説明

ブロック共重合体及び塗料用組成物

【課題】ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂に対する密着性が良好な塗料用組成物に用いるブロック共重合及び該ブロック共重合体を含有する塗料用組成物を提供する。
【解決手段】繰り返し構造単位として(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、前記(a)単位以外の単量体(b)単位とからなるブロック共重合体であって、前記(a)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(A)と、前記(b)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(B)とを含み、各重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000〜200000であるブロック共重合体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御ラジカル重合により得られる(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル重合体ブロックを有するブロック共重合体及び該ブロック共重合体を含む塗料用組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
オレフィン系単量体の重合体であるポリオレフィン系樹脂は、機械的特性や耐薬品性に優れる上に、低コストで成形加工が容易であることから、多種の用途に幅広く利用されている。また、ポリオレフィン系樹脂は、リサイクル性にも優れることから、近年の地球環境問題を背景として、その用途はさらに拡大しつつある。
しかしながら、ポリオレフィン系樹脂は非極性であることから、極性を有する合成樹脂とは異なり、その成形物表面への塗装や接着が困難であった。
【0003】
ポリオレフィン系樹脂に塗装を行なう方法として、変性塩素化ポリオレフィンや塩素化ポリオレフィンを塗料の主成分とした塗料用組成物を用いる方法が提案されている(特許文献1)。しかしながら、特許文献1で提案された塗料用組成物は、ポリオレフィン系樹脂に対する密着性が十分ではない。
【0004】
また、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル単位を含有する重合体を塗料の主成分とした塗料用組成物を用いる方法も提案されている(特許文献2)。しかしながら、アクリル系樹脂に対する密着性を向上させるために共重合成分の比率を多くした場合には、逆にポリオレフィン系樹脂に対する密着性が低下し、両者を十分に満たす塗料用組成物は得られていない。
【特許文献1】特開2000−007979号公報
【特許文献2】国際公開第2004/018575号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂に対する密着性が良好な塗料用組成物に用いるブロック共重合体及び該ブロック共重合体を含有する塗料用組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は上記課題に対して鋭意検討を行なった結果、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル単位を所定の比率で含有するブロック共重合体を用いることで、ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂に対する密着性が良好な塗料用組成物が得られることを見出し、本発明に至った。
【0007】
即ち、本発明のブロック共重合体は、繰り返し構造単位として(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、前記(a)単位以外の単量体(b)単位とからなるブロック共重合体であって、前記(a)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(A)と、前記(b)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(B)とを含み、各重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000〜200000である。
また、前記重合体ブロック(A)は、(a)単位のみを含むブロックである。
【0008】
また、前記ブロック共重合体中、重合体ブロック(A)の含有率が5〜95質量%であり、重合体ブロック(B)の含有率が95〜5質量%(重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の合計は100質量%)である。
また、ブロック共重合体の数平均分子量が、8000〜400000である。
【0009】
また、前記単量体(b)が、前記(a)以外の(メタ)アクリル酸である。
また、前記(a)がアクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシルであり、単量体(b)がメタクリル酸メチルである。
【0010】
本発明の塗料用組成物は、前記ブロック共重合体を含有する。
また、前記塗料用組成物は、溶媒として芳香族炭化水素溶媒を含有する。
【発明の効果】
【0011】
本発明のブロック共重合体は、塗料用組成物の原料として用いることができ、該塗料用組成物は、ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂に対する密着性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のブロック共重合体は、繰り返し構造単位として(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、前記(a)単位以外の単量体(b)単位とからなるブロック共重合体であって、前記(a)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(A)と、前記(b)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(B)とを含み、各重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000〜200000であるブロック共重合体である。
尚、(メタ)アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味する。
【0013】
重合体ブロック(A)は、(a)単位を90質量%以上と、(a)単位以外の(b)単位を10質量%以下含み、数平均分子量が5000〜200000である重合体ブロックである。
【0014】
(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位の原料となる、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)は、メタクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル又はアクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシルである。
(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)の中では、アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシルが、ポリオレフィン系樹脂への密着性の観点から好ましい。
(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)は、1種を単独で用いてもよく、2種を併用してもよい。
