JP2018131616A - 変性ポリオレフィン水性分散体、前記変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法、前記変性ポリオレフィン水性分散体を含有する塗料、プライマー又は接着剤、及び、前記変性ポリオレフィン水性分散体による塗膜を有するポリオレフィン成形体 - Google Patents
変性ポリオレフィン水性分散体、前記変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法、前記変性ポリオレフィン水性分散体を含有する塗料、プライマー又は接着剤、及び、前記変性ポリオレフィン水性分散体による塗膜を有するポリオレフィン成形体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、ポリオレフィン基材との密着性に優れ、かつ耐水性にも優れたた塗膜を付与できる変性ポリオレフィン水性分散体を提供することにある。【解決手段】 酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有し、下記の条件(i)〜(iii)のすべてを満足する変性ポリオレフィン水性分散体(D)。(i)前記(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。(ii)前記(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。(iii)前記(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。【選択図】 図1
Description
本発明は、変性ポリオレフィン水性分散体、前記変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法、前記変性ポリオレフィン水性分散体を含有する塗料、プライマー又は接着剤、及び、前記変性ポリオレフィン水性分散体による塗膜を有するポリオレフィン成形体に関する。
ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン系の重合体を含有する基材(ポリオレフィン基材)は、安価でありながら、機械的物性、耐水性及び耐溶剤性等に優れるため、現在広い分野で使用されている。しかしポリオレフィンは分子中に極性基を持たないことから、他の樹脂及び金属等との親和性に乏しく、接着性の改善が望まれてきた。接着性を改善する方法として、塩素化ポリプロピレンや酸変性ポリプロピレンのような変性ポリオレフィンを用いたポリオレフィン基材の改質方法の開発が行われてきた。このような変性ポリオレフィンは、有機溶剤や水性溶媒に分散させて、ポリオレフィン基材表面へ塗布することで、ポリオレフィン基材と、他の樹脂及び金属等との接着性を向上させることができる。また、変性ポリオレフィンは、安全衛生及び環境汚染の低減の観点から、通常水分散体が好ましく用いられている。
例えば、酸変性塩素化ポリプロピレンを、界面活性剤と塩基性物質とを使用して水性分散体とした酸変性塩素化ポリオレフィン水性分散体がある(特許文献1)。しかし、この水性分散体はポリプロピレンに良好な接着性を示すが、環境保全の観点からハロゲンフリーが強く望まれているため、好ましくない。
ハロゲンフリーの変性物として、酸変性ポリオレフィンの水性分散体も報告されている(特許文献2)。しかし、使用する界面活性剤と塩基性物質の量が多く、改質したポリオレフィン基材の耐水性に課題があった。
ハロゲンフリーの変性物として、酸変性ポリオレフィンの水性分散体も報告されている(特許文献2)。しかし、使用する界面活性剤と塩基性物質の量が多く、改質したポリオレフィン基材の耐水性に課題があった。
これらの課題を解決する方法として、親水性高分子をポリオレフィンに結合させた重合体の水性分散体が報告されている(特許文献3)。
この方法で製造された水性分散体は、界面活性剤のブリードアウト量は低減できるものの、樹脂自体の親水性が上がってしまうため、耐水性の改善は十分なものではなかった。
また、界面活性剤を実質的に含まない酸変性ポリオレフィン水性分散体の報告もされている(特許文献4)。しかし、これらの酸変性ポリオレフィンは分子中に不飽和結合を有しないポリオレフィンと不飽和カルボン酸と開始剤とを混合することで、酸変性がされており、見掛けの酸価は高いが、ポリオレフィンに付加していない酸が多量に含まれているため、こちらも改質したポリオレフィン基材の耐水性が十分でない。
酸変性ポリオレフィンをアセトン洗浄することにより、未反応の不胞和カルボン酸成分を除去する方法が述べられている(特許文献5)。しかし、この方法で不胞和カルボン酸成分を除去できたとしても、上記方法で酸変性されたポリオレフィンは、1分子に酸基が複数付加した、グラフト共重合あるいはブロック共重合の形をしており、付加する酸の量が分子ごとに偏っており、酸を多量に付加させないと、総合的な水中での分散安定性があがらず、結果改質したポリオレフィン基材の耐水性は、十分なものにはならない。
この方法で製造された水性分散体は、界面活性剤のブリードアウト量は低減できるものの、樹脂自体の親水性が上がってしまうため、耐水性の改善は十分なものではなかった。
また、界面活性剤を実質的に含まない酸変性ポリオレフィン水性分散体の報告もされている(特許文献4)。しかし、これらの酸変性ポリオレフィンは分子中に不飽和結合を有しないポリオレフィンと不飽和カルボン酸と開始剤とを混合することで、酸変性がされており、見掛けの酸価は高いが、ポリオレフィンに付加していない酸が多量に含まれているため、こちらも改質したポリオレフィン基材の耐水性が十分でない。
酸変性ポリオレフィンをアセトン洗浄することにより、未反応の不胞和カルボン酸成分を除去する方法が述べられている(特許文献5)。しかし、この方法で不胞和カルボン酸成分を除去できたとしても、上記方法で酸変性されたポリオレフィンは、1分子に酸基が複数付加した、グラフト共重合あるいはブロック共重合の形をしており、付加する酸の量が分子ごとに偏っており、酸を多量に付加させないと、総合的な水中での分散安定性があがらず、結果改質したポリオレフィン基材の耐水性は、十分なものにはならない。
本発明の目的は、ポリオレフィン基材との密着性に優れ、かつ耐水性にも優れた塗膜を付与できる変性ポリオレフィン水性分散体を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有し、下記の条件(i)〜(iii)のすべてを満足する変性ポリオレフィン水性分散体(D);前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)を含有する塗料、プライマー又は接着剤;炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)とを、ポリオレフィン(E)に対し0.3重量%以下のラジカル開始剤(F)の存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)の製造方法;炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)を、ラジカル開始剤(F)の不存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)の製造方法;ポリオレフィン基材の表面に、前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)による塗膜を有するポリオレフィン成形体である。
(i)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。
(ii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。
(iii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。
すなわち本発明は、酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有し、下記の条件(i)〜(iii)のすべてを満足する変性ポリオレフィン水性分散体(D);前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)を含有する塗料、プライマー又は接着剤;炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)とを、ポリオレフィン(E)に対し0.3重量%以下のラジカル開始剤(F)の存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)の製造方法;炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)を、ラジカル開始剤(F)の不存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)の製造方法;ポリオレフィン基材の表面に、前記変性ポリオレフィン水性分散体(D)による塗膜を有するポリオレフィン成形体である。
(i)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。
(ii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。
(iii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。
本発明の変性ポリオレフィン水性分散体は、その塗膜がポリオレフィン基材との密着性に優れ、かつ、酸変性ポリオレフィン(A)に由来する極性基を有するため、本発明の変性ポリオレフィン水性分散体で改質したポリオレフィン基材は、他の樹脂及び金属等との接着性を改善できるという効果を奏する。また、その塗膜は耐水性にも優れるという効果を奏する。
本発明の変性ポリオレフィン水性分散体(D)は、酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有し、下記の条件(i)〜(iii)のすべてを満足する。
(i)酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。
(ii)酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。
(iii)酸変性ポリオレフィン(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。
(i)酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。
(ii)酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。
(iii)酸変性ポリオレフィン(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。
本発明における酸変性ポリオレフィン(A)は、以下に詳述するように、ポリオレフィン(A0)に、不飽和カルボン酸及び/又はその酸無水物[以降、不飽和カルボン酸及びその酸無水物の総称を(a)とする]を加熱混合し、付加反応させることで、ポリオレフィン(A0)を酸変性して得ることができる。
なお、(A)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
なお、(A)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
酸変性ポリオレフィン(A)は、(a)が付加していないポリオレフィン(A0);ポリオレフィン(A0)の分子中(分子鎖中又は分子末端)に、(a)が1分子ずつ付加しているポリオレフィン(A1);ポリオレフィン(A0)の分子中(分子鎖中又は分子末端)に、(a)の重合物(2分子以上)が付加しているポリオレフィン(A2);(a)のみが単独重合した重合体(A3);及び付加されずに残存した(a)である(A4)の混合物である。
酸変性ポリオレフィン(A)が有している酸変性部分とは、前記の(a)に由来するものである。
酸変性ポリオレフィン(A)が有している酸変性部分とは、前記の(a)に由来するものである。
前記のポリオレフィン(A0)としては、1種又は2種以上のオレフィンの(共)重合体、及び、オレフィンとオレフィン以外の単量体との共重合体等が挙げられる。
上記のオレフィンには、炭素数(以下、Cと略記)2〜30のアルケン等が挙げられ、具体的には、エチレン、プロピレン、1−又は2−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−デセン及び1−ドデセン等が挙げられる。
また、他の単量体としては、オレフィンとの共重合性を有するC4〜30の不飽和単量体(酢酸ビニル及びスチレン等)が挙げられる。
上記のオレフィンには、炭素数(以下、Cと略記)2〜30のアルケン等が挙げられ、具体的には、エチレン、プロピレン、1−又は2−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、1−デセン及び1−ドデセン等が挙げられる。
また、他の単量体としては、オレフィンとの共重合性を有するC4〜30の不飽和単量体(酢酸ビニル及びスチレン等)が挙げられる。
前記のポリオレフィン(A0)の具体例としては、エチレン単位含有(共)重合体[高、中、又は低密度ポリエチレン、及び、エチレンとC4〜30の不飽和単量体(1−ブテン、2−ブテン、1−ヘキセン及び1,4−ヘキサジエン等)との共重合体等];プロピレン単位含(共)重合体[ポリプロピレン、及び、プロピレンとC4〜30の不飽和単量体との共重合体等];エチレン/プロピレン共重合体;エチレン/プロピレン/C4〜30の不飽和単量体共重合体;及びポリブテン等が挙げられる。
なお、「エチレン/プロピレン共重合体」は、「/」の前後の「エチレン」と「プロピレン」が共重合したものであることを示し、以下同様の記載方法をとる。
なお、「エチレン/プロピレン共重合体」は、「/」の前後の「エチレン」と「プロピレン」が共重合したものであることを示し、以下同様の記載方法をとる。
このうち、ポリプロピレン基材との密着性の観点から、プロピレン/エチレン共重合体、プロピレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/エチレン/1−ブテン共重合体が好ましく、プロピレン/1−ブテン共重合体が更に好ましい。
前記のポリオレフィン(A0)としては、市販されている公知の各種ポリオレフィン重合体[三井化学(株)製「タフマーXM5070」及び「タフマーXM5080」、Evonik社製「VESTOPLAST750」、ダウケミカル社製「バーシファイ3000」並びに出光興産(株)製「エルモーデュS901」等]を用いることができる。
