film (H) were prepared as follows. 110 g of deionized water, 0.05 g of Aqualon (registered trademark) KH-10 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), sodium bisulfite (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, condenser, and thermometer. 0.47 g was added, and the system was heated to an internal temperature of 50°C in a water bath while purging the inside of the system with nitrogen gas.
  • Aqualon (registered trademark) KH-10 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
  • sodium bisulfite manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
  • the obtained polymer emulsion (B) (in Table 2: polymer EM) and the acrylic polyol polymer emulsion (F) obtained in Preparation Example 1 (in Table 2: AP polymer EM) are listed in Table 2. were mixed for 30 minutes to obtain a two-component thermosetting resin composition (G) (copolymer emulsion) of Example 1.
  • the obtained two-component thermosetting resin composition (G) was applied to a glass substrate coated with a release agent so as to have a thickness of 50 ⁇ 20 ⁇ m, and cured at 100 ° C. for 15 minutes.
  • a cured film (H) was obtained.
  • the two-component thermosetting resin composition was stored at 23 ° C. under dry air for 2 months, and then placed on a glass substrate coated with a release agent. It was applied so as to have a thickness of 20 ⁇ m and cured at 100° C. for 15 minutes to obtain a cured resin film.
  • Examples 2 to 8 Comparative Examples 1 and 2
  • Polymer emulsion (B), two-component thermosetting resin composition (G) and cured resin film of Examples 2 to 8 were performed in the same manner as in Example 1 except that the compositions shown in Tables 1 and 2 were used.
  • (H) and polymer emulsions, two-component thermosetting resin compositions, and cured resin films of Comparative Examples 1 and 2 were obtained.
  • Examples 1-8 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Tables 1-3.
  • * is unbroken ( ⁇ 0.1)
  • ** is unbroken (>0.9)
  • *** is unbroken (>0.8)
  • over 800 is the upper limit of measurement
  • N /A indicates unmeasurable
  • n/a indicates unmeasured.

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Abstract

本発明は、優れた保存安定性を有する重合体エマルジョン、該重合体エマルジョンを含み、低温における優れた硬化性を有する熱硬化性樹脂組成物、該熱硬化性樹脂組成物を含む塗料、該熱硬化性樹脂組成物を硬化させた樹脂硬化膜、該樹脂硬化膜を含む塗膜、および該重合体エマルジョンの保管方法を提供することを目的とする。 本発明は、所定の構成単位(A-1)を含む重合体(A)と、水とを含み、前記重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの前記構成単位(A-1)の含有割合が、0.5モル%以上40モル%以下である、重合体エマルジョン(B)の発明を含む。

Description

重合体エマルジョンおよびその保管方法、該重合体エマルジョンを用いた二液系熱硬化性樹脂組成物、樹脂硬化膜、ならびに塗膜
 本発明は、重合体エマルジョンおよびその保管方法、該重合体エマルジョンを用いた二液系熱硬化性樹脂組成物、樹脂硬化膜、ならびに塗膜に関する。
 ブロックイソシアネート化合物は、イソシアナト基を有する化合物のイソシアナト基をブロック剤と反応させてイソシアナト基の反応性を不活化(ブロック)した化合物である。イソシアナト基がブロックされていることにより、ブロックイソシアネート化合物は、イソシアナト基と反応する活性水素基のような官能基を有する化合物と、必ずしも別々に調製および保存する必要はなく、一液として調製し保存しておくことも可能になる。そのため、ブロックイソシアネート化合物は、接着剤、コーティング剤、成形材料、樹脂組成物等に広く用いられている。また、近年、地球環境保護意識の高まり等により、水系の樹脂組成物が着目されている。
 例えば、特許文献1は、イソシアネート基を有するエチレン性不飽和単量体とアミンとの反応から得られるウレア基を有するエチレン性不飽和単量体と、グリオキザールをpHが6~8の条件下で反応して得られる4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン基を有するエチレン性不飽和単量体及び他のエチレン性不飽和単量体からなる単量体組成物を乳化重合して得られる、一液架橋型ポリマーエマルジョン組成物等を開示している。
 特許文献2は、亜硫酸もしくは亜硫酸水素塩付加物としてブロックされたイソシアネート基を含有するビニルモノマー(A)と、イソシアネート基と反応性を有する活性水素基を含有するエチレン性不飽和化合物(B)とを重合させて得られる重合体、または前記ビニルモノマー(A)と、前記エチレン性不飽和化合物(B)と、さらに他のエチレン性不飽和化合物(C)とを重合させて得られる重合体を含み、前記ビニルモノマー(A)が所定の化合物を含む水性樹脂組成物を開示している。
 特許文献3は、イソシアネート基がブロック剤によってブロックされたブロックイソシアネート、および保護コロイド剤を含有せず所定の界面活性剤を含有する分散剤を含有する水分散型ブロックイソシアネート組成物を開示している。
 特許文献4は、ブロックイソシアナト基を有する構成単位(a)、酸基を有する構成単位(b)及びエポキシ基を有する構成単位(c)を含有することを特徴とする共重合体(A)を開示している。
 特許文献5は、ブロックイソシアナト基を有する構成単位(a)及び酸基を有する構成単位(b)を含有する共重合体(A)と、水酸基含有有機溶剤(B)と、反応性希釈剤(C)と、光重合開始剤(D)とを含有することを特徴とする感光性樹脂組成物を開示している。
特開2010-59239号公報 特許第3517821号公報 特許第5563864号公報 国際公開第2019/026546号 国際公開第2019/026547号
 特許文献1においては、ポリマーエマルジョンを110℃で10分間乾燥させて樹脂を作製しているが、ポリマーエマルジョンの保存安定性について検討を行っていない。
 特許文献2においては、水性樹脂組成物の分散体を室温で3カ月放置しても沈殿が見られず優れた安定性を示したが、水性樹脂組成物の加熱硬化時の温度が130℃~200℃であった。
 特許文献3においては、水分散型ブロックイソシアネート組成物を、25℃において1週間放置しても目視により相分離が観察されなかったことが開示されているが、該組成物の加熱硬化温度は130℃~160℃であった。