【0015】
(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)以外の単量体(b)単位の原料となる、単量体(b)としては、例えば、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸t−アミル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロデカニル、メタクリル酸シクロペンタジエニル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸アダマンチル等のメタクリル酸エステル類;アクリル酸メチル(MA)、アクリル酸エチル、アタクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸t−アミル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘプチル、アクリル酸シクロオクチル、アクリル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロデカニル、アクリル酸シクロペンタジエニル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸アダマンチル等のアクリル酸エステル類;マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸類;マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等の不飽和カルボン酸エステル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド等のマレイミド類;酢酸ビニル、ステアリン酸ビニル、トリフルオロ酢酸ビニル等のビニルエステル類;ブタジエン、イソプレン、4−メチル−1,3−ペンタジエン等のジエン類;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の窒素含有単量体;アリルグリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有単量体;スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン等の芳香族ビニル単量体が挙げられる。
【0016】
単量体(b)の中では、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸トリシクロデカニル、アクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸トリシクロデカニルが好ましい。
【0017】
単量体(b)としては、前述した単量体の他、オレフィン系単量体も用いることができる。
オレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等の直鎖状又は分岐状の鎖状オレフィン;シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン等の環状オレフィン(シクロアルケン)類が挙げられる。これらの中では、入手が容易であることから、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、ノルボルネン、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンが好ましい。
【0018】
また、単量体(b)としては、乾燥性、耐油性、耐水性等の塗料に要求される物性をバランスよく得るために、構造末端にアルコキシ基、フェノキシ基を有する単量体を用いることができる。
構造末端にアルコキシ基、フェノキシ基を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸n−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチルが挙げられる。
【0019】
更に、単量体(b)としては、塗膜のスリップ性、顔料分散性等の性能を付与するために、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、「プラクセルFM」又は「プラクセルFA」(商品名、ダイセル化学(株)製;カプロラクトン付加単量体)を用いることができる。
【0020】
更に、単量体(b)としては、(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート等の含燐(メタ)アクリル酸エステル化合物;(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル等のヘテロ環含有(メタ)アクリル酸エステル化合物;3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等の不飽和有機シラン化合物;(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸ヘプタデカフルオロデシル等の(メタ)アクリル酸フルオロアルキルエステルを用いることができる。
単量体(b)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0021】
重合体ブロック(A)中の(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位の含有率は、安定した基材への密着性、機械的特性の観点から、90〜100質量%(単量体(b)単位の含有率は10〜0質量%)である(但し、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、単量体(b)単位の合計を100質量%とする)。なお、重合体ブロック(A)は、単量体(b)単位を含んでもよいし、含まなくてもよい。
重合体ブロック(A)中の(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位の含有率が90質量以上であれば、ポリオレフィン系樹脂に対する密着性が十分に発現する。
【0022】
重合体ブロック(A)は、塗料用組成物として用いた際のポリオレフィン系樹脂に対する密着性、塗工性、機械的特性及び形態保持性の観点から、数平均分子量が5000〜200000である。10000〜100000であることが好ましい。
重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000以上であれば、ブロック共重合体の耐熱性が低下せず、ポリオレフィン系樹脂に対する密着性が十分に発現する。また、重合体ブロック(A)の数平均分子量が200000以下であれば、塗料用組成物として用いた際の基材に対する濡れ性が低下せず、基材に対する密着性が低下しない。
【0023】
重合体ブロック(B)は、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位を10質量%以下と、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)以外の単量体(b)単位を90質量%以上含む重合体ブロックである。
重合体ブロック(B)を構成する単量体(b)としては、重合体ブロック(A)を構成する単量体(b)と同様の単量体を用いることができる。
【0024】
重合体ブロック(B)中の(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位の含有率は、塗料用組成物としての相溶性、機械的特性の観点から、0〜10質量%(単量体(b)単位の含有率は90〜100質量%)である(但し、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、単量体(b)単位の合計を100質量%とする)。なお、重合体ブロック(B)は、(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位を含んでもよいし、含まなくてもよい。