水中での分散安定性の観点から、(A0)の融点は30℃以上120℃以下であることが好ましく、60℃以上100℃以下であることが更に好ましい。
水中での分散安定性の観点から、(A0)の融点は30℃以上120℃以下であることが好ましく、60℃以上100℃以下であることが更に好ましい。
また、効率よく(a)を付加させるために、ポリオレフィン(A0)は、炭素−炭素不飽和二重結合(以降、「C=C結合」と略記することがある)を有するポリオレフィン(E)であることが好ましい。
また、このC=C結合は、ポリオレフィン(E)の分子末端にあることが好ましい。
また、ポリオレフィン(E)は、その分子中のC=C結合を、炭素1,000個当たり平均0.1〜20個有することが好ましく、0.2〜10個有することが更に好ましく、0.3〜3.0個有することが特に好ましく、0.8〜3.0個有することが最も好ましい。
C=C結合が炭素1,000個当たり0.1個以上有する場合は、酸を付加させるための開始剤の量を低減させることができ、後述の理由により水中での分散安定性が良好になる傾向がある。また、20個以下であると、ポリプロピレンとの親和性に優れる。
また、このC=C結合は、ポリオレフィン(E)の分子末端にあることが好ましい。
また、ポリオレフィン(E)は、その分子中のC=C結合を、炭素1,000個当たり平均0.1〜20個有することが好ましく、0.2〜10個有することが更に好ましく、0.3〜3.0個有することが特に好ましく、0.8〜3.0個有することが最も好ましい。
C=C結合が炭素1,000個当たり0.1個以上有する場合は、酸を付加させるための開始剤の量を低減させることができ、後述の理由により水中での分散安定性が良好になる傾向がある。また、20個以下であると、ポリプロピレンとの親和性に優れる。
ポリオレフィンの(E)のC=C結合数は、(E)の1H−NMR(核磁気共鳴)分光法のスペクトルから得られる二重結合由来のピーク(4.60〜4.80ppm)から、算出することができる。
このC=C結合を有するポリオレフィン(E)を製造する方法としては具体的に、ジエン等をモノマーとして使用して、骨格中に不飽和基を残存させる方法、及び、原料として市販のポリオレフィン(A0)を減成法[熱的、化学的及び機械的減成法等]により減成する方法等が挙げられる。
熱的減成法には、ポリオレフィン(A0)を窒素通気下で、(1)有機過酸化物(f1)不存在下、300〜450℃で0.5〜10時間、連続的又は非連続的に熱減成する方法、及び、(2)有機化酸化物(f1)存在下、180℃〜300℃で0.01〜10時間、連続的又は非連続的に熱減成する方法等が挙げられる。(1)及び(2)いずれの場合も工業的観点から好ましいのは連続的に熱減成する方法である。
有機過酸化物(f1)としては、単官能過酸化物(分子内にパーオキシド基を1個有するもので、具体的にはベンゾイルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシド等)及び多官能過酸化物[分子内にパーオキシド基を2個以上有するもので、具体的には2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、ビス(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルパーオキシへキサヒドロテレフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシン及びジアリルパーオキシジカーボネート等]等が挙げられる。
これらのうち熱減成温度での分解性の観点から好ましいのは、1分間半減期温度が170℃以上のものであり、更に好ましいのは、ビス(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシンである。
これらのうち熱減成温度での分解性の観点から好ましいのは、1分間半減期温度が170℃以上のものであり、更に好ましいのは、ビス(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシンである。
ポリオレフィン(E)を製造する方法として、上記のうち好ましいのは、分子末端にC=C結合が多いポリオレフィン(E)が得やすい熱減成法であり、更に好ましいのは熱減成法(1)の方法である。
前記の(a)の内、不飽和カルボン酸としては、不飽和モノカルボン酸及び不飽和ジカルボン酸等が挙げられる。
前記の不飽和モノカルボン酸としては、炭素数が3〜24個の鎖状脂肪族不飽和モノカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)、炭素数が7〜24個の脂環式不飽和モノカルボン酸(シクロヘキセンカルボン酸、シクロヘプテンカルボン酸、ビシクロヘプテンカルボン酸及びメチルテトラへキセンカルボン酸等)及び炭素数が7〜24個の芳香族不飽和モノカルボン酸(4−ビニル安息香酸等)等が挙げられる。
前記の不飽和ジカルボン酸としては、炭素数が4〜24個の鎖状脂肪族ジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸等)、炭素数が8〜24個の脂環式ジカルボン酸(シクロへキセンジカルボン酸、シクロヘプテンジカルボン酸、ビシクロヘプテンジカルボン酸及びメチルテトラヒドロフタル酸等)等が挙げられる。
これらのうち好ましいのはマレイン酸、マレイン酸無水物及びフマル酸である。
前記の不飽和モノカルボン酸としては、炭素数が3〜24個の鎖状脂肪族不飽和モノカルボン酸(アクリル酸及びメタクリル酸等)、炭素数が7〜24個の脂環式不飽和モノカルボン酸(シクロヘキセンカルボン酸、シクロヘプテンカルボン酸、ビシクロヘプテンカルボン酸及びメチルテトラへキセンカルボン酸等)及び炭素数が7〜24個の芳香族不飽和モノカルボン酸(4−ビニル安息香酸等)等が挙げられる。
前記の不飽和ジカルボン酸としては、炭素数が4〜24個の鎖状脂肪族ジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸等)、炭素数が8〜24個の脂環式ジカルボン酸(シクロへキセンジカルボン酸、シクロヘプテンジカルボン酸、ビシクロヘプテンジカルボン酸及びメチルテトラヒドロフタル酸等)等が挙げられる。
これらのうち好ましいのはマレイン酸、マレイン酸無水物及びフマル酸である。
本発明の変性ポリオレフィン水性分散体により改質したポリオレフィン基材について、耐水性を良くするためには、その混合物の酸価がより小さい値であることが必要であり、また、水中での分散安定性を良くするためには、ポリオレフィン1分子に、1つ以上の酸基が付加した酸変性ポリオレフィン[上記でいうところの(A1)と(A2)]が多く存在することが必要である。
変性ポリオレフィン水性分散体の分散安定性を向上させるためには、ポリオレフィン(A0)の分子中に(a)が1分子ずつ付加されている構造[上記の(A1)]であることが最も好ましい。
ポリオレフィンに(a)が2分子以上連なった共重体[上記の(A2)]であることは、(a)が全く付加していないもの[上記の(A0)]よりは分散安定性がよいが、(A1)と比較すると分散安定性の向上にそれほど寄与せず、いたずらに混合物の酸価を上げることになり、耐水性の悪化につながる。
そのため、分散安定性と耐水性を両方満たすためには、前記の酸変性ポリオレフィン(A)の組成は、(A1)を主成分とし、(A0)、(A2)、(A3)及び(A4)の含有量をできるだけ少なくすることが有効である。
このような(A)は、以下にも詳述するが、1H−NMRスペクトルチャートにおいて、前記の(i)及び(ii)を満たすことになる。
ポリオレフィンに(a)が2分子以上連なった共重体[上記の(A2)]であることは、(a)が全く付加していないもの[上記の(A0)]よりは分散安定性がよいが、(A1)と比較すると分散安定性の向上にそれほど寄与せず、いたずらに混合物の酸価を上げることになり、耐水性の悪化につながる。
そのため、分散安定性と耐水性を両方満たすためには、前記の酸変性ポリオレフィン(A)の組成は、(A1)を主成分とし、(A0)、(A2)、(A3)及び(A4)の含有量をできるだけ少なくすることが有効である。
このような(A)は、以下にも詳述するが、1H−NMRスペクトルチャートにおいて、前記の(i)及び(ii)を満たすことになる。
(a)が(A0)の分子中に1分子ずつ付加しているポリオレフィン(A1)の割合が多く、(a)の重合物(2分子以上)が(A0)の分子中に付加しているポリオレフィン(A2)及び(a)のみが単独重合した重合体(A3)の割合が少ない酸変性ポリオレフィン(A)は、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が小さくなり、分散安定性の観点から0.9以下であることが必要である。好ましくは0.5以下である。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートは、本発明の水分散体(D)を乾燥させた乾燥物(D1)を試料として分析することでも得ることができる。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートは、本発明の水分散体(D)を乾燥させた乾燥物(D1)を試料として分析することでも得ることができる。
1H−NMR測定の際の重溶媒としては、(A)又は(D1)が溶解するものであれば特に制限はないが、重クロロホルム、重トルエン又は重ベンゼンのいずれかで溶解させて測定した値を採用することにする。測定精度の点で好ましくは重クロロホルムである。常温で溶解しない場合は、溶解する温度に熱をかけて測定しても特に問題はない。
2.75〜2.90ppmの範囲に表れるピークは、前記の(a)の自己重合物に由来するものであり、(a)の重合物が(A0)の分子中に付加しているポリオレフィン(A2)の含有量、及び、(a)のみが単独重合した重合体(A3)の含有量に応じて大きくなるピークである。
2.90〜3.10ppmの範囲に表れるピークはポリオレフィン骨格の分子中に1分子ずつ付加した(a)に由来するものであり、(a)が(A0)の分子中に1分子ずつ付加しているポリオレフィン(A1)の含有量に応じて大きくなるピークである。よって、S1/S2が小さいほど(A1)の含有比率が大きいことになる。
2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)はこの範囲にピークトップを持つピークを積分することが(A2)、(A3)の存在比を見積もる目的に合致する。
よって、この範囲に明らかにピークトップがない場合は無理やり積分値をとることなく(S1)=0であるとみなす。
よって、この範囲に明らかにピークトップがない場合は無理やり積分値をとることなく(S1)=0であるとみなす。
また、(a)が付加していないポリオレフィン(A0)の割合が少なく、水中での分散安定性に優れた酸変性ポリオレフィン(A)は、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3であることが必要である。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートは、本発明の水分散体(D)を乾燥させた乾燥物(D1)を試料として分析することでも得ることができる。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートは、本発明の水分散体(D)を乾燥させた乾燥物(D1)を試料として分析することでも得ることができる。
0〜2.00ppmの範囲のピークはポリオレフィン骨格の飽和炭化水素部分に由来するものであり、S2/S0が小さくて、2.5×10−4未満であることは、酸が分子中に1分子ずつ付加しているポリオレフィン(A1)が少なく、酸が付加していないポリオレフィン(A0)が多すぎることを表しており、そのような(A)は水中での分散安定性が悪い。
また、S2/S0が大きいほど(A1)の割合が大きいことになるが、同時に酸価も大きいことになり、耐水性の観点から、2.0×10−3を超える必要はない。S2/S0が3.1×10−4〜1.6×10−3であることが分散安定性及び耐水性の観点から好ましい。
また、S2/S0が大きいほど(A1)の割合が大きいことになるが、同時に酸価も大きいことになり、耐水性の観点から、2.0×10−3を超える必要はない。S2/S0が3.1×10−4〜1.6×10−3であることが分散安定性及び耐水性の観点から好ましい。
酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、4.60〜4.80ppmの範囲のピークは、ポリオレフィン骨格が持つC=C結合に由来する。上述の通り、(a)はC=C結合と付加反応しやすいため、ポリオレフィン(E)がC=C結合を多く持つことが(A1)を生成する最適な条件である。
(a)が付加した場合、C=C結合は消滅するので、(a)が(E)のC=C結合に100%反応するとこの範囲のピークは消滅することになる。
しかしそのような条件は、反応時間や反応温度を高度に設定しなくてはならず、工業的に好ましくない。(a)が付加する量より多くのC=C結合が反応場にあることが望ましいため、この範囲のピークは一定値以上残されているほうが反応条件上好ましい。
その一定値とは、4.60〜4.80ppmの範囲のピーク積分値(S3)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S3/S0が1.5×10−4以上であり、この範囲にあることが好ましく、1.5×10−4〜7.5×10−3であることが更に好ましい。
また、この範囲であると、分散安定性が良好になる傾向がある。
(a)が付加した場合、C=C結合は消滅するので、(a)が(E)のC=C結合に100%反応するとこの範囲のピークは消滅することになる。
しかしそのような条件は、反応時間や反応温度を高度に設定しなくてはならず、工業的に好ましくない。(a)が付加する量より多くのC=C結合が反応場にあることが望ましいため、この範囲のピークは一定値以上残されているほうが反応条件上好ましい。
その一定値とは、4.60〜4.80ppmの範囲のピーク積分値(S3)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S3/S0が1.5×10−4以上であり、この範囲にあることが好ましく、1.5×10−4〜7.5×10−3であることが更に好ましい。
また、この範囲であると、分散安定性が良好になる傾向がある。