 特許文献4においては、100℃で熱硬化が可能であるものの、エポキシ基を有する化合物が水と反応するため、造膜後に十分乾燥させる必要があり、また、有機溶剤を含む組成物として調製されているため揮発性有機化合物(VOC)削減の観点からも改善の余地があった。
 特許文献5においては、100℃で熱硬化が可能であるものの、共重合体の平均分子量が大きくなると、ブロックイソシアナト基を有する化合物中のブロック基と、水酸基を有する化合物中の水酸基との反応が遅くなるため、該反応を向上させるため、高価なブロックイソシアネートモノマーの使用量を増やす必要があり、改善の余地があった。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、優れた保存安定性を有する重合体エマルジョン、該重合体エマルジョンを含み、低温における優れた硬化性を有する熱硬化性樹脂組成物、該熱硬化性樹脂組成物を含む塗料、該熱硬化性樹脂組成物を硬化させた樹脂硬化膜、該樹脂硬化膜を含む塗膜、および該重合体エマルジョンの保管方法を提供することを目的とする。
 本発明は以下の態様を含む。
 [1] 下記式(1)で表される構成単位(A-1)を含む重合体(A)と、水とを含み、前記重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの前記構成単位(A-1)の含有割合が、0.5モル%以上40モル%以下である、重合体エマルジョン(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2はエーテル結合を有してもよい直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~20の2~4価の脂肪族飽和炭化水素基、またはウレタン結合を有してもよい炭素数6~20の2価の脂環式炭化水素基もしくは芳香族炭化水素基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数6~20のシクロアルキル基もしくはアリールアルキル基を示し、nは1または2である。
 [2] 前記構成単位(A-1)が、式(1-1)で表される、[1]に記載の重合体エマルジョン(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(1-1)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義であり、R2-2はエーテル結合を有してもよい炭素数2~4の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示す。
 [3] 前記構成単位(A-1)が、式(1-2)で表される、[1]または[2]に記載の重合体エマルジョン(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式(1-2)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義である。
 [4] 前記構成単位(A-1)の式中のR3およびR4がエチル基である、[1]~[3]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)。
 [5] 前記重合体(A)が、下記式(3)で表される構成単位(A-3)を重合体(A)の構成単位として含む、[1]~[4]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(3)中、R5は水素原子または直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を示す。R6はエーテル結合および/またはスルフィド結合を含んでもよく、水素原子が水酸基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホ基、スルホ基の塩、アミノ基、ニトロソ基、シアノ基、スルフィノ基、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アスタチン原子で置換されてもよい炭素数が1~18の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数が6~19の芳香族炭化水素を示す。
 [6] 前記重合体(A)が、下記式(2)で表される構成単位(A-2)を重合体の構成単位として更に含む、[1]~[5]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 式(2)中、R7、R8、およびR9は、それぞれ独立して水素原子、またはエステル結合および/またはカルボキシ基を含んでもよい炭素数1~6の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示し、R10はエステル結合、カルボニル基およびエーテル結合から選ばれる少なくとも一つを有してもよい炭素数が0~18の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示す。
 [7] 前記重合体エマルジョン(B)中の固形分のガラス転移点温度(Tg)が0℃以上110℃以下である、[1]~[6]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)。
 [8] [5]~[7]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)と、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)とを含む、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)。
 [9] 前記重合体エマルジョン(B)中の構成単位(A-1)のモル数と、前記アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)中の水酸基のモル数の比が2:1~1:4である、[8]に記載の二液系熱硬化性樹脂組成物(G)。
 [10] [8]または[9]に記載の二液系熱硬化性樹脂組成物(G)を硬化させた、樹脂硬化膜(H)。
 [11] [10]に記載の樹脂硬化膜(H)を含む、塗膜(I)。
 [12] [1]~[7]のいずれかに記載の重合体エマルジョン(B)を0℃~25℃の温度で保管する、重合体エマルジョン(B)の保管方法。
 本発明によれば、優れた保存安定性を有する重合体エマルジョン、該重合体エマルジョンを含み、低温における優れた硬化性を有する熱硬化性樹脂組成物、該熱硬化性樹脂組成物を含む塗料、該熱硬化性樹脂組成物を硬化させた樹脂硬化膜、該樹脂硬化膜を含む塗膜、および該重合体エマルジョンの保管方法を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
 なお、本明細書において(メタ)アクリレートと表記したものは、アクリレート及びメタクリレートのいずれでもよいことを意味している。また、(メタ)アクリル酸と表記したものは、アクリル酸及びメタクリル酸のいずれでもよいことを意味している。
<重合体エマルジョン(B)>
 本発明の一実施形態は、下記式(1)で表される構成単位(A-1)を含む重合体(A)と水とを含み、前記重合体(A)中の全構成単位の合計を100モル%としたときの前記構成単位(A-1)の含有割合が、0.5モル%以上40モル%以下である、重合体エマルジョン(B)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2はエーテル結合を有してもよい直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~20の2~4価の脂肪族飽和炭化水素基、またはウレタン結合を有してもよい炭素数6~20の2価の脂環式炭化水素基もしくは芳香族炭化水素基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数6~20のシクロアルキル基もしくはアリールアルキル基を示し、nは1または2である。
〔重合体(A)〕
 本発明の重合体(A)は、式(1)で表される構成単位(A-1)(以下、「構成単位(A-1)」ともいう)を含み、構成単位(A-1)~(A-3)の全構成単位(以下、「全構成単位」という)の合計を100モル%としたときに下記式(1)で表される構成単位(A-1)を0.5モル%以上40モル%以下含む。さらに式(2)で表される構成単位(A-2)(以下、「構成単位(A-2)」ともいう)および/または式(3)で表される構成単位(A-3)(以下、「構成単位(A-3)」ともいう)を含むことが好ましい。
[構成単位(A-1)]
 重合体(A)の構成単位(A-1)は、式(1)で表される。構成単位(A-1)は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2はエーテル結合を有してもよい直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~20、好ましくは炭素数1~8の2~4価、好ましくは2価の脂肪族飽和炭化水素基、またはウレタン結合を有してもよい炭素数6~20の2価の脂環式炭化水素基もしくは芳香族炭化水素基を示す。R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10、好ましくは炭素数2~8のアルキル基、または炭素数6~20、好ましくは炭素数6~12のシクロアルキル基もしくはアリールアルキル基を表し、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、特に好ましくはエチル基である。nは1または2である。
