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JP2007270016A - Emulsion, method for producing the same, and an aqueous coating composition using the same - Google Patents

Emulsion, method for producing the same, and an aqueous coating composition using the same Download PDF

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JP2007270016A
JP2007270016A JP2006098803A JP2006098803A JP2007270016A JP 2007270016 A JP2007270016 A JP 2007270016A JP 2006098803 A JP2006098803 A JP 2006098803A JP 2006098803 A JP2006098803 A JP 2006098803A JP 2007270016 A JP2007270016 A JP 2007270016A
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JP
Japan
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emulsion
group
ethylenically unsaturated
curing agent
unsaturated monomer
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Application number
JP2006098803A
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Japanese (ja)
Inventor
Rie Tomita
理会 冨田
Satoru Urano
哲 浦野
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Nippon Paint Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paint Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Paint Co Ltd filed Critical Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an emulsion having good curability and being capable of forming a coating film having good hardness and also reducing VOC, and a method for producing such emulsion with ease and simplicity. <P>SOLUTION: The emulsion of the present invention is prepared by dispersing resin particles in an aqueous medium. The resin particle contains the outer shell that is composed of a resin having at least one functional group selected from among a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphate group, and a hydroxy group and a hydrophobic hardener that is included in the outer shell. The resin particle has an average particle diameter between 100 nm and 500 nm. Preferably, the hydrophobic hardener is a carbodiimide compound or an oxazoline compound. The emulsion of the present invention is obtained by a mini-emulsion polymerization method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エマルションおよびその製造方法ならびに該エマルションを用いた水性塗料組成物に関する。より詳細には、本発明は、優れた硬化性を有し、優れた硬度を有する塗膜を形成し得、かつVOCを低減し得るエマルションおよび該エマルションを用いた水性塗料組成物に関し、さらに、そのようなエマルションの簡便な製造方法に関する。   The present invention relates to an emulsion, a method for producing the same, and an aqueous coating composition using the emulsion. More specifically, the present invention relates to an emulsion having excellent curability, capable of forming a coating film having excellent hardness, and capable of reducing VOC, and an aqueous coating composition using the emulsion, The present invention relates to a simple method for producing such an emulsion.

近年、環境保護の観点から、溶剤型塗料から水性塗料へ転換することが社会的に求められている。さらに、単に水性塗料へ転換することだけでなく、VOC(揮発性有機化合物)を低減させることが望まれている。   In recent years, from the viewpoint of environmental protection, there is a social demand for switching from solvent-based paints to water-based paints. Furthermore, it is desired to reduce VOC (volatile organic compounds) as well as simply convert to water-based paint.

硬化剤を含む塗料は、含まない塗料に比べて塗膜の物性に優れるので、主として自動車を含む工業用の分野で一般的に使用されている。ここで、溶剤型塗料に含まれる硬化剤は、多くの場合疎水性であるので、これをそのまま水性塗料に適用することは困難である。   A paint containing a curing agent is generally used mainly in industrial fields including automobiles because it has superior physical properties of the coating film compared to a paint not containing it. Here, since the curing agent contained in the solvent-type paint is often hydrophobic, it is difficult to apply it to the aqueous paint as it is.

特許文献1は、疎水性の架橋剤を含有する水性分散液を開示している。疎水性の架橋剤として、ブロックトポリイソシアネートおよびメラミン樹脂が記載されている。特許文献1によれば、疎水性の架橋剤をエマルション化することにより水中に安定的に存在させることができる旨が記載されている。しかし、特許文献1に記載のブロックトポリイソシアネートおよびメラミン樹脂はいずれも、硬化時に脱離成分が発生するためVOCを低減させることができない。   Patent Document 1 discloses an aqueous dispersion containing a hydrophobic crosslinking agent. Blocked polyisocyanates and melamine resins are described as hydrophobic crosslinking agents. According to Patent Document 1, it is described that a hydrophobic crosslinking agent can be stably present in water by emulsification. However, both the blocked polyisocyanate and the melamine resin described in Patent Document 1 cannot reduce VOC because desorption components are generated during curing.

一方、カルボジイミドやオキサゾリンは、疎水性である樹脂を親水化するために当該樹脂に導入されているカルボキシル基と反応する硬化剤として知られている。カルボキシル基が塗膜中に残存すると、耐水性の低下などの不具合を引き起こすので、上記2種の硬化剤は、水性塗料に適用することによりその優位性がさらに発揮され得ることが期待されている。さらに、上記2種の硬化剤は付加反応するので、脱離物が発生せず、VOCを低減することが期待されている。しかし、これらの硬化剤は疎水性であるので、水系に適用することは困難である。   On the other hand, carbodiimide and oxazoline are known as a curing agent that reacts with a carboxyl group introduced into the resin in order to hydrophilize the hydrophobic resin. If the carboxyl group remains in the coating film, it causes problems such as a decrease in water resistance. Therefore, it is expected that the above two kinds of curing agents can further exert their superiority when applied to water-based paints. . Furthermore, since the two types of curing agents undergo an addition reaction, no desorbed material is generated, and it is expected to reduce VOC. However, since these curing agents are hydrophobic, they are difficult to apply to aqueous systems.

特許文献2は、ポリカルボジイミドを含むモノマー組成物をミニエマルション重合することによって、疎水性であるポリカルボジイミドを水系に適用する旨を提案している。しかし、特許文献2に記載の技術によって得られるエマルションの硬化性は全く不十分であり、得られる塗膜は実用には程遠いものである。
特表2003−531240号公報 特開2004−263009号公報
Patent Document 2 proposes that a polycarbodiimide that is hydrophobic is applied to an aqueous system by miniemulsion polymerization of a monomer composition containing polycarbodiimide. However, the curability of the emulsion obtained by the technique described in Patent Document 2 is quite insufficient, and the resulting coating film is far from practical use.
Special table 2003-53240 gazette JP 2004-26309 A

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得、かつVOCを低減し得るエマルションおよび水性塗料組成物、ならびにそのようなエマルションの簡便な製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to form a coating film having excellent curability and excellent hardness and reducing VOC. It is to provide an emulsion and an aqueous coating composition that can be used, and a simple method for producing such an emulsion.

本発明のエマルションは、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包された、該官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤とを含み、その平均粒子径は100nm〜500nmである。   The emulsion of the present invention is an emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles react with the outer shell composed of a resin having at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, and the functional group encapsulated in the outer shell. And a hydrophobic curing agent having a curable functional group to be obtained, and an average particle size thereof is 100 nm to 500 nm.

好ましい実施形態においては、上記硬化性官能基の含有量は、上記外殻の官能基の含有量よりも大きい。   In a preferred embodiment, the content of the curable functional group is larger than the content of the functional group of the outer shell.

好ましい実施形態においては、上記疎水性硬化剤はカルボジイミド化合物である。さらに好ましい実施形態においては、上記カルボジイミド化合物は、エマルションの全固形分質量に対して20〜80質量%の割合で含有されている。   In a preferred embodiment, the hydrophobic curing agent is a carbodiimide compound. In a more preferred embodiment, the carbodiimide compound is contained in a proportion of 20 to 80% by mass with respect to the total solid mass of the emulsion.

好ましい実施形態においては、上記疎水性硬化剤はオキサゾリン化合物である。さらに好ましい実施形態においては、上記オキサゾリン化合物は、エマルションの全固形分質量に対して20〜80質量%の割合で含有されている。   In a preferred embodiment, the hydrophobic curing agent is an oxazoline compound. In a more preferred embodiment, the oxazoline compound is contained in a proportion of 20 to 80% by mass with respect to the total solid mass of the emulsion.

本発明の別の実施形態によるエマルションは、ミニエマルション重合方法によって得られる、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包された、該官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤とを含み、その平均粒子径は100nm〜500nmである。外殻は、内包する塗料用添加剤を完全に覆う必要はなく、樹脂粒子として水性媒体中に安定に存在できればよい。外殻は、上記疎水性硬化剤を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを重合することにより形成される。モノマー混合物は、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマーを含む。   An emulsion according to another embodiment of the present invention is an emulsion obtained by a miniemulsion polymerization method, in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles react with the outer shell composed of a resin having at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, and the functional group encapsulated in the outer shell. And a hydrophobic curing agent having a curable functional group to be obtained, and an average particle size thereof is 100 nm to 500 nm. It is not necessary for the outer shell to completely cover the coating additive to be included, and it is sufficient that the outer shell can be stably present in the aqueous medium as resin particles. The outer shell is formed by polymerizing a pre-emulsion in which monomer mixture particles containing the hydrophobic curing agent are dispersed in an aqueous medium. The monomer mixture includes a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, a sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, and / or a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer.

好ましい実施形態においては、上記疎水性硬化剤は、上記カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマー100質量部に対して、200〜800質量部の割合で用いられる。   In a preferred embodiment, the hydrophobic curing agent includes the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, the sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, the phosphate group-containing ethylenically unsaturated monomer, and / or the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. It is used at a ratio of 200 to 800 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the saturated monomer.

本発明の別の局面によれば、エマルションの製造方法が提供される。この製造方法は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤と、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該疎水性硬化剤を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と;該プレエマルション中の該モノマー混合物を重合して、該疎水性硬化剤を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程と、を含む。上記樹脂粒子の平均粒子径は100nm〜500nmである。   According to another aspect of the present invention, a method for producing an emulsion is provided. This production method includes a hydrophobic curing agent having a curable functional group capable of reacting with at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, and a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. A sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and / or a monomer mixture containing a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer in an aqueous medium, and the hydrophobic curing agent Preparing a pre-emulsion in which the encapsulated monomer mixture particles are dispersed in an aqueous medium; polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion and dispersing the resin particles encapsulating the hydrophobic curing agent in the aqueous medium; Obtaining a prepared emulsion. The average particle diameter of the resin particles is 100 nm to 500 nm.

好ましい実施形態においては、上記疎水性硬化剤は、上記カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマー100質量部に対して、200〜800質量部の割合で用いられる。   In a preferred embodiment, the hydrophobic curing agent includes the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, the sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, the phosphate group-containing ethylenically unsaturated monomer, and / or the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. It is used at a ratio of 200 to 800 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the saturated monomer.

本発明のさらに別の局面によれば、水性塗料組成物が提供される。この水性塗料組成物は、上記のエマルションを含有する。   According to still another aspect of the present invention, an aqueous coating composition is provided. This water-based coating composition contains the above emulsion.