本発明の酸変性ポリオレフィン(A)の酸価は、耐水性の観点から15mgKOH/g以下であり、好ましくは12mgKOH/g以下であり、更に好ましくは8mgKOH/g以下である。また、(A)の水中での分散安定性の観点から2mgKOH/g以上が好ましく、3mgKOH/g以上が更に好ましい。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の酸価は、前記の(A0)〜(A4)の混合物としての酸価を示している。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の酸価は、前記の(A0)〜(A4)の混合物としての酸価を示している。
なお、酸変性ポリオレフィン(A)の酸価は、以下の(1)〜(3)の手順で測定する。
(1)100℃に温度調整したキシレン100gに(A)1gを溶解させる。
(2)フェノールフタレインを指示薬として、0.1mol/L 水酸化カリウムエタノール溶液で滴定を行う。
(3)下式により酸価を算出する。
(1)100℃に温度調整したキシレン100gに(A)1gを溶解させる。
(2)フェノールフタレインを指示薬として、0.1mol/L 水酸化カリウムエタノール溶液で滴定を行う。
(3)下式により酸価を算出する。
酸価(mgKOH/g)=(A×f×0.1)/S
ただし、A:滴定に要した0.1mol/L水酸化カリウム水溶液のmL数、
f:0.1mol/L水酸化カリウム水溶液の力価、
S:試料採取量(g)
ただし、A:滴定に要した0.1mol/L水酸化カリウム水溶液のmL数、
f:0.1mol/L水酸化カリウム水溶液の力価、
S:試料採取量(g)
酸変性ポリオレフィン(A)の重量平均分子量は、5,000以上200,000以下であることが好ましい。5,000以上では、強度のある皮膜を構成することができ、ポリプロピレン基材との密着性の観点で好ましい。200,000以下では水中での分散安定性が良好である。
また、(A)の重量平均分子量は、ポリプロピレン基材との密着性及び水中での分散安定性の観点から、10,000以上150,000以下が更に好ましく、特に好ましいのは20,000以上120,000以下である。
本発明の重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定される。
また、(A)の重量平均分子量は、ポリプロピレン基材との密着性及び水中での分散安定性の観点から、10,000以上150,000以下が更に好ましく、特に好ましいのは20,000以上120,000以下である。
本発明の重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定される。
本発明におけるゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)による重量平均分子量(Mw)の測定条件は以下の通りである。
装置:高温ゲルパーミエイションクロマトグラフ[「Alliance GPC V2000」、Waters(株)製]
溶媒:オルトジクロロベンゼン
基準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm MIXED−B[ポリマーラボラトリーズ(株)製]を2本直列に接続
カラム温度:135℃
装置:高温ゲルパーミエイションクロマトグラフ[「Alliance GPC V2000」、Waters(株)製]
溶媒:オルトジクロロベンゼン
基準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm MIXED−B[ポリマーラボラトリーズ(株)製]を2本直列に接続
カラム温度:135℃
上述の通り、本発明における酸変性ポリオレフィン(A)は、ポリオレフィン(A0)を前記の(a)で酸変性することで得ることができるが、その具体的な方法としては、(A0)の融点以上で(A0)と(a)を加熱混合する方法等が挙げられる。
また、前記の(i)〜(iii)を満たす酸変性ポリオレフィン(A)を得るためには、以下に詳述するように、炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)とを、ポリオレフィン(E)に対し0.3重量%以下のラジカル開始剤(F)の存在下、又は、ラジカル開始剤(F)の不存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る方法、具体的には、ラジカル開始剤(F)を0.3重量%以下又はまったく使用せずに、窒素通気下でC=C結合を有するポリオレフィン(E)と(a)とを加熱混合する方法が好ましい。
また、前記の(i)〜(iii)を満たす酸変性ポリオレフィン(A)を得るためには、以下に詳述するように、炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)とを、ポリオレフィン(E)に対し0.3重量%以下のラジカル開始剤(F)の存在下、又は、ラジカル開始剤(F)の不存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る方法、具体的には、ラジカル開始剤(F)を0.3重量%以下又はまったく使用せずに、窒素通気下でC=C結合を有するポリオレフィン(E)と(a)とを加熱混合する方法が好ましい。
(A0)と(a)との加熱混合の際、ラジカル開始剤(F)を用いて付加させる方法が一般的であるが、ラジカル開始剤(F)を用いて付加させる場合、(a)が自己重合しやすく、結果的に水中での分散安定性及び耐水性の悪化につながる前記の(A2)及び(A3)が生成しやすい環境となる。
そのため、ラジカル開始剤(F)は用いないことが好ましく、やむをえず使用する場合でも、ポリオレフィン(A0)に対し0.3重量%以下に留めておくことが好ましい。
そのため、ラジカル開始剤(F)は用いないことが好ましく、やむをえず使用する場合でも、ポリオレフィン(A0)に対し0.3重量%以下に留めておくことが好ましい。
また、(A0)として(E)を用いることで、未反応物である(A0)と付加されずに残存した酸(A4)の生成を抑制することができ、水中での分散安定性の悪化も抑制できる。
(A0)と(a)との加熱混合の際、(A0)と(a)の重量比率[(A0)/(a)]は、耐水性、分散安定性及び生産性の観点から、1000/1〜1000/200であることが好ましく、1000/11〜1000/200であることが更に好ましい。
(A0)と(a)との加熱混合の際、(a)が気化する可能性があるため、還流管に(a)が溶融する程度の温度の湯を流し、(a)を還流させることが好ましい。
また、(A0)と(a)を混合する温度については(A0)の融点以上であれば特に制限はないが、160℃以上220℃以下であることが好ましく、180℃以上210℃以下であることが特に好ましい。
160℃以上であると、(a)が付加反応する速度が遅くなりすぎず、反応時間を短縮でき、220℃以下であると、(a)の自己重合を抑制でき、水中での分散安定性及び耐水性の悪化も抑制できる。
(A0)と(a)とを混合する時間については特に制限はないが、25時間以内に留めておくことが工業上好ましい。
また、酸変性ポリオレフィン(A)を合成する際に、必要に応じて、酸化防止剤〔ヒンダードフェノール系酸化防止剤[イルガノックス1010(BASF社製)等]等〕を添加しても良い。
また、(A0)と(a)を混合する温度については(A0)の融点以上であれば特に制限はないが、160℃以上220℃以下であることが好ましく、180℃以上210℃以下であることが特に好ましい。
160℃以上であると、(a)が付加反応する速度が遅くなりすぎず、反応時間を短縮でき、220℃以下であると、(a)の自己重合を抑制でき、水中での分散安定性及び耐水性の悪化も抑制できる。
(A0)と(a)とを混合する時間については特に制限はないが、25時間以内に留めておくことが工業上好ましい。
また、酸変性ポリオレフィン(A)を合成する際に、必要に応じて、酸化防止剤〔ヒンダードフェノール系酸化防止剤[イルガノックス1010(BASF社製)等]等〕を添加しても良い。
未反応で残存した(a)である(A4)の内、低分子量の化合物(例えば分子量が150以下の無水マレイン酸等)は気化しやすいため、加熱下、減圧することで除去することができる。(A4)が存在すると耐水性が悪くなるため、上記の方法で作成した(A)は、融点以上に加熱し、減圧することで(A4)を除去しておくことが好ましい。
(A)が含有する(A4)の重量割合は、(A)の重量を基準として、1.0重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることが更に好ましく、0.2重量%以下であることが特に好ましく、0.1重量%以下であることが最も好ましい。
(A)が含有する(A4)の重量割合は、(A)の重量を基準として、1.0重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることが更に好ましく、0.2重量%以下であることが特に好ましく、0.1重量%以下であることが最も好ましい。
前記のラジカル開始剤(F)としては、前記の有機過酸化物(f1)及びアゾ化合物(f2)[アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)及び2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)等]等が挙げられる。
これらの内、共重合性の観点から好ましいのは有機過酸化物(f1)であり、更に好ましいのは単官能過酸化物であり、特に好ましいのはジ−t−ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシドである。
これらの内、共重合性の観点から好ましいのは有機過酸化物(f1)であり、更に好ましいのは単官能過酸化物であり、特に好ましいのはジ−t−ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド及びジクミルパーオキシドである。
上記の方法で作成された酸変性ポリオレフィン(A)は、従来のものより低酸価で安定性の良い水分散体を作成することができる。そのため、ポリオレフィン基材との密着性に優れ、かつ耐水性に優れる塗膜を形成することができる。
(A)に、水中での分散安定性を付与するために、その酸基部分とアミン(B)との塩(C)を、本発明の水性分散体(D)は含有する。
そのため、酸変性ポリオレフィン(A)の酸基を中和できるものであれば、アミン(B)は限定されないが、耐水性の観点から、水分散体を乾燥させる際に揮発又は(A)と縮合し、かつ水分散体を作成する工程では揮発しにくいアミンであることが好ましい。
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物でも酸基を中和することはできるが、これらを用いると酸基が金属塩となり、水分散体を乾燥させた後にも強い親水基として残ってしまうため、耐水性の観点から好ましくない。
そのため、酸変性ポリオレフィン(A)の酸基を中和できるものであれば、アミン(B)は限定されないが、耐水性の観点から、水分散体を乾燥させる際に揮発又は(A)と縮合し、かつ水分散体を作成する工程では揮発しにくいアミンであることが好ましい。
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物でも酸基を中和することはできるが、これらを用いると酸基が金属塩となり、水分散体を乾燥させた後にも強い親水基として残ってしまうため、耐水性の観点から好ましくない。
この目的のために本発明で用いるアミン(B)としては、炭素数3〜12の3級アミン(トリエチルアミン、ジメチルアミノエタノール及びジエチルアミノエタノール等)、炭素数2〜10の2級アミン(ジエタノールアミン及びモルホリン等)、炭素数2〜10の1級アミン(アニリン、ブチルアミン及びエタノールアミン等)、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン及びアミノエチル化アクリルポリマー等が挙げられる。
なお、(B)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、3級アミンが好ましい。また、沸点が70℃以上200℃以下のアミンが好ましく、具体的にはジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール及びトリエチルアミン等である。
なお、(B)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、3級アミンが好ましい。また、沸点が70℃以上200℃以下のアミンが好ましく、具体的にはジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール及びトリエチルアミン等である。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)は、前記の塩(C)の他に、架橋剤(H)、可塑剤(K)及び結晶核剤(L)等を含有してもよい。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)に、架橋剤(H)を添加すると、変性ポリオレフィン水性分散体(D)による塗膜を形成するための乾燥時に、(A)及び(B)等が架橋され、塗膜の分子量が増大することで耐水性も向上傾向がある。
また、塗膜の機械物性が変わり、ポリオレフィン基材との密着性が良くなる傾向がある。
架橋剤(H)としては、イソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン基含有化合物、ジルコニウム塩化合物及びシランカップリング剤等が挙げられる。
これらの中でも、カルボジイミド基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基及びブロックイソシアネート基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する架橋剤が特に好ましい。
架橋剤(H)として、具体的には、脂肪族エポキシ樹脂(エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル及びトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等)、芳香族エポキシ樹脂(レゾルシノールジグリシジルエーテル、テレフタル酸ビスグリシジル、フタル酸ジグリシジル及びビスフェノールAジグリシジルエーテル等)、イソシアネート化合物(ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等)及びそれらをブロック化剤によりブロックしたもの、カルボジイミド[日清紡ケミカル(株)製ポリカルボジイミド樹脂及び帝人(株)製環状カルボジイミド等として市場から入手することができる]等が挙げられる。
また、塗膜の機械物性が変わり、ポリオレフィン基材との密着性が良くなる傾向がある。