 構成単位(A-1)は、式(1-1)で表されることが好ましく、式(1-2)で表されることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(1-1)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義であり、R2-2はエーテル結合を有してもよい炭素数2~4の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式(1-2)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義である。
 本発明の別の形態においては、構成単位(A-1)は、式(1-3)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(1-3)中、R1およびR2は式(1)の各符号と同義である。R2は、エーテル結合を有してもよい炭素数2~4の2価の脂肪族飽和炭化水素基がより好ましく、エチレン基がさらに好ましく、nは1が好ましい。R11は、後述するイソシアナト基のブロック剤(R11-H)またはその塩の残基を示す。
 構成単位(A-1)は、イソシアネートモノマー(a-1-1)をブロック剤(a-1-2)によりブロックした単量体(以下「ブロックイソシアネート単量体(a-1)」ともいう)由来の構成単位であることが好ましい。
 イソシアネートモノマー(a-1-1)は、以下の式(4)で表されることが好ましい。
 (CH2=CR1-C(=O)O)n-R2-NCO…(4)
 式(4)中、R1、R2およびnは式(1)の各符号と同義である。
 式(4)で示されるイソシアネートモノマー(a-1-1)としては、例えば、イソシアナト基を有する(メタ)アクリル酸エステル化合物、および水酸基含有(メタ)アクリレートとジイソシアネート化合物との1:1(モル比)の付加物が挙げられる。
 イソシアナト基を有する(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、例えば、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、3-(メタ)アクリロイルオキシ-n-プロピルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシイソプロピルイソシアネート、4-(メタ)アクリロイルオキシ-n-ブチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-tert-ブチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシブチル-4-イソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシブチル-3-イソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシブチル-2-イソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシブチル-1-イソシアネート、5-(メタ)アクリロイルオキシ-n-ペンチルイソシアネート、6-(メタ)アクリロイルオキシ-n-ヘキシルイソシアネート、7-(メタ)アクリロイルオキシ-n-ヘプチルイソシアネート、2-(イソシアナトエチルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、3-(メタ)アクリロイルオキシフェニルイソシアネート、4-(メタ)アクリロイルオキシフェニルイソシアネート、1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)メチルイソシアネート、1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートが挙げられる。
 水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、2-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。2-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、エチル基またはn-プロピル基が好ましく、エチル基がより好ましい。
 ジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4-(または2,6-)トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、3,5,5-トリメチル-3-イソシアナトメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI)、m-(またはp-)キシレンジイソシアネート、1,3-(または1,4-)ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
 このうち、製造容易性および/または原料の入手容易性の点から、イソシアネートモノマー(a-1-1)は2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(イソシアナトエチルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、または1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートであることが好ましく、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートがより好ましい。
 ブロック剤(a-1-2)はR11-Hで表され、その塩を含む。R11は-C(COOR3)(COOR4)R12であり、R3およびR4は、式(1)の各符号と同義である。R12は、水素原子または置換基を有してもよい炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6の炭化水素基である。
 ブロック剤(a-1-2)は、マロン酸ジアルキルエステルが好ましく、マロン酸ジエステル、マロン酸モノエステル、マロン酸から選ばれる少なくとも一つであることがより好ましく、マロン酸ジエステルがさらに好ましい。
 マロン酸モノエステル、マロン酸ジエステルは、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-プロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコールなどの脂肪族アルコール;シクロヘキシルメタノールなどの脂環式アルコール;ベンジルアルコールなどの芳香環を含むアルコールなどと、マロン酸とを反応させて得ることができ、2つのアルコールが異なる混合エステルであってもよい。これらのうち、アルコールの揮発のしやすさ、入手の容易さ、コストおよび品質の点からジメチルエステルまたはジエチルエステルが好ましく、ジエチルエステルがより好ましい。
 ブロック剤(a-1-2)がマロン酸ジアルキルエステルの場合、エステル交換反応が非常に進行しやすく、水酸基が存在すると容易に交換が進行する。この反応は平衡反応であり、元のブロック剤のアルキルエステル構造がエステル交換することで発生するアルコールが揮発して系外へ出ていくことで、平衡反応の平衡が他の水酸基とのエステル形成へと寄っていき、架橋が進行しているものと推定される。
 R11-Hの塩としては、例えば、周期表第1族、第2族および第13族の金属の塩が挙げられる。このうち、R11-Hの塩は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムまたはアルミニウムの塩が好ましく、ナトリウムまたはアルミニウムの塩がより好ましい。
 ブロックイソシアネート単量体(a-1)は、公知の方法により製造することができる。例えば、以下の(i)~(iii)の方法のようにして、イソシアネート単量体(a-1-1)とブロック剤(a-1-2)とを、反応容器内で反応させて製造することができる。
 (i)反応器中にブロック剤(a-1-2)を仕込み、攪拌下、イソシアネート単量体(a-1-1)を添加し反応させる方法
 (ii)反応器中にイソシアネート単量体(a-1-1)を仕込み、攪拌下、ブロック剤(a-1-2)を添加し反応させる方法
 (iii)反応器中に攪拌下、ブロック剤(a-1-2)と、イソシアネート単量体(a-1-1)の両方を同時に添加し反応させる方法
 反応温度は、特に限定されずイソシアネート単量体(a-1-1)およびブロック剤(a-1-2)の種類と量比によって適宜設定することができるが、例えば、-10℃以上90℃以下が好ましく、5℃以上70℃以下がより好ましい。また、反応時間は特に限定されず適宜設定することができるが、30分以上168時間以下が好ましい。