本発明によれば、エマルション中で分散した樹脂粒子の外殻をカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基(以下、これらをまとめて外殻官能基と称する場合もある)を有する樹脂で構成し、外殻官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤を当該外殻に内包させることにより、優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションおよび水性塗料組成物を提供することができる。さらに、本発明によれば、当該疎水性硬化剤をエマルション中に高濃度で(より具体的には、硬化性官能基の量を外殻官能基の量よりも多く)含有させることが可能となる。その結果、得られる塗膜にカルボキシル基および/または水酸基が残存することを良好に防止することができるので、耐水性に優れた塗膜を得ることも可能となる。   According to the present invention, the outer shell of the resin particles dispersed in the emulsion has a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and / or a hydroxyl group (hereinafter, these may be collectively referred to as an outer shell functional group). By coating the outer shell with a hydrophobic curing agent composed of a resin and having a curable functional group that can react with the outer shell functional group, a coating film having excellent curability and excellent hardness can be obtained. Emulsions and aqueous coating compositions that can be formed can be provided. Furthermore, according to the present invention, the hydrophobic curing agent can be contained in the emulsion at a high concentration (more specifically, the amount of the curable functional group is larger than the amount of the outer shell functional group). Become. As a result, it is possible to satisfactorily prevent carboxyl groups and / or hydroxyl groups from remaining in the resulting coating film, and thus it is possible to obtain a coating film having excellent water resistance.

A.エマルションの全体的な構成
本発明のエマルションは、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションである。樹脂粒子は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基(外殻官能基)を有する樹脂で構成された外殻と、外殻に内包された、外殻官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤とを含む。外殻は、内包する疎水性硬化剤を完全に覆う必要はなく、樹脂粒子として水性媒体中に安定に存在できればよい。樹脂粒子の平均粒子径は100nm〜500nmであり、好ましくは200nm〜400nmである。エマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径がこのような範囲であれば、透明性および耐久性に優れた塗膜を形成することができる。エマルションにおける樹脂固形分は、好ましくは20〜50質量%である。なお、樹脂粒子の平均粒子径は、試料を脱イオン水にて希釈し、レーザー散乱式粒度分布測定装置(大塚電子製、商品名ELS−800)を用いて25℃で測定したときの値である。
A. Overall Configuration of Emulsion The emulsion of the present invention is an emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium. The resin particles can react with an outer shell composed of a resin having a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and / or a hydroxyl group (outer shell functional group), and an outer shell functional group encapsulated in the outer shell. And a hydrophobic curing agent having a curable functional group. The outer shell does not need to completely cover the encapsulating hydrophobic curing agent, and it is sufficient that the outer shell can be stably present in the aqueous medium as resin particles. The average particle diameter of the resin particles is 100 nm to 500 nm, preferably 200 nm to 400 nm. When the average particle diameter of the resin particles in the emulsion is in such a range, a coating film excellent in transparency and durability can be formed. The resin solid content in the emulsion is preferably 20 to 50% by mass. The average particle size of the resin particles is a value obtained by diluting the sample with deionized water and measuring the sample at 25 ° C. using a laser scattering particle size distribution analyzer (trade name ELS-800, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). is there.

B.疎水性硬化剤
上記疎水性硬化剤としては、外殻官能基と反応し得る硬化性官能基を有する任意の適切な疎水性硬化剤が採用され得る。このような疎水性硬化剤の代表例としては、カルボジイミド化合物およびオキサゾリン化合物等が挙げられる。疎水性硬化剤は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。
B. Hydrophobic Curing Agent As the hydrophobic curing agent, any appropriate hydrophobic curing agent having a curable functional group capable of reacting with the outer shell functional group can be adopted. Representative examples of such hydrophobic curing agents include carbodiimide compounds and oxazoline compounds. A hydrophobic hardening | curing agent may be used individually or in combination of 2 or more types.

好ましくは、疎水性硬化剤は、上記硬化性官能基の量が上記外殻官能基の量以上となるような割合でエマルション中に含有される。さらに好ましくは、硬化性官能基と外殻官能基の含有比は、1:1〜1.5:1である。硬化性官能基の含有比が1:1より小さい場合には、外殻のカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基が塗膜に残存し、その結果、塗膜の耐水性が不十分となる場合がある。硬化性官能基の含有比が1.5:1より大きい場合には、エマルションの貯蔵安定性が低下したり、得られる塗膜が黄変する可能性がある。本発明によれば、疎水性硬化剤を非常に高濃度でエマルションの樹脂粒子(およびプレエマルションのモノマー混合物粒子)に内包させることにより、水性媒体中に疎水性物質の内核が非常に明確に形成される。その結果、水性媒体と疎水性物質とのバランスが向上し、エマルションの安定性が向上すると考えられる。また、疎水性硬化剤の分子量は外殻樹脂の分子量に比べて小さいので、塗膜形成時の流動性に優れ、硬化剤と外殻樹脂(塗膜形成成分)との接触が非常に良好に実現される。したがって、硬化剤と外殻樹脂(塗膜形成成分)との反応機会が増大し、機械的強度に優れた塗膜が得られ得る。また、硬化剤を高濃度で含有することにより、得られる塗膜の架橋点の数が増大するので、硬化性に優れ、かつ、機械的強度に優れた塗膜が得られ得る。   Preferably, the hydrophobic curing agent is contained in the emulsion in such a ratio that the amount of the curable functional group is equal to or greater than the amount of the outer shell functional group. More preferably, the content ratio of the curable functional group and the outer shell functional group is 1: 1 to 1.5: 1. When the content ratio of the curable functional group is less than 1: 1, the carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group and / or hydroxyl group of the outer shell remains in the coating film. It may be insufficient. When the content ratio of the curable functional group is larger than 1.5: 1, the storage stability of the emulsion may be lowered, or the obtained coating film may be yellowed. According to the present invention, the inner core of the hydrophobic substance is formed very clearly in the aqueous medium by encapsulating the hydrophobic curing agent in the resin particles of the emulsion (and the monomer mixture particles of the pre-emulsion) at a very high concentration. Is done. As a result, it is considered that the balance between the aqueous medium and the hydrophobic substance is improved, and the stability of the emulsion is improved. In addition, since the molecular weight of the hydrophobic curing agent is smaller than the molecular weight of the outer shell resin, it has excellent fluidity when forming a coating film, and the contact between the curing agent and the outer shell resin (coating film forming component) is very good. Realized. Therefore, the reaction opportunity of a hardening | curing agent and outer shell resin (coating film formation component) increases, and the coating film excellent in mechanical strength can be obtained. Moreover, since the number of the crosslinking points of the coating film obtained increases by containing a hardening | curing agent in high concentration, the coating film excellent in sclerosis | hardenability and mechanical strength can be obtained.

疎水性硬化剤は、エマルションの全固形分質量に対して、好ましくは20〜80質量%、さらに好ましくは30〜70質量%、特に好ましくは30〜60質量%の割合で含有される。疎水性硬化剤の含有量が20質量%未満である場合には、外殻のカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基が塗膜に残存し、その結果、塗膜の耐水性が不十分となる場合がある。疎水性硬化剤の含有量が80質量%を超える場合には、プレエマルションが調製できないか、調製できたとしても、重合反応中または生成エマルションの貯蔵中に疎水性硬化剤が分離する場合がある。その結果、ブツ、ゲル化または沈降等が起こり、エマルションの安定性が不十分となる場合がある。さらに、エマルションの硬化性も不十分となり、得られる塗膜の硬度、耐薬品性、耐候性、耐水性、防錆性などが不十分となる場合がある。   The hydrophobic curing agent is preferably contained in a proportion of 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass with respect to the total solid mass of the emulsion. When the content of the hydrophobic curing agent is less than 20% by mass, the carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group and / or hydroxyl group of the outer shell remains in the coating film, and as a result, the water resistance of the coating film May become insufficient. If the content of the hydrophobic curing agent exceeds 80% by mass, the pre-emulsion cannot be prepared or even if it can be prepared, the hydrophobic curing agent may be separated during the polymerization reaction or during storage of the resulting emulsion. . As a result, unevenness, gelation, sedimentation or the like occurs, and the stability of the emulsion may be insufficient. Furthermore, the curability of the emulsion becomes insufficient, and the resulting coating film may have insufficient hardness, chemical resistance, weather resistance, water resistance, rust resistance, and the like.

B−1.カルボジイミド化合物
本明細書において「カルボジイミド化合物」とは、分子中に少なくとも1つのカルボジイミド基(−N=C=N−)を有する化合物をいう。カルボジイミド化合物は、オリゴマーであってもよく、ポリマーであってもよい。このようなカルボジイミド化合物は、代表的には、ジイソシアネート化合物の脱二酸化炭素を伴う縮合反応によって得られ得る。このようにして得られるカルボジイミド化合物は、代表的には、分子鎖中にカルボジイミド基を有し、かつ、両末端にイソシアネート基を有する。本発明においては、カルボジイミド化合物は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられ得る。
B-1. Carbodiimide compound In this specification, the “carbodiimide compound” refers to a compound having at least one carbodiimide group (—N═C═N—) in the molecule. The carbodiimide compound may be an oligomer or a polymer. Such a carbodiimide compound can be typically obtained by a condensation reaction involving decarbonization of a diisocyanate compound. The carbodiimide compound thus obtained typically has a carbodiimide group in the molecular chain and has an isocyanate group at both ends. In the present invention, the carbodiimide compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記ジイソシアネート化合物は、代表的には有機ジイソシアネート化合物である。有機ジイソシアネートとしては、例えば、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、およびこれらの混合物が挙げられる。具体例としては、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。   The diisocyanate compound is typically an organic diisocyanate compound. Examples of organic diisocyanates include aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and mixtures thereof. Specific examples include 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate. 2,6-tolylene diisocyanate, a mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, etc. It is.

上記縮合反応には、通常、カルボジイミド化触媒が用いられる。カルボジイミド化触媒の具体例としては、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−3−ホスホレン−1−オキシドや、これらの3−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシド等が挙げられる。触媒能力の観点から、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−3−ホスホレン−1−オキシドが好ましい。   A carbodiimidization catalyst is usually used for the condensation reaction. Specific examples of the carbodiimidization catalyst include 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-1 -Phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-3-phospholene-1-oxide, phospholene oxides such as these 3-phospholene isomers, and the like. From the viewpoint of catalytic ability, 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide and 3-methyl-1-phenyl-3-phospholene-1-oxide are preferable.