架橋剤(H)としては、イソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン基含有化合物、ジルコニウム塩化合物及びシランカップリング剤等が挙げられる。
これらの中でも、カルボジイミド基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基及びブロックイソシアネート基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する架橋剤が特に好ましい。
架橋剤(H)として、具体的には、脂肪族エポキシ樹脂(エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル及びトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等)、芳香族エポキシ樹脂(レゾルシノールジグリシジルエーテル、テレフタル酸ビスグリシジル、フタル酸ジグリシジル及びビスフェノールAジグリシジルエーテル等)、イソシアネート化合物(ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等)及びそれらをブロック化剤によりブロックしたもの、カルボジイミド[日清紡ケミカル(株)製ポリカルボジイミド樹脂及び帝人(株)製環状カルボジイミド等として市場から入手することができる]等が挙げられる。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)に、可塑剤(K)を添加すると、塗膜の機械物性が変わり、ポリオレフィン基材との密着性が良くなる傾向がある。
可塑剤(K)としては、炭化水素(流動パラフィン及びパラフィンワックス等);エステル(フタル酸ジエチルヘキシル及びフタル酸ジブチル等);高級アルコール[炭素数8〜22のアルコール(オレイルアルコール及びステアリルアルコール等)等]等が挙げられる。
この中でも高級アルコールが好ましい。
可塑剤(K)としては、炭化水素(流動パラフィン及びパラフィンワックス等);エステル(フタル酸ジエチルヘキシル及びフタル酸ジブチル等);高級アルコール[炭素数8〜22のアルコール(オレイルアルコール及びステアリルアルコール等)等]等が挙げられる。
この中でも高級アルコールが好ましい。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)に、結晶核剤(L)を添加すると、耐水性が向上する傾向がある。
結晶核剤(L)としてはジベンジリデンソルビトール類、安息香酸ナトリウム、1,2−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、アミド系化合物(N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキサミド等)及びキナクリドン系化合物等が挙げられる。
結晶核剤(L)としてはジベンジリデンソルビトール類、安息香酸ナトリウム、1,2−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、アミド系化合物(N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキサミド等)及びキナクリドン系化合物等が挙げられる。
前記の酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との重量比[酸変性ポリオレフィン(A)の重量:アミン(B)の重量]は、分散安定性及び耐水性の観点から、(A):(B)=100:0.1〜5.0であることが好ましく、100:0.3〜4.0であることが更に好ましく、100:0.6〜3.0であることが特に好ましい。
前記の架橋剤(H)の重量割合は、ポリオレフィン基材との密着性及び耐水性の観点から、酸変性ポリオレフィン(A)の重量を基準として、0.1〜10重量%であることが好ましい。
前記の可塑剤(K)の重量割合は、ポリオレフィン基材との密着性の観点から、酸変性ポリオレフィン(A)の重量を基準として、0.1〜10重量%であることが好ましい。
前記の結晶核剤(L)の重量割合は、耐水性の観点から、酸変性ポリオレフィン(A)の重量を基準として、0.01〜10重量%であることが好ましい。
前記の可塑剤(K)の重量割合は、ポリオレフィン基材との密着性の観点から、酸変性ポリオレフィン(A)の重量を基準として、0.1〜10重量%であることが好ましい。
前記の結晶核剤(L)の重量割合は、耐水性の観点から、酸変性ポリオレフィン(A)の重量を基準として、0.01〜10重量%であることが好ましい。
酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有する水性分散体(D)を製造する方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。
(1)転相乳化:(A)とアミン(B)と必要に応じて乳化剤(J)等の添加物とを、水以外の溶剤(テトラヒドロフラン、キシレン及びトルエン等)に溶解させた後、攪拌、加熱下で水を外部から少量ずつ添加し、(A)、(B)、添加物、水及び水以外の溶剤の混合物を調製した後、水以外の溶剤を公知の方法(減圧乾燥等)で、除去することによる水性分散体(D)の製造方法。
(2)強制乳化:(A)と(B)と水と、必要に応じて乳化剤(J)等の添加物とを加圧反応釜に一括投入し、(A)が溶解する温度以上で攪拌することで水性分散体(D)を得る製造方法。
上記のうち製造上好ましいのは(1)転相乳化である。
(1)転相乳化:(A)とアミン(B)と必要に応じて乳化剤(J)等の添加物とを、水以外の溶剤(テトラヒドロフラン、キシレン及びトルエン等)に溶解させた後、攪拌、加熱下で水を外部から少量ずつ添加し、(A)、(B)、添加物、水及び水以外の溶剤の混合物を調製した後、水以外の溶剤を公知の方法(減圧乾燥等)で、除去することによる水性分散体(D)の製造方法。
(2)強制乳化:(A)と(B)と水と、必要に応じて乳化剤(J)等の添加物とを加圧反応釜に一括投入し、(A)が溶解する温度以上で攪拌することで水性分散体(D)を得る製造方法。
上記のうち製造上好ましいのは(1)転相乳化である。
前記の乳化剤(J)は、(A)の水中での分散安定性を補助する目的で加えてもよいが、耐水性やポリオレフィン基材との密着性を阻害するため、加えないほうが好ましい。やむを得ず加える場合は、(A)の重量に対し5重量%以下に留めておくことが好ましく、1重量%以下であることが更に好ましく、0.5重量%以下であることが特に好ましく、0.1重量%以下であることが最も好ましい。
乳化剤(J)とは、疎水基と親水基を持った化合物であり、アニオン性界面活性剤[脂肪酸塩(炭素数8〜32であることが好ましい)等]及びノニオン性界面活性剤[アルコール(炭素数8〜32であることが好ましい)のアルキレンオキサイド付加物等]等が挙げられる。
乳化剤(J)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
乳化剤(J)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)のメジアン径は、分散安定性の観点から、0.01〜10μmであることが好ましく、0.01〜1μmであることが更に好ましく、0.01〜0.5μmであることが特に好ましい。
メジアン径は、レーザー回折式粒度分布測定器「LA−750」[(株)堀場製作所製]等を用いて測定することができる。
メジアン径は、レーザー回折式粒度分布測定器「LA−750」[(株)堀場製作所製]等を用いて測定することができる。
変性ポリオレフィン水性分散体(D)のpHは、分散安定性の観点から、7.0〜12.0であることが好ましい。
本発明のポリオレフィン成形体は、ポリオレフィン基材の表面に、本発明の変性ポリオレフィン水性分散体(D)の塗膜を有するポリオレフィン成形体である。
ポリオレフィン基材としては、ポリオレフィンを塊(板、棒及び球体等)、シート、フィルム、糸及び布(織布、編布及び不織布等)等に加工したものが挙げられる。前記のポリオレフィン基材のうち、製造上の観点から好ましいのはフィルム及び布である。
ポリオレフィン基材としては、ポリオレフィンを塊(板、棒及び球体等)、シート、フィルム、糸及び布(織布、編布及び不織布等)等に加工したものが挙げられる。前記のポリオレフィン基材のうち、製造上の観点から好ましいのはフィルム及び布である。
本発明のポリオレフィン成形体の製造方法として具体的には、ポリオレフィン基材の表面に前記の変性ポリオレフィン水性分散体(D)をコーティングした後、加熱処理して水等を除去することでポリオレフィン基材表面に塗膜を形成する方法等が挙げられる。
コーティング方法としては、ポリオレフィン基材を変性ポリオレフィン水性分散体(D)に浸漬する方法、基材表面に変性ポリオレフィン水性分散体(D)を吹き付ける方法及び公知の塗工装置を用いて塗布する方法等が挙げられる。加熱処理の温度はポリオレフィン基材の軟化点未満、酸変性ポリオレフィン(A)の融点以上であることが好ましい。
コーティング方法としては、ポリオレフィン基材を変性ポリオレフィン水性分散体(D)に浸漬する方法、基材表面に変性ポリオレフィン水性分散体(D)を吹き付ける方法及び公知の塗工装置を用いて塗布する方法等が挙げられる。加熱処理の温度はポリオレフィン基材の軟化点未満、酸変性ポリオレフィン(A)の融点以上であることが好ましい。
本発明の変性ポリオレフィン水性分散体(D)による塗膜は、ポリオレフィン基材との密着性に優れており、かつ耐水性にも優れているため、変性ポリオレフィン水性分散体(D)塗料、プライマー又は接着剤として、好適に使用される。
具体的には、ポリプロピレン等のポリオレフィン基材に使用する塗料(自動車内装用塗料及びバンパープライマー等)、ポリオレフィンと極性材料との接着に用いられる接着剤(PP/アルミ用接着剤等)、ポリオレフィンの表面に親水性等を付加させるためのコーティング剤(帯電防止剤、防曇剤及び防汚剤等)、並びに、繊維表面に極性及びポリオレフィン密着性を付与させるための繊維処理剤(セルロースナノファイバー/PP複合材用集束剤、炭素繊維/PP複合材用集束剤、ガラス繊維/PP複合材用集束剤、及びPP繊維可染化用処理剤等)等に好適に用いられる。
具体的には、ポリプロピレン等のポリオレフィン基材に使用する塗料(自動車内装用塗料及びバンパープライマー等)、ポリオレフィンと極性材料との接着に用いられる接着剤(PP/アルミ用接着剤等)、ポリオレフィンの表面に親水性等を付加させるためのコーティング剤(帯電防止剤、防曇剤及び防汚剤等)、並びに、繊維表面に極性及びポリオレフィン密着性を付与させるための繊維処理剤(セルロースナノファイバー/PP複合材用集束剤、炭素繊維/PP複合材用集束剤、ガラス繊維/PP複合材用集束剤、及びPP繊維可染化用処理剤等)等に好適に用いられる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。以下、特に定めない限り、部は重量部を示す。
なお、下記のポリオレフィン(E−1)〜(E−6)のMwは、GPCを用いて、以下の条件で測定した。
装置:高温ゲルパーミエイションクロマトグラフ[「Alliance GPC V2000」、Waters(株)製]
溶媒:オルトジクロロベンゼン
基準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm MIXED−B[ポリマーラボラトリーズ(株)製]を2本直列に接続
カラム温度:135℃
ない。以下、特に定めない限り、部は重量部を示す。
なお、下記のポリオレフィン(E−1)〜(E−6)のMwは、GPCを用いて、以下の条件で測定した。
装置:高温ゲルパーミエイションクロマトグラフ[「Alliance GPC V2000」、Waters(株)製]
溶媒:オルトジクロロベンゼン
基準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm MIXED−B[ポリマーラボラトリーズ(株)製]を2本直列に接続
カラム温度:135℃
また、下記のポリオレフィン(E−1)〜(E−7)について、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数を算出するための1H−NMR解析、及び下記の酸変性ポリオレフィン(A−1)〜(A−8)、比較用の酸変性ポリオレフィン(A’−1)〜(A’−6)、変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)の乾燥物及び変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)の乾燥物の1H−NMR解析は、以下の条件で実施した。
装置 :Bruker AVANCE III HD400[周波数:400MHz、BRUKER(株)製]
試料温度 :試料が(E−4)及び(E−5)の場合は80℃、(E−4)及び(E−5)以外の場合は25℃
試料濃度 :30mg/0.6ml
基準物質 :テトラメチルシラン(TMS)
積算回数 :16回
重溶媒 :試料が(E−4)及び(E−5)の場合は重トルエン、試料が(E−4)及び(E−5)以外の場合は重クロロホルム
装置 :Bruker AVANCE III HD400[周波数:400MHz、BRUKER(株)製]
試料温度 :試料が(E−4)及び(E−5)の場合は80℃、(E−4)及び(E−5)以外の場合は25℃
試料濃度 :30mg/0.6ml
基準物質 :テトラメチルシラン(TMS)
積算回数 :16回
重溶媒 :試料が(E−4)及び(E−5)の場合は重トルエン、試料が(E−4)及び(E−5)以外の場合は重クロロホルム
製造例1[ポリオレフィン(E−1)の製造]
反応容器に、プロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−1)[商品名「タフマーXM5070」、三井化学(株)製]100部を仕込み、気相部分に窒素を通気しながら、マントルヒーターにて加熱溶融し、撹拌しながら330℃で80分間熱減成を行い、ポリオレフィン(E−1)を得た。(E−1)は、Mw66,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は1.1個であった。
反応容器に、プロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−1)[商品名「タフマーXM5070」、三井化学(株)製]100部を仕込み、気相部分に窒素を通気しながら、マントルヒーターにて加熱溶融し、撹拌しながら330℃で80分間熱減成を行い、ポリオレフィン(E−1)を得た。(E−1)は、Mw66,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は1.1個であった。
製造例2[ポリオレフィン(E−2)の製造]