重合体ブロック(B)中の(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位の含有率が10質量%以下であれば、塗料用組成物としての相溶性及び機械的特性が低下しない。
【0025】
重合体ブロック(B)は、塗料用組成物として用いた際の塗工性、機械的特性及び形態保持性の観点から、数平均分子量が1000〜200000であることが好ましく、1000〜100000であることがより好ましい。
重合体ブロック(B)の数平均分子量が1000以上であれば、ブロック共重合体の耐熱性が低下せず、基材に対する密着性が十分に発現する。重合体ブロック(B)の数平均分子量が200000以下であれば、溶剤に対する溶解性が良好であることから基材に対する濡れ性が低下せず、基材に対する密着性が低下しない。
【0026】
本発明のブロック共重合体は、A−B型のジブロック共重合体、A−B−A型又はB−A−B型のトリブロック共重合体、A−B−A−B型のテトラブロック共重合体、A−B−A−B−A型又はB−A−B−A−B型のペンタブロック共重合体、更にはそれ以上のマルチブロック共重合体等のブロック共重合体でもよい。しかし、重合の容易さ、引張強度や曲げ強度等の機械的特性の観点から、トリブロック共重合体が好ましい。
ブロック共重合体中の重合体ブロック(A)の含有率は、重合体ブロック(A)の数平均分子量、ブロック共重合体の数平均分子量、及び所望とする性能によって適宜決定される。しかし、基材やトップコートに対する密着性の観点から、5〜95質量%(重合体ブロック(B)の含有率は95〜5質量%)であることが好ましい(但し、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の合計を100質量%とする)。
【0027】
ブロック共重合体は、塗料用組成物として用いた際の塗工性、機械的特性及び形態保持性の観点から、数平均分子量が8000〜400000であることが好ましく、10000〜200000であることがより好ましい。
ブロック共重合体の数平均分子量が8000以上であれば、耐熱性が低下せず、基材に対する密着性が十分に発現する。ブロック共重合体の数平均分子量が400000以下であれば、溶剤に対する溶解性が良好であることから基材に対する濡れ性が低下せず、基材に対する密着性が低下しない。
【0028】
本発明のブロック共重合体を重合するに際しては、ラジカル重合を用いることが好ましい。しかしながら、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物や、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物等のラジカル重合開始剤を用いたラジカル重合では、ブロック重合体を合成することは困難である。そこで、下記文献(1)から(8)で提案されている、制御されたラジカル重合方法を使用することによって可能となる。以下、制御されたラジカル重合方法(制御ラジカル重合)について述べる。
【0029】
(1)Macromolecules、1995年、28巻、1721頁〜1723頁
(2)J.Am.Chem.Soc.、1995年、117巻、5614頁〜5615頁
(3)Chem.Rev.、2001年、101巻、3661頁〜3688頁
(4)Macromolecules、2000年、33巻、4403頁〜4410頁
(5)Macromolecules、2006年、39巻、8274頁〜8282頁
(6)Aust.J.Chem.、2005年、58巻、379頁〜410頁
(7)Polymer、2007年、48巻、1頁〜53頁
(8)国際公開第2004/014962号パンフレット。
【0030】
制御ラジカル重合には、大きく4つに分類される重合方法が知られており、原子移動ラジカル重合(Atom−transfer radical polymerization,以下、ATRP)、可逆的付加開裂型連鎖移動(Reversible addition−fragmentation chain transfer、以下、RAFT)重合、ニトロキサイド媒体重合(Nitoroxide−mediated polymerization、以下、NMP)、有機テルル媒体リビングラジカル重合(Organotellurium−mediated living radical polymerization、以下、TERP)が挙げられる。
【0031】
ATRPは、有機ハロゲン化物を開始剤とし、周期律表第8族、第9族、第10族又は第11族元素を中心金属とする金属と配位子からなる錯体を触媒として重合する方法である(前記文献(1)及び(2)参照)。
この方法によると、重合がリビング的に進行し、分子量分布の狭い(Mw/Mn=1.1〜1.5)重合体が得られ、分子量を単量体と開始剤の仕込み比によって自由にコントロールすることができる。
【0032】
ATRPにおいて、開始剤として用いられる有機ハロゲン化物としては、1官能性、2官能性、又は多官能性の化合物が使用できる。これらは目的に応じて使い分けることができるが、A−Bジブロック共重合体を製造する場合には、開始剤の入手が容易であることから1官能性化合物が好ましい。A−B−A型のトリブロック共重合体、B−A−B型のトリブロック共重合体を製造する場合は、重合工程数、重合時間の短縮の点から2官能性化合物を使用することが好ましい。分岐状ブロック共重合体を製造する場合は、重合工程数、重合時間の短縮の点から多官能性化合物を使用することが好ましい。
【0033】
1官能性化合物としては、例えば、
1−C(H)(X)−COOR2
1−C(CH3)(X)−COOR2
1−C(H)(X)−CO−R2
1−C(CH3)(X)−CO−R2
1−C(H)(X)−CN、
1−C(CH3)(X)−CN、
で示される化合物が挙げられる。
(式中、R1は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は、炭素数7〜20のアラルキル基を表す。Xは、塩素、臭素又はヨウ素を表す。R2は炭素数1〜20の1価の有機基を表す)。
【0034】
1として、炭素数1〜20のアルキル基(脂環式炭化水素基を含む)の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−へプチル基、ドデシル基、イソボルニル基が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基の具体例としては、フェニル基、トリイル基、ナフチル基が挙げられる。
炭素数7〜20のアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェネチル基が挙げられる。
【0035】
1官能性化合物の具体例としては、2−臭化プロピオン酸メチル、2−臭化プロピオン酸エチル、2−臭化プロピオン酸ブチル、2−臭化イソ酪酸メチル、2−臭化イソ酪酸エチル、2−臭化イソ酪酸ブチル、2−臭化プロピオノニトリル、2−臭化イソブチロニトリルが挙げられる。これらの中では、2−臭化プロピオン酸エチル、2−臭化プロピオン酸ブチル、2−臭化プロピオノニトリル、2−臭化イソブチロニトリルが、ハロゲン基の脱離速度が速い点から好ましい。
【0036】
2官能性化合物としては、例えば、
XCH(COOR3)−(CH2n−CH(COOR3)−X、
XC(CH3)(COOR3)−(CH2n−C(CH3)(COOR3)−X、
XCH2−COO−(CH2n−OCO−CH2−X、
XCH(CH3)−COO−(CH2n−OCO−CH(CH3)−X、
