JP2018062555A - (メタ)アクリル系共重合体、樹脂組成物、防汚塗料組成物および(メタ)アクリル系共重合体の製造方法 - Google Patents
(メタ)アクリル系共重合体、樹脂組成物、防汚塗料組成物および(メタ)アクリル系共重合体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
防汚塗料として、自己研磨型の防汚塗料が知られている。自己研磨型の防汚塗料は、典型的には、加水分解性樹脂と防汚剤とを含む。この防汚塗料から得られる塗膜は、塗膜表面が徐々に海水に溶解して表面更新(自己研磨)され、塗膜表面に常に防汚成分が露出することにより、長期にわたって防汚効果を発揮する。
〔1〕下記式(1)、下記式(2)又は下記式(3)で表される構造(I)の少なくとも1種と、下記式(4)又は下記式(5)で表される構造(II)の少なくとも1種とを有する、(メタ)アクリル系共重合体。
−COO−M−OCO− ・・・(4)
−COO−M−R51 ・・・(5)
(式中、Mは2価の金属原子を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。)
〔2〕前記構造(I)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m1)由来の構成単位と、前記構造(II)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m2)由来の構成単位とを有する、〔1〕に記載の(メタ)アクリル系共重体。
〔3〕〔1〕又は〔2〕に記載の(メタ)アクリル系共重合体を含む樹脂組成物。
〔4〕40℃30日間貯蔵後における前記(メタ)アクリル系共重合体中の前記構造(I)の分解率が20%以下である、〔3〕に記載の樹脂組成物。
〔5〕酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物及び脱水剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含む、〔3〕又は〔4〕に記載の樹脂組成物。
〔6〕前記酸と反応する化合物が、下記式(31)で表される化合物、下記式(32)で表される化合物、及び下記式(33)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)である、〔5〕に記載の樹脂組成物。
〔7〕シリコーンオイルをさらに含む、〔3〕〜〔6〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔8〕〔3〕〜〔7〕のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、防汚塗料組成物。
〔9〕防汚剤をさらに含む、〔8〕に記載の防汚塗料組成物。
〔10〕前記防汚剤が、亜酸化銅、ピリジントリフェニルボラン、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、4−ブロモ−2−(4−クロロフェニル)−5−(トリフルオロメチル)−1H−ピロール−3−カルボニトリル及びメデトミジンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、〔9〕に記載の防汚塗料組成物。
〔11〕前記(メタ)アクリル系共重合体以外の熱可塑性樹脂をさらに含む、〔8〕〜〔10〕のいずれかに記載の防汚塗料組成物。
〔12〕下記式(1)、下記式(2)又は下記式(3)で表される構造(I)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m1)と、下記式(4)又は下記式(5)で表される構造(II)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m2)とを含む単量体混合物を重合して(メタ)アクリル系共重合体を得る、(メタ)アクリル系共重体の製造方法。
−COO−M−OCO− ・・・(4)
−COO−M−R51 ・・・(5)
(式中、Mは2価の金属原子を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。)
「(メタ)アクリル系共重合体」は、構成単位の少なくとも一部が(メタ)アクリル系単量体由来の構成単位である共重合体を意味する。(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル系単量体以外の単量体(例えばスチレン等のビニル系単量体)由来の構成単位をさらに有していてもよい。
「構成単位」とは、単量体が重合することによって形成された単量体に由来する構成単位、又は重合体を処理することによって構成単位の一部が別の構造に変換された構成単位を意味する。
「単量体」は、重合性を有する化合物(重合性単量体)を意味する。
「(メタ)アクリル系単量体」は、(メタ)アクリロイル基を有する単量体を意味する。
「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基とメタクリロイル基の総称である。「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸とメタクリル酸の総称である。「(メタ)アクリロニトリル」は、アクリロニトリルとメタクリロニトリルの総称である。「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミドとメタクリルアミドの総称である。
「揮発性有機化合物(VOC)」とは、常温常圧で容易に揮発する有機化合物(揮発性有機化合物)を意味する。なお、常温常圧とは、10℃〜30℃、1000Pa〜1050Paをいう。
本発明の第一の態様は、下記式(1)、下記式(2)又は下記式(3)で表される構造(I)の少なくとも1種と、下記式(4)又は下記式(5)で表される構造(II)の少なくとも1種とを有する(メタ)アクリル系共重合体(以下、「共重合体(A)」ともいう。)である。
−COO−M−R51 ・・・(5)
(式中、Mは2価の金属原子を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。)
構造(I)、構造(II)はそれぞれ、共重合体(A)の構成単位に含まれてもよく、主鎖末端に含まれてもよく、それらの両方に含まれてもよい。防汚性の点では、少なくとも構成単位に含まれることが好ましい。
構造(I)及び構造(II)がそれぞれ構成単位に含まれる場合、構造(I)と構造(II)とが異なる構成単位に含まれることが好ましい。
共重合体(A)が有する構成単位(u1)、構成単位(u2)はそれぞれ1種でもよく2種以上でもよい。
共重合体(A)は、構成単位(u1)及び構成単位(u2)に加えて、構成単位(u1)及び構成単位(u2)以外の他の構成単位(以下、「構成単位(u3)」ともいう。)をさらに有するものであってもよい。
共重合体(A)が構成単位(u1)と構成単位(u2)とを有する場合、構成単位(u1)及び構成単位(u2)のうち、いずれか一方が(メタ)アクリル系単量体由来の構成単位を含んでもよく、両方が(メタ)アクリル系単量体由来の構成単位を含んでもよい。
共重合体(A)が構成単位(u1)と構成単位(u2)と構成単位(u3)とを有する場合、構成単位(u1)、構成単位(u2)及び構成単位(u3)のうち、いずれか1種が(メタ)アクリル系単量体由来の構成単位を含んでもよく、2種又は3種が(メタ)アクリル系単量体由来の構成単位を含んでもよい。
構造(I)は、前記式(1)、前記式(2)又は前記式(3)で表される。各式中、カルボニル基の炭素原子から伸びる一重線のうち、酸素原子に結合していない線は、結合手を示す。
式(1)〜(3)中、Xは、−O−(エーテル性酸素原子)、−S−(スルフィド系硫黄原子)、−NR14−のいずれであってもよく、−O−が好ましい。
R1及びR2におけるアルキル基の炭素数は、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2がさらに好ましい。
シクロアルキル基としては、炭素数4〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えばシクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えばフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
R3としては、炭素数1〜10のアルキル基、シクロアルキル基が好ましい。