製造例1において、熱減成条件を330℃、45分にした以外は製造例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−2)を得た。(E−2)は、Mw100,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は0.7個であった。
製造例1において、熱減成条件を330℃、45分にした以外は製造例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−2)を得た。(E−2)は、Mw100,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は0.7個であった。
製造例3[ポリオレフィン(E−3)の製造]
製造例1において、(A0−1)の代わりにプロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−2)[商品名「タフマーXM5080」、三井化学(株)製]を用い、熱減成条件を360℃、40分とした以外は製造例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−3)を得た。(E−3)は、Mw24,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は3.6個であった。
製造例1において、(A0−1)の代わりにプロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−2)[商品名「タフマーXM5080」、三井化学(株)製]を用い、熱減成条件を360℃、40分とした以外は製造例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−3)を得た。(E−3)は、Mw24,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は3.6個であった。
製造例4[ポリオレフィン(E−4)の製造]
製造例1において、(A0−1)の代わりにエチレンとプロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−3)[商品名「VESTOPLAST750」、Evonik社製]を用い、熱減成条件を350℃、50分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−4)を得た。(E−4)は、Mw10,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は10.3個であった。
製造例1において、(A0−1)の代わりにエチレンとプロピレンと1−ブテンを構成単位とするポリオレフィン(A0−3)[商品名「VESTOPLAST750」、Evonik社製]を用い、熱減成条件を350℃、50分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−4)を得た。(E−4)は、Mw10,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は10.3個であった。
製造例5[ポリオレフィン(E−5)の製造]
製造例1において、(A0−1)の代わりにエチレンとプロピレンを構成単位とするポリオレフィン(A0−4)[商品名「バーシファイ3000」、ダウケミカル社製]を用い、熱減成時間を60分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−5)を得た。(E−5)は、Mw78,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は0.9個であった。
製造例1において、(A0−1)の代わりにエチレンとプロピレンを構成単位とするポリオレフィン(A0−4)[商品名「バーシファイ3000」、ダウケミカル社製]を用い、熱減成時間を60分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−5)を得た。(E−5)は、Mw78,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は0.9個であった。
製造例6[ポリオレフィン(E−6)の製造]
製造例1において、(A0−1)の代わりにポリプロピレン(A0−5)[商品名「エルモーデュS901」、出光興産(株)製]を用い、熱減成時間を50分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−6)を得た。(E−6)は、Mw25,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は1.0個であった。
製造例1において、(A0−1)の代わりにポリプロピレン(A0−5)[商品名「エルモーデュS901」、出光興産(株)製]を用い、熱減成時間を50分とした以外は実施例1と同様に行い、ポリオレフィン(E−6)を得た。(E−6)は、Mw25,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数は1.0個であった。
製造例7[酸変性ポリオレフィン(A−1)の製造]
窒素通気口、80℃の温水を流した還流管を備えた反応装置に、製造例1で得られた(E−1)1,000部と、IRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を加え、窯内を窒素置換した。窒素通気下で撹拌しながら160℃まで昇温した。無水マレイン酸46.2部を仕込み、窒素通気下で200℃まで昇温した。200℃で15時間撹拌した後、未反応の無水マレイン酸を除去するために減圧トッピングを5時間行った。160℃に冷却した後反応装置から取出し、酸変性ポリオレフィン(A−1)を得た。
窒素通気口、80℃の温水を流した還流管を備えた反応装置に、製造例1で得られた(E−1)1,000部と、IRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を加え、窯内を窒素置換した。窒素通気下で撹拌しながら160℃まで昇温した。無水マレイン酸46.2部を仕込み、窒素通気下で200℃まで昇温した。200℃で15時間撹拌した後、未反応の無水マレイン酸を除去するために減圧トッピングを5時間行った。160℃に冷却した後反応装置から取出し、酸変性ポリオレフィン(A−1)を得た。
製造例8[酸変性ポリオレフィン(A−2)の製造]
製造例7において、(E−1)を(E−2)に、無水マレイン酸の仕込み量を29.4部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−2)を得た。
製造例7において、(E−1)を(E−2)に、無水マレイン酸の仕込み量を29.4部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−2)を得た。
製造例9[酸変性ポリオレフィン(A−3)の製造]
製造例7において、(E−1)を(E−3)に、無水マレイン酸の仕込み量を50.5部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−3)を得た。
製造例7において、(E−1)を(E−3)に、無水マレイン酸の仕込み量を50.5部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−3)を得た。
製造例10[酸変性ポリオレフィン(A−4)の製造]
製造例7において、(E−1)を(E−4)に、無水マレイン酸の仕込み量を144.3部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−4)を得た。
製造例7において、(E−1)を(E−4)に、無水マレイン酸の仕込み量を144.3部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−4)を得た。
製造例11[酸変性ポリオレフィン(A−5)の製造]
製造例7において、(E−1)を(E−5)に、無水マレイン酸の仕込み量を37.8部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−5)を得た。
製造例7において、(E−1)を(E−5)に、無水マレイン酸の仕込み量を37.8部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−5)を得た。
製造例12[酸変性ポリオレフィン(A−6)の製造]
製造例7において、(E−1)を(E−6)に、無水マレイン酸の仕込み量を42.0部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−6)を得た。
製造例7において、(E−1)を(E−6)に、無水マレイン酸の仕込み量を42.0部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−6)を得た。
製造例13[酸変性ポリオレフィン(A−7)の製造]
製造例7において、(E−1)をポリオレフィン(E−7)[商品名「エルモーデュS400」、出光興産(株)製、Mw:40,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数:0.4個]に、無水マレイン酸の仕込み量を16.8部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−7)を得た。
製造例7において、(E−1)をポリオレフィン(E−7)[商品名「エルモーデュS400」、出光興産(株)製、Mw:40,000、炭素1,000個当たりの分子中の二重結合数:0.4個]に、無水マレイン酸の仕込み量を16.8部にした以外は製造例7と同様に行い、酸変性ポリオレフィン(A−7)を得た。
製造例14[酸変性ポリオレフィン(A−8)の製造]
反応装置に(E−1)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を160℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸15.4部を仕込んだ。その後、ラジカル反応開始剤(F−1)5.5部を2時間かけて加え、200℃で15時間反応させた後、未反応の無水マレイン酸を除去するために減圧トッピングを5時間行った。160℃に冷却してから中身を取出し、酸変性ポリオレフィン(A−8)を得た。
反応装置に(E−1)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を160℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸15.4部を仕込んだ。その後、ラジカル反応開始剤(F−1)5.5部を2時間かけて加え、200℃で15時間反応させた後、未反応の無水マレイン酸を除去するために減圧トッピングを5時間行った。160℃に冷却してから中身を取出し、酸変性ポリオレフィン(A−8)を得た。
比較製造例1[酸変性ポリオレフィン(A’−1)の製造]
反応装置に(E−5)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を180℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸23部を2時間かけて仕込んだ。その後、ラジカル反応開始剤(F−1)5.5部を2時間かけて加え、180℃で1時間反応させた。160℃に冷却してから中身を取出し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−1)を得た。なお、表1に記載したように、(A’−1)のS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
反応装置に(E−5)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を180℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸23部を2時間かけて仕込んだ。その後、ラジカル反応開始剤(F−1)5.5部を2時間かけて加え、180℃で1時間反応させた。160℃に冷却してから中身を取出し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−1)を得た。なお、表1に記載したように、(A’−1)のS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
比較製造例2[酸変性ポリオレフィン(A’−2)の製造]
ガラス容器に(A’−1)100部とキシレン200部を投入し、130℃に加温して樹脂を溶解した。溶解した樹脂を、冷却せず、アセトン1,000部の中に投入し、樹脂を析出させた。樹脂を吸引濾過で回収し、回収した樹脂をアセトン500部で二回洗浄し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−2)を得た。なお、表1に記載したように、(A’−2)のS1/S2は0.9を超える。
ガラス容器に(A’−1)100部とキシレン200部を投入し、130℃に加温して樹脂を溶解した。溶解した樹脂を、冷却せず、アセトン1,000部の中に投入し、樹脂を析出させた。樹脂を吸引濾過で回収し、回収した樹脂をアセトン500部で二回洗浄し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−2)を得た。なお、表1に記載したように、(A’−2)のS1/S2は0.9を超える。
比較製造例3[酸変性ポリオレフィン(A’−3)の製造]
反応装置に(E−1)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を180℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸27部を加え、均一に溶解した。(F−1)10.4部を10分かけて滴下し、180℃で1時間反応させた。160℃に冷却して内容物を取出し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−3)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
反応装置に(E−1)1,000部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を仕込み、窒素雰囲気下溶融させた後、装置内を180℃に保ち、撹拌下、無水マレイン酸27部を加え、均一に溶解した。(F−1)10.4部を10分かけて滴下し、180℃で1時間反応させた。160℃に冷却して内容物を取出し、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−3)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