 また、ブロックイソシアネート単量体(a-1)は市販品のものを使用することもできる。市販品としては、例えば、昭和電工株式会社製カレンズ(登録商標)MOI-DEM、カレンズ(登録商標)AOI-DEMが挙げられる。
 重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの構成単位(A-1)の含有割合は、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1.0モル%以上、さらに好ましくは2.0モル%以上であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは35.5モル%以下、さらに好ましくは30.0モル%以下である。
[構成単位(A-2)]
 本発明の一実施態様における重合体(A)には、構成単位(A-2)が含まれていてもよい。構成単位(A-2)は、下記式(2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(2)中、R7、R8、およびR9は、それぞれ独立して水素原子、またはエステル結合および/またはカルボキシ基を含んでもよい炭素数1~6、好ましくは炭素数1~4の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示し、R10は、エステル結合、カルボニル基およびエーテル結合から選ばれる少なくとも一つを有してもよい炭素数が0~18、好ましくは0~12の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示す。
 構成単位(A-2)は、単量体(a-2)由来の構成単位であることが好ましい。単量体(a-2)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、2-ペンテン酸、桂皮酸などの不飽和モノカルボン酸;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸;フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノn-ブチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノ2-エチルヘキシル、マレイン酸モノn-ブチルなどのブテンジオン酸モノ鎖状アルキルエステル;フマル酸モノシクロペンチル、フマル酸モノシクロヘキシル、マレイン酸モノシクロペンチル、マレイン酸モノシクロヘキシルなどのブテンジオン酸モノ環状アルキルエステル;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノn-ブチル、イタコン酸モノシクロヘキシルなどのイタコン酸モノエステル;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、モノ-2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルコハク酸などが挙げられる。このうち、(メタ)アクリル酸、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、フマル酸モノブチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノプロピル、イタコン酸モノブチルなどの不飽和ジカルボン酸モノエステル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートおよび4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
 構成単位(A-2)は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。
 重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの構成単位(A-2)の含有割合は、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1.0モル%以上、さらに好ましくは1.5モル%以上であり、好ましくは20.0モル%以下、より好ましくは15.0モル%以下、さらに好ましくは10.0モル%以下である。
[構成単位(A-3)]
 本発明の一実施態様における重合体(A)には、構成単位(A-3)が含まれていてもよい。構成単位(A-3)は、構成単位(A-1)および構成単位(A-2)以外の構成単位である。構成単位(A-3)は、下記式(3)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(3)中、R5は水素原子または直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を示す。R6は、エーテル結合および/またはスルフィド結合を含んでもよく、水素原子が水酸基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホ基、スルホ基の塩、アミノ基、ニトロソ基、シアノ基、スルフィノ基、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アスタチン原子で置換されてもよい、炭素数が1~18、好ましくは炭素数1~12の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数が6~19、好ましくは炭素数6~12の芳香族炭化水素を示す。
 構成単位(A-3)は、単量体(a-3)由来の構成単位であることが好ましい。単量体(a-3)は、共役ジエン部位を有し、単量体(a-1)または単量体(a-2)に含まれないモノマーであれば、特に限定されない。単量体(a-3)としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸アミド類、ビニル化合物類、スチレン類、不飽和ジカルボン酸ジエステル、不飽和多塩基酸無水物などが挙げられる。
 (メタ)アクリル酸エステル類は、カルボン酸化合物(a-3-1)とR6-OH(a-3-2)によるエステル化合物であることが好ましい。
 カルボン酸化合物(a-3-1)としては、(メタ)アクリル酸が好ましい。
 R6-OH(a-3-2)において、R6は式(3)の符号と同義である。R6としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、i-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、2-エチルヘキシル基、n-ドデシル基、ベンジル基などが挙げられる。このうち、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、2-エチルヘキシル基が好ましい。
 (メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル(メタ)アクリルレート、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル(メタ)アクリルレート、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸エチルシクロヘキシルが挙げられる。このうち、(メタ)アクリル酸メチルおよび(メタ)アクリル酸ブチルが好ましい。
 (メタ)アクリル酸アミド類の具体例としては、(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジエチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジプロピルアミド、(メタ)アクリル酸N,N-ジ-イソプロピルアミド、(メタ)アクリル酸アントラセニルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルモルフォリン、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