置換基としてのシクロアルキル基、アリール基はそれぞれ、前記と同様のものが挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。アルカノイルオキシ基としては、エタノイルオキシ基等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基等が挙げられる。
R4におけるアルキレン基の炭素数は、2〜7が好ましく、3〜4がより好ましい。
前記アルキレン基は、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アルカノイルオキシ基、アラルキル基及びアセトキシ基からなる群から選ばれる置換基により置換されていてもよい。置換基により置換されている場合、置換基の数は1つでもよく2つ以上でもよい。アルキレン基に置換してもよい置換基の具体例としては、R3で挙げた置換基と同様のものが挙げられる。
R6は、式(2)中のR4と同様であり、好ましい態様も同様である。
構造(II)は、前記式(4)又は前記式(5)で表される。各式中、カルボニル基の炭素原子から伸びる一重線は結合手を示す。
式(4)〜(5)中、Mとしては、塗膜の耐水性が良好になる点から、Zn、Cu、MgまたはCaが好ましく、ZnまたはCuがより好ましい。
有機酸としては、カルボン酸が好ましく、例えばモノクロル酢酸、モノフルオロ酢酸、酢酸、プロピオン酸、オクチル酸、バーサチック酸、イソステアリン酸、パルミチン酸、クレソチン酸、α−ナフトエ酸、β−ナフトエ酸、安息香酸、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、キノリンカルボン酸、ニトロ安息香酸、ニトロナフタレンカルボン酸、ピルビン酸、ナフテン酸、アビエチン酸、水添アビエチン酸等のモノカルボン酸等が挙げられる。
R51としては、長期にわたりクラックや剥離を防止できる耐久性の高い塗膜が得られる点で、炭素数1〜20の脂肪酸残基(脂肪族モノカルボン酸残基)が好ましい。
構成単位(u1)は、単量体(m1)のエチレン性不飽和結合が開裂して単結合となった構造を有する。
単量体(m1)は、共重合体(A)を溶剤に溶解したときの粘度が低くなる点から、エチレン性不飽和結合を1つ有する単官能単量体であることが好ましい。
単量体(m1)としては、例えば、下記式(11)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物、下記式(13)で表される化合物等が挙げられる。
CH(CH3)=CH−COO−は、クロトノイルオキシ基(エチレン性不飽和結合がトランス型)又はイソクロトノイルオキシ基(エチレン性不飽和結合がシス型)である。
CHRX=CH−COO−は、カルボキシ基が構造(I)又はアルキルエステル基に置換された、マレイノイルオキシ基(エチレン性不飽和結合がシス型)又はフマロイルオキシ基(エチレン性不飽和結合がトランス型)である。
RXにおける構造(I)は前記と同様である。RXは、Zが結合した基と同じ構造を有することが好ましい。例えば式(11)で表される化合物の場合、RXは、−CR1R2−OR3で表される基であることが好ましい。
RXにおけるアルキルエステル基は、−COORX1で表される。RX1はアルキル基を示す。RX1のアルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
CH2=C(CH2RX)−COO−又はCH2=CRX−CH2COO−は、カルボキシ基が構造(I)又はアルキルエステル基に置換されたイタコノイルオキシ基である。RXは前記と同様である。
Zとしては、CH2=CH−COO−又はCH(CH3)=CH−COO−が好ましい。
構成単位(u2)は、単量体(m2)のエチレン性不飽和結合が開裂して単結合となった構造を有する。
単量体(m2)としては、例えば、式(4)で表される基の両末端に、非置換又は置換基を有するビニル基が結合した単量体、式(5)で表される基の片末端(R51側とは反対側)に、非置換又は置換基を有するビニル基が結合した単量体等が挙げられる。
式(4)で表される基の両末端に前記ビニル基が結合した単量体として、例えば下記式(m2−1)で表される単量体(以下、「単量体(m2−1)」ともいう。)が挙げられる。
式(5)で表される基の片末端に前記ビニル基が結合した単量体として、例えば下記式(m2−2)で表される単量体(以下、「単量体(m2−2)」ともいう。)が挙げられる。
CH2=C(R50)−CO−O−M−R51 ・・・(m2−2)
式中、Mは2価の金属原子を示し、R50は水素原子又はメチル基を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。
M及びR51はそれぞれ前記と同様であり、好ましい態様も同様である。
中でも、共重合体(A)の透明性が高くなり、これを含む塗膜の色調が美しくなる傾向にある点から、(メタ)アクリル酸亜鉛、(メタ)アクリル酸銅が好ましい。
中でも、共重合体(A)の透明性が高くなり、これを含む塗膜の色調が美しくなる傾向にある点から、MがZnである亜鉛含有モノマーが好ましい。さらに、得られる塗膜の耐久性の点から、脂肪酸亜鉛(メタ)アクリレート(式(m2−2)中のMがZn、R51が脂肪酸残基であるもの)、又は脂肪酸銅(メタ)アクリレート(式(m2−2)中のMがCu、R51が脂肪酸残基であるもの)がより好ましい。
単量体(m2−1)と単量体(m2−2)との組み合わせとしては、(メタ)アクリル酸亜鉛と脂肪酸亜鉛(メタ)アクリレートとの組み合わせ、又は(メタ)アクリル酸銅と脂肪酸銅(メタ)アクリレートが好ましい。
構成単位(u3)は、構成単位(u1)及び構成単位(u2)以外の他の構成単位である。すなわち、構造(I)及び構造(II)を含まない構成単位である。
構成単位(u3)としては、エチレン性不飽和結合を有し、構造(I)及び構造(II)を含まない単量体(m3)由来の構成単位が挙げられる。かかる構成単位は、単量体(m3)のエチレン性不飽和結合が開裂して単結合となった構造を有する。
置換又は未置換のアルキル(メタ)アクリレート[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、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、1−メチル−2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、3−メチル−3−メトキシブチル(メタ)アクリレート]、置換又は未置換のアラルキル(メタ)アクリレート[例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、m−メトキシフェニルエチル(メタ)アクリレート、p−メトキシフェニルエチル(メタ)アクリレート]、置換又は未置換のアリール(メタ)アクリレート[例えば、フェニル(メタ)アクリレート、m−メトキシフェニル(メタ)アクリレート、p−メトキシフェニル(メタ)アクリレート、o−メトキシフェニルエチル(メタ)アクリレート]、脂環式(メタ)アクリレート[例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート]、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の疎水基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体;
2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エチルヘキサオキシ)エチル(メタ)アクリレート等のオキシエチレン基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体;
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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体;
メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル、メトキシポリプロピレングリコールアリルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールアリルエーテル、ブトキシポリプロピレングリコールアリルエーテル、メトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールアリルエーテル、ブトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールアリルエーテル等の末端アルコキシアリル化ポリエーテル単量体;