XC(CH32−COO−(CH2n−OCO−C(CH32−X、
XCH2−COO−C64−OCO−CH2−X、
XCH(CH3)−COO−C64−OCO−CH(CH3)−X、
XC(CH32−COO−C64−OCO−C(CH32−X、
で示される化合物が挙げられる。
(式中、R3は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20アリール基、又は、炭素数7〜20アラルキル基を表す。nは0〜20の整数を表す。C64は2価のフェニル基を表す。Xは、塩素、臭素又はヨウ素を表す)。
【0037】
3の炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基の具体例は、前述のR1の具体例と同じである。
【0038】
2官能性化合物の具体例としては、2,3−ジブロモコハク酸ジメチル、2,3−ジブロモコハク酸ジエチル、2,4−ジブロモグルタル酸ジメチル、2,4−ジブロモグルタル酸ジエチル、2,4−ジブロモグルタル酸ジブチル、2,5−ジブロモアジピン酸ジメチル、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル、2,6−ジブロモピメリン酸ジメチル(ジメチル−2,6−ジブロモヘプタンジオエート(DMD))、2,6−ジブロモピメリン酸ジエチル、2,7−ジブロモスベリン酸ジメチル、2,7−ジブロモスベリン酸ジエチルが挙げられる。これらの中では、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル、2,6−ジブロモピメリン酸ジメチル、2,6−ジブロモピメリン酸ジエチルが、原料の入手が容易であることから好ましい。
【0039】
多官能性化合物としては、例えば、
63−(CH2−X)3
63−(CH(CH3)−X)3
63−(C(CH32−X)3
で示される化合物が挙げられる。
(式中、C63は3価のフェニル基(3つの結合手の位置は1位〜6位のいずれの組合せでもよい)、Xは、塩素、臭素又はヨウ素を表す)。
【0040】
多官能性化合物の具体例としては、トリス(1−ブロモエチル)ベンゼン、トリス(1−ブロモイソプロピル)ベンゼン、トリス(ブロモメチル)ベンゼンが挙げられる。これらの中では、トリス(ブロモメチル)ベンゼンが、原料の入手が容易であることから好ましい。
【0041】
尚、重合を開始する基以外にも官能基を有する有機ハロゲン化物を用いると、容易に末端又は分子内に重合を開始する基以外の官能基が導入された重合体が得られる。このような重合を開始する基以外の官能基としては、アルケニル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、シリル基等が挙げられる。
前記開始剤として用いることができる有機ハロゲン化物は、ハロゲン基(ハロゲン原子)が結合している炭素がカルボニル基又はフェニル基などと結合しており、炭素−ハロゲン結合が活性化されて重合が開始する。使用する開始剤の量は、必要とするブロック共重合体の分子量に合わせて、単量体との比から決定すればよい。すなわち、開始剤1分子あたり、何分子の単量体を使用するかによって、ブロック共重合体の分子量を制御することができる。
【0042】
前記原子移動ラジカル重合(ATRP)の触媒として用いられる遷移金属錯体としては、とくに限定はないが、好ましいものとして、1価及び0価の銅、2価のルテニウム、2価の鉄、並びに、2価のニッケルの錯体があげられる。
これらの中でも、コストや重合制御の点から銅の錯体が好ましい。1価の銅化合物としては、例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、酸化第一銅、が挙げられる。これらの中では、塩化第一銅、臭化第一銅が、重合制御の観点から好ましい。
【0043】
1価の銅化合物を用いる場合、触媒活性を高めるために、2,2’−ビピリジル、その誘導体(例えば4,4’−ジノリル−2,2’−ビピリジル)等の2,2’−ビピリジル系化合物;1,10−フェナントロリン、その誘導体(たとえば4,7−ジノリル−1,10−フェナントロリン)等の1,10−フェナントロリン系化合物;テトラメチルジエチレントリアミン(TMEDA)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)等のポリアミン等を配位子として添加してもよい。
また、2価の塩化ルテニウムのトリストリフェニルホスフィン錯体(RuCl2(PPh33)も触媒として好ましい。ルテニウム化合物を触媒として用いる場合は、活性化剤としてアルミニウムアルコキシド類を添加してもよい。さらに、2価の鉄のビストリフェニルホスフィン錯体(FeCl2(PPh32)、2価のニッケルのビストリフェニホスフィン錯体(NiCl2(PPh32)、及び、2価のニッケルのビストリブチホスフィン錯体(NiBr2(PBu32)も、触媒として好ましい。
【0044】
使用する触媒、配位子及び活性化剤は、使用する開始剤、単量体及び溶媒と必要とする重合速度の関係から適宜決定すればよい。例えば、アクリル酸エステル等のアクリル系単量体の重合には、高分子鎖の成長末端が炭素−臭素結合を持つことが重合制御の点から好ましいことから、使用する開始剤が有機臭化物又は臭化スルホニル化合物であることが好ましく、臭化銅、好ましくは臭化第一銅に含まれる銅を中心金属とする金属錯体触媒を用い、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)等の配位子を用いることが好ましい。
【0045】
使用する触媒、配位子の量は、使用する開始剤、単量体及び溶媒の量と必要とする重合速度の関係から決定すればよい。例えば、分子量の高い重合体を得ようとする場合には、分子量の低い重合体を得ようとする場合よりも、開始剤/単量体の比を小さくしなければならないが、そのような場合に、触媒、配位子を多くして、重合速度を増大させることができる。また、ガラス転移点が室温より高い重合体が生成する場合、系の粘度を下げて攪拌効率を上げるために適当な有機溶媒を添加した場合には、重合速度が低下する傾向があるが、そのような場合には、触媒、配位子を多くして、重合速度を増大させることができる。
【0046】
NMPは、ニトロキサイド化合物(=N−O・)又はアルコキシアミン化合物(=N−O−R)を重合制御のための調整剤として用いる。(前記文献(3)〜(5)参照)。
これらの方法によれば、ATRPと同様、重合がリビング的に進行し、分子量分布の狭い(Mw/Mn=1.1〜1.5)重合体が得られ、分子量を単量体と上記調整剤の仕込み比によって自由にコントロールすることができる。
【0047】
このような重合を制御する調整剤としてのニトロキサイド化合物(=N−O・)としては、特に限定はないが、2,2,6,6−置換−1−ピペリジニルオキシラジカルや2,2,5,5−置換−1−ピロリジニルオキシラジカル等、環状ヒドロキシアミンからのニトロキサイド化合物が好ましい。置換基としてはメチル基やエチル基等の炭素数4以下のアルキル基が適当である。
【0048】
ニトロキサイド化合物の具体例としては、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキサイド(TEMPO)、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキサイド、2,2,6,6−テトラメチル−4−オキソ−1−ピペリジニルオキサイド、2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキサイド等の閉環型のニトロキサイド化合物が挙げられる。