カルボジイミド化合物が分子末端にイソシアネート基を有する場合には、当該末端イソシアネート基は、好ましくは変性されている。末端イソシアネート基を変性することにより、水との反応性を適切に抑えることができる。末端イソシアネート基を変性させるための変性剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、シクロヘキサンメタノール、2−エチルヘキサノール、1−ドデカノールなどの炭素数1〜12の1級または2級アルコール;メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン、ベンジルアミン、n−ドデシルアミンなどの炭素数1〜12の1級アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジベンジルアミン、ジオクチルアミン、N−エチル−n−プロピルアミン、N−エチル−n−ブチルアミンなどの炭素数2〜8の2級アミンが挙げられる。好ましくは、炭素数8以下の1級または2級アルコールあるいは1級または2級アミンである。   When the carbodiimide compound has an isocyanate group at the molecular end, the terminal isocyanate group is preferably modified. By modifying the terminal isocyanate group, the reactivity with water can be appropriately suppressed. Examples of the modifying agent for modifying the terminal isocyanate group include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol, n-hexanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, cyclohexane methanol, and 2-ethylhexanol. C1-C12 primary or secondary alcohols such as 1-dodecanol; 1 carbon atoms such as methylamine, ethylamine, n-propylamine, n-butylamine, n-hexylamine, benzylamine, n-dodecylamine Secondary amines having 2 to 8 carbon atoms such as primary amines of -12, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dibenzylamine, dioctylamine, N-ethyl-n-propylamine, N-ethyl-n-butylamine Is mentioned . Preferably, it is a primary or secondary alcohol or a primary or secondary amine having 8 or less carbon atoms.

カルボジイミド化合物は、エマルションの全固形分質量に対して、好ましくは20〜80質量%、さらに好ましくは30〜70質量%、特に好ましくは30〜60質量%の割合で含有される。カルボジイミド化合物の含有量が20質量%未満である場合には、外殻官能基が塗膜に残存し、その結果、塗膜の耐水性が不十分となる場合がある。カルボジイミド化合物の含有量が80質量%を超える場合には、エマルション製造時に凝集物を生じるおそれがある。   The carbodiimide compound is contained in an amount of preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass with respect to the total solid content mass of the emulsion. When the content of the carbodiimide compound is less than 20% by mass, the outer shell functional group remains in the coating film, and as a result, the water resistance of the coating film may be insufficient. When the content of the carbodiimide compound exceeds 80% by mass, there is a possibility that an aggregate is formed during the production of the emulsion.

B−2.オキサゾリン化合物
本明細書において「オキサゾリン化合物」とは、分子中に少なくとも1個のオキサゾリン基を有する化合物をいう。好ましくは、オキサゾリン化合物は、分子中に2個以上の2−オキサゾリン基を有する化合物である。このような化合物の代表例としては、(a)ポリカルボン酸(例えば、ジカルボン酸)とニトリル化合物(例えば、ジニトリル、トリニトリル)とエタノールアミン類との反応生成物、および、(b)オキサゾリン基含有ポリマー等が挙げられる。本発明においては、オキサゾリン化合物は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられ得る。
B-2. Oxazoline Compound As used herein, “oxazoline compound” refers to a compound having at least one oxazoline group in the molecule. Preferably, the oxazoline compound is a compound having two or more 2-oxazoline groups in the molecule. Representative examples of such compounds include (a) reaction products of polycarboxylic acids (eg, dicarboxylic acids), nitrile compounds (eg, dinitriles, trinitriles) and ethanolamines, and (b) containing oxazoline groups Examples thereof include polymers. In the present invention, the oxazoline compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記2−オキサゾリン基は、式(1)で表される:

Figure 2007270016
上記式中、R、R、RおよびRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン、アルキル、アラルキル、フェニルまたは置換フェニル基である。すなわち、2−オキサゾリン基は、水素の1または2以上が置換されていてもよい。 The 2-oxazoline group is represented by formula (1):
Figure 2007270016
In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, halogen, alkyl, aralkyl, phenyl or substituted phenyl group. That is, in the 2-oxazoline group, one or more of hydrogen may be substituted.

上記反応生成物(a)としては、例えば、2,2’−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−メチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−トリメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2、2’−ヘキサメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレン−ビス−(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、ビス−(2−オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス−(2−オキサゾリニルノルボルナン)スルフィドが挙げられる。   Examples of the reaction product (a) include 2,2′-bis- (2-oxazoline), 2,2′-methylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-ethylene-bis- ( 2-oxazoline), 2,2′-trimethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-tetramethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-hexamethylene-bis- (2-oxazoline) ), 2,2′-octamethylene-bis- (2-oxazoline), 2,2′-ethylene-bis- (4,4′-dimethyl-2-oxazoline), 2,2′-p-phenylene-bis -(2-oxazoline), 2,2'-m-phenylene-bis- (2-oxazoline), 2,2'-m-phenylene-bis- (4,4'-dimethyl-2-oxazoline), bis- (2-Oxazolinyl cycl Hexane) sulfide, bis - (2-oxazolinyl sulfonyl norbornane), and sulfides.

上記オキサゾリン基含有ポリマー(b)としては、例えば、付加重合性オキサゾリンと必要に応じて少なくとも1種の他の重合性モノマーとを重合して得られるホモポリマーまたはコポリマーが挙げられる。付加重合性オキサゾリンとしては、例えば、式(2)で表される化合物が挙げられる:

Figure 2007270016
上記式中、R、R、RおよびRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン、アルキル、アラルキル、フェニルまたは置換フェニル基であり、R5は、付加重合性不飽和結合を有する非環状有機基である。 Examples of the oxazoline group-containing polymer (b) include homopolymers or copolymers obtained by polymerizing an addition-polymerizable oxazoline and at least one other polymerizable monomer as required. Examples of the addition polymerizable oxazoline include a compound represented by the formula (2):
Figure 2007270016
In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, halogen, alkyl, aralkyl, phenyl or substituted phenyl group, and R 5 is a non-reactive group having an addition polymerizable unsaturated bond. It is a cyclic organic group.

上記付加重合性オキサゾリンの具体例としては、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等が挙げられる。2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが好ましい。本発明のエマルションに使用するに好適なオキサゾリン基含有ポリマーが得られ、かつ工業的にも入手容易だからである。オキサゾリン基含有ポリマーがコポリマーである場合、上記付加重合性オキサゾリンの使用量は、目的に応じて適切に設定され得る。具体的には、コポリマーにおける付加重合性オキサゾリンの使用量は、好ましくはモノマーの仕込み比で10質量%以上である。使用量が1質量%未満である場合には、硬化剤としての能力が十分に発揮されない場合があり、その結果、塗膜の耐久性や耐水性が損なわれる場合がある。   Specific examples of the addition polymerizable oxazoline include, for example, 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl- 2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline and the like. 2-Isopropenyl-2-oxazoline is preferred. This is because an oxazoline group-containing polymer suitable for use in the emulsion of the present invention can be obtained and is easily available industrially. When the oxazoline group-containing polymer is a copolymer, the amount of the addition polymerizable oxazoline used can be appropriately set according to the purpose. Specifically, the amount of addition polymerizable oxazoline used in the copolymer is preferably 10% by mass or more in terms of the monomer charge ratio. When the amount used is less than 1% by mass, the ability as a curing agent may not be sufficiently exhibited, and as a result, the durability and water resistance of the coating film may be impaired.

上記他の重合性モノマーとしては、上記付加重合性オキサゾリンと共重合可能で、かつ、オキサゾリン基と反応しない任意の適切なモノマーが採用され得る。具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;エチレン、プロピレン等のα−オレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化α,β−不飽和モノマー類;スチレン、α−メチルスチレン等のα,β−不飽和芳香族モノマー類等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられ得る。   As the other polymerizable monomer, any suitable monomer that can be copolymerized with the addition-polymerizable oxazoline and does not react with the oxazoline group may be employed. Specific examples include (meth) acrylic acid esters such as methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; unsaturated nitriles such as (meth) acrylonitrile; ) Unsaturated amides such as acrylamide and N-methylol (meth) acrylamide; Vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; Vinyl ethers such as methyl vinyl ether and ethyl vinyl ether; α-olefins such as ethylene and propylene; Halogenated α, β-unsaturated monomers such as vinyl, vinylidene chloride and vinyl fluoride; α, β-unsaturated aromatic monomers such as styrene and α-methylstyrene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記オキサゾリン基含有ポリマー(b)は、上記付加重合性オキサゾリンおよび必要に応じて上記他の重合性モノマーを用いた任意の適切な重合方法(例えば、溶液重合)により得られ得る。上記オキサゾリン基含有ポリマーの供給形態は、好ましくは、有機溶剤溶液または無溶剤である。溶剤としては、オキサゾリン基含有ポリマーを溶解可能である限りにおいて任意の適切な溶剤が採用され得る。具体例としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テキサノールなどの疎水性溶媒またはそれらの混合溶媒等が挙げられる。   The oxazoline group-containing polymer (b) can be obtained by any appropriate polymerization method (for example, solution polymerization) using the addition polymerizable oxazoline and, if necessary, the other polymerizable monomer. The supply form of the oxazoline group-containing polymer is preferably an organic solvent solution or no solvent. Any appropriate solvent can be adopted as the solvent as long as the oxazoline group-containing polymer can be dissolved. Specific examples include hydrophobic solvents such as toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, propylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol dibutyl ether, texanol, or a mixed solvent thereof.

オキサゾリン基含有ポリマーの分子量は、好ましくは3,000〜30,000、さらに好ましくは5,000〜15,000である。   The molecular weight of the oxazoline group-containing polymer is preferably 3,000 to 30,000, more preferably 5,000 to 15,000.