 ビニル化合物の具体例としては、ノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン)、5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、ジシクロペンタジエン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-8-エン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-3-エン、トリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ-3-エン、トリシクロ[6.2.1.01,8]ウンデカ-9-エン、トリシクロ[6.2.1.01,8]ウンデカ-4-エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、8-メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、8-エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,12]ドデカ-3-エン、8-エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデカ-3-エン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカ-4-エン、ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]ペンタデカ-3-エン、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、(メタ)アクリル酸アニリド、(メタ)アクリロイルニトリル、アクロレイン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ビニルピリジン、酢酸ビニル、ビニルトルエン、ノルボルネン等が挙げられる。
 スチレン類の具体例としては、スチレン、スチレンのα-、o-、m-、p-アルキル、ニトロ、シアノ、アミド誘導体等が挙げられる。
 不飽和ジカルボン酸ジエステルの具体例としては、シトラコン酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等が挙げられる。
 不飽和多塩基酸無水物の具体例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
 構成単位(A-3)は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。
 重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの構成単位(A-3)の含有割合は、好ましくは1.0モル%以上、より好ましくは5.0モル%以上、さらに好ましくは10.0モル%以上、特に好ましくは60.0モル%以上であり、好ましくは99.5モル%以下、より好ましくは99.0モル%以下、さらに好ましくは97.0モル%以下、特に好ましくは95.0モル%以下である。
〔重合体エマルジョン(B)の製造方法〕
 本発明の一実施形態である重合体エマルジョン(B)は、公知の方法で製造することができる。例えば、予め単量体(a-1)と水とを、好ましくは界面活性剤を用いて乳化分散させモノマーエマルジョンを作製しておき、次いで、反応容器に水と好ましくは界面活性剤を仕込み、昇温させた後に、先に作製したモノマーエマルジョンを滴下し、好ましくはラジカル重合開始剤を適宜に添加して乳化重合するのが好ましい。但し、この製造方法に限定されるものではない。反応温度や反応時間は、使用する単量体の種類や量に応じて適宜設定することができる。
 重合体エマルジョン(B)の製造の際に、単量体(a-2)および/または単量体(a-3)を使用してもよい。
 重合体エマルジョン(B)の製造に際して使用される単量体(a-1)、ならびに好適に使用する単量体(a-2)および単量体(a-3)の比率は、これら単量体全体を100モル%として、単量体(a-1)を0.5モル%以上、好ましくは1.0モル%以上、より好ましくは2.0モル%以上であり、40.0モル%以下、好ましくは35.0モル%以下、より好ましくは30.0モル%以下である。
 単量体(a-2)は、単量体全体を100モル%として、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1.0モル%以上、さらに好ましくは1.5モル%以上であり、好ましくは20.0モル%以下、より好ましくは15.0モル%以下、さらに好ましくは10.0モル%以下である。
 単量体(a-3)は、単量体全体を100モル%として、好ましくは1.0モル%以上、より好ましくは5.0モル%以上、さらに好ましくは10.0モル%以上、特に好ましくは60.0モル%以上であり、好ましくは99.5モル%以下、より好ましくは99.0モル%以下、さらに好ましくは97.0モル%以下、特に好ましくは95.0モル%以下である。
 上記各単量体の配合量は、重合体(A)中の全構成単位の合計を100モル%としたときの各構成単位の含有量と実質同一である。
 本発明の重合体エマルジョン(B)の溶媒は、水である。溶媒中、水と相溶する溶媒を含んでもよく、その含有量は溶媒全体に対して好ましくは2質量%以下、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以下である。水と相溶する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。
 重合体エマルジョン(B)は、界面活性剤(C)、連鎖移動剤(D)、重合開始剤(E)の存在下で重合することが好ましい。
[界面活性剤(C)]
 重合体エマルジョン(B)の製造は、界面活性剤(C)の存在下で行うことが好ましい。界面活性剤としては特に限定されないが、一般的に用いられるノニオン性乳化剤、アニオン性乳化剤または反応性界面活性剤の1以上を使用することができる。界面活性剤(C)は、アニオン性乳化剤および反応性界面活性剤が好ましく、重合体エマルジョン乾燥後の界面活性剤の表面へのブリードアウト抑制の理由から反応性界面活性剤がより好ましい。
 ノニオン性乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルおよびポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
 アニオン性乳化剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステルまたはその塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステルまたはその塩、脂肪酸塩等が挙げられ、塩としては、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属、アンモニア、アミン類等が挙げられる。
 反応性界面活性剤としては、例えば式(4)~(6)のような構造の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(4)~(6)において、R21、R23,R24,R25は水素またはアルキル基、R22はアルキル基またはアルキルフェニル基等であり、Aは-CH2-CH2-等のアルキレン基、Mはアンモニウム塩またはカリウム、ナトリウム等の金属塩、nは2~20の整数、mは0~20の整数を示す。
 式(4)で表させる化合物としては、アクアロン(登録商標)KH-10、KH-5(第一工業製薬株式会社製)等が挙げられる。式(5)で表される化合物としては、アデカリアソープ(登録商標)SE-10N(株式会社ADEKA製)等が挙げられる。式(6)で表される化合物としては、アクアロン(登録商標)HS-10(第一工業製薬株式会社製)等が挙げられる。
 界面活性剤(C)は、重合中の粒子安定性が担保でき、粘度の増大も抑制できる点で重合体(A)の固形分に対して0.1%以上20%以下含まれることが好ましく、0.3%以上10%以下含まれることがより好ましく、0.5%以上5%以下含まれることがさらに好ましい。
[連鎖移動剤(D)]
 連鎖移動剤は重合体の分子量を調整するために必要に応じて用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されないが、n-ヘキシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン、t-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、n-ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン;2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、2,4-ジフェニル-4-メチル-2-ペンテン、ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイド等のキサントゲン化合物;ターピノレン、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系化合物;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のフェノール系化合物;アリルアルコール等のアリル化合物、ジクロルメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素化合物;α-ベンジルオキシスチレン、α-ベンジルオキシアクリロニトリル、α-ベンジルオキシアクリルアミド等のビニルエーテル;トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、イソプロパノール、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸2-エチルヘキシル等が挙げられる。これらを1種または2種以上用いてもよい。これらの連鎖移動剤の量は特に限定されないが、通常、重合体(A)の固形分に対して0~5%使用される。