また、N−t−ブチル−1−フェニル−2−メチルプロピルニトロキサイド、N−t−ブチル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、N−t−ブチル−1−ジベンジルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、N−フェニル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド等の開環型のニトロキサイド化合物を用いることができる。
その他にも、前記文献(3)〜(5)で提案されているニトロキサイド化合物を用いることができる。
【0049】
ニトロキサイド化合物はラジカル発生剤と併用される。ニトロキサイド化合物とラジカル発生剤との反応生成物が、重合開始剤となって付加重合性モノマーの重合が進行すると考えられる。
両者の併用割合は特に限定はないが、ニトロキサイド化合物1モルに対し、ラジカル発生剤0.1〜10モルが適切である。
【0050】
ラジカル発生剤としては、種々の化合物を使用することができるが、重合温度条件下でラジカルを発生し得る有機過酸化物やアゾ化合物が好ましい。
【0051】
有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類;ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキシド類;ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシカーボネート類;t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のアルキルパーエステル類が挙げられる。特にベンゾイルパーオキサイドが好ましい。
【0052】
アゾ化合物としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が挙げられる。
【0053】
また、ニトロキサイド化合物とラジカル発生剤を併用する代わりに、アルコキシアミン化合物を開始剤かつ重合を制御する調整剤として用いても構わない。アルコキシアミンとしては、特に限定されないが、前述のニトロキサイド化合物由来のアルコキシアミンを使うことができる。これらアルコキシアミンの例としては、前記文献(4)で詳細に例示されている。
アルコキシアミン化合物を開始剤として用いる場合、アルコキシアミン化合物が水酸基等の官能基を有するものを用いると、末端に官能基を有する重合体が得られる。これを本発明に利用すると、末端に官能基を有する重合体が得られる。
【0054】
チオカルボニルチオ化合物は、RAFT重合において連鎖移動剤として作用する。このような化合物としてはチオカルボニルチオ基(ジチオエステル構造あるいはトリチオカーボネート構造)を有する化合物を使用できる。重合するビニル単量体に対して連鎖移動定数が大きいほど、RAFT重合がうまく進行して分子量分布の狭い重合体が得られる。
RAFT重合に関しては、前記文献(6)及び(7)や、‘‘HANDBOOK OF RADICAL POLYMERIZATION’’,K.Matyjaszewski and T.P.Davis Ed.,Wiley,2002,661頁に記載の方法、あるいは同書記載の参考文献記載の方法を適用可能である。
【0055】
本発明において使用するチオカルボニルチオ化合物としては特に限定されないが、入手性、重合性の点で以下の化合物(1)〜(9)が好ましい。
【0056】
【化1】

(式中、Arは芳香族又は置換芳香族を表し、置換基としてはハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、−CORaで示されるカルボニル含有基(Ra=C1〜C8のアルキル基、アリール基、C1〜C8のアルコキシ基、アリーロキシ基)、スルホニル基、トリフルオロメチル基を表す。Rは、C1〜C8のアルキル基、アリール基を表す)。
【0057】
これらの中では、上記化合物(3)、(4)、(7)〜(9)が好ましい。
【0058】
TERPは、二つの過程を取ることで重合を制御することが可能であり、その一つはテルル原子と炭素との結合の熱解離(thermal dissociation)、もう一つは退化的連鎖移動(degenerative transfer)である。
このような反応を両立させる有機テルル化合物の具体例としては、(メチルテラニルメチル)ベンゼン、(1−メチルテラニルエチル)ベンゼン、1−クロロ−4−(1−メチルテラニルエチル)ベンゼン、1−トリフルオロメチル−4−(1−メチルテラニルエチル)ベンゼン、3,5−ビス−トリフルオロメチル−1−(1−メチルテラニルエチル)ベンゼン、1,2,3,4,5−ペンタフルオロ−6−(1−メチルテラニルエチル)ベンゼン、2−メチルテラニルプロピオニトリル、(2−メチルテラニルプロピル)ベンゼン、メチル2−メチルテラニル−2−メチル−プロピオネート、エチル2−メチルテラニル−2−メチル−プロピオネート、2−メチルテラニル−2−メチル−プロピオニトリルが挙げられる。
【0059】
また、上記において、メチルテラニルの部分がエチルテラニル、n−ブチルテラニル、n−オクチルテラニル等に変更した化合物も全て含まれる。その他、前記文献(3)に記載された有機テルル化合物の全てを例示することができる。
【0060】
前記制御されたラジカル重合は、無溶媒中で(塊状重合)、又は、各種の溶媒中で行なうことができる。また、塊状重合、各種の溶媒中で行なう重合において、重合を途中で停止させることもできる。
【0061】
前記溶媒としては、例えば、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、ニトリル系溶媒、エステル系溶媒、カーボネート系溶媒、アミド系溶媒を用いることができる。
炭化水素系溶媒としては、ベンゼン、トルエン等を挙げることができる。
エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。
ハロゲン化炭化水素系溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム等を挙げることができる。
【0062】
ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を挙げることができる。
アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブタノール等を挙げることができる。
ニトリル系溶媒としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等を挙げることができる。
エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等を挙げることができる。
【0063】
カーボネート系溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等を挙げることができる。
これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0064】
溶媒を使用する場合、その使用量は、系全体の粘度と必要とする攪拌効率(即ち、重合速度)の関係から適宜決定すればよい。また、塊状重合、各種の溶媒中で行なう重合において重合を途中で停止させる場合においても、重合を停止させる点での単量体の転化率は、系全体の粘度と必要とする攪拌効率(即ち、重合速度)の関係から適宜決定すればよい。
【0065】
前記重合は、室温〜200℃の範囲、好ましくは50〜150℃の範囲で行なうことができる。
【0066】
前記重合により、ブロック共重合体を製造するには、単量体を逐次添加する方法、予め合成した重合体を高分子開始剤として次のブロックを重合する方法、別々に重合した重合体を反応により結合する方法等が挙げられる。これらの方法はいずれによってもよく、目的に応じて使い分ければよい。重合工程の簡便性の点からは、単量体の逐次添加による方法が好ましく、前のブロックの単量体が残存して次のブロックに共重合してしまうことを避けたい場合には、予め合成した重合体を高分子開始剤として次のブロックを重合する方法が好ましい。