オキサゾリン化合物は、エマルションの全固形分質量に対して、好ましくは20〜80質量%、さらに好ましくは30〜70質量%、特に好ましくは30〜60質量%の割合で含有される。オキサゾリン化合物の含有量が20質量%未満である場合には、外殻官能基が塗膜に残存し、その結果、塗膜の耐水性が不十分となる場合がある。オキサゾリン化合物の含有量が80質量%を超える場合には、エマルション製造時に凝集物を生じるおそれがある。   The oxazoline compound is preferably contained in a proportion of 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass with respect to the total solid mass of the emulsion. When the content of the oxazoline compound is less than 20% by mass, the outer shell functional group remains in the coating film, and as a result, the water resistance of the coating film may be insufficient. When the content of the oxazoline compound exceeds 80% by mass, there is a possibility that an aggregate is formed during the production of the emulsion.

C.疎水性硬化剤を内包する外殻
上記外殻は、上記疎水性硬化剤を内包する。当該外殻は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基(外殻官能基)を有する樹脂で構成される。このような外殻官能基を有する樹脂で疎水性硬化剤(特に、カルボジイミド化合物および/またはオキサゾリン化合物)を内包することにより、塗膜形成時の硬化性にきわめて優れた水性塗料組成物を得ることができる。
C. Outer shell enclosing the hydrophobic curing agent The outer shell encloses the hydrophobic curing agent. The outer shell is composed of a resin having a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and / or a hydroxyl group (outer shell functional group). By encapsulating a hydrophobic curing agent (especially a carbodiimide compound and / or an oxazoline compound) with such a resin having an outer shell functional group, an aqueous coating composition having extremely excellent curability during coating film formation is obtained. Can do.

上記外殻を構成する樹脂は、代表的には、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーまたは水酸基含有エチレン性不飽和モノマー(以下、これらをまとめて外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーと称する場合もある)を単独重合することにより得られるホモポリマーであり得る。あるいは、少なくとも1つの外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーと、当該外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーと共重合可能な任意の適切な他のモノマーとを共重合することにより得られるコポリマーであってもよい。上記樹脂がコポリマーである場合、外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマー由来の繰り返し単位の含有比率は、モノマーの仕込み比で3〜40質量%である。3質量%未満では、外殻官能基が少なすぎて、塗膜形成時の硬化性が不十分な場合がある。40質量%を超えると、重合が十分に進行せず、外殻が十分に形成されない場合がある。   The resin constituting the outer shell is typically a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, a sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, or a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. (Hereinafter, these may be collectively referred to as an outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer) may be a homopolymer obtained by homopolymerization. Alternatively, a copolymer obtained by copolymerizing at least one shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer and any other suitable monomer copolymerizable with the shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer It may be. When the resin is a copolymer, the content ratio of the repeating unit derived from the outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer is 3 to 40% by mass in terms of the monomer charge ratio. If it is less than 3% by mass, there are too few outer shell functional groups, and the curability at the time of coating film formation may be insufficient. If it exceeds 40% by mass, polymerization may not proceed sufficiently, and the outer shell may not be formed sufficiently.

上記カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、およびこれらとε−カプロラクトンの付加物(例えば、東亜合成化学社製「アロニックスM−5300」);水酸基含有エチレン性不飽和モノマーと酸無水物基含有化合物との付加物;および、酸無水物基含有エチレン性不飽和モノマーとモノアルコールとの付加物等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Specific examples of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and adducts thereof with ε-caprolactone (for example, “Aronix M-5300” manufactured by Toagosei Co., Ltd.). ); An adduct of a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer and an acid anhydride group-containing compound; and an adduct of an acid anhydride group-containing ethylenically unsaturated monomer and a monoalcohol. These can be used alone or in combination of two or more.

上記スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−スルホエチルメタクリレート、2−スルホブチルメタクリレート、スチレンスルホン酸、スルホフェニルアリルエーテル、スルホフェニルメタリルエーテル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、およびこれらのアンモニア塩、有機アミン塩、アルカリ金属塩等が挙げられる。   Specific examples of the sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, 2-sulfoethyl methacrylate, 2-sulfobutyl methacrylate, styrene sulfonic acid, sulfophenyl allyl ether, Examples thereof include sulfophenylmethallyl ether, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and their ammonia salts, organic amine salts, alkali metal salts, and the like.

上記リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、ホスホキシエチルメタクリレート、ホスホキシプロピルメタクリレート、ホスホキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート、ホスホキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルホスフェートモノエタノールアミンハーフ塩、ビニルホスホン酸、アリルホスホン酸、α−ホスホノスチレン、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンホスホン酸およびこれらの塩(例えば、アンモニア塩、有機アミン塩、アルカリ金属塩)等が挙げられる。   Specific examples of the phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer include phosphoxyethyl methacrylate, phosphoxypropyl methacrylate, phosphoxypolyoxyethylene glycol monomethacrylate, phosphoxypolyoxypropylene glycol monomethacrylate, methacryloyloxyethyl phosphate monoethanol. Examples include amine half salts, vinylphosphonic acid, allylphosphonic acid, α-phosphonostyrene, 2-acrylamido-2-methylpropanephosphonic acid, and salts thereof (for example, ammonia salt, organic amine salt, alkali metal salt). .

上記水酸基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸とC2−C8ジオールとのハーフエステル〔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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート〕およびそれらのε−カプラクトン変性体等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Specific examples of the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer include half esters of (meth) acrylic acid and C2-C8 diol [for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3 -Hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate] and their ε-capracton modified products. These can be used alone or in combination of two or more.

上記他のモノマーの具体例としては、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸イソボルニル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸ジシクロペンタジエニル、アクリル酸ジシクロペンタジエニル、メタクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル、アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニルなどの(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、パラクロロスチレン、ビニルナフタレンなどのスチレン系モノマー;メタクリルアミド、アクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジブチルメタクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N,N−ジオクチルメタクリルアミド、N,N−ジオクチルアクリルアミド、N−モノブチルメタクリルアミド、N−モノブチルアクリルアミド、N−モノオクチルメタクリルアミド、N−モノオクチルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミドなどのアミドモノマー;ビニルケトン等が挙げられる。さらに、樹脂粒子に内部架橋をもたらすモノマー(代表的には、不飽和二重結合を2個以上含有するモノマー)も使用可能である。このようなモノマーの具体例としては、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコ−ルジメタクリレ−ト、ジアリルフタレート等が挙げられる。当該他のモノマーは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。用いられる他のモノマーの数、種類、組み合わせおよび量は、エマルション化が可能であり、かつ上記所望の平均粒子径を有するモノマー混合物粒子および樹脂粒子が得られる限りにおいて、目的に応じて適切に設定され得る。   Specific examples of the other monomers include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-butyl acrylate, isobutyl methacrylate, isobutyl acrylate, t-methacrylic acid t- Butyl, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate, phenyl acrylate, isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, t -Butylcyclohexyl, dicyclopentadienyl methacrylate, dicyclopentadienyl acrylate, dihydrodicyclopentadienyl methacrylate, dihydrodicyclopentadienyl acrylate ( T) Acrylic acid ester; Styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, t-butylstyrene, parachlorostyrene, vinylnaphthalene; methacrylamide, acrylamide, N-methylolmethacrylamide, N-methylolacrylamide, N-butoxymethyl Methacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dibutylmethacrylamide, N, N-dibutylacrylamide, N, N-dioctylmethacrylamide, N, N -Dioctylacrylamide, N-monobutylmethacrylamide, N-monobutylacrylamide, N-monooctylmethacrylamide, N-monooctylacrylamide, N- (2-hydroxyethyl) acryl Amide monomers such as luamide and N- (2-hydroxyethyl) methacrylamide; vinyl ketone and the like. Furthermore, a monomer that causes internal crosslinking in the resin particles (typically, a monomer containing two or more unsaturated double bonds) can also be used. Specific examples of such a monomer include divinylbenzene, polyethylene glycol dimethacrylate, diallyl phthalate and the like. The other monomer may be used alone or in combination of two or more. The number, type, combination, and amount of other monomers used are appropriately set according to the purpose as long as they can be emulsified and the monomer mixture particles and resin particles having the desired average particle diameter can be obtained. Can be done.

D.エマルションの製造方法
本発明のエマルションは、ミニエマルション重合方法により調製され得る。当該ミニエマルション重合方法は、上記疎水性硬化剤と、少なくとも1つの上記外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該疎水性硬化剤を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と;プレエマルション中のモノマー混合物を重合して、該疎水性硬化剤を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程とを含む。ミニエマルション重合方法を用いることにより、プレエマルション油滴からモノマーが水中へ拡散移動し乳化重合することなく、当該樹脂粒子に疎水性硬化剤を内包することが可能となる。その結果、均一性に優れた塗膜が得られるとともに、疎水性硬化剤を水性組成物に適用することができる。例えば、外殻をカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基含有樹脂で構成し、外殻に内包させる硬化剤として、カルボジイミド化合物やオキサゾリン化合物のような、外殻官能基と反応し得る官能基を有する硬化剤を用いることにより、外殻樹脂が硬化剤と反応して硬化することにより塗膜を形成する。本発明においては、硬化剤を高濃度で(硬化剤の官能基の数のほうが外殻官能基の数よりも多い状態で)内包させることができるので、得られる塗膜には外殻官能基が実質的に存在しない。その結果、耐水性に非常に優れた塗膜を形成することができる。以下、本発明に用いられるミニエマルション重合方法の一例における具体的な手順を説明する。
D. Method for Producing Emulsion The emulsion of the present invention can be prepared by a miniemulsion polymerization method. In the miniemulsion polymerization method, the hydrophobic curing agent and a monomer mixture containing at least one outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer are dispersed in an aqueous medium, and the hydrophobic curing agent is encapsulated. Preparing a pre-emulsion in which the monomer mixture particles are dispersed in an aqueous medium; and polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion to produce an emulsion in which the resin particles encapsulating the hydrophobic curing agent are dispersed in the aqueous medium. Obtaining. By using the mini-emulsion polymerization method, it is possible to encapsulate the hydrophobic curing agent in the resin particles without causing the monomer to diffuse and move from the pre-emulsion oil droplets into the water to undergo emulsion polymerization. As a result, a coating film excellent in uniformity can be obtained, and a hydrophobic curing agent can be applied to the aqueous composition. For example, the outer shell is composed of a carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group and / or hydroxyl group-containing resin and reacts with outer shell functional groups such as carbodiimide compounds and oxazoline compounds as a curing agent to be encapsulated in the outer shell. By using a curing agent having a functional group to be obtained, the outer shell resin reacts with the curing agent and cures to form a coating film. In the present invention, the curing agent can be encapsulated at a high concentration (in the state where the number of functional groups of the curing agent is larger than the number of functional groups of the outer shell). Is virtually absent. As a result, a coating film having excellent water resistance can be formed. Hereinafter, a specific procedure in an example of the miniemulsion polymerization method used in the present invention will be described.