(メタ)アクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシブチル等のエポキシ基含有ビニル単量体;
ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等の第一級又は第二級アミノ基含有ビニル単量体;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の第三級アミノ基含有ビニル単量体;
ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルカルバゾール等の複素環系塩基性単量体;
トリメチルシリル(メタ)アクリレート、トリエチルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−プロピルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−ブチルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−アミルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−ヘキシルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−オクチルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−ドデシルシリル(メタ)アクリレート、トリフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリ−p−メチルフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリベンジルシリル(メタ)アクリレート、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリレート、トリイソブチルシリル(メタ)アクリレート、トリ−s−ブチルシリル(メタ)アクリレート、トリ−2−メチルイソプロピルシリル(メタ)アクリレート、トリ−t−ブチルシリル(メタ)アクリレート、エチルジメチルシリル(メタ)アクリレート、n−ブチルジメチルシリル(メタ)アクリレート、ジイソプロピル−n−ブチルシリル(メタ)アクリレート、n−オクチルジ−n−ブチルシリル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルステアリルシリル(メタ)アクリレート、ジシクロヘキシルフェニルシリル(メタ)アクリレート、t−ブチルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、ラウリルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリイソプロピルシリルメチルマレート、トリイソプロピルシリルアミルマレート、トリ−n−ブチルシリル−n−ブチルマレート、t−ブチルジフェニルシリルメチルマレート、t−ブチルジフェニルシリル−n−ブチルマレート、トリイソプロピルシリルメチルフマレート、トリイソプロピルシリルアミルフマレート、トリ−n−ブチルシリル−n−ブチルフマレート、t−ブチルジフェニルシリルメチルフマレート、t−ブチルジフェニルシリル−n−ブチルフマレート等のオルガノシリル基含有ビニル単量体;
無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物基含有ビニル単量体;
メタクリル酸、アクリル酸、クロトン酸、ビニル安息香酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、シトラコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノオクチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノブチル、イタコン酸モノオクチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸モノオクチル、シトラコン酸モノエチル、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、コハク酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のカルボキシ基含有エチレン性不飽和単量体;
ジメチルマレート、ジブチルマレート、ジメチルフマレート、ジブチルフマレート、ジブチルイタコネート、ジパーフルオロシクロヘキシルフマレート等の不飽和ジカルボン酸ジエステル単量体;
アクリロニトリル、メタクリロニトニル等のシアノ基含有ビニル単量体;
アルキルビニルエーテル[例えば、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル等]、シクロアルキルビニルエーテル[例えば、シクロヘキシルビニルエーテル等]等のビニルエーテル単量体;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル単量体;
スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体;
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、クロロトリフルオロエチレン等のハロゲン化オレフィン;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、アリルメタクリレート、トリアリルシアヌレート、マレイン酸ジアリル、ポリプロピレングリコールジアリルエーテル等の多官能単量体;
ポリシロキサン基含有単量体;
マクロモノマー(ただし、前記ポリシロキサン基含有単量体を除く。)等。
これらは1種又は2種以上を必要に応じて適宜選択して使用することができる。
ポリシロキサン基は、Si−O−Si結合を有する基である。ポリシロキサン基としては、例えば、下記式(i)又は(ii)で表される2価のポリシロキサン基、下記式(iii)又は(iv)で表される1価のポリシロキサン基、オルガノポリシロキサンからその骨格を構成するケイ素原子に結合した有機基の3つ以上を除いた3価以上のポリシロキサン基等が挙げられる。
−(SiR1bR1c−O)n−SiR1dR1e− ・・・(i)
−Si((OSiR2bR2c)r−OSiR2dR2eR2f)2−OSi((OSiR2gR2h)s−OSiR2iR2jR2k)2− ・・・(ii)
−(SiR3bR3c−O)x−SiR3dR3eR3f ・・・(iii)
−Si(OSiR4bR4cR4d)3 ・・・(iv)
式(i)中、nはポリシロキサン構造の平均重合度であって3〜80の数を示し、R1b〜R1eはそれぞれアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、置換フェニル基、フェノキシ基又は置換フェノキシ基を示す。式(ii)中、r及びsはそれぞれポリシロキサン構造の平均重合度であって0〜20の数を示し、R2b〜R2kはそれぞれアルキル基を示す。式(iii)中、xはポリシロキサン構造の平均重合度であって3〜80の数を示し、R3b〜R3fはそれぞれアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、置換フェニル基、フェノキシ基又は置換フェノキシ基を示す。式(iv)中、R4b〜R4dはそれぞれアルキル基、−(OSiR51R52)y−OSiR53R54R55(ここで、yは0〜20の整数を示し、R51〜R55はアルキル基を示す。)、又はR56−(OC2H4)y’−OR57(ここで、y’は1〜20の整数を示し、R56及びR57はそれぞれアルキル基を示す。)を示す。
ポリシロキサン基含有単量体としては、防汚性の点から、2価のポリシロキサン基とその両端にそれぞれ結合したエチレン性不飽和結合含有基とを有する単量体、1価のポリシロキサン基とその一端に結合したエチレン性不飽和結合含有基とを有する単量体が好ましい。これらはいずれか一方を単独で用いてもよく、併用してもよい。
ポリシロキサン基含有単量体として具体的には、例えば、国際公開第2004/081121号に開示されている単量体が挙げられる。