【0067】
単量体の逐次添加による場合、先に重合させるべく仕込んだ単量体の転化率が80〜95%の時点で、次に重合させたい単量体を仕込むことが望ましい。転化率が95%を越えるまで(例えば、96〜100%まで)重合を進行させた場合には、高分子鎖の成長反応が確率的に抑えられる。また、高分子ラジカル同士が反応しやすくなるために、不均化、カップリング、連鎖移動等の副反応が起こりやすくなる傾向がある。
【0068】
転化率が80%未満の時点(例えば、79%以下の時点)で引き続いて重合させたい単量体を仕込んだ場合には、先に重合させるために仕込んだ単量体が次に重合させたい単量体と混合して共重合してしまうことが問題となる場合がある。
このとき、単量体の添加の順序として、(a)又は(b)のいずれか一方にアクリル系単量体、他方にメタクリル系単量体を用いた場合、アクリル系単量体を仕込んで重合させた後にメタクリル系単量体を仕込んで重合させる方法(x1)と、メタクリル系単量体を仕込んで重合させた後にアクリル系単量体を仕込んで重合させる方法(y1)とが考えられるが、アクリル系単量体を仕込んで重合させた後にメタクリル系単量体を仕込んで重合させる方法(x1)が、重合制御の観点から好ましい。
【0069】
予め合成した重合体を高分子開始剤として次のブロックを重合する方法として、例えば、1つ目のブロックの重合の所望の時点で、リビング状態で一旦温度を下げ、重合を止めて、1つ目のブロックの単量体を減圧留去などした後、2つ目のブロックの単量体を添加する方法が挙げられる。3つ目以降のブロックを重合させたい場合にも、2つ目のブロックの場合と同様に操作すればよい。この方法では、2つ目以降のブロックの重合時に、残存した前のブロックの単量体が共重合してしまうことを避けることができる。
【0070】
このとき、ブロックの重合の順序として、重合体ブロック(A)又は(B)のいずれか一方がアクリル系ブロック、他方がメタクリル系ブロックの場合、アクリル系ブロックを重合させた後にメタクリル系ブロックを重合させる方法(x2)と、メタクリル系ブロックを重合させた後にアクリル系ブロックを重合させる方法(y2)とが考えられるが、アクリル系ブロックを重合させた後にメタクリル系ブロックを重合させる方法(x2)が重合制御の観点から好ましい。
【0071】
ここで、単量体(a)、(b)の転化率の求め方について説明する。転化率を求めるのには、ガスクロマトグラフ(GC)法、核磁気共鳴スペクトル(NMRスペクトル)法、重量法等が適用可能である。
GC法やNMRスペクトル法は、重合系の反応液を重合開始前及び重合途中で随時サンプリングしてGC測定又はNMRスペクトル測定し、単量体と重合系内に予め添加された内部標準物質との存在比から、単量体の消費率を求める方法である。これらの方法の利点は、複数の単量体が系内に存在している場合でも、それぞれの転化率を独立して求めることができることである。
【0072】
重量法は、重合系の反応液をサンプリングして、その乾燥前の重量と乾燥後の重量から固形分濃度を求め、単量体の全体しての転化率を求める方法である。この方法の利点は、簡単に転化率を求めることができることである。
これらの方法のうち、複数の単量体が系内に存在する場合、例えば、メタクリル系単量体の共重合成分としてアクリル系単量体が含まれている場合等には、GC法又はNMRスペクトル法が好ましい。
【0073】
制御されたラジカル重合に用いる制御剤の添加量は、用いる単量体の合計100質量部に対して0.0001〜10質量部にすることが好ましい。
重合温度については特に制限はなく、例えば、−100〜250℃、好ましくは0〜200℃の温度で重合できる。
【0074】
本発明の塗料用組成物は、本発明のブロック共重合体を含有するものであり、ブロック共重合体、有機溶剤、及び必要に応じて各種の添加剤を含有することが好ましい。
また、塗料用組成物は、有機溶剤を用いずに、固形成分のみから構成されるものであってもよい。その場合、使用前に有機溶剤と混合して塗料を調製する。
【0075】
ブロック共重合体、有機溶剤、及び必要に応じて各種の添加剤は、公知の方法で配合することができる。
【0076】
塗料用組成物には、塗工性を良好にするため、ブロック共重合体及び必要に応じて各種の添加剤が可溶な有機溶剤を配合することが好ましい。その場合、取り扱い性の観点から、塗料用組成物中のブロック共重合体の含有率は50質量%以下であることが好ましい。
【0077】
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、「スワゾール#1000」(商品名、丸善石油化学(株)製)、「ソルベッツ#150」(商品名、エクソン化学(株)製)、「スーパーゾール1500」(商品名、新日本石油化学(株)製)等の芳香族系炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、「DBE」(商品名、デュポン(株)製)等のエステル類;n−ブタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコール系溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤中では、作業性の観点から、芳香族系炭化水素類が特に好ましい。
有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0078】
ブロック共重合体が水酸基を有する単量体単位を含有する場合には、塗料用組成物に、架橋成分としてメラミン樹脂やイソシアネート化合物を配合することにより、得られる塗膜の耐溶剤性、耐水性、耐候性等を向上させることができる。
メラミン樹脂の具体例としては、n−ブチル化メラミン樹脂やメチル化メラミン樹脂が挙げられる。
【0079】
また、イソシアネート化合物としては、フリーのイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物や、ブロック化されたポリイソシアネート化合物が挙げられる。
具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類;4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等の環状脂肪族ジイソシアネート類;トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類;前記ジイソシアネート類の過剰量と多価アルコールや水等との付加物;前記ジイソシアネート類の重合体及びビューレット体が挙げられる。
イソシアネート化合物は、ブロック共重合体中の水酸基を有する単量体単位との当量比で、NCO/OH=0.1/1〜3/1の範囲で配合することが好ましい。
【0080】
その他の各種添加剤としては、アルミペースト、マイカ等の光輝剤;酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候安定剤、耐放射線剤、熱安定剤等の各種安定剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;カーボンブラック、フェライト等の導電性付与剤;無機充填剤、滑剤、可塑剤、有機過酸化物、中和剤、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、繊維素樹脂等のアクリル系以外の樹脂;表面調整剤、硬化触媒、顔料沈降防止剤等の補助的添加剤等が挙げられる。
【0081】
塗料用組成物は、公知の方法で塗装することができる。例えば、塗料用組成物あるいは塗料用組成物に有機溶剤を添加したものを、乾燥後膜厚1〜80μm程度となるように、スプレーガン等を用いて基材表面に吹き付け、塗装する方法が挙げられる。