まず、モノマー混合物を調製する。モノマー混合物は、少なくとも1つの上記外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーと上記共重合可能な他のモノマーとを目的に応じて所定の割合で混合することにより調製される。外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーは、それぞれを単独で用いてもよい。したがって、本明細書において「モノマー混合物」は、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーまたは水酸基含有エチレン性不飽和モノマー単独の場合を包含する。上述したとおり、モノマー混合物における外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーの含有量は、好ましくは3〜40質量%である。モノマー混合物は、任意の適切な分散機(例えば、ホモミキサー、ディスパーミキサー)を用いて予備乳化されてもよい。   First, a monomer mixture is prepared. The monomer mixture is prepared by mixing at least one of the outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer and the other copolymerizable monomer in a predetermined ratio depending on the purpose. Each of the outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomers may be used alone. Therefore, in the present specification, the “monomer mixture” means a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, a sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, or a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer alone. Includes cases. As described above, the content of the outer shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer in the monomer mixture is preferably 3 to 40% by mass. The monomer mixture may be pre-emulsified using any suitable disperser (eg, homomixer, dispermixer).

次に、得られたモノマー混合物、上記疎水性硬化剤、乳化剤および必要に応じて任意の適切な添加剤を、高速剪断乳化機を用いて乳化することにより、プレエマルションを得る。好ましくは、モノマー混合物中の外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマーと疎水性硬化剤とは、得られるエマルションにおいて硬化性官能基の含有量が外殻官能基の含有量よりも大きくなるような比率で用いられる。より具体的には、疎水性硬化剤は、外殻官能基含有エチレン性不飽和モノマー100質量部に対して、200〜800質量部の割合で用いられ得る。   Next, a pre-emulsion is obtained by emulsifying the obtained monomer mixture, the above-described hydrophobic curing agent, emulsifier, and any appropriate additive as necessary using a high-speed shear emulsifier. Preferably, the shell functional group-containing ethylenically unsaturated monomer and the hydrophobic curing agent in the monomer mixture are such that the content of the curable functional group is greater than the content of the shell functional group in the resulting emulsion. Used in ratio. More specifically, a hydrophobic hardening | curing agent may be used in the ratio of 200-800 mass parts with respect to 100 mass parts of outer shell functional group containing ethylenically unsaturated monomers.

本発明の製造方法によれば、モノマー混合物粒子が疎水性硬化剤を内包した状態で水性分散媒中に分散しているプレエマルションが実現され得る。プレエマルションにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は、得られるエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径に対して好ましくは0.5〜1.5倍、さらに好ましくは0.8〜1.2倍に設定され得る。より具体的には、モノマー混合物粒子の平均粒子径は、好ましくは200nm〜500nm、さらに好ましくは300nm〜400nmである。モノマー混合物粒子がこのような範囲の平均粒子径を有し、かつ、疎水性硬化剤を内包していることにより、非常に優れた硬化性を有し、かつ優れた硬度を有する塗膜を形成し得るエマルションを得ることができる。モノマー混合物粒子の平均粒子径は、乳化剤の量および剪断条件(例えば、回転数、剪断応力、剪断時間、剪断時の圧力)を調整することにより制御され得る。   According to the production method of the present invention, a pre-emulsion in which monomer mixture particles are dispersed in an aqueous dispersion medium in a state of including a hydrophobic curing agent can be realized. The average particle size of the monomer mixture particles in the pre-emulsion is preferably set to 0.5 to 1.5 times, more preferably 0.8 to 1.2 times the average particle size of the resin particles in the resulting emulsion. obtain. More specifically, the average particle size of the monomer mixture particles is preferably 200 nm to 500 nm, and more preferably 300 nm to 400 nm. The monomer mixture particles have an average particle diameter in such a range and include a hydrophobic curing agent to form a coating film having extremely excellent curability and excellent hardness. Can be obtained. The average particle size of the monomer mixture particles can be controlled by adjusting the amount of emulsifier and shearing conditions (eg, rotational speed, shear stress, shear time, pressure at shear).

上記高速剪断乳化機としては、所望のプレエマルションが得られる限りにおいて任意の適切な装置が採用され得る。具体例としては、高速回転剪断型撹拌機、コロイドミル、高圧コロイドミル、高圧噴射式乳化分散機、超音波乳化分散機、高圧ホモジナイザー等が挙げられる。例えば、高速回転剪断型撹拌機は、回転翼と固定環との微細な間隙で起こる強力な剪断効果および/または衝撃力を利用して、液体を微粒化する。攪拌機としてT.Kロボミックス(登録商標;プライミクス株式会社製)を用いる場合の回転数は、例えば10,000〜20,000rpmであり、攪拌時間は、例えば5分〜60分であるが、これらの条件は機器の大きさにより変化するため、周速10〜30m/秒となるように攪拌機を制御することが好ましい。   Any appropriate apparatus can be adopted as the high-speed shearing emulsifier as long as a desired pre-emulsion can be obtained. Specific examples include a high-speed rotary shear type stirrer, a colloid mill, a high-pressure colloid mill, a high-pressure jet type emulsifier / disperser, an ultrasonic emulsifier / disperser, and a high-pressure homogenizer. For example, a high-speed rotary shear type stirrer atomizes a liquid by utilizing a strong shearing effect and / or impact force that occurs in a minute gap between a rotary blade and a stationary ring. T. as a stirrer. The rotation speed when using K-Robomix (registered trademark; manufactured by Primix Co., Ltd.) is, for example, 10,000 to 20,000 rpm, and the stirring time is, for example, 5 to 60 minutes. Therefore, it is preferable to control the stirrer so that the peripheral speed is 10 to 30 m / sec.

上記乳化剤としては、代表的には、アニオン系乳化剤またはノニオン系乳化剤が用いられる。アニオン系乳化剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル硫酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられる。ノニオン系乳化剤の具体例としては、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アルキルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。乳化剤の添加量は、好ましくは、モノマー混合物100質量部に対して1〜15質量部である。乳化剤の量が1質量部未満である場合には、エマルションの製造時に凝集物を生じるおそれがある。乳化剤の量が15質量部を超えると、得られる塗膜の耐水性が低下するおそれがある。   As the emulsifier, an anionic emulsifier or a nonionic emulsifier is typically used. Specific examples of anionic emulsifiers include dodecyl benzene sulfonate, lauryl sulfate, alkyl diphenyl ether disulfonate, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate, poly Examples thereof include oxyethylene alkyl ether sulfates. Specific examples of the nonionic emulsifier include polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester and the like. The addition amount of the emulsifier is preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. When the amount of the emulsifier is less than 1 part by mass, there is a possibility that an aggregate is formed during the production of the emulsion. If the amount of the emulsifier exceeds 15 parts by mass, the water resistance of the resulting coating film may be reduced.

乳化剤は、反応性乳化剤であってもよい。反応性乳化剤はエチレン性不飽和結合を有する界面活性剤である。反応性乳化剤は、アニオン型、カチオン型、ノニオン型の3種のタイプに分類される。反応性乳化剤は、上記通常の乳化剤と併用してもよく、単独で用いてもよい。反応性乳化剤は、上記モノマー混合物に含まれてもよい。反応性乳化剤を用いる場合の使用量(上記通常の乳化剤と併用する場合は反応性乳化剤と通常の乳化剤との合計)は、モノマー混合物100質量部に対して1〜15質量部である。なお、上記モノマー混合物に反応性乳化剤が含まれる場合であって当該反応性乳化剤がイオン性基を有する場合(すなわち、アニオン型またはカチオン型である場合)には、その使用量は、好ましくは5質量部以下である。   The emulsifier may be a reactive emulsifier. A reactive emulsifier is a surfactant having an ethylenically unsaturated bond. Reactive emulsifiers are classified into three types: anionic, cationic and nonionic. The reactive emulsifier may be used in combination with the above normal emulsifier, or may be used alone. A reactive emulsifier may be included in the monomer mixture. When the reactive emulsifier is used, the amount used (the total of the reactive emulsifier and the normal emulsifier when used in combination with the above ordinary emulsifier) is 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. In addition, when a reactive emulsifier is included in the monomer mixture and the reactive emulsifier has an ionic group (that is, an anionic type or a cationic type), the amount used is preferably 5 It is below mass parts.

市販のアニオン型反応性乳化剤の具体例としては、エレミノールJSシリーズ(三洋化成工業社製)、ラテムルSシリーズ、ラテムルPDシリーズ、SASKシリーズ(花王社製)、アクアロンHSシリーズ(第一工業製薬社製)、アデカリアソープSE、SRシリーズ(旭電化社製)、アントックスMS−60(日本乳化剤社製)等が挙げられる。市販のカチオン型反応性乳化剤の具体例としては、ラテムルKシリーズ(花王社製)等が挙げられる。市販のノニオン型反応性乳化剤の具体例としては、アクアロンRNシリーズ(第一工業製薬社製)、アデカリアソープNE、ERシリーズ(旭電化社製)等が挙げられる。   Specific examples of commercially available anionic reactive emulsifiers include Eleminol JS series (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Laterum S series, Latemu PD series, SASK series (manufactured by Kao Corporation), Aqualon HS series (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. ), Adekaria soap SE, SR series (Asahi Denka Co., Ltd.), Antox MS-60 (Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and the like. Specific examples of commercially available cationic reactive emulsifiers include Latemul K series (manufactured by Kao Corporation). Specific examples of commercially available nonionic reactive emulsifiers include Aqualon RN series (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Adekaria soap NE, ER series (Asahi Denka Co., Ltd.) and the like.

上記添加剤の具体例としては、重合開始剤、連鎖移動剤等が挙げられる。   Specific examples of the additive include a polymerization initiator and a chain transfer agent.