比較製造例4[酸変性ポリオレフィン(A’−4)の製造]
製造例9において、撹拌時間を15時間から30時間に変更した以外は製造例9と同様に行い、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−4)を得た。なお、表1に記載したように、この酸価は15mgKOH/gを超える。
製造例9において、撹拌時間を15時間から30時間に変更した以外は製造例9と同様に行い、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−4)を得た。なお、表1に記載したように、この酸価は15mgKOH/gを超える。
比較製造例5[酸変性ポリオレフィン(A’−5)の製造]
製造例13において、無水マレイン酸の仕込み量を10部にした以外は製造例13と同様に行い、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−5)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満で、酸価は1mgKOH/g未満である。
製造例13において、無水マレイン酸の仕込み量を10部にした以外は製造例13と同様に行い、比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−5)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満で、酸価は1mgKOH/g未満である。
比較製造例6[酸変性ポリオレフィン(A’−6)の製造]
ポリプロピレン(A0−1)5,000部、無水マレイン酸73部、ラジカル反応開始剤(F−2)[商品名「パーヘキシン25B−40」、日油(株)製]75部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を、ヘンシエルミキサー[商品名「ヘンシエルミキサーFM150L/B」、三井鉱山(株)、社名変更後は日本コークス工業(株)製]で3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、200℃、100rpmの条件で1時間溶融混練して比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−6)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
ポリプロピレン(A0−1)5,000部、無水マレイン酸73部、ラジカル反応開始剤(F−2)[商品名「パーヘキシン25B−40」、日油(株)製]75部及びIRGANOX 1010[BASFジャパン(株)製]1部を、ヘンシエルミキサー[商品名「ヘンシエルミキサーFM150L/B」、三井鉱山(株)、社名変更後は日本コークス工業(株)製]で3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、200℃、100rpmの条件で1時間溶融混練して比較例用の酸変性ポリオレフィン(A’−6)を得た。なお、表1に記載したように、このS1/S2は0.9を超え、S2/S0は2.5×10−4未満である。
製造例7〜14、比較製造例1〜6における、仕込み重量比と1H−NMR解析結果、酸価を表1に示す。
実施例1[変性ポリオレフィン水性分散体(D−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に(A−1)100部、ジメチルアミノエタノール(B−1)[東京化成工業(株)製]1.2部、テトラヒドロフラン80部を仕込み、攪拌下60℃に温調して均一に溶解させた。水233部を5時間かけて少しずつ投入し、転相乳化を行った。
室温まで冷却後、減圧下でテトラヒドロフランを除去し、固形分が30.0重量%となるように水を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−1)を得た。
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に(A−1)100部、ジメチルアミノエタノール(B−1)[東京化成工業(株)製]1.2部、テトラヒドロフラン80部を仕込み、攪拌下60℃に温調して均一に溶解させた。水233部を5時間かけて少しずつ投入し、転相乳化を行った。
室温まで冷却後、減圧下でテトラヒドロフランを除去し、固形分が30.0重量%となるように水を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−1)を得た。
実施例2[変性ポリオレフィン水性分散体(D−2)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−2)に、(B−1)の部数を1.0部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−2)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−2)に、(B−1)の部数を1.0部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−2)を得た。
実施例3[変性ポリオレフィン水性分散体(D−3)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−3)に、(B−1)の部数を2.0部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−3)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−3)に、(B−1)の部数を2.0部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−3)を得た。
実施例4[変性ポリオレフィン水性分散体(D−4)の製造]
実施例3において、(A−3)を(A−4)に変更した以外は実施例3と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−4)を得た。
実施例3において、(A−3)を(A−4)に変更した以外は実施例3と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−4)を得た。
実施例5[変性ポリオレフィン水性分散体(D−5)の製造]
攪拌装置及び温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、(A−5)100部、高級アルコールのEO付加物(J−1)[商品名「エマルミン110」、三洋化成工業(株)製]0.5部、ジメチルアミノエタノール(B−1)を1.1部、水233部を仕込み、窒素置換を2回行った。0.1MPaまで減圧してから、30分かけて160℃まで昇温した。1000rpmで3時間攪拌を行った後、常温まで冷却した。
固形分が30.0重量%になるように水を入れて希釈し、変性ポリオレフィン水性分散体(D−5)を得た。
攪拌装置及び温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、(A−5)100部、高級アルコールのEO付加物(J−1)[商品名「エマルミン110」、三洋化成工業(株)製]0.5部、ジメチルアミノエタノール(B−1)を1.1部、水233部を仕込み、窒素置換を2回行った。0.1MPaまで減圧してから、30分かけて160℃まで昇温した。1000rpmで3時間攪拌を行った後、常温まで冷却した。
固形分が30.0重量%になるように水を入れて希釈し、変性ポリオレフィン水性分散体(D−5)を得た。
実施例6[変性ポリオレフィン水性分散体(D−6)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−6)に、(B−1)の部数を1.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−6)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−6)に、(B−1)の部数を1.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−6)を得た。
実施例7[変性ポリオレフィン水性分散体(D−7)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−7)に、(B−1)を0.6部に変更し、(A−7)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)を0.5部追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−7)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−7)に、(B−1)を0.6部に変更し、(A−7)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)を0.5部追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−7)を得た。
実施例8[変性ポリオレフィン水性分散体(D−8)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−8)に、(B−1)の部数を2.3部に変更し、(A−8)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、オレイン酸ナトリウム(J−2)[東京化成工業(株)製]0.5部を追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−8)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−8)に、(B−1)の部数を2.3部に変更し、(A−8)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、オレイン酸ナトリウム(J−2)[東京化成工業(株)製]0.5部を追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−8)を得た。
実施例9[変性ポリオレフィン水性分散体(D−9)の製造]
実施例1で得られた(D−1)に、エチレングリコールジグリシジルエーテル(H−1)[商品名「デナコールEX−811」、ナガセケムテックス(株)製]0.4部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−9)を得た。
実施例1で得られた(D−1)に、エチレングリコールジグリシジルエーテル(H−1)[商品名「デナコールEX−811」、ナガセケムテックス(株)製]0.4部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−9)を得た。
実施例10[変性ポリオレフィン水性分散体(D−10)の製造]
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)70部と(A−3)30部とし、(B−1)の部数を1.9部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−10)を得た。
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)70部と(A−3)30部とし、(B−1)の部数を1.9部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−10)を得た。
実施例11[変性ポリオレフィン水性分散体(D−11)の製造]
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)50部と(A−3)50部とし、(B−1)の部数を1.9部に変更し、(A−1)、(A−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、オレイルアルコール(K−1)[東京化成工業(株)製]1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−11)を得た。
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)50部と(A−3)50部とし、(B−1)の部数を1.9部に変更し、(A−1)、(A−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、オレイルアルコール(K−1)[東京化成工業(株)製]1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−11)を得た。
実施例12[変性ポリオレフィン水性分散体(D−12)の製造]
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)70部と(A−3)30部とし、(B−1)1.2部の代わりに(B−1)0.9部とN−メチルエタノールアミン(B−2)0.8部とし、(A−1)、(A−3)、(B−1)、(B−2)及びテトラヒドロフランに加えて、(K−1)1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、水性分散体を得た。得られた水性分散体に、ブロックイソシアネート基を有する熱反応型水溶性ウレタン樹脂(H−2)[商品名「エラストロンE−37」、第一工業製薬(株)製]5部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−12)を得た。
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−1)70部と(A−3)30部とし、(B−1)1.2部の代わりに(B−1)0.9部とN−メチルエタノールアミン(B−2)0.8部とし、(A−1)、(A−3)、(B−1)、(B−2)及びテトラヒドロフランに加えて、(K−1)1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、水性分散体を得た。得られた水性分散体に、ブロックイソシアネート基を有する熱反応型水溶性ウレタン樹脂(H−2)[商品名「エラストロンE−37」、第一工業製薬(株)製]5部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−12)を得た。