[重合開始剤(E)]
 重合体エマルジョン(B)の製造は、重合開始剤(E)の存在下で行うことが好ましい。また、重合開始剤と還元剤を併用してレドックス系重合開始剤にして使用してもよい。還元剤としては、亜硫酸水素カリウム、重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム等を用いることができる。
 重合開始剤としては特に限定されないが、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムおよび過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩に代表される無機系重合開始剤;2,2-ジ(4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン、1-ジ-(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)吉草酸n-ブチル、2,2-ジ(t-ブチルパーオキシ)ブタン、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ジ-t-ヘキシルパーオキサイド、ジ(2-t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジイソブチリルパーオキサイド、ジ(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジコハク酸パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジ(3-メチルベンゾイル)パーオキサイド、ベンゾイル(3-メチルベンゾイル)パーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオデカネート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカネート、t-ヘキシルパーオキシネオデカネート、t-ブチルパーオキシネオデカネート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサネート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサネート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサネート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキシルモノカーボネート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン等の有機過酸化物系の重合開始剤;ハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、4-4'-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2-2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン、2-2'-アゾビス(プロパン-2-カルボアミジン)2-2'-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロパンアミド、2-2'-アゾビス{2-[1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン-2-イル]プロパン}、2-2'-アゾビス(1-イミノ-1-ピロリジノ-2-メチルプロパン)および2-2'-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロパンアミド}などのアゾ系開始剤等が挙げられる。これら重合開始剤は1種または2種以上組み合わせて用いてもよい。重合開始剤(E)は、好ましくは過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(イソ酪酸)ジメチルが好ましく、水への溶解性が良好なことから過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムがより好ましい。
 重合開始剤(E)は、重合体(A)の固形分に対して0.01%以上5.0%以下含まれることが好ましく、0.03%以上4.0%以下含まれることがより好ましく、0.05以上3.0%以下含まれることがさらに好ましい。重合開始剤(E)が0.01%以上5.0%以下であれば、反応後の残留モノマー量を削減でき、開始剤由来の構造による物性影響も抑制できるため好ましい。
 重合体エマルジョン(B)は、消泡剤、フィラー、レベリング剤、溶剤のいずれかを1以上含んでもよい。
 重合体エマルジョン(B)中の固形分のガラス転移点温度は0℃以上110℃以下が好ましく、25℃以上105℃以下がより好ましく、45℃以上100℃以下がさらに好ましい。ガラス転移点温度が110℃以下では低温での熱硬化時の架橋の進行が速く好ましく、0℃以上ではブロック基の安定性が得られるため好ましい。
<二液系熱硬化性樹脂組成物(G)>
 本発明の一実施形態は、重合体エマルジョン(B)と、後述するアクリルポリオール重合体エマルジョン(F)とを含み、重合体(A)中に構成単位(A-1)および(A-3)を含む、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)である。重合体エマルジョン(B)と、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)は、それぞれ別々に調製した後混合して使用するか、または使用時まで別々の容器で保管する。二液系熱硬化性樹脂組成物(G)は、塗料として好適に用いることができる。
〔アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)〕
 アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)は、従来公知のものを制限なく使用できるが、以下の式(7)で表されるアクリルポリオール重合体を含むエマルジョンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(7)中、中R31およびR33はそれぞれ独立に、水素原子、または直鎖または分岐鎖を含む炭素数1~6、好ましくは炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を示し、R32は、エステル結合および/またはカルボニル基を有してもよい炭素数1~20、好ましく炭素数1~8の2価の脂肪族飽和炭化水素基、または炭素数6~20、好ましくは炭素数6~10の芳香族炭化水素基を示す。R34は、炭素数1~20、好ましくは炭素数1~8の炭化水素を示す。mは1以上の整数を示し、pは0または1以上の整数を示す。
 アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)は、例えば、水酸基含有重合性不飽和単量体及び該水酸基含有重合性不飽和単量体と共重合可能な他の重合性不飽和単量体を含有する混合物を、公知の方法、例えば、塊状重合法や有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の方法により共重合させることによって得ることができる。
 水酸基含有重合性不飽和単量体としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、モノ-2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルコハク酸、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等の多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物、該多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物にε-カプロラクトンを開環重合した化合物等が挙げられ、これらはそれぞれ単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを好適に使用することができる。