重合開始剤としては、油溶性または水溶性のいずれのタイプのものであってもよい。油溶性の重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、オクタノイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド等の有機系過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。水溶性の重合開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;アゾビス(2−メチルプロピオンニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノブタン酸)、ジメチルアゾビス(2−メチルプロピオネート)、アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕、アゾビス{2−メチル−N−〔2−(1−ヒドロキシブチル)〕−プロピオンアミド}等のアゾ化合物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩が挙げられる。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いられ得る。必要に応じて、上記重合開始剤に糖、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、鉄錯体等の還元剤を併用し、レドックス重合系としてもよい。重合開始剤は、上記モノマー混合物100質量部に対して好ましくは0.1〜3質量部の割合で用いられ得る。   The polymerization initiator may be either oil-soluble or water-soluble. Examples of the oil-soluble polymerization initiator include organic peroxides such as benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl perbenzoate, octanoyl peroxide, stearoyl peroxide; azobisiso Examples thereof include azo compounds such as butyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). Examples of water-soluble polymerization initiators include cumene hydroperoxide, t-butyl peroxide, t-butyl peroxylaurate, t-butyl peroxyisopropyl carbonate, t-butyl peroxyacetate, and diisopropylbenzene hydroperoxide. Organic peroxides: azobis (2-methylpropiononitrile), 4,4′-azobis (4-cyanobutanoic acid), dimethylazobis (2-methylpropionate), azobis [2-methyl-N- (2- Azo compounds such as hydroxyethyl) -propionamide] and azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxybutyl)]-propionamide}; persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate and sodium persulfate Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. If necessary, a reducing agent such as sugar, sodium formaldehyde sulfoxylate, or iron complex may be used in combination with the polymerization initiator to form a redox polymerization system. The polymerization initiator can be preferably used at a ratio of 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.

連鎖移動剤としては、外殻を構成する樹脂の分子量を所望の範囲に調節し得る任意の適切な連鎖移動剤が採用され得る。具体例としては、ラウリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、チオグリコール酸2−エチルへキシル、2−メチル−5−t−ブチルチオフェノール、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。連鎖移動剤は、上記モノマー混合物100質量部に対して好ましくは0.5〜5質量部の割合で用いられ得る。   Any appropriate chain transfer agent capable of adjusting the molecular weight of the resin constituting the outer shell to a desired range can be adopted as the chain transfer agent. Specific examples include lauryl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, octyl mercaptan, 2-ethylhexyl thioglycolate, 2-methyl-5-t-butylthiophenol, α-methylstyrene dimer, and the like. The chain transfer agent can be preferably used at a ratio of 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.

次に、上記プレエマルションをミニエマルション重合し、エマルションを得る。上記モノマー混合物粒子が上記疎水性硬化剤を内包した状態で水性分散媒中に分散しているプレエマルションをミニエマルション重合することにより、当該モノマー混合物が疎水性硬化剤を内包したまま重合し、外殻を形成する。その結果、疎水性硬化剤を内包した樹脂粒子(すなわち、カプセル状の樹脂粒子)が分散したエマルションが得られる。重合条件は、モノマー混合物に用いられるモノマーの種類、疎水性硬化剤の含有量等に応じて適切に選択され得る。1つの実施形態においては、ミニエマルション重合における重合温度は40〜100℃、重合時間は4〜8時間である。以上のようにして、本発明のエマルションが得られる。   Next, the pre-emulsion is subjected to miniemulsion polymerization to obtain an emulsion. By carrying out miniemulsion polymerization of the pre-emulsion dispersed in the aqueous dispersion medium with the monomer mixture particles encapsulating the hydrophobic curing agent, the monomer mixture is polymerized while enclosing the hydrophobic curing agent, and the outer Form a shell. As a result, an emulsion in which resin particles encapsulating the hydrophobic curing agent (that is, capsule-like resin particles) are dispersed is obtained. The polymerization conditions can be appropriately selected according to the type of monomer used in the monomer mixture, the content of the hydrophobic curing agent, and the like. In one embodiment, the polymerization temperature in the miniemulsion polymerization is 40 to 100 ° C., and the polymerization time is 4 to 8 hours. As described above, the emulsion of the present invention is obtained.

E.水性塗料組成物
本発明の水性塗料組成物は、上記のエマルションを含有する。水性塗料組成物におけるエマルションの固形分は、水性塗料組成物の全固形分に対して好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上である。エマルションの固形分比率が30質量%より少ない場合には、得られる塗膜の耐水性が低下する傾向がある。
E. Aqueous coating composition The aqueous coating composition of the present invention contains the above emulsion. The solid content of the emulsion in the aqueous coating composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the total solid content of the aqueous coating composition. When the solid content ratio of the emulsion is less than 30% by mass, the water resistance of the resulting coating film tends to decrease.

本発明の水性塗料組成物は、上記エマルションに加えて、任意の適切な塗料用添加剤をさらに含有し得る。塗料用添加剤の具体例としては、硬化触媒(例えば、金属ドライヤー)、pH調整剤(例えば、アンモニア水、水酸化ナトリウム)、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、増粘剤、静電助剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤等が挙げられる。添加される塗料用添加剤の数、種類および量は、目的に応じて適切に選択され得る。本発明の塗料組成物が目的に応じて色材(例えば、顔料)や他の樹脂成分をさらに含有し得ることはいうまでもない。   The water-based paint composition of the present invention may further contain any appropriate paint additive in addition to the emulsion. Specific examples of paint additives include curing catalysts (eg, metal dryers), pH adjusters (eg, ammonia water, sodium hydroxide), antifoaming agents, leveling agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, flame retardants. , Antistatic agents, compatibilizers, crosslinking agents, thickeners, electrostatic assistants, plasticizers, heat stabilizers, light stabilizers, and the like. The number, type and amount of paint additives to be added can be appropriately selected according to the purpose. Needless to say, the coating composition of the present invention may further contain a coloring material (for example, pigment) and other resin components depending on the purpose.

本発明の水性塗料組成物は、クリヤー塗料、エナメル塗料、建築用、自動車外板用、自動車部品用などの塗料用途、印刷インキ等の被覆材、不織布用の接合剤、接着剤、充填材、形成材料、レジスト等に好適に使用することができる。   The water-based paint composition of the present invention is a clear paint, enamel paint, architectural use, automotive exterior coating, automotive parts and other coating applications, printing ink and other coating materials, nonwoven fabric bonding agents, adhesives, fillers, It can be suitably used for forming materials, resists, and the like.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および%は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, parts and% in the examples are based on mass.

(製造例1)n−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミド溶液の製造
500mlのコルベン中で、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下HMDIと称する)250部に3−メチル−1−フェニル−3−ホスホレン−1−オキシド2.5部を加え、窒素気流中170℃で攪拌した。ブロモフェノールブルーを指示薬に用い、過剰のn−ジブチルアミンで残存イソシアネート基を完全に反応させ、残存アミンを滴定して求めたイソシアネート当量からから計算したカルボジイミド価が3.1になったところで反応器を冷却し、90℃でスチレン(Stと称する)とn−ブチルメタクリレート(nBMAと称する)の3:7の混合液220部を加え、固形分50%の溶液420部を得た。この溶液を約5℃に冷却し、攪拌しながらn−ジブチルアミン63.96部とSt/nBMA混合液63.96部とからなる溶液を約2時間で滴下した。反応後IRスペクトルでイソシアネート基の吸収が消失したことを確認した。得られた反応液を約2時間で室温に戻した。このようにして、n−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミドの溶液520部を得た。
(Production Example 1) Production of n-dibutylamine-modified HMDI carbodiimide solution In 500 ml of Kolben, 250 parts of 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter referred to as HMDI) was added to 3-methyl-1-phenyl-3-phospholene- 2.5 parts of 1-oxide was added and stirred at 170 ° C. in a nitrogen stream. When the carbodiimide value calculated from the isocyanate equivalent obtained by titrating the remaining amine was reacted completely with excess n-dibutylamine and titrated for the remaining amine using bromophenol blue as an indicator, the reactor The mixture was cooled and 220 parts of a 3: 7 mixture of styrene (referred to as St) and n-butyl methacrylate (referred to as nBMA) was added at 90 ° C. to obtain 420 parts of a 50% solid solution. The solution was cooled to about 5 ° C., and a solution consisting of 63.96 parts of n-dibutylamine and 63.96 parts of St / nBMA mixed solution was added dropwise over about 2 hours with stirring. It was confirmed by the IR spectrum after the reaction that the absorption of the isocyanate group disappeared. The obtained reaction liquid was returned to room temperature in about 2 hours. Thus, 520 parts of a solution of n-dibutylamine modified HMDI carbodiimide was obtained.

(製造例2)n−ジブチルアミン変性TDIカルボジイミド溶液の製造
4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの代わりに2,6−トリレンジイソシアネート(以下TDIと称する)を用いたこと、および合成温度を120℃にしたこと以外は製造例1と同様にして製造した。
(Production Example 2) Production of n-dibutylamine-modified TDI carbodiimide solution 2,6-tolylene diisocyanate (hereinafter referred to as TDI) was used in place of 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and the synthesis temperature was 120 ° C. It was manufactured in the same manner as in Production Example 1 except that.

(製造例3)n−ジブチルアミン変性HDIカルボジイミド溶液の製造
4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの代わりに1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと称する)を用いたこと、および合成温度を150℃にしたこと以外は製造例1と同様にして製造した。
(Production Example 3) Production of n-dibutylamine-modified HDI carbodiimide solution 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter referred to as HDI) was used in place of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, and the synthesis temperature was 150 ° C. It was manufactured in the same manner as in Production Example 1 except that.

(製造例4)オキサゾリン基含有ポリマーの製造
攪拌機、環流冷却器、窒素導入管、温度計及び滴下ロートを備えたフラスコにキシレン100部を仕込み、90℃まで昇温した。そこへ窒素ガスを吹き込みながらメチルメタクリレート40部、n−ブチルアクリレート40部、および2−イソプロペニル−2−オキサゾリン20部からなるモノマー混合物にパーブチルO(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、日本油脂(株)社製)5部を溶解したものを3時間にわたって滴下し、さらに同じ温度で3時間保持した後、室温まで冷却して不揮発分49.8%のオキサゾリン基含有ポリマー溶液を得た。このオキサゾリン含有ポリマーの分子量は9,000であった。
(Production Example 4) Production of Oxazoline Group-Containing Polymer 100 parts of xylene were charged into a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a nitrogen inlet tube, a thermometer and a dropping funnel, and the temperature was raised to 90 ° C. Perbutyl O (t-butylperoxy-2-ethylhexanoate) was added to a monomer mixture comprising 40 parts of methyl methacrylate, 40 parts of n-butyl acrylate, and 20 parts of 2-isopropenyl-2-oxazoline while blowing nitrogen gas there. (Manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) A solution of 5 parts was added dropwise over 3 hours, held at the same temperature for 3 hours, and then cooled to room temperature to give an oxazoline group-containing polymer solution having a nonvolatile content of 49.8%. Obtained. The molecular weight of this oxazoline-containing polymer was 9,000.