【0082】
本発明の塗料用組成物は、従来の塗料用組成物では密着性が十分には発現しなかったポリオレフィン系樹脂からなる基材に対して塗装する場合に好適である。
ポリオレフィン系樹脂からなる基材としては、例えば、高圧法ポリエチレン、中低圧法ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ4−メチル−1−ペンテン等のポリオレフィン;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、自動車部品用成形品、家電製品用成形品等として好適に用いられるものである。
【0083】
さらに、本発明の塗料用組成物は、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂からなる樹脂板、ポリプロピレンと合成ゴムからなる成形品、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等からなる自動車用バンパー等の自動車部品用成形品、家電製品用成形品等の基材に対しても好適に用いることができる。
尚、本発明の塗料用組成物によって塗装を施す成形品は、射出成形、圧縮成形、中空成形、押出成形、回転成形等、公知のいずれの成形法によって成形されたものであっても良い。
【0084】
また、本発明のブロック共重合体は、ポリオレフィン系樹脂だけでなく、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂に対しても密着性が良好であることから、塗料用プライマー組成物、ポリオレフィン用接着剤組成物、印刷インキ用組成物、ポリオレフィン用被覆剤組成物を構成する成分として用いても有効である。
【実施例】
【0085】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。尚、実施例中の「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を表す。
尚、実施例で得た重合体の組成及び数平均分子量は、以下の方法で測定した。
【0086】
(1)重合転化率
測定には、1H−NMR(日本電子製、「JNM−EX270」(商品名))を用いた。
重合中又は重合後に採取した反応溶液を重水素化クロロホルムに溶解させ、反応溶液に含まれるトルエンを内部基準として用いた。
反応溶液に含まれるトルエンの芳香環に由来するピークの積分強度と、単量体の炭素−炭素二重結合に由来するピークの積分強度の比から、単量体の重合転化率を測定した。測定温度は25℃、積算回数は16回である。
【0087】
(2)数平均分子量(以下、Mnと略す)及び分子量分布(以下、PDIと略す)
GPC(東ソー製、「HLC−8220」(商品名)、カラム:TSK GUARD COLUMN SUPER HZ−L(4.6×35mm)、TSK−GEL SUPER HZM−N(6.0×150mm)×2直列接続、溶離液:クロロホルム、測定温度:40℃、流速:0.6mL/分)を用い、ポリメタクリル酸メチルをスタンダードとして測定した。
【0088】
(3)重合体の組成
ブロック共重合体全体における各単量体の組成の測定には、1H−NMR(日本電子製、「JNM−EX270」(商品名))を用いた。
得られた重合体を重水素化クロロホルムに溶解させ、カルボン酸エステル部位に由来するピークの積分強度の比から重合体中の組成を測定した。測定温度は25℃、積算回数は16回である。
また、ブロック共重合体全体における各重合体ブロックの組成は、GPCより測定された重合体ブロックのMnとブロック共重合体全体のMnの比から計算した。
【0089】
(実施例1) ブロック共重合体(BCP1)の製造
1L冷却管付フラスコに、アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(以下tBCHAと略す)158部、臭化第一銅1.08部、及びトルエン158部とを仕込み、窒素バブリングにより窒素置換した。
次いでN,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(以下、PMDETAと略す)1.6部を加えた後、内温が70℃になるまで昇温させ、同温度で10分間攪拌し、臭化第一銅とPMDETAの錯体を溶解させた。10分後、開始剤として、ジメチル−2,6−ジブロモヘプタンジオエート(以下、DMDと略す)を0.8部添加し、4.5時間保持し重合を行なった。これにより、重合体ブロック(A)を得た。
【0090】
4.5時間後、混合液の1mLを、シリンジを用いてサンプリングしたところ、1H NMRからtBCHAの重合転化率は85%と計算され、GPCより重合体ブロック(A)のMnは22,000、PDIは1.29であった。
次いで、上記の反応溶液に予め窒素バブリングにより窒素置換しておいたメタクリル酸メチル(以下、MMAと略す)76部とトルエン114部の混合溶液を添加し、重合温度を45℃に低下させた。MMAとトルエンを添加してから6時間後に温度を室温まで低下させた。得られた重合溶液にトルエン200部を添加して粘度を下げた後、塩基性アルミナカラムに通した後に、メタノール2000部中に投じ、沈殿物をろ過して白色固体を得た。
【0091】
この白色固体をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して精製し、ブロック共重合体(BCP1)を得た。この共重合体のMnは37,800、PDIは1.47であった。共重合体中に占める重合体ブロック(A)の割合は、重合開始4.5時間後のMnと、ブロック共重合体(BCP1)のMnの比から、58%であった。また、得られたブロック共重合体全体における各単量体単位の組成の測定を行なった結果、tBCHA単位が61%、MMA単位が39%であった。
したがって、得られたブロック共重合体において、重合体ブロック(A)はtBCHA単位((a)単位)のみで構成され、重合体ブロック(B)はtBCHA単位((a)単位)が8%、MMA単位((b)単位)が92%であった。
【0092】
(実施例2) ブロック共重合体(BCP2)の製造
MMA76部とトルエン114部の混合溶液の代わりに、MMA152部とトルエン234部の混合溶液を仕込んだこと以外は実施例1と同様にして、ブロック共重合体(BCP2)を得た。
1H NMRより、4.5時間後のtBCHAの重合転化率は89%と計算され、GPCより重合体ブロック(A)のMnは27,000、PDIは1.22であった。また、ブロック共重合体(BCP2)のMnは49,200、PDIは1.61であった。
【0093】
共重合体中に占める重合体ブロック(A)の割合は、重合開始4.5時間後のMnと、ブロック共重合体(BCP2)のMnの比から、55%であった。また、得られたブロック共重合体全体における各単量体単位の組成の測定を行なった結果、tBCHA単位が57質量%、MMA単位が43%であった。
したがって、得られたブロック共重合体において、重合体ブロック(A)はtBCHA単位((a)単位)のみで構成され、重合体ブロック(B)はtBCHA単位((a)単位)が4%、MMA単位((b)単位)が96%であった。
【0094】
(比較例1) ブロック共重合体(BCP3)の製造
臭化第一銅1.08部、PMDETA1.6部、DMD0.8部の代わりに、臭化第一銅4.32部、PMDETA6.4部、DMD3.2部を仕込み、tBCHAの重合時間を2.5時間に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ブロック共重合体(BCP3)を得た。
1H NMRより、2.5時間後のtBCHAの重合転化率は94%と計算され、GPCより重合体ブロック(A)のMnは4,100、PDIは1.17であった。また、ブロック共重合体(BCP3)のMnは6,900、PDIは1.34であった。