エチレン性不飽和結合含有基としては、例えば、CH2=C(COOR)−CH2−、(メタ)アクリロイル基、2−(ヒドロキシメチル)アクリロイル基、ビニル基等が挙げられる。ここで、Rは水素原子、非置換の若しくは置換基を有するアルキル基、非置換の若しくは置換基を有する脂環式基、非置換の若しくは置換基を有するアリール基又は非置換の若しくは置換基を有する複素環基を示す。置換基としては、例えば、アルキル基(ただしRが置換基を有するアルキル基である場合を除く。)、アリール基、−COOR61、シアノ基、−OR62、−NR63R64、−CONR65R66、ハロゲン原子、アリル基、エポキシ基、シロキシ基、及び親水性又はイオン性を示す基からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。ここで、R61〜R66はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、脂環式基又はアリール基を示す。
エチレン性不飽和結合含有基を有する単量体としては、例えば、単量体(m3)の例として前記で挙げた各種の単量体を用いることができる(ただし前記ポリシロキサン基含有単量体及びマクロモノマーを除く。)。
マクロモノマーとして具体的には、例えば、国際公開第2013/108880号に開示されている単量体が挙げられる。
疎水基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、アルキル(メタ)アクリレートが好ましい。
オキシエチレン基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、下記式(3−1)で表される化合物が好ましい。
Z1−(CH2CH2O)nR31 (3−1)
(式中、Z1はアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を示し、R31は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又はアリール基を示し、nは1〜15の整数を示す。)
R31における炭素数1〜10のアルキル基、アリール基はそれぞれ前記R1、R3で挙げたものと同様のものが挙げられる。
nは、耐水性、耐クラック性の点から、1〜10の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1〜3の整数がさらに好ましく、1又は2が特に好ましい。
共重合体(A)において、構成単位(u1)の含有量は、全構成単位の合計(100質量%)に対し、1〜70質量%が好ましく、5〜60質量%がより好ましい。
構成単位(u2)の含有量は、全構成単位の合計(100質量%)に対し、0.5〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましい。
構成単位(u1)、構成単位(u2)それぞれの含有量が前記範囲内であれば、塗膜の防汚性がより優れる。
したがって、構成単位(u3)の含有量は、全構成単位の合計(100質量%)に対し、10〜98.5質量%が好ましく、10〜94質量%がより好ましく、20〜94質量%がさらに好ましく、30〜90質量%が特に好ましく、40〜85質量%が最も好ましい。
前記単量体混合物は、単量体(m1)5〜60質量%と、単量体(m2)1〜30質量%と、単量体(m3)10〜94質量%とからなることが好ましい。各単量体の含有量は、単量体混合物全量に対する割合である。各単量体のより好ましい含有量の範囲は、各単量体由来の構成単位の好ましい含有量の範囲と同様である。
共重合体(A)の重量平均分子量が前記範囲の上限値以下であれば、共重合体(A)を溶剤に溶解した溶液の粘度がより低くなり、防汚塗料組成物として高固形分低粘度のものを得やすい。また、形成される塗膜の防汚性が優れる。重量平均分子量が前記範囲の下限値以上であれば、形成される塗膜の硬度、耐久性がより優れる。
共重合体(A)の多分散度(Mw/Mn)は、1.5〜5.0が好ましく、2.2〜3.0がより好ましい。
共重合体(A)の重量平均分子量及び数平均分子量はそれぞれ、ゲルろ過クロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを基準樹脂として測定される。
共重合体(A)の製造方法としては、例えば以下の製造方法(α)、(β)、(γ)、(δ)等が挙げられる。
製造方法(α):単量体(m1)と単量体(m2)とを含む単量体混合物(α1)を重合する方法。
製造方法(β):エチレン性不飽和結合とカルボキシ基とを有する単量体(m0)と、単量体(m2)とを含む単量体混合物(β1)を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0)を得て、この共重合体(A0)のカルボキシ基を構造(I)に変換する方法。
製造方法(γ):単量体(m1)と、エチレン性不飽和結合及びカルボキシ基を有する単量体(m0)とを含む単量体混合物(γ1)を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0’)を得て、この共重合体(A0’)のカルボキシ基を構造(II)に変換する方法。
製造方法(δ):エチレン性不飽和結合及びカルボキシ基を有する単量体(m0)を含む単量体混合物(δ1)を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0”)を得て、この共重合体(A0”)のカルボキシ基を構造(I)及び構造(II)に変換する方法。
単量体混合物(α1)は、少なくとも単量体(m1)及び単量体(m2)を含み、単量体(m3)をさらに含んでもよい。
単量体混合物(α1)の組成、すなわち単量体混合物(α1)を構成する単量体の種類及び全単量体の合計質量に対する各単量体の含有量(質量%)は、共重合体(A−1)の組成、すなわち共重合体(A−1)を構成する各単量体由来の構成単位の種類及び全構成単位の合計質量に対する各構成単位の含有量(質量%)と同様である。例えば単量体混合物(α1)中の単量体(m1)の含有量は、全単量体の合計質量(100質量%)に対し、1〜70質量%が好ましく、5〜60がより好ましい。
単量体(m1)は、例えば、エチレン性不飽和結合とカルボキシ基とを有する単量体(m0)のカルボキシ基を構造(I)に変換することにより合成できる。
単量体(m0)としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、フマル酸モノメチル等が挙げられる。
式(31)中、R7における炭素数1〜9のアルキル基は、炭素数が9以下である以外は、R1における炭素数1〜10のアルキル基と同様である。
R8、R9はそれぞれ、前記式(11)におけるR2、R3と同様である。
これらのなかでは、1−アルケニルアルキルエーテルが好ましく、ビニルエーテル類、1−プロペニルエーテル類がより好ましい。
式(32)中、R10における炭素数1〜9のアルキレン基は、炭素数が9以下である以外は、R4と同様である。
これらのなかでは、ジヒドロフラン類、ジヒドロピラン類が好ましく、ジヒドロピラン類がより好ましい。
式(33)中、R11は、R5と同様である。R12は、炭素数が9以下である以外は、R6と同様である。
化合物(B)は、市販品を購入することも可能であり、適宜合成することも可能である。
反応終了後、所定の条件で減圧蒸留を行って目的の単量体を回収することができる。
その際、R51に対応する有機酸の使用量は、無機金属化合物に対して0.01〜3倍モルであることが好ましく、0.01〜0.95倍モルがより好ましく、0.1〜0.7倍モルがさらに好ましい。この有機酸の含有量が0.01倍モル以上であると、この単量体混合物の製造工程において固体の析出が抑制されると共に、得られる塗膜の自己研磨性、耐クラック性がより良好となる。3倍モル以下であると、得られる塗膜の防汚性がより長期間維持される傾向にある。
重合は、公知の重合開始剤を用いて、公知の方法で行えばよい。例えば、上記した単量体混合物をラジカル開始剤の存在下に60〜120℃の反応温度で4〜14時間反応させる方法が挙げられる。重合の際、必要に応じて、連鎖移動剤を用いてもよい。
重合開始剤の含有量は、特に限定されず、適宜設定することができる。典型的には、重合性単量体100質量部に対して0.1〜20質量部程度である。
連鎖移動剤の含有量は、特に限定されず、適宜設定することができる。典型的には、重合性単量体100質量部に対して0.0001〜10質量部程度である。
製造方法(β)では、まず、単量体(m0)と単量体(m2)とを含む単量体混合物を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0)を得る。
単量体混合物(β1)は、単量体(m3)をさらに含んでもよい。
単量体混合物(β1)の組成は、単量体(m1)が単量体(m0)である以外は、共重合体(A)の組成と同様である。
単量体混合物(β1)の重合は、製造方法(α)における単量体混合物(α1)の重合と同様にして行うことができる。
共重合体(A0)のカルボキシ基を構造(I)に変換する方法としては、例えば共重合体(A0)と前記化合物(B)とを反応(付加反応)させる方法が挙げられる。