(実施例1)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション1の調製
ヒドロキシエチルメタクリレート
16.7部とn−ブチルアクリレート 83.3部の混合物(混合モノマー)に、製造例1に記載のn−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミド溶液100部を溶解し、溶液Aを調製した。一方、イオン交換水80部に、ラテムルPD104(花王(株)製アニオン系乳化剤、固形分20%)30部を溶解し、溶液Bを調製した。次いで、溶液Aと溶液Bとを混合し、この混合液にT.K.ロボミックス(登録商標)(プライミクス(株)製)により15,000rpmの回転数で40分間機械的剪断を与えた後、イオン交換水50部で希釈することでプレエマルションCを調製した。プレエマルションCにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は311nmであった。続いて、80℃に保持されたイオン交換水177部に、上記プレエマルションCと、過硫酸アンモニウム0.3部をイオン交換水40.0部に溶解させた開始剤水溶液Dとを3時間かけて連続滴下した。滴下終了後、80℃で2時間保持し、重合を完結させ、疎水性硬化剤内包エマルション1を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は290nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは4.93であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.55に調整した。
Example 1 Preparation of Hydrophobic Curing Agent (Carbodiimide Compound) Encapsulated Emulsion 1 In a mixture (mixed monomer) of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate and 83.3 parts of n-butyl acrylate, n- A solution A was prepared by dissolving 100 parts of a dibutylamine-modified HMDI carbodiimide solution. On the other hand, Latem PD104 (Kao Co., Ltd. anionic emulsifier, 20% solid content) was dissolved in 80 parts of ion-exchanged water to prepare Solution B. Next, the solution A and the solution B were mixed. K. Pre-emulsion C was prepared by applying mechanical shearing with Robomix (registered trademark) (manufactured by Primix Co., Ltd.) at a rotational speed of 15,000 rpm for 40 minutes and then diluting with 50 parts of ion-exchanged water. The average particle diameter of the monomer mixture particles in the pre-emulsion C was 311 nm. Subsequently, in 177 parts of ion-exchanged water maintained at 80 ° C., the pre-emulsion C and an aqueous initiator solution D in which 0.3 part of ammonium persulfate was dissolved in 40.0 parts of ion-exchanged water were taken over 3 hours. Continuous dripping. After completion of dropping, the mixture was held at 80 ° C. for 2 hours to complete the polymerization, and a hydrophobic curing agent-containing emulsion 1 was obtained. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 290 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 4.93. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.55.

上記疎水性硬化剤内包エマルション1を、#50バーコーターを用いてアルミ板上に塗布し、140℃で20分乾燥させ、塗膜を得た。得られた塗膜の状態を指触によって評価した。さらに、得られた塗膜をアセトン加熱環流下に6時間抽出し、塗膜の残存率を調べた。結果を、後述の実施例2〜8および比較例1〜2の結果と併せて下記表1に示す。   The hydrophobic curing agent-containing emulsion 1 was applied onto an aluminum plate using a # 50 bar coater and dried at 140 ° C. for 20 minutes to obtain a coating film. The state of the obtained coating film was evaluated by finger touch. Further, the obtained coating film was extracted for 6 hours under reflux with acetone, and the remaining rate of the coating film was examined. The results are shown in Table 1 below together with the results of Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 described later.

Figure 2007270016
Figure 2007270016

(実施例2)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション2の調製
n−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミド溶液の代わりに製造例2のn−ジブチルアミン変性TDIカルボジイミド溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション2を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は340nm、エマルションの固形分濃度は35.5%、pHは5.91であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.65に調整した。この疎水性硬化剤内包エマルション2を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Example 2) Preparation of emulsion 2 containing hydrophobic curing agent (carbodiimide compound) Example 1 except that the n-dibutylamine-modified TDI carbodiimide solution of Production Example 2 was used instead of the n-dibutylamine-modified HMDI carbodiimide solution. In the same manner as above, a hydrophobic curing agent-containing emulsion 2 was obtained. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 340 nm, the solid content concentration of the emulsion was 35.5%, and the pH was 5.91. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.65. This hydrophobic hardener-containing emulsion 2 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例3)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション3の調製
n−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミド溶液の代わりに製造例3のn−ジブチルアミン変性HDIカルボジイミド溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション3を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は300nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは6.23であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.45に調整した。この疎水性硬化剤内包エマルション3を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Example 3) Preparation of emulsion 3 containing hydrophobic curing agent (carbodiimide compound) Example 1 except that the n-dibutylamine-modified HDI carbodiimide solution of Production Example 3 was used instead of the n-dibutylamine-modified HMDI carbodiimide solution. In the same manner as above, a hydrophobic curing agent-containing emulsion 3 was obtained. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 300 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 6.23. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.45. This hydrophobic hardener-encapsulating emulsion 3 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例4)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション4の調製
ヒドロキシエチルメタクリレート
16.7部の代わりにメタクリル酸16.7部とジメチルアミノエタノール11.4部の塩を用いたこと以外は実施例1と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション4を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は280nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは5.5であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.5に調整した。この疎水性硬化剤内包エマルション4を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Example 4 Preparation of Hydrophobic Curing Agent (Carbodiimide Compound) Encapsulated Emulsion 4 Except that 16.7 parts of methacrylic acid and 11.4 parts of dimethylaminoethanol were used instead of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate. In the same manner as in Example 1, a hydrophobic curing agent-containing emulsion 4 was obtained. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 280 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 5.5. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.5. This hydrophobic hardener-containing emulsion 4 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例5)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション5の調製
溶液Bにロンガリット(NaHSO・CHO・2HO)1部を加えたこと、および、過硫酸アンモニウム0.3部の代わりにカヤブチルH−70(t−ブチルハイドロパーオキサイド70%水溶液、化薬アクゾ社製)1部を用いたこと以外は実施例2と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション5を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は300nm、エマルションの固形分濃度は35.5%、pHは6.9であった。この疎水性硬化剤内包エマルション5を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Example 5) Preparation of emulsion 5 including hydrophobic curing agent (carbodiimide compound) 1 part of Rongalite (NaHSO 2 · CH 2 O · 2H 2 O) was added to Solution B, and 0.3 part of ammonium persulfate was added. Instead, a hydrophobic curing agent-containing emulsion 5 was obtained in the same manner as in Example 2 except that 1 part of Kayabutyl H-70 (70% aqueous solution of t-butyl hydroperoxide, manufactured by Kayaku Akzo) was used. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 300 nm, the solid content concentration of the emulsion was 35.5%, and the pH was 6.9. This hydrophobic hardener-containing emulsion 5 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例6)疎水性硬化剤(オキサゾリン化合物)内包エマルション6の調製
スチレン45部、n−ブチルアクリレート47.3部、メタクリル酸7.7部およびジメチルアミノエタノール8.1部の混合物に、製造例4のオキサゾリン含有ポリマー溶液100部を混合して溶液Eを調製した。一方、イオン交換水80部に、ラテムルPD104(花王(株)製アニオン系乳化剤、固形分20%)30部を溶解し、溶液Fを調製した。次いで、溶液Eと溶液Fとを混合し、この混合液にT.K.ロボミックス(登録商標)(プライミクス(株)製)により15,000rpmの回転数で40分間機械的剪断を与えた後、イオン交換水50部で希釈することでプレエマルションGを調製した。プレエマルションGにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は253nmであった。続いて、イオン交換水177部に、適量の25%アンモニア水を添加しpH9.0に調整し、70℃に保持した。ここに、上記プレエマルションGと、過硫酸アンモニウム0.3部をイオン交換水40.0部に溶解させた開始剤水溶液Hとを3時間かけて連続滴下した。滴下終了後、70℃で2時間保持したあと80℃に昇温して1時間攪拌を続けて重合を完結させ、疎水性硬化剤内包エマルション6を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は260nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは9.0であった。この疎水性硬化剤内包エマルション6を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Example 6 Preparation of Encapsulating Emulsion 6 with Hydrophobic Curing Agent (Oxazoline Compound) Manufactured into a mixture of 45 parts of styrene, 47.3 parts of n-butyl acrylate, 7.7 parts of methacrylic acid and 8.1 parts of dimethylaminoethanol. Solution E was prepared by mixing 100 parts of the oxazoline-containing polymer solution of Example 4. On the other hand, Latem PD104 (an anionic emulsifier manufactured by Kao Corporation, solid content 20%) 30 parts was dissolved in 80 parts of ion-exchanged water to prepare Solution F. Next, the solution E and the solution F were mixed. K. Pre-emulsion G was prepared by applying mechanical shearing with Robomix (registered trademark) (manufactured by Primics Co., Ltd.) at a rotational speed of 15,000 rpm for 40 minutes and then diluting with 50 parts of ion-exchanged water. The average particle size of the monomer mixture particles in the pre-emulsion G was 253 nm. Subsequently, an appropriate amount of 25% aqueous ammonia was added to 177 parts of ion-exchanged water to adjust the pH to 9.0 and maintained at 70 ° C. The pre-emulsion G and an initiator aqueous solution H in which 0.3 part of ammonium persulfate was dissolved in 40.0 parts of ion-exchanged water were continuously added dropwise over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was held at 70 ° C. for 2 hours, then heated to 80 ° C. and stirred for 1 hour to complete the polymerization, whereby a hydrophobic curing agent-containing emulsion 6 was obtained. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 260 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 9.0. This hydrophobic hardener-encapsulating emulsion 6 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例7)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション7の調製
ヒドロキシエチルメタクリレート16.7部の代わりにホスホキシエチルメタクリレート26.9部とジメチルアミノエタノール11.4部の塩を用いたこと以外は実施例1と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション7を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は230nm、エマルションの固形分濃度は35%、pHは5.7であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.1に調整した。この疎水性硬化剤内包エマルション7を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Example 7) Preparation of emulsion 7 encapsulating hydrophobic curing agent (carbodiimide compound) A salt of 26.9 parts of phosphoxyethyl methacrylate and 11.4 parts of dimethylaminoethanol was used in place of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate. Except for the above, a hydrophobic curing agent-containing emulsion 7 was obtained in the same manner as in Example 1. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 230 nm, the solid content concentration of the emulsion was 35%, and the pH was 5.7. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.1. This hydrophobic curing agent-containing emulsion 7 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例8)疎水性硬化剤(カルボジイミド化合物)内包エマルション8の調製
ヒドロキシエチルメタクリレート16.7部の代わりに2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸26.6部とジメチルアミノエタノール11.4部の塩を用いたこと以外は実施例1と同様にして、疎水性硬化剤内包エマルション8を得た。得られたエマルションにおける樹脂粒子の平均粒子径は210nm、エマルションの固形分濃度は35%、pHは5.7であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.7に調整した。この疎水性硬化剤内包エマルション8を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Example 8 Preparation of Emulsion 8 Encapsulating Hydrophobic Curing Agent (Carbodiimide Compound) 26.6 parts of 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid and dimethylaminoethanol 11 instead of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate A hydrophobic curing agent-containing emulsion 8 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4 parts of salt was used. The average particle diameter of the resin particles in the obtained emulsion was 210 nm, the solid content concentration of the emulsion was 35%, and the pH was 5.7. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.7. This hydrophobic hardener-containing emulsion 8 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
ヒドロキシエチルメタクリレート 16.7部、n−ブチルアクリレート 129.75部およびスチレン46.45部の混合物に、製造例1に記載のn−ジブチルアミン変性HMDIカルボジイミド溶液7.1部を溶解し、溶液Iを調製した。溶液Aの代わりに溶液Iを用いたこと以外は実施例1と同様にして、エマルション7を得た。プレエマルションにおけるモノマー混合物粒子の平均粒子径は311nm、エマルション7における樹脂粒子の平均粒子径は250nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは5.01であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.3に調整した。このエマルション7を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In a mixture of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate, 129.75 parts of n-butyl acrylate, and 46.45 parts of styrene, 7.1 parts of the n-dibutylamine-modified HMDI carbodiimide solution described in Preparation Example 1 was dissolved. Was prepared. Emulsion 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that Solution I was used instead of Solution A. The average particle size of the monomer mixture particles in the pre-emulsion was 311 nm, the average particle size of the resin particles in the emulsion 7 was 250 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 5.01. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.3. This emulsion 7 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
ヒドロキシエチルメタクリレート 16.7部の代わりに、メタクリル酸16.7部とジメチルアミノエタノール11.4部の塩を用いたこと以外は比較例1と同様にして、エマルション8を得た。エマルション8における樹脂粒子の平均粒子径は230nm、エマルションの固形分濃度は36%、pHは6.3であった。25%アンモニア水を添加しpHを9.5に調整した。このエマルション8を実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Emulsion 8 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that 16.7 parts of methacrylic acid and 11.4 parts of dimethylaminoethanol were used instead of 16.7 parts of hydroxyethyl methacrylate. The average particle diameter of the resin particles in the emulsion 8 was 230 nm, the solid content concentration of the emulsion was 36%, and the pH was 6.3. 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 9.5. This emulsion 8 was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