【0095】
共重合体中に占める重合体ブロック(A)の割合は、重合開始2.5時間後のMnと、ブロック共重合体(BCP3)のMnの比から、59%であった。また、得られたブロック共重合体全体における各単量体単位の組成の測定を行なった結果、tBCHA単位が63%、MMA単位が37%であった。
したがって、得られたブロック共重合体において、重合体ブロック(A)はtBCHA単位((a)単位)のみで構成され、重合体ブロック(B)はtBCHA単位((a)単位)が9%、MMA単位((b)単位)が91%であった。
【0096】
(比較例2) ランダム共重合体(RCP1)の製造
1L冷却管付フラスコに、tBCHA158部、MMA124部、及びトルエン272部とを仕込み、窒素バブリングにより窒素置換した。
次いで2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1.6部を加えた後、内温が70℃になるまで昇温させ、4.5時間保持し重合を行なった。
【0097】
4.5時間後、重合温度を低下させ、室温まで下げた。得られた重合溶液にトルエン300部を添加して粘度を下げた後、メタノール5000部中に投じ、沈殿物をろ過して白色固体を得た。
この白色固体をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して精製し、ランダム共重合体(RCP1)を得た。この共重合体のMnは69,800、PDIは2.03であった。共重合体中に占めるtBCHAの割合は、1H NMRの結果より、56%であった。
【0098】
(実施例3〜8)
実施例1、2で得たブロック共重合体(BCP1)又は(BCP2)を溶剤に溶解して、塗料用組成物を得た。用いた共重合体と溶剤の種類、配合量を表1に示す。
また、得られた塗料用組成物について、以下のようにして基材密着性を評価した。
【0099】
塗料用組成物を基材上にスプレー塗工し、室温で15分間放置後、80℃に設定した乾燥機で30分間乾燥させ、膜厚30μmになるよう塗膜を形成させた。
この塗膜を碁盤目(1mm間隔、100マス)にカットし、JIS K 5400に基づくセロハンテープ(登録商標)剥離テストによる付着率(基材に残ったマスの数)により、基材密着性を評価した。
【0100】
(基材)
PP :日本ポリケム(株)製 「ノバテックFA3DA」(商品名)を用い、射出成形により成形したポリプロピレン樹脂板(PP基材)(平板、3mm厚)
PMMA:三菱レイヨン(株)製 「アクリペットVH」(商品名)を用い、射出成形により成形したポリメチルメタクリレート樹脂板(PMMA基材)(平板、3mm厚)
【0101】
基材密着性の評価結果を表1に示す。なお、表には、基材密着性の評価結果として、試験を行なったマスの総数(100)を分母に、基材に残ったマスの数を分子に記載している。
【0102】
【表1】

【0103】
なお、表において、各略号は以下の化合物や混合物を示す。
混合溶剤:トルエン/キシレン/メチルエチルケトン/「スーパーゾール1500」(商品名、新日本石油化学(株)製、C9芳香族炭化水素含有量95%)=30/30/10/30(%)
【0104】
(比較例3〜5)
比較例1で得たブロック共重合体(BCP3)を溶剤に溶解し、比較用の塗料用組成物を得た。用いた共重合体と溶剤の種類、配合量、及び基材密着性の評価結果を表1に示す。
【0105】
(比較例6〜8)
比較例2で得たランダム共重合体(RCP1)を溶剤に溶解し、比較用の塗料用組成物を得た。用いた共重合体と溶剤の種類、配合量、及び基材密着性の評価結果を表1に示す。
【0106】
(比較例9〜11)
前述のPMMAを溶剤に溶解し、比較用の塗料用組成物を得た。組成及び基材密着性の評価結果を表1に示す。
【0107】
(比較例12)
市販のポリプロピレンを130℃のキシレンに溶解し、比較用の塗料用組成物を得た。組成及び基材密着性の評価結果を表1に示す。
【0108】
表1から明らかなように、実施例3〜8は、ブロック共重合体(BCP1)又は(BCP2)を含有する塗料用組成物であるため、PP基材及びPMMA基材に対して、良好な密着性を示した。
比較例3〜5では、重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000未満のブロック共重合体(BCP3)を含有する塗料用組成物であるため、PP基材に対する密着性が低下する傾向が見られた。PMMA基材に対しては、良好な密着性を示した。
【0109】
比較例6〜8では、ランダム共重合体(RCP1)を含有する塗料用組成物であるため、PP基材に対する密着性が低下する傾向が見られた。PMMA基材に対しては、良好な密着性を示した。
比較例9〜11では、PMMAを溶剤に溶解した塗料用組成物であるため、PP基材に対する密着性は不良であった。PMMA基材に対しては、良好な密着性を示した。
比較例12では、PPをキシレンに溶解した塗料用組成物であるため、PMMA基材に対する密着性は不良であった。PP基材に対しては、良好な密着性を示した。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本発明のブロック共重合体は、表面処理やプライマー塗装等の工程を必要とせず、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等の基材に対する密着性が良好である。また、塩素原子を含む化合物を使用しないので、環境への負荷が小さい。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
繰り返し構造単位として(メタ)アクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシル(a)単位と、前記(a)単位以外の単量体(b)単位とからなるブロック共重合体であって、
前記(a)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(A)と、前記(b)単位を90質量%以上含む重合体ブロック(B)とを含み、
各重合体ブロック(A)の数平均分子量が5000〜200000であるブロック共重合体。
【請求項2】
前記重合体ブロック(A)は、(a)単位のみを含むブロックである請求項1に記載のブロック共重合体。
【請求項3】
ブロック共重合体中、重合体ブロック(A)の含有率が5〜95質量%であり、重合体ブロック(B)の含有率が95〜5質量%(重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の合計は100質量%)である請求項1又は2に記載のブロック共重合体。
【請求項4】
ブロック共重合体の数平均分子量が、8000〜400000である請求項1から3のいずれか1項に記載のブロック共重合体。
【請求項5】
単量体(b)が、前記(a)以外の(メタ)アクリル酸エステルである請求項1から4のいずれか1項に記載のブロック共重合体。
【請求項6】
(a)がアクリル酸4−t−ブチルシクロヘキシルであり、単量体(b)がメタクリル酸メチルである請求項1から5のいずれか1項に記載のブロック共重合体。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか1項に記載のブロック共重合体を含有する塗料用組成物。
【請求項8】
溶媒として芳香族炭化水素溶媒を含有する請求項7に記載の塗料用組成物。

【公開番号】特開2009−256457(P2009−256457A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−106705(P2008−106705)
【出願日】平成20年4月16日(2008.4.16)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】