実施例13[変性ポリオレフィン水性分散体(D−13)の製造]
実施例1において、(A−1)を(A−3)に、(B−1)の部数を2.0部に変更し、(A−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、流動パラフィン(K−2)[和光純薬工業(株)製]1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、水性樹脂分散体を得た。得られた水性樹脂分散体に、カルボジライト水性樹脂用架橋剤(H−3)[商品名「カルボジライトE−02」、日清紡ケミカル(株)製]5部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−13)を得た。
実施例1において、(A−1)を(A−3)に、(B−1)の部数を2.0部に変更し、(A−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、流動パラフィン(K−2)[和光純薬工業(株)製]1部を追加した以外は実施例1と同様に行い、水性樹脂分散体を得た。得られた水性樹脂分散体に、カルボジライト水性樹脂用架橋剤(H−3)[商品名「カルボジライトE−02」、日清紡ケミカル(株)製]5部を加えて、変性ポリオレフィン水性分散体(D−13)を得た。
実施例14[変性ポリオレフィン水性分散体(D−14)の製造]
実施例1において、転相乳化の際に加える水を153部とし、減圧下でテトラヒドロフランを除去しない以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−14)を得た。
実施例1において、転相乳化の際に加える水を153部とし、減圧下でテトラヒドロフランを除去しない以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−14)を得た。
実施例15[変性ポリオレフィン水性分散体(D−15)の製造]
実施例1において、(B−1)をN−メチルジエタノールアミン(B−3)[東京化成工業(株)製]1.6部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−15)を得た。
実施例1において、(B−1)をN−メチルジエタノールアミン(B−3)[東京化成工業(株)製]1.6部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−15)を得た。
実施例16[変性ポリオレフィン水性分散体(D−16)の製造]
実施例5において、(A−5)100部の代わりに(A−5)50部と(A−3)50部とし、(B−1)の部数を1.9部とし、(J−1)を加えない以外は実施例5と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−16)を得た。
実施例5において、(A−5)100部の代わりに(A−5)50部と(A−3)50部とし、(B−1)の部数を1.9部とし、(J−1)を加えない以外は実施例5と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−16)を得た。
実施例17[変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)の製造]
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−3)50部と(E−1)50部とし、(B−1)の部数を1.8部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)を得た。
なお、変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)を、減圧下170℃で1時間乾燥して得た乾燥物について、1H−NMRで解析した結果、S1/S2=0.24、S2/S0=6.0×10−4、S3/S0=6.7×10−4であった。
実施例1において、(A−1)100部の代わりに(A−3)50部と(E−1)50部とし、(B−1)の部数を1.8部に変更した以外は実施例1と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)を得た。
なお、変性ポリオレフィン水性分散体(D−17)を、減圧下170℃で1時間乾燥して得た乾燥物について、1H−NMRで解析した結果、S1/S2=0.24、S2/S0=6.0×10−4、S3/S0=6.7×10−4であった。
実施例18[変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)の製造]
実施例17において、(E−1)の代わりに(E−7)とした以外は実施例17と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)を得た。
なお、変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)を、減圧下170℃で1時間乾燥して得た乾燥物について、1H−NMRで解析した結果、S1/S2=0.24、S2/S0=6.0×10−4、S3/S0=3.2×10−4であった。
実施例17において、(E−1)の代わりに(E−7)とした以外は実施例17と同様に行い、変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)を得た。
なお、変性ポリオレフィン水性分散体(D−18)を、減圧下170℃で1時間乾燥して得た乾燥物について、1H−NMRで解析した結果、S1/S2=0.24、S2/S0=6.0×10−4、S3/S0=3.2×10−4であった。
比較例1[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−1)の製造]
実施例5において、(J−1)を添加せず、(A−5)の代わりに(A’−1)とし、(B−1)の部数を3.8部に変更した以外は実施例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−1)を得た。
実施例5において、(J−1)を添加せず、(A−5)の代わりに(A’−1)とし、(B−1)の部数を3.8部に変更した以外は実施例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−1)を得た。
比較例2[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−2)の製造]
実施例5において、(J−1)を添加せず、(A−5)の代わりに(A’−2)とし、(B−1)の部数を2.1部に変更した以外は実施例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−2)を得た。
実施例5において、(J−1)を添加せず、(A−5)の代わりに(A’−2)とし、(B−1)の部数を2.1部に変更した以外は実施例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−2)を得た。
比較例3[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−3)の製造]
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−3)とし、(B−1)の部数を4.8部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−3)を得た。
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−3)とし、(B−1)の部数を4.8部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−3)を得た。
比較例4[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−4)の製造]
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−4)とし、(B−1)の部数を3.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−4)を得た。
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−4)とし、(B−1)の部数を3.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−4)を得た。
比較例5[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−5)の製造]
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−5)とし、(B−1)の部数を0.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−5)を得た。
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−5)とし、(B−1)の部数を0.3部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−5)を得た。
比較例6[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−6)の製造]
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−6)とし、(B−1)の部数を2.6部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−6)を得た。
実施例1において、(A−1)の代わりに(A’−6)とし、(B−1)の部数を2.6部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−6)を得た。
比較例7[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−7)の製造]
比較例1において、(A’−1)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、高級アルコールのEO付加物(J−1)3部を追加した以外は比較例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−7)を得た。
比較例1において、(A’−1)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、高級アルコールのEO付加物(J−1)3部を追加した以外は比較例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−7)を得た。
比較例8[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−8)の製造]
比較例2において、(A’−2)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)3部を追加した以外は比較例2と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−8)を得た。
比較例2において、(A’−2)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)3部を追加した以外は比較例2と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−8)を得た。
比較例9[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−9)の製造]
比較例3において、(A’−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)3部を追加した以外は比較例3と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−9)を得た。
比較例3において、(A’−3)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)3部を追加した以外は比較例3と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−9)を得た。
比較例10[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−10)の製造]
比較例5において、(A’−5)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−2)3部を追加し、転相乳化の際の水を153部に変更し、減圧下でテトラヒドロフランを除去しない以外は比較例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−10)を得た。
比較例5において、(A’−5)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−2)3部を追加し、転相乳化の際の水を153部に変更し、減圧下でテトラヒドロフランを除去しない以外は比較例5と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−10)を得た。
比較例11[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−11)の製造]
比較例6において、(A’−6)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)2部及びオレイン酸ナトリウム(J−2)2部を追加した以外は比較例6と同様に行い、比較のポリオレフィン水性分散体(D’−11)を得た。
比較例6において、(A’−6)、(B−1)及びテトラヒドロフランに加えて、(J−1)2部及びオレイン酸ナトリウム(J−2)2部を追加した以外は比較例6と同様に行い、比較のポリオレフィン水性分散体(D’−11)を得た。
比較例12[比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−12)の製造]
実施例1において、(B−1)を水酸化ナトリウム0.5部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−12)を得た。
実施例1において、(B−1)を水酸化ナトリウム0.5部に変更した以外は実施例1と同様に行い、比較用のポリオレフィン水性分散体(D’−12)を得た。