共重合体(A0)と化合物(B)との反応は、前記単量体(m0)と化合物(B)との反応と同様にして行うことができる。
製造方法(γ)では、まず、単量体(m1)と単量体(m0)とを含む単量体混合物(γ1)を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0’)を得る。
単量体混合物(γ1)は、単量体(m3)をさらに含んでもよい。
単量体混合物(γ1)の組成は、単量体(m2)が単量体(m0)である以外は、共重合体(A)の組成と同様である。
単量体混合物(γ1)の重合は、製造方法(α)における単量体混合物(α1)の重合と同様にして行うことができる。
共重合体(A0’)のカルボキシ基を構造(II)に変換する方法としては、例えば、共重合体(A0’)と、酢酸銅、酢酸亜鉛等の有機酸金属塩とを反応させる方法が挙げられる。有機酸金属塩の金属は前記Mに対応する。
共重合体(A0’)と有機酸金属塩との反応は、例えば還流温度まで昇温し、留出する酢酸等の有機酸、水及び有機溶剤の混合液を除去しつつ、同量の有機溶剤をを補充しながら、反応を10〜20時間継続すること等で行うことができる。
製造方法(δ)では、まず、単量体(m0)を含む単量体混合物を重合し、カルボキシ基を有する共重合体(A0”)を得る。
単量体混合物(δ1)は、単量体(m3)をさらに含んでもよい。
単量体混合物(δ1)の組成は、単量体(m1)及び単量体(m2)が単量体(m0)である以外は、共重合体(A)の組成と同様である。
単量体混合物(δ1)の重合は、製造方法(α)における単量体混合物(α1)の重合と同様にして行うことができる。
共重合体(A0”)のカルボキシ基を構造(I)及び構造(II)に変換する方法としては、例えば共重合体(A0”)と前記化合物(B)と有機酸金属塩とを反応させる方法が挙げられる。これにより、共重合体(A0”)中の複数のカルボキシ基がそれぞれ構造(I)又は構造(II)に変換される。
化合物(B)、有機酸金属塩はそれぞれ前記と同様である。前記化合物(B)及び有機酸金属塩の使用量は、共重合体(A)中の構成単位(u1)と構成単位(u2)との質量比に応じて設定される。
共重合体(A)が有する構造(I)、構造(II)はいずれも、海水中等で加水分解可能である。そのため共重合体(A)は、海水中等で加水分解可能であり、共重合体(A)を含む塗膜は、海水中等で自己研磨性を示す。すなわち、共重合体(A)は、構造(I)、構造(II)が加水分解していない状態では海水に溶解しないが、海水との接触により構造(I)、構造(II)が加水分解すると、カルボキシ基等が生成し、海水に溶解する。塗膜表面が徐々に海水に溶解して表面更新(自己研磨)される。
また、共重合体(A)が加水分解性の構造として構造(I)及び構造(II)の両方を有することで、いずれか一方を有しない共重合体に比べて、該共重合体を含む防汚塗料組成物から形成された塗膜の防汚性が優れる。さらに、共重合体(A)の有機溶剤中での溶解安定性、形成される塗膜の耐盤木性にも優れる。
構造(I)と構造(II)とを組み合わせることで防汚性等が向上する理由としては、長期での溶解安定性が向上することが考えられる。
また、共重合体(A)は、有機溶剤を加えたときに、高固形分低粘度の溶液状とすることができる。共重合体(A)と有機溶剤とを含む樹脂組成物が高固形分低粘度であれば、防汚塗料組成物の製造時に、この樹脂組成物にさらに有機溶剤を加えなくても、塗装適性を有する防汚塗料組成物を得ることができる。また、防汚剤等を加える場合に、有機溶剤を加えなくても防汚剤等と良好に混合できる。そのため、VOC含有量が少ない防汚塗料組成物を得ることができる。
したがって、共重合体(A)は防汚塗料組成物用として好適である。ただし、共重合体(A)の用途は防汚塗料組成物に限定されず、他の用途、例えば防曇塗料組成物等に用いることもできる。
本発明の第二の態様は、前記共重合体(A)を含む樹脂組成物である。本態様の樹脂組成物に含まれる共重合体(A)は1種でもよく2種以上でもよい。
共重合体(A)の含有量の上限は、特に限定されず、100質量%であってもよい。樹脂組成物が溶剤を含む場合は、樹脂組成物の25℃にてB型粘度計で測定される粘度が後述する好ましい上限値以下となる量が好ましく、共重合体(A)の重量平均分子量、ガラス転移温度、架橋構造の有無等によっても異なるが、80質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましい。
共重合体(A)においては、貯蔵中に構造(I)が意図せずに分解してしまうことがある。構造(I)が分解すると、カルボン酸が生成する。これによって、共重合体(A)のガラス転移温度が上昇したり、カルボン酸と塗料中の他成分とが架橋構造を形成し、共重合体(A)の溶液やこれを含む塗料の粘度が上昇したりする。また、フリーのカルボン酸が生成することにより、有機溶剤に対する溶解安定性や耐水性が低下する。また発生したカルボン酸が酸として触媒的に加水分解反応を促進させることにより、構造(I)のさらなる分解が進行する。樹脂組成物に酸と反応する化合物を含有させることにより、共重合体(A)中の構造(I)が分解してカルボン酸が生成したときに、酸と反応する化合物によってカルボン酸が捕捉され、貯蔵安定性が向上する。
また、高pH領域や低pH領域では、構造(I)の分解が促進されることことにより貯蔵安定性が低下する。高pH領域では、化合物(B)とカルボン酸との反応性が低下することによっても貯蔵安定性が低下する。塩基性化合物又は酸性化合物の添加によって樹脂組成物のpHを調整することで、構造(I)の分解を抑制し、貯蔵安定性の低下を抑制することができる。
また、水分は、構造(I)の分解(加水分解)を促進する。樹脂組成物に脱水剤を含有させることにより、樹脂組成物中の水分を捕捉し、貯蔵安定性の低下を抑制することができる。
塩基性化合物としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジン等が挙げられる。
エポキシ基を含有する化合物としては、2−エチルオキシラン、2,3−ジメチルオキシラン、2,2−ジメチルオキシラン、(メタ)アクリル酸グリシジル、α―エチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシブチル等が挙げられる。
酸と反応する化合物としては、貯蔵安定性の観点で、化合物(B)が好ましい。化合物(B)としては、前記で挙げたもののなかでも、貯蔵安定性の向上効果がより優れる点で、前記式(31)中のXが−O−である1−アルケニルアルキルエーテルが好ましく、ブチルビニルエーテルやイソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類がより好ましい。
酸性化合物としては、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、ピマル酸、イソピマル酸、レボピマル酸、デキストロピマル酸、サンダラコピマル酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリル酸、ステアリン酸、リノール酸、オレイン酸、クロル酢酸、フルオロ酢酸等が挙げられる。
2種以上の添加剤の組み合わせ例としては、化合物(B)と脱水剤との組み合わせ、化合物(B)と酸性化合物と脱水剤との組み合わせ、化合物(B)と塩基性化合物と酸性化合物と脱水剤との組み合わせ、塩基性化合物と脱水剤との組み合わせ等が挙げられる。
ここで、水中で測定されるpHとは、具体的には、水中に塩基性化合物を添加することにより測定される値である。前記pHは、23℃における値である。
本発明の樹脂組成物は、シリコーンオイルをさらに含むことが好ましい。樹脂組成物がシリコーンオイルを含むと、形成される塗膜の防汚性がより優れる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が挙げられる。変性シリコーンオイルは、ストレートシリコーンオイルのケイ素原子の一部にメチル基及びフェニル基以外の有機基(以下「変性基」ともいう。)が導入されたシリコーンオイルである。変性基としては、例えばクロロフェニル基、メチルスチレン基、長鎖アルキル基(例えば炭素数2〜18のアルキル基)、ポリエーテル基、カルビノール基、アミノアルキル基、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。これらのシリコーンオイルはいずれか1種を単独で、または2種以上を組合わせて用いることができる。シリコーンオイルとしては、上記の中でも、防汚性の観点で、変性基としてポリエーテル基を有するポリエーテル変性シリコーンオイルが好ましい。