表1から明らかなように、本発明の実施例の硬化剤内包エマルションから得られた塗膜は、比較例のエマルションから得られた塗膜に比べて、硬化性が格段に優れていることがわかる。このような優れた効果は、外殻樹脂の官能基(具体的には、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および/または水酸基)に対する疎水性硬化剤の硬化性官能基の比率を大きくすることにより達成されると推察される。これは、このような比率を実現するような高濃度で疎水性硬化剤を内包したエマルションを実際に調製してはじめて得られる知見である。より具体的には、疎水性硬化剤を非常に高濃度でエマルションの樹脂粒子(およびプレエマルションのモノマー混合物粒子)に内包させることにより、水性媒体中に疎水性物質の内核が非常に明確に形成され、その結果、水性媒体と疎水性物質とのバランスが向上し、エマルションの安定性が向上すると考えられる。また、硬化剤を高濃度で含有することにより、得られる塗膜の架橋点の数が増大するので、硬化性に優れ、かつ、機械的強度に優れた塗膜が得られると考えられる。   As is clear from Table 1, the coating film obtained from the curing agent-incorporating emulsion of the example of the present invention has much higher curability than the coating film obtained from the emulsion of the comparative example. Recognize. Such an excellent effect increases the ratio of the curable functional group of the hydrophobic curing agent to the functional group (specifically, carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group and / or hydroxyl group) of the outer shell resin. It is surmised that this will be achieved. This is a knowledge obtained only after actually preparing an emulsion containing a hydrophobic curing agent at a high concentration that realizes such a ratio. More specifically, the hydrophobic core is encapsulated in the emulsion resin particles (and pre-emulsion monomer mixture particles) at a very high concentration, so that the inner core of the hydrophobic substance is formed very clearly in the aqueous medium. As a result, it is considered that the balance between the aqueous medium and the hydrophobic substance is improved, and the stability of the emulsion is improved. Moreover, since the number of the crosslinking points of the coating film obtained increases by containing a hardening | curing agent in high concentration, it is thought that the coating film excellent in sclerosis | hardenability and excellent in mechanical strength is obtained.

本発明のエマルションおよび水性塗料組成物は、環境問題に配慮した塗料として好適に利用され得る。

The emulsion and aqueous coating composition of the present invention can be suitably used as a coating considering environmental issues.

Claims (11)

水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションであって、
該樹脂粒子が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包された、該官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤とを含み、
該樹脂粒子の平均粒子径が100nm〜500nmである
エマルション。
An emulsion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium,
The resin particle reacts with the outer shell made of a resin having at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, and the functional group encapsulated in the outer shell. A hydrophobic curing agent having a curable functional group capable of
An emulsion in which the average particle size of the resin particles is 100 nm to 500 nm.
前記硬化性官能基の含有量が、前記外殻の官能基の含有量よりも大きい、請求項1に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 1, wherein the content of the curable functional group is larger than the content of the functional group of the outer shell. 前記疎水性硬化剤がカルボジイミド化合物である、請求項1または2に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 1 or 2, wherein the hydrophobic curing agent is a carbodiimide compound. 前記カルボジイミド化合物が、エマルションの全固形分質量に対して20〜80質量%の割合で含有されている、請求項3に記載のエマルション。   The emulsion of Claim 3 in which the said carbodiimide compound is contained in the ratio of 20-80 mass% with respect to the total solid content mass of an emulsion. 前記疎水性硬化剤がオキサゾリン化合物である、請求項1または2に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 1 or 2, wherein the hydrophobic curing agent is an oxazoline compound. 前記オキサゾリン化合物が、エマルションの全固形分質量に対して20〜80質量%の割合で含有されている、請求項5に記載のエマルション。   The emulsion according to claim 5, wherein the oxazoline compound is contained in a proportion of 20 to 80% by mass with respect to the total solid mass of the emulsion. ミニエマルション重合方法によって得られる、水性媒体中に樹脂粒子が分散されたエマルションであって、
該樹脂粒子が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基を有する樹脂で構成された外殻と、該外殻に内包された、該官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤とを含み、
該樹脂粒子の平均粒子径が100nm〜500nmであり、
該外殻が、該疎水性硬化剤を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを重合することにより形成され、該モノマー混合物がカルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマーを含む
エマルション。
An emulsion obtained by a miniemulsion polymerization method in which resin particles are dispersed in an aqueous medium,
The resin particle reacts with the outer shell made of a resin having at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, and the functional group encapsulated in the outer shell. A hydrophobic curing agent having a curable functional group capable of
The average particle diameter of the resin particles is 100 nm to 500 nm,
The outer shell is formed by polymerizing a pre-emulsion in which monomer mixture particles encapsulating the hydrophobic curing agent are dispersed in an aqueous medium, and the monomer mixture is a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, sulfonic acid group An emulsion comprising an ethylenically unsaturated monomer, a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and / or a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer.
前記疎水性硬化剤が、前記カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマー100質量部に対して、200〜800質量部の割合で用いられる、請求項7に記載のエマルション。   The hydrophobic curing agent is added to 100 parts by mass of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, the sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, the phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and / or the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. On the other hand, the emulsion of Claim 7 used in the ratio of 200-800 mass parts. カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基および水酸基から選択される少なくとも1つの官能基と反応し得る硬化性官能基を有する疎水性硬化剤と、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマーを含むモノマー混合物とを水性媒体中に分散させて、該疎水性硬化剤を内包したモノマー混合物粒子が水性媒体中に分散されたプレエマルションを調製する工程と、
該プレエマルション中の該モノマー混合物を重合して、該疎水性硬化剤を内包する樹脂粒子が水性媒体中に分散されたエマルションを得る工程と、を含み、
該樹脂粒子の平均粒子径が100nm〜500nmである
エマルションの製造方法。
Hydrophobic curing agent having a curable functional group capable of reacting with at least one functional group selected from a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a hydroxyl group, a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, and a sulfonic acid group Monomer mixture particles in which an ethylenically unsaturated monomer, a monomer mixture containing a phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and / or a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer is dispersed in an aqueous medium, and the hydrophobic curing agent is encapsulated therein Preparing a pre-emulsion dispersed in an aqueous medium;
Polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion to obtain an emulsion in which resin particles encapsulating the hydrophobic curing agent are dispersed in an aqueous medium,
The method for producing an emulsion, wherein the resin particles have an average particle diameter of 100 nm to 500 nm.
前記疎水性硬化剤が、前記カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、スルホン酸基含有エチレン性不飽和モノマー、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーおよび/または水酸基含有エチレン性不飽和モノマー100質量部に対して、200〜800質量部の割合で用いられる、請求項9に記載の製造方法。   The hydrophobic curing agent is added to 100 parts by mass of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer, the sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomer, the phosphoric acid group-containing ethylenically unsaturated monomer and / or the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. On the other hand, the manufacturing method of Claim 9 used in the ratio of 200-800 mass parts. 請求項1から8のいずれかに記載のエマルションを含有する、水性塗料組成物。

An aqueous coating composition containing the emulsion according to any one of claims 1 to 8.

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