 その他の共重合可能な重合性不飽和単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキルエステル;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート;アクリルアミド、メタアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールアクリルアミドメチルエーテル、N-メチロールアクリルアミドブチルエーテル等の(メタ)アクリルアミドまたはその誘導体;2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムブロマイド等の第4級アンモニウム塩基含有モノマー;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等の(メタ)アクリルアミド-アルカンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート等のスルホアルキル(メタ)アクリレート;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン;アリルメタクリレート等の多ビニル化合物;γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等の加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー等が挙げられる。これらはそれぞれ単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートを好適に使用することができる。
 重合体エマルジョン(B)中の(A-1)のモル数と、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)中の水酸基のモル数の比(重合体エマルジョン(B)中の(A-1)のモル数:アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)中の水酸基のモル数)は、2:1~1:4が好ましく、1.5:1~1:3がより好ましく、1:1~1:2.5がさらに好ましい。
 二液系熱硬化性樹脂組成物(G)は、必要に応じて、顔料、染料、老化防止剤、増粘剤、フィラーを含有する。二液系熱硬化性樹脂組成物(G)は、塗料として好適に用いることができる。
<樹脂硬化膜(H)>
 本発明の一実施形態は、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)を硬化させた、樹脂硬化膜(H)である。樹脂硬化膜(H)は、調製された重合体エマルジョン(B)とアクリルポリオール重合体エマルジョン(F)とを混合したのち、公知の方法で熱硬化させて得ることができる。熱硬化の際の温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上であり、好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下である。樹脂硬化膜(H)は、重合体エマルジョン(B)中の構成単位(A-1)と、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)中のアクリルポリオール重合体が架橋されることにより形成されると考えられる。
 樹脂硬化膜(H)は、塗膜(I)、コーティング剤(J)、接着剤(K)として好適に用いることができる。
<重合体エマルジョン(B)の保管方法>
 本発明の一実施形態は、重合体エマルジョン(B)を0℃~25℃、好ましくは2℃~10℃の温度で保管する、重合体エマルジョン(B)の保管方法である。上記温度範囲であれば、重合体エマルジョン(B)中の、構成単位(A-1)中のブロック剤(a-1-2)由来のブロック基(-R11)と水とが反応して、構成単位(A-1)が分解されるのを抑制することができる。温度以外の保管条件や保管期間は適宜設定することができる。
 以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔固形分濃度の評価〕
 固形分濃度は、実施例1~8で得られた重合体エマルジョン(B)をアルミ皿上に精秤後、熱処理(141℃で30分間)することにより乾燥させて固形分のみとし、乾燥前の質量と乾燥後の質量から下記式より算出した。比較例1および2においても同様に行った。
 ((乾燥前の質量)-(乾燥後の質量))÷(乾燥前の質量)×100(%)
〔分子量の測定〕
 数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、実施例1~8で得られた重合体エマルジョン(B)約0.1gにテトラヒドロフラン1.5mlを添加後に手で降り混ぜて溶解して、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法)により測定し、ポリスチレンで換算して求めた。比較例1および2においても同様に行った。
〔ガラス転移点温度の測定〕
 ガラス転移点温度(Tg)は、実施例1~8で得られた重合体エマルジョン(B)約1gをアルミカップに入れ、25℃で24時間乾燥したのち、デシケータ内で12時間保管し、乾燥樹脂を取得した。取得した乾燥樹脂のうち約7mgを非密封型のアルミパンに測りとり、示差走査熱量測定(日立ハイテクサイエンス株式会社製、EXSTAR6000)を用いて、昇温速度10℃/分で-20℃から120℃まで昇温後、-20℃まで冷却し、再度120℃まで昇温した際の熱流の変化から算出した。比較例1および2においても同様に行った。
〔膜(フィルム)の引張強さTb、破断伸びEb、100%伸張時モジュラスM100、300%伸張時モジュラスM300、500%伸張時モジュラスM500の評価〕
 実施例1~8または比較例1および2で得られた樹脂乾燥膜または樹脂硬化膜をガラス基板からはがした後、8号ダンベル型に切り出した。切り出した樹脂乾燥膜または樹脂硬化膜を引張圧縮試験機(オートグラフAGS-500NX、株式会社島津製作所製;引張速度:50mm/min、温度:23℃ないしTg+15℃)を用いて引張試験を行った。引張試験はJIS-K7127―1999に準じた方法で行った。本試験により、室温における100%伸張時のモジュラス(M100)、300%伸張時のモジュラス(M300)、500%伸張時のモジュラス(M500)、引張強さ(Tb)及び破断伸び(Eb)を測定した。
〔保管安定性の評価〕
 実施例1~8で得られた重合体エマルジョン(B)を23℃で所定の時間保管後、重合体エマルジョン(B)中に生じたR3OHおよびR4OH(R3およびR4は、式(1)の各符号と同義である。)の定量によって安定性を評価した。重合体エマルジョン(B)中のブロック基は水と反応して分解する際、ブロック基と同じ物質量のR3OHおよびR4OHと二酸化炭素を放出するため、重合体中のR3OHおよびR4OHの含有量からブロック基の分解率を算出し、保管安定性の指標にすることができる。重合体中のR3OHおよびR4OHの定量は、シクロヘキサン約20gに重合体エマルジョン(B)約1gを添加し、よく混合後に上澄み液をガスクロマトグラフィーAgilent 6850(アジレント・テクノロジーズ株式会社製)を用いて実施した。比較例1および2においても同様に行った。分解率が80%以下、好ましくは50%以下である場合、保管安定性に優れている。
〔使用試薬〕
 実施例および比較例で使用した化合物の略号を以下に示す。
[構成単位(A-1)]
 AOI-DEM:マロン酸-2-[[[[2-[1-オキソ-2-プロペニル]オキシ]エチル]アミノ]カルボニル]-1,3-ジエチルエステル(昭和電工株式会社製)
 MOI-DEM:マロン酸-2-[[[[2-[2-メチル-1-オキソ-2-プロペニル]オキシ]エチル]アミノ]カルボニル]-1,3-ジエチルエステル(昭和電工株式会社製)
[構成単位(A-2)]
 Aa:アクリル酸(関東化学株式会社製)
[構成単位(A-3)]
 BuA:アクリル酸ブチル(関東化学株式会社製)
 MMA:メタクリル酸メチル(関東化学株式会社製)
[その他成分]
 DMPCEA:2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルアクリレート(昭和電工株式会社製)
 NaSS:スチレンスルホン酸ナトリウム(東京化成工業株式会社製)
[界面活性剤]
 KH-10:アクアロン(登録商標)KH-10(第一工業製薬株式会社製)
[連鎖移動剤]
 OTG:チオグリコール酸2-エチルヘキシル(富士フイルム和光純薬株式会社製)
[重合開始剤]
 KPS:過硫酸カリウム(関東化学株式会社製)
[還元剤]
 SBS:重亜硫酸ナトリウム(関東化学株式会社製)
〔調製例1〕
 以下のようにして、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)を調製した。
 攪拌機、コンデンサー、及び温度計を備えた500mL四つ口フラスコに脱イオン水139gを入れ、系内を窒素ガスにてパージしながら水浴で内温80℃に加熱した。別の300mLガラスビーカーにアクリル酸(関東化学株式会社製)3.0g、メチルメタクリレート(関東化学株式会社製)60g、n-ブチルアクリレート(関東化学株式会社製)90g、n-ブチルメタクリレート(関東化学株式会社製)7.0g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(関東化学株式会社製)20g、スチレン(関東化学株式会社製)20g、チオグリコール酸2-エチルヘキシル(富士フイルム和光純薬工業株式会社製)1.6g、脱イオン水100g、アクアロン(登録商標)KH-10を3.0g入れスターラーチップで激しく攪拌し、乳化液を調製した。調製した乳化液を80℃に加熱した容器の中に30g添加後、別途調製した触媒液A(過硫酸カリウム(関東化学株式会社製)0.60g、脱イオン水11.4g)を一括添加した。添加から30分後、残りの乳化液を3時間かけて添加し、同時に、別途調製した触媒液B(過硫酸カリウム60mg、脱イオン水1.1g)を3時間かけて添加した。触媒液Bの添加完了後、さらに80℃で1.5時間熟成させた。熟成完了後、30℃以下まで冷却し、アンモニア水(関東化学株式会社製)でpH7.5~8.0になるように中和し、目的のアクリルポリオール重合体エマルジョン(F)を得た。該エマルジョン中の残留モノマーはn-ブチルアクリレート1200ppm以外は検出されず、重合体の組成が仕込みモノマー組成と実質同一であることを確認した。固形分濃度は45.4%であった。