本態様の樹脂組成物は、有機溶剤を含むことが好ましい。樹脂組成物が有機溶剤を含むと、これを用いた防汚塗料組成物の塗工適性、形成される塗膜の耐水性、成膜性等がより優れる。
有機溶剤としては、共重合体(A)を溶解できるものであれば特に限定されず、例えばトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;前記化合物(B)、プロピレングリコールモノメチルエーテル−2−アセタート等のエーテル系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤;等が挙げられる。これらはいずれか1種を単独で、又は2種以上を組合わせて用いることができる。
有機溶剤の含有量は、樹脂組成物の25℃にてB型粘度計で測定される粘度が後述する好ましい上限値以下となる量が好ましく、共重合体(A)の重量平均分子量、ガラス転移温度、架橋構造の有無等によっても異なるが、15質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。
なお、前記化合物(B)は、有機溶剤としても機能し得る。したがって、樹脂組成物が化合物(B)を含む場合、化合物(B)の含有量は有機溶剤の含有量に含まれる。
本態様の樹脂組成物は、共重合体(A)、酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物、脱水剤、シリコーンオイル及び有機溶剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
他の成分としては、例えば、後述する防汚塗料組成物における他の成分と同様のものが挙げられる。
他の成分の含有量は、共重合体(A)に対して200質量%以下が好ましく、0質量%であってもよい。
本態様の樹脂組成物の固形分は、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、55質量%以上がさらに好ましく、60質量%以上が特に好ましい。樹脂組成物の固形分が前記範囲の下限値以上であれば、防汚塗料組成物のVOC含有量が充分に低くなる。
樹脂組成物の固形分の上限は特に限定されず、100質量%であってもよい。樹脂組成物が有機溶剤を含む場合は、樹脂組成物の粘度の観点から、85質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。
樹脂組成物の固形分は、後述する実施例に記載の測定方法により測定される。
本態様の樹脂組成物が溶剤を含む場合、この樹脂組成物の25℃にてB型粘度計で測定される粘度(以下、「B型粘度」ともいう。)は、5000mPa・s未満が好ましく、3000mPa・s未満がより好ましく、2,000mPa・s未満がさらに好ましく、1,000mPa・s未満が特に好ましい。
前記樹脂組成物の25℃にてガードナー気泡粘度計により測定される粘度(以下、「ガードナー粘度」ともいう。)は、W以下であることが好ましく、V以下であることがより好ましい。
樹脂組成物の粘度(B型粘度又はガードナー粘度)が前記上限値以下であれば、樹脂組成物に希釈のための溶剤を加えなくても、防汚剤等を配合したり塗装したりすることができ、VOC含有量の少ない防汚塗料組成物が得られる。
樹脂組成物は、固形分が少なくとも50質量%での粘度が上記の好ましい上限値以下であることが好ましい。
前記樹脂組成物の粘度の下限は特に限定されない。塗装時の塗料タレ抑制の点では、25℃におけるB型粘度が100mPa・s以上であることが好ましい。
したがって、前記樹脂組成物の25℃におけるB型粘度は、100mPa・s以上5,000mPa・s未満が好ましく、100mPa・s以上3,000mPa・s未満がより好ましく、100mPa・s以上2,000mPa・s未満がさらに好ましく、100mPa・s以上1,000mPa・s未満が特に好ましい。
本態様の樹脂組成物にあっては、40℃30日間貯蔵後における共重合体(A)中の構造(I)の分解率が20%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることがさらに好ましく、3%以下であることが特に好ましく、2%以下であることが最も好ましい。樹脂組成物を40℃30日間貯蔵した後の構造(I)の分解率が上記上限値以下であれば、樹脂組成物やこれを含む防汚塗料組成物の貯蔵安定性が優れる。また、樹脂組成物が有機溶剤を含む場合に、共重合体(A)の有機溶剤に対する溶解安定性にも優れる。前記分解率は低い程好ましく、下限は0%であってもよい。
40℃30日間貯蔵後における構造(I)の分解率は、例えば、樹脂組成物に酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物、脱水剤等を含有させることによって20%以下に低減できる。
構造(I)の分解率は、樹脂組成物(40℃30日間貯蔵後)の測定固形酸価(a)から共重合体(A)に含まれる構造(I)が全て分解していない際の理論固形酸価(b)を引いた値を、共重合体(A)に含まれる構造(I)が全て分解した際の理論酸価(c)で除した下記の値として定義される。
(分解率)={(測定固形酸価(a))−(理論固形酸価(b))}/(理論固形酸価(c))×100
測定固形酸価に関しては後述する酸価測定の項目で説明する。
理論固形酸価は以下の式で計算できる。
(理論固形酸価)=Σ(561×100/Mwi×wi)
wiは、共重合体(A)を構成する単量体のうち酸官能基を有する単量体iの質量分率を表し、Mwiは、酸官能基を有する単量体の分子量を表す。酸官能基はカルボン酸等の官能基である。
分解した際の酸価としては、酸官能基を有する単量体として扱い計算する。
分解していない際の酸価としては、酸官能基を有しない単量体として扱い計算する。
本態様の樹脂組成物は、公知の方法を用いて製造できる。例えば前述の製造方法(α)、(β)、(γ)又は(δ)により共重合体(A)を製造し、必要に応じて、得られた共重合体(A)に、酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物、脱水剤、シリコーンオイル、有機溶剤、他の成分等を配合することにより樹脂組成物を調製できる。
本態様の樹脂組成物が化合物(B)を含む場合、化合物(B)を配合するタイミングは、共重合体(A)の製造時であってもよく、共重合体(A)の製造後であってもよく、特に限定されない。例えば前記製造方法(α)において、単量体混合物の重合時に化合物(B)を共存させてもよく、重合終了後に化合物(B)を添加してもよい。前記製造方法(β)において、単量体混合物の重合終了後、生成した共重合体(A0)に化合物(B)を反応させて共重合体(A)を得る際に、共重合体(A0)のカルボキシ基に対して等量超の化合物(B)を添加して、未反応の化合物(B)が残存するようにしてもよい。方法(δ)においても同様である。重合反応時に化合物(B)を共存させると化合物(B)の一部がラジカル重合するため、重合終了後に化合物(B)を添加する方法が好ましい。
本態様の樹脂組成物は、防汚塗料組成物のほか、防曇塗料組成物等に用いることもできる。
本態様の樹脂組成物は、共重合体(A)を含むため、本態様の樹脂組成物を含む塗膜は、前記のように、海水中等で自己研磨性を示す。また、この塗膜は防汚性に優れる。さらには、塗膜の耐盤木性、樹脂組成物が有機溶剤を含む場合の共重合体(A)の溶解安定性にも優れる。
また、本態様の樹脂組成物は、高固形分低粘度の溶液状とすることができる。そのため、本態様の樹脂組成物を用いることで、VOC含有量が少ない防汚塗料組成物を得ることができる。
さらに、本態様の樹脂組成物が、共重合体(A)に加えて、酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物及び脱水剤からなる群から選ばれる少なくとも1種とを含む場合には、樹脂組成物が優れた貯蔵安定性を発現し得る。例えば40℃30日間貯蔵後における共重合体(A)中の構造(I)の分解率を20%以下にできる。また、樹脂組成物が有機溶剤をさらに含む場合に、樹脂組成物の経時的な粘度上昇を抑制できる。
したがって、本態様の樹脂組成物は防汚塗料組成物用として好適である。
本発明の第三の態様は、前記第二の態様の樹脂組成物を含有する防汚塗料組成物である。したがって、本態様の防汚塗料組成物は、前記共重合体(A)を含有する。
本態様の防汚塗料組成物は、防汚塗料組成物の貯蔵安定性の観点から、酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物及び脱水剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物及び脱水剤はそれぞれ前記と同様のものが挙げられる。好ましい含有量も同様である。