実施例1〜18における、仕込み重量比と評価結果を表2に示す。
また、比較例1〜12における、仕込み重量比と評価結果を表3に示す。
なお、比較例1〜3、5及び6で得られた水性分散体は、作成直後に凝固してしまったため、性能評価ができなかった。
なお、比較例1〜3、5及び6で得られた水性分散体は、作成直後に凝固してしまったため、性能評価ができなかった。
以下に各ポリオレフィン水性分散体のメジアン径とpHの測定方法を具体的に記載する。
<ポリオレフィン水性分散体のメジアン径の測定>
レーザー回折式粒度分布測定器「LA−750」[(株)堀場製作所製]を用いて、平均粒子径(メジアン径)の測定を行った。
レーザー回折式粒度分布測定器「LA−750」[(株)堀場製作所製]を用いて、平均粒子径(メジアン径)の測定を行った。
<ポリオレフィン水性分散体のpHの測定>
ポリオレフィン水性分散体のpHは、pHメーター[(株)堀場製作所製]を用いて測定した。
ポリオレフィン水性分散体のpHは、pHメーター[(株)堀場製作所製]を用いて測定した。
以下に各ポリオレフィン水性分散体の分散安定性、塗膜のポリオレフィン基材との密着性、及び、塗膜の耐水性(耐水付着性)の評価方法を具体的に記載する。
<水性分散体の分散安定性の評価>
ポリオレフィン水性分散体の25℃と40℃で1ヶ月保管した後のそれぞれのメジアン径を測定した。そして、分散体作成直後のメジアン径との変化から、以下の判定基準で安定性を評価した。
メジアン径の変化=[恒温槽保管後のメジアン径]―[分散体作成直後のメジアン径]
◎:0.05μm未満
○:0.05μm以上、0.1μm未満
△:0.1μm以上、0.5μm未満
×:0.5μm以上、又は分散体が固化
なお、比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、作成直後に凝固してしまった。
ポリオレフィン水性分散体の25℃と40℃で1ヶ月保管した後のそれぞれのメジアン径を測定した。そして、分散体作成直後のメジアン径との変化から、以下の判定基準で安定性を評価した。
メジアン径の変化=[恒温槽保管後のメジアン径]―[分散体作成直後のメジアン径]
◎:0.05μm未満
○:0.05μm以上、0.1μm未満
△:0.1μm以上、0.5μm未満
×:0.5μm以上、又は分散体が固化
なお、比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、作成直後に凝固してしまった。
<塗膜のポリオレフィン基材との密着性の評価>
ポリオレフィン水性分散体の塗膜についての、ポリオレフィン基材との密着性の評価は、以下の手順で行った。
(1)ポリプロピレン(PP1)[商品名「サンアロマーPM771M」、サンアロマー(株)製]を200℃ヒートプレス機で1mmの厚さに成形する。
(2)ポリオレフィン水性分散体を、塗付量約10g/m2になるように(1)で成形したポリプロピレン板に塗布し、120℃で1時間乾燥させる。
(3)ポリプロピレン(PP2)[商品名「タフマーXM5070」、三井化学(株)製]を100℃ヒートプレス機で1mmの厚さに成形したものを、(2)のポリプロピレン板に載せ、120℃で10分加熱してポリオレフィン水性分散体の塗膜と溶融接着させる。
(4)(3)で得られたポリプロピレン板を1cm幅の短冊形に切断し、ポリプロピレン(PP1)とポリプロピレン(PP2)の端をそれぞれオートグラフ上下の治具に固定する。
(5)オートグラフを用いて180度ピール試験[(PP2)を180度折り曲げて試験]を行い、剥離強度(N/cm)を測定する。
塗膜のポリオレフィン基材との密着性として、この評価条件では、一般に30N/cm以上が好ましい。
なお、比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、作成直後に凝固してしまったため塗膜のポリオレフィン基材との密着性は、評価できなかった。
ポリオレフィン水性分散体の塗膜についての、ポリオレフィン基材との密着性の評価は、以下の手順で行った。
(1)ポリプロピレン(PP1)[商品名「サンアロマーPM771M」、サンアロマー(株)製]を200℃ヒートプレス機で1mmの厚さに成形する。
(2)ポリオレフィン水性分散体を、塗付量約10g/m2になるように(1)で成形したポリプロピレン板に塗布し、120℃で1時間乾燥させる。
(3)ポリプロピレン(PP2)[商品名「タフマーXM5070」、三井化学(株)製]を100℃ヒートプレス機で1mmの厚さに成形したものを、(2)のポリプロピレン板に載せ、120℃で10分加熱してポリオレフィン水性分散体の塗膜と溶融接着させる。
(4)(3)で得られたポリプロピレン板を1cm幅の短冊形に切断し、ポリプロピレン(PP1)とポリプロピレン(PP2)の端をそれぞれオートグラフ上下の治具に固定する。
(5)オートグラフを用いて180度ピール試験[(PP2)を180度折り曲げて試験]を行い、剥離強度(N/cm)を測定する。
塗膜のポリオレフィン基材との密着性として、この評価条件では、一般に30N/cm以上が好ましい。
なお、比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、作成直後に凝固してしまったため塗膜のポリオレフィン基材との密着性は、評価できなかった。
<塗膜の耐水性(耐水付着性)の評価>
ポリオレフィン水性分散体の塗膜の耐水性(耐水付着性)の評価は、以下の手順で行った。
(1)上記の「塗膜のポリオレフィン基材との密着性の評価」の(1)〜(2)に従ってポリプロピレン板上に塗膜を作成する。
(2)(1)で作成したポリプロピレン板を3cm×3cmに切り出し、水100mlを入れたガラス容器に入れ密閉し、60℃恒温槽で30時間静置する。
(3)キムタオル[日本製紙クレシア(株)製]で水分を拭き取り、ポリプロピレン板に形成された塗膜に、カッターナイフを用いて、1mmの碁盤目100個(10×10)を作り、セロハンテープ[ニチバン(株)製]を完全に密着させ、引き剥がした時に残った碁盤の数を調べる。
ポリオレフィン水性分散体の塗膜の耐水性(耐水付着性)の評価は、以下の手順で行った。
(1)上記の「塗膜のポリオレフィン基材との密着性の評価」の(1)〜(2)に従ってポリプロピレン板上に塗膜を作成する。
(2)(1)で作成したポリプロピレン板を3cm×3cmに切り出し、水100mlを入れたガラス容器に入れ密閉し、60℃恒温槽で30時間静置する。
(3)キムタオル[日本製紙クレシア(株)製]で水分を拭き取り、ポリプロピレン板に形成された塗膜に、カッターナイフを用いて、1mmの碁盤目100個(10×10)を作り、セロハンテープ[ニチバン(株)製]を完全に密着させ、引き剥がした時に残った碁盤の数を調べる。
残った碁盤の数から下記の基準で判定した。
◎:100個
○:95〜99個
△:90〜94個
×:89個以下
◎:100個
○:95〜99個
△:90〜94個
×:89個以下
表2に示す通り、実施例1〜18の本発明の変性ポリオレフィン水性分散体(D)は、優れた分散安定性を有し、その塗膜はポリオレフィン基材との密着性及び耐水性に優れている。
一方、表3に示す通り、S1/S2が0.9を超える酸変性ポリオレフィンを使用した比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、評価する前に凝固してしまった。これらの酸変性ポリオレフィンは、比較例7〜11のように乳化剤を過剰に加えると凝固せずに分散するが、乳化剤を過剰に加えるとポリオレフィン基材との密着性が悪化する上に、耐水性が劣る。
酸価が15mgKOH/gを超える(A’−4)を用いた比較例4は、ポリオレフィン基材との密着性及び耐水性が目標に達しない。
また、アミンを使用せず水酸化ナトリウムのみで中和した比較例12は、分散安定性が劣り、耐水性も劣っている。
一方、表3に示す通り、S1/S2が0.9を超える酸変性ポリオレフィンを使用した比較例1〜3、5及び6は分散安定性が悪く、評価する前に凝固してしまった。これらの酸変性ポリオレフィンは、比較例7〜11のように乳化剤を過剰に加えると凝固せずに分散するが、乳化剤を過剰に加えるとポリオレフィン基材との密着性が悪化する上に、耐水性が劣る。
酸価が15mgKOH/gを超える(A’−4)を用いた比較例4は、ポリオレフィン基材との密着性及び耐水性が目標に達しない。
また、アミンを使用せず水酸化ナトリウムのみで中和した比較例12は、分散安定性が劣り、耐水性も劣っている。
本発明の変性ポリオレフィン水性分散体は、その塗膜がポリオレフィン基材と密着性に優れており、かつ耐水性にも優れている。
更に前記の塗膜は、酸変性ポリオレフィン(A)に由来する極性基を有するため、本発明の変性ポリオレフィン水性分散体は、ポリオレフィン基材について、他の樹脂及び金属等への接着性を向上させるための添加剤として幅広い分野(塗料、プライマー及び接着剤等)で利用できる。
具体的には、ポリプロピレン等のポリオレフィン基材に使用する塗料(自動車内装用塗料及びバンパープライマー等)、ポリオレフィンと極性材料との接着に用いられる接着剤(PP/アルミ用接着剤等)、ポリオレフィンの表面に親水性等を付加させるためのコーティング剤(帯電防止剤、防曇剤及び防汚剤等)、並びに、繊維表面に極性及びポリオレフィン密着性を付与させるための繊維処理剤(セルロースナノファイバー/PP複合材用集束剤、炭素繊維/PP複合材用集束剤、ガラス繊維/PP複合材用集束剤、及びPP繊維可染化用処理剤等)等に好適に用いられる。
更に前記の塗膜は、酸変性ポリオレフィン(A)に由来する極性基を有するため、本発明の変性ポリオレフィン水性分散体は、ポリオレフィン基材について、他の樹脂及び金属等への接着性を向上させるための添加剤として幅広い分野(塗料、プライマー及び接着剤等)で利用できる。
具体的には、ポリプロピレン等のポリオレフィン基材に使用する塗料(自動車内装用塗料及びバンパープライマー等)、ポリオレフィンと極性材料との接着に用いられる接着剤(PP/アルミ用接着剤等)、ポリオレフィンの表面に親水性等を付加させるためのコーティング剤(帯電防止剤、防曇剤及び防汚剤等)、並びに、繊維表面に極性及びポリオレフィン密着性を付与させるための繊維処理剤(セルロースナノファイバー/PP複合材用集束剤、炭素繊維/PP複合材用集束剤、ガラス繊維/PP複合材用集束剤、及びPP繊維可染化用処理剤等)等に好適に用いられる。
S0に対応する0〜2.00ppmの範囲のピーク
S1に対応する2.75〜2.90ppmの範囲のピーク
S2に対応する2.90〜3.10ppmの範囲のピーク
S1に対応する2.75〜2.90ppmの範囲のピーク
S2に対応する2.90〜3.10ppmの範囲のピーク
Claims (13)
- 酸変性ポリオレフィン(A)とアミン(B)との塩(C)を含有し、下記の条件(i)〜(iii)のすべてを満足する変性ポリオレフィン水性分散体(D)。
(i)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.75〜2.90ppmの範囲のピーク積分値(S1)と2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)との比S1/S2が0.9以下である。
(ii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、2.90〜3.10ppmの範囲のピーク積分値(S2)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S2/S0が、2.5×10−4〜2.0×10−3である。
(iii)前記酸変性ポリオレフィン(A)の酸価が15mgKOH/g以下である。 - 前記酸変性ポリオレフィン(A)の1H−NMRスペクトルチャートで、4.60〜4.80ppmの範囲のピーク積分値(S3)と0〜2.00ppmの範囲のピーク積分値(S0)との比S3/S0が1.5×10−4以上である請求項1に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)によるポリオレフィン(A0)の酸変性物である請求項1又は2に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、マレイン酸、マレイン酸無水物及びフマル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種によるポリオレフィン(A0)の酸変性物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- 前記酸変性ポリオレフィン(A)が、プロピレン/1−ブテン共重合体の酸変性ポリオレフィンである請求項1〜4のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- 前記アミン(B)が、3級アミンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- pHが7.0〜12.0である記載1〜6のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- さらに、カルボジイミド基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基及びブロックイソシアネート基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する架橋剤(H)を含有する記載1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体を含有する塗料、プライマー又は接着剤。
- 炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)とを、ポリオレフィン(E)に対し0.3重量%以下のラジカル開始剤(F)の存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法。
- 炭素−炭素不飽和二重結合を有するポリオレフィン(E)と不飽和ジカルボン酸及び/又はその酸無水物(a)を、ラジカル開始剤(F)の不存在下で反応させて酸変性ポリオレフィン(A)を得る酸変性反応工程を含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法。
- 前記ポリオレフィン(E)が、その分子中の炭素−炭素不飽和二重結合を炭素原子1,000個当たり平均0.1〜20個有する請求項10又は11に記載の変性ポリオレフィン水性分散体の製造方法。
- ポリオレフィン基材の表面に、請求項1〜8のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン水性分散体による塗膜を有するポリオレフィン成形体。
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