〔実施例1〕
 以下のようにして、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)および樹脂硬化膜(H)を調製した。
 攪拌機、コンデンサー、及び温度計を備えた500mL四つ口フラスコに脱イオン水110g、アクアロン(登録商標)KH-10(第一工業製薬製)0.05g、重亜硫酸ナトリウム(関東化学株式会社製)0.47gを入れ、系内を窒素ガスにてパージしながら水浴で内温50℃に加熱した。別の300mLガラスビーカーにアクリル酸2.8g、n-ブチルアクリレート43.2g、メチルメタクリレート134g、マロン酸-2-[[[[2-[1-オキソ-2-プロペニル]オキシ]エチル]アミノ]カルボニル]-1,3-ジエチルエステル(AOI-DEM)20g、チオグリコール酸2-エチルヘキシル1.45g、脱イオン水110g、アクアロン(登録商標)KH-10を10g入れスターラーチップで激しく攪拌し、乳化液を調製した。調製した乳化液を50℃に加熱した容器の中に32g添加後、別途調製した触媒液A(過硫酸カリウム0.26g、脱イオン水4.9g)を一括添加した。添加から30分後、残りの乳化液を4時間かけて添加し、同時に、別途調製した触媒液B(過硫酸カリウム0.26g、脱イオン水4.9g)を4時間かけて添加した。触媒液Bの添加完了後、さらに1.5時間熟成させた。熟成完了後、30℃以下まで冷却し、アンモニア水でpH7.5に中和し、目的の重合体エマルジョン(B)を得た。該エマルジョン中の残留モノマーはn-ブチルアクリレート1500ppm以外は検出されず、重合体の組成が仕込みモノマー組成と実質同一であることを確認した。固形分濃度は48.5%であった。
 得られた重合体エマルジョン(B)(表2中:重合体EM)と、調製例1で得られたアクリルポリオール重合体エマルジョン(F)(表2中:AP重合体EM)を、表2記載のコンパウンド調製の組成で30分間混合し、実施例1の二液系熱硬化性樹脂組成物(G)(共重合体エマルジョン)を得た。
 得られた二液系熱硬化性樹脂組成物(G)を、離型剤を塗布したガラス基板上に50±20μmとなるように塗布し、100℃、15分間硬化させ、実施例1の樹脂硬化膜(H)を得た。なお2か月後のコンパウンド乾燥フィルム評価用に、二液系熱硬化性樹脂組成物を2か月間乾燥空気下、23℃にて保管したのち、離型剤を塗布したガラス基板上に50±20μmとなるように塗布し、100℃、15分間硬化させ、樹脂硬化膜を得た。
〔実施例2~8、比較例1、2〕
 表1~2に記載の組成にした以外は、実施例1と同様にして、実施例2~8の重合体エマルジョン(B)、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)および樹脂硬化膜(H)、ならびに、比較例1および2の重合体エマルジョン、二液系熱硬化性樹脂組成物および樹脂硬化膜を得た。
 実施例1~8、ならびに比較例1および2の各評価および測定結果を表1~3に示す。表2および3において、*は未破断(<0.1)、**は未破断(>0.9)、***は未破断(>0.8)、800超は測定上限値、N/Aは測定不可、n/aは未測定を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 実施例の共重合体エマルジョン(表3中:共重合体EM)は、合成直後にTg+15℃で評価した際、架橋の進行に伴って上昇するTb、M100、M300について硬化前後を比較すると大きく上昇していた(ΔTb:+1000%以上、ΔM100またはΔM300:+250%以上)。一方、比較例の共重合体エマルジョンは同評価において、M100またはΔM300の変化率が小さかった(ΔM100またはΔM300:+200%以下)(Tbは未破断なので、ΔTbを取れないが、非常に低い)。また、23℃2か月保管後のTb、M100等の値は、合成直後の値と変化が小さく、保存安定性に優れる。

Claims (12)

  1.  下記式(1)で表される構成単位(A-1)を含む重合体(A)と、水とを含み、
     前記重合体(A)の全構成単位の合計を100モル%としたときの前記構成単位(A-1)の含有割合が、0.5モル%以上40モル%以下である、重合体エマルジョン(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2はエーテル結合を有してもよい直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~20の2~4価の脂肪族飽和炭化水素基、またはウレタン結合を有してもよい炭素数6~20の2価の脂環式炭化水素基もしくは芳香族炭化水素基を示し、R3およびR4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数6~20のシクロアルキル基もしくはアリールアルキル基を示し、nは1または2である。]
  2.  前記構成単位(A-1)が、式(1-1)で表される、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(1-1)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義であり、R2-2はエーテル結合を有してもよい炭素数2~4の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示す。]
  3.  前記構成単位(A-1)が、式(1-2)で表される、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    [式(1-2)中、R1、R3およびR4は式(1)の各符号と同義である。]
  4.  前記構成単位(A-1)の式中のR3およびR4がエチル基である、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
  5.  前記重合体(A)が、下記式(3)で表される構成単位(A-3)を重合体(A)の構成単位として含む、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    [式(3)中、R5は水素原子または直鎖もしくは分岐鎖を含む炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を示す。R6はエーテル結合および/またはスルフィド結合を含んでもよく、水素原子が水酸基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホ基、スルホ基の塩、アミノ基、ニトロソ基、シアノ基、スルフィノ基、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アスタチン原子で置換されてもよい炭素数が1~18の脂肪族飽和炭化水素基または炭素数が6~19の芳香族炭化水素を示す。]
  6.  前記重合体(A)が、下記式(2)で表される構成単位(A-2)を重合体の構成単位として更に含む、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    [式(2)中、R7、R8、およびR9は、それぞれ独立して水素原子、またはエステル結合および/またはカルボキシ基を含んでもよい炭素数1~6の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示し、R10はエステル結合、カルボニル基およびエーテル結合から選ばれる少なくとも一つを有してもよい炭素数が0~18の直鎖または分岐鎖を含む炭化水素基を示す。]
  7.  前記重合体エマルジョン(B)中の固形分のガラス転移点温度(Tg)が0℃以上110℃以下である、請求項1に記載の重合体エマルジョン(B)。
  8.  請求項5または6に記載の重合体エマルジョン(B)と、アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)とを含む、二液系熱硬化性樹脂組成物(G)。
  9.  前記重合体エマルジョン(B)中の構成単位(A-1)のモル数と、前記アクリルポリオール重合体エマルジョン(F)中の水酸基のモル数の比が2:1~1:4である、請求項8に記載の二液系熱硬化性樹脂組成物(G)。
  10.  請求項8に記載の二液系熱硬化性樹脂組成物(G)を硬化させた、樹脂硬化膜(H)。
  11.  請求項10に記載の樹脂硬化膜(H)を含む、塗膜(I)。
  12.  請求項1~7のいずれか1項に記載の重合体エマルジョン(B)を0℃~25℃の温度で保管する、重合体エマルジョン(B)の保管方法。
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