本態様の防汚塗料組成物は、塗膜の防汚性の観点から、シリコーンオイルをさらに含むことが好ましい。シリコーンオイルは前記と同様のものが挙げられる。好ましい含有量も同様である。
本態様の防汚塗料組成物は、有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤は前記と同様のものが挙げられる。
本態様の防汚塗料組成物は、防汚剤をさらに含んでもよい。
本態様の防汚塗料組成物は、共重合体(A)、酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物、脱水剤、シリコーンオイル、有機溶剤及び防汚剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
防汚塗料組成物が酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物、脱水剤、シリコーンオイル、有機溶剤、他の成分等を含む場合、これらの成分はそれぞれ、前記樹脂組成物に由来するものであってもよく、由来しないもの(防汚塗料組成物の製造時に配合されたもの)であってもよく、それらの混合物であってもよい。
防汚剤としては、無機防汚剤、有機防汚剤等が挙げられ、要求性能に応じて1種又は2種以上を適宜選択して使用することができる。
防汚剤としては、例えば、亜酸化銅、チオシアン銅、銅粉末等の銅系防汚剤、他の金属(鉛、亜鉛、ニッケル等)の化合物、ジフェニルアミン等のアミン誘導体、ニトリル化合物、ベンゾチアゾール系化合物、マレイミド系化合物、ピリジン系化合物等が挙げられる。これらは、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて使用できる。
亜酸化銅と防汚剤(b1)とを組み合わせる場合、配合比率(質量比)は、亜酸化銅/防汚剤(b1)=80/20〜99/1が好ましく、90/10〜99/1がより好ましい。
亜酸化銅、ピリジントリフェニルボラン、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、防汚剤(b1)及びメデトミジンからなる群から選ばれる少なくとも1種と、その他の防汚剤とを組み合わせてもよい。
他の成分としては、例えば共重合体(A)以外の他の重合体が挙げられる。他の重合体は、例えば、構造(I)を有しない重合体である。
他の重合体としては、例えば、共重合体(A)以外の熱可塑性樹脂(熱可塑性重合体)等が挙げられる。本態様の防汚塗料組成物は、共重合体(A)以外の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。防汚塗料組成物が共重合体(A)以外の熱可塑性樹脂を含むと、耐クラック性や耐水性等の塗膜物性が向上する。
可塑剤として機能し、塗膜の耐クラック性や耐剥離性の向上効果が得られる点では、塩素化パラフィンが好ましい。
沈降防止剤やたれ防止剤として機能し、防汚塗料組成物の貯蔵安定性や顔料分散性の向上効果が得られる点では、半合成ワックス、合成ワックス等の有機系ワックスが好ましく、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、ポリアマイドワックスがより好ましい。
熱可塑性樹脂以外の沈降防止剤やたれ防止剤としては、ベントナイト系、微粉シリカ系、ステアレート塩、レシチン塩、アルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
VOC含有量は、防汚塗料組成物の比重及び固形分(加熱残分)の値を用いて、下記式から算出される。
VOC含有量(g/L)=組成物の比重×1000×(100−固形分)/100
防汚塗料組成物の比重は、25℃において、容量が100mLの比重カップに防汚塗料組成物を満たし、質量を測定することにより算出される。
防汚塗料組成物の固形分(加熱残分)は、後述する実施例に記載の方法により測定される。
VOC含有量は、有機溶剤の含有量により調整できる。
防汚塗料組成物の固形分が前記範囲の下限値以上であれば、VOC含有量が充分に低くなる。固形分が前記範囲の上限値以下であれば、防汚塗料組成物の粘度を低くしやすい。
防汚塗料組成物のB型粘度の下限は特に限定されないが、塗膜物性の点では、100mPa・s以上が好ましい。
防汚塗料組成物の粘度は、樹脂組成物の粘度、樹脂組成物への有機溶剤の添加量等によって調整できる。
本態様の防汚塗料組成物を用いた塗膜は、基材表面に、直接に、又は下地塗膜を介して形成することができる。
下地塗膜としては、ウオッシュプライマー、塩化ゴム系やエポキシ系等のプライマー、中塗り塗料等を用いて形成できる。
塗膜の形成は、公知の方法により行うことができる。例えば、基材表面又は基材上の下地塗膜の上に、防汚塗料組成物を、刷毛塗り、吹き付け塗り、ローラー塗り、沈漬塗り等の手段で塗布し、乾燥することにより塗膜を形成できる。
防汚塗料組成物の塗布量は、一般的には乾燥塗膜として10〜400μmの厚さになる量に設定できる。
塗膜の乾燥は、通常、室温で行うことができ、必要に応じて加熱乾燥を行ってもよい。
実施例中の評価は、以下に示す方法で行った。
測定試料(樹脂組成物等)0.50gをアルミニウム製の皿に測りとり、トルエン3mLをスポイトで加えて皿の底に一様に広げ、予備乾燥を行った。予備乾燥は、測定試料を皿全体にのばし、本乾燥で溶剤を揮発させやすくするための処理である。予備乾燥では、70〜80℃の水浴上で測定試料及びトルエンを加熱溶解させ、蒸発乾固させた。予備乾燥後、105℃の熱風乾燥機で2時間の本乾燥を行った。測定試料の予備乾燥前の質量(乾燥前質量)と、本乾燥後の質量(乾燥後質量)とから、以下の式により固形分(加熱残分)を求めた。
固形分(質量%)=乾燥後質量/乾燥前質量×100
乾燥したガードナー気泡粘度管(以下、単に粘度管ともいう。)に測定試料を粘度管の指示線まで入れコルク栓で栓をした。試料を採取した粘度管を、規定の温度(25.0±0.1℃)に調節した恒温水槽中に少なくとも2時間垂直に浸漬して試料を恒温にし、基準管となる粘度管と試料を入れた粘度管を同時に180°回転させ、試料のアワ上昇速度を基準管と比較することで粘度(ガードナー粘度)を決定した。
製造した樹脂組成物100gを150mLのガラス瓶に入れて密封し、乾燥庫にて遮蔽の環境下にて40℃で30日間放置した。その後(40℃30日間貯蔵後)、樹脂組成物の測定固形酸価(a)を下記の手順で測定し、下記式により分解率(%)を算出した。理論固形酸価(b)、(c)はそれぞれ前記の通りである。
分解率(%)={(測定固形酸価(a))−(理論固形酸価(b))}/(理論固形酸価(c))×100
試料(樹脂組成物)約4.0gをビーカーに精秤し(A(g))、トルエン/95%エタノール溶液=50/50の割合で50mLを加えた。密閉容器で5分間撹拌させた後、平沼自動滴定装置(AUTO TITRATOR COM−1600)を使用して、キシダ化学製20℃でのファクター(f)が1.003である0.5mol/L水酸化カリウム溶液(エタノール溶液)で電位差滴定を行い、滴定曲線の最大傾斜点を終点とした。(滴定量=B(mL)、KOH溶液の力価=f)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=C(mL))、以下の式に従って算出した。
測定固形酸価(mgKOH/g)={(B−C)×0.5×56.11×f}/A/固形分
重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製、HLC−8220)を用いて測定した。カラムはTSKgelα−M(東ソー(株)製、7.8mm×30cm)、TSKguardcolumnα(東ソー(株)製、6.0mm×4cm)を使用した。検量線は、F288/F1/28/F80/F40/F20/F2/A1000(東ソー(株)製、標準ポリスチレン)、及びスチレン単量体を使用して作成した。
防汚塗料組成物を、予め防錆塗料を塗布してあるサンドブラスト鋼板に、乾燥膜厚が200〜300μmになるように刷毛で塗布し、乾燥して塗膜を形成し、試験板を得た。この試験板を、瀬戸内海内で6ヶ月間静置した後、塗膜の全面積に対する海中生物が付着した面積の割合(海中生物の付着面積)を調べ、以下の基準で防汚性(静置防汚性)を評価した。
◎:海水生物の付着面積が10%以下。
○:海水生物の付着面積が10%超20%以下。
△:海水生物の付着面積が20%超40%以下。
×:海水生物の付着面積が40%超。
M1:2価金属原子含有単量体混合物(後述する製造例M1で合成した合成品)。
EHEMA:1−(2−エチルへキシルオキシ)エチルメタクリレート(後述する製造例M2で合成した合成品)。
MMA:メチルメタクリレート。
EA:エチルアクリレート。
AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル。
AMBN:2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)。
ノフマーMSD:商品名、日油株式会社製、α−メチルスチレンダイマー。
添加剤(a):トヨパラックス(登録商標)150(東ソー(株)製、塩素化パラフィン)。
添加剤(b):ディスパロン(登録商標)4200−20(楠本化成(株)製、酸化ポリエチレンワックス)。
撹拌機、温度調整機、滴下ロートを備えた反応容器にPGM(プロピレングリコールメチルエーテル)85.4部及び酸化亜鉛40.7部を仕込み、撹拌しながら75℃に昇温した。続いて、滴下ロートからメタクリル酸43.1部、アクリル酸36.1部、水5部からなる混合物を3時間で等速滴下した。さらに2時間撹拌した後、PGMを36部添加して、固形分44.8質量%の透明な2価金属原子含有単量体混合物(単量体(M1))を得た。表1に、使用した材料の仕込み量と、単量体(M1)の特性値を示す。
2−エチルへキシルビニルエーテル171.9部(1.1mol)、ヒドロキノン0.32部、フェノチアジン0.61部を室温で撹拌して均一になるまで混合した。空気(10ml/min)を吹込みながら、メタクリル酸86.1部(1.0mol)を、反応液の温度が60℃以下を保つようにして滴下した。滴下後、反応液の温度を80℃まで上げて、5時間反応させた。反応液にt−ブチルメチルエーテル264.5部(3.0mol)を加えて混合し、有機相を20質量%炭酸カリウム水溶液135部で1回洗浄した。有機相に4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル0.07部を加え、エバポレータにより低沸分を留出させた。得られた残渣を減圧蒸留して、沸点99℃/3torrの1−(2−エチルへキシルオキシ)エチルメタクリレート(EHEMA)207.0部(0.85mol)得た。
撹拌機、温度調整機、滴下ロートを備えた反応容器に、PGM(プロピレングリコールメチルエーテル)15部及びキシレン65部及びEA4部を仕込み、撹拌しながら100℃に昇温した。続いて、滴下ロートから単量体(M1)の19.3部(固形分)、EHEMAの5.7部、MMAの15部、EAの60部、開始剤としてAIBNの2.2部及びAMBNの6部からなる混合物を6時間で等速滴下した。t−ブチルパーオクトエート0.5部とキシレン10部を30分間隔で4回添加し、さらに1時間撹拌した後、2−エチルヘキシルビニルエーテル10部部添加して、固形分が47.8質量%である、共重合体を含む樹脂組成物A−1を得た。
撹拌機、温度調整機、滴下装置を備えた反応容器に、PGM(プロピレングリコールメチルエーテル)15部及びキシレン65部及びEA4部を仕込み、撹拌しながら100℃に昇温した。続いて、滴下ロートから単量体(M1)の19.3部、MMAの15部、EAの65.7部、開始剤としてAIBNの2.2部及びAMBNの5.75部からなる混合物を6時間で等速滴下した。滴下終了後に、キシレン4部を添加した後、t−ブチルパーオクトエート0.5部とキシレン10部を30分間隔で4回添加し、さらに1時間撹拌した後、キシレンを5.1部部添加して、固形分が48.2質量%である、共重合体を含む樹脂組成物A−2を得た。
なお、製造例A−1は実施例、製造例A−2は比較例である。
表3に示す配合に従い、各成分を高速ディスパーにより混合して、防汚塗料組成物を得た。得られた防汚塗料組成物について、防汚性を評価した。結果を表3に示す。
Claims (12)
- 下記式(1)、下記式(2)又は下記式(3)で表される構造(I)の少なくとも1種と、下記式(4)又は下記式(5)で表される構造(II)の少なくとも1種とを有する、(メタ)アクリル系共重合体。
(式中、Xは−O−、−S−又は−NR14−を示し、R14は水素原子又はアルキル基を示し、R1及びR2はそれぞれ、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を示し、R3及びR5はそれぞれ、炭素数1〜20のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を示し、R4及びR6はそれぞれ、炭素数1〜10のアルキレン基を示す。)
−COO−M−OCO− ・・・(4)
−COO−M−R51 ・・・(5)
(式中、Mは2価の金属原子を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。) - 前記構造(I)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m1)由来の構成単位と、前記構造(II)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m2)由来の構成単位とを有する、請求項1に記載の(メタ)アクリル系共重体。
- 請求項1又は2に記載の(メタ)アクリル系共重合体を含む樹脂組成物。
- 40℃30日間貯蔵後における前記(メタ)アクリル系共重合体中の前記構造(I)の分解率が20%以下である、請求項3に記載の樹脂組成物。
- 酸と反応する化合物、塩基性化合物、酸性化合物及び脱水剤からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含む、請求項3又は4に記載の樹脂組成物。
- 前記酸と反応する化合物が、下記式(31)で表される化合物、下記式(32)で表される化合物、及び下記式(33)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)である、請求項5に記載の樹脂組成物。
(式中、Xは−O−、−S−又は−NR14−を示し、R14は水素原子又はアルキル基を示し、R7は、水素原子又は炭素数1〜9のアルキル基を示し、R8は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を示し、R9及びR11はそれぞれ、炭素数1〜20のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を示し、R10は、単結合、又は炭素数1〜9のアルキレン基を示し、R12は、炭素数1〜9のアルキレン基を示す。) - シリコーンオイルをさらに含む、請求項3〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 請求項3〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、防汚塗料組成物。
- 防汚剤をさらに含む、請求項8に記載の防汚塗料組成物。
- 前記防汚剤が、亜酸化銅、ピリジントリフェニルボラン、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、4−ブロモ−2−(4−クロロフェニル)−5−(トリフルオロメチル)−1H−ピロール−3−カルボニトリル及びメデトミジンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載の防汚塗料組成物。
- 前記(メタ)アクリル系共重合体以外の熱可塑性樹脂をさらに含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
- 下記式(1)、下記式(2)又は下記式(3)で表される構造(I)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m1)と、下記式(4)又は下記式(5)で表される構造(II)の少なくとも1種とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(m2)とを含む単量体混合物を重合して(メタ)アクリル系共重合体を得る、(メタ)アクリル系共重体の製造方法。
(式中、Xは−O−、−S−又は−NR14−を示し、R14は水素原子又はアルキル基を示し、R1及びR2はそれぞれ、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を示し、R3及びR5はそれぞれ、炭素数1〜20のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を示し、R4及びR6はそれぞれ、炭素数1〜10のアルキレン基を示す。)
−COO−M−OCO− ・・・(4)
−COO−M−R51 ・・・(5)
(式中、Mは2価の金属原子を示し、R51は(メタ)アクリロイルオキシ基以外の有機酸残基を示す。)
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