[发明专利]水性涂料组合物、有机无机复合涂膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有有机成分和无机成分的水性涂料组合物、和使用其所得的有机无机复合涂膜以及其制造方法。

背景技术

在涂敷材料、成形材料等领域中，同时实现柔软性·成形加工性等处理性以及硬度·耐热性·耐候性等耐用性的必要性在提高。作为这样的可以同时发挥通常难以同时实现的各个特性的材料，已知有机聚合物和无机聚合物的有机无机复合体。该有机无机复合体被认为可以同时发挥作为有机聚合物的特征的柔软性和成形加工性等、以及作为无机聚合物的特征的硬度、耐热性、耐候性等，以往，对通过无机聚合物硅酮树脂改性有机聚合物的硅酮改性树脂进行了各种研究。但是，这样的硅酮改性树脂难以提高硅酮的含有率，因此不能充分发挥耐热性和硬度这些由硅酮带来的特性，另外，可利用的硅酮树脂的种类有限，价格也昂贵。

因此，作为替代上述这样的硅酮改性树脂的方法，有利用溶胶-凝胶法的方法，该方法利用烷氧基硅烷的水解缩合反应。具体而言，其为在有机聚合物的存在下，同时进行烷氧基硅烷的水解和缩聚，由此，将有机聚合物和无机聚合物进行复合化的方法。

作为这样的方法，例如提出了将含有聚氨酯和水解性烷氧基硅烷的醇溶胶溶液涂布到基材上并干燥，由此获得有机无机复合涂膜的方法(例如参照专利文献1。)。该方法是在涂装后进行干燥时，该烷氧基硅烷通过空气中的水分等而成为二氧化硅微粒，同时，颗粒表面的硅烷醇基和聚氨酯通过形成氢键或酯键而复合化，可获得在聚氨酯的基体中均匀分散有二氧化硅微粒的涂膜。但是，该方法由于使用有机溶剂醇，因此存在加大环境负荷的问题，另外，从利用空气中的水分的观点来看，通过使用环境(温度·湿度)而获得的复合体(涂膜)的性能方面可能产生模糊，实际应用上存在问题。

另外，提出如下方案，即，通过使用含有具有羟基和/或氨基的聚氨酯和水解性烷氧基硅烷的组合物，可以得到保持了聚氨酯所具有的柔软性的、耐热性优异的有机无机复合体即涂膜(例如参照专利文献2)。该方法是通过使二氧化硅复合到聚氨酯中的硬链段区域内，不损害软链段所具有的柔软性而使涂膜整体的耐热性得到提高，但已知其结构上不是均匀涂膜，含有较多二氧化硅成分时容易发生相分离，不能得到耐磨性优异的复合体(涂膜)。

进而，还有如下的报告，即通过使用含有具有羟基的有机化合物的水混和物、聚烷氧基硅烷和催化剂的组合物，可以获得透明均匀、硬质且具有耐水性的有机无机复合涂膜(例如参照专利文献3)。但是，该组合物由于在保存中也持续进行聚烷氧基硅烷的水解和缩合反应，因此保存稳定性差，而且所得的涂膜仅为满足铅笔硬度(2H～6H左右)水平的硬度，而非相当于有机无机复合涂膜所要求的耐磨性的涂膜。进而，如果不同时使用氨基塑料树脂等固化剂，显示其在90℃、1小时的耐热水性试验中容易发生白化，但使用该固化剂使得涂料用组合物的保存稳定性变得更差。即，作为涂料用组合物，并不能同时具有保存稳定性和所得的涂膜的充分的性能，需要进一步进行改良。

专利文献1：日本特开平6-136321号公报

专利文献2：日本特开2001-64346号公报

专利文献3：日本特开平8-319457号公报

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述现状，本发明所要解决的课题在于提供同时具备高水平的耐水性、透明性和耐磨性等各物性的有机无机复合涂膜及其制造方法、以及可以提供该膜的、保存稳定性良好的水性涂料组合物。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明人进行深入研究，发现通过在阳离子性树脂的存在下进行金属醇盐的溶胶-凝胶反应，可以在纳米尺度实现有机成分和无机成分的复合化，且由该复合体形成的涂膜具有上述性能，从而完成了本发明。

即，本发明提供水性涂料组合物，其特征在于，其含有阳离子性树脂的水性分散体、金属醇盐或其缩合物以及酸催化剂。

进而，本发明提供有机无机复合涂膜，其特征在于，在包含金属氧化物的基体中分散有阳离子性树脂的颗粒，还提供用简便的方法制造该有机无机复合涂膜的方法。

发明效果

根据本发明可以提供保存稳定性良好的、含有有机成分和无机成分的水性涂料组合物。使用该水性涂料组合物而获得的涂膜为平衡性良好地具有高耐磨性、耐水性和透明性的有机无机复合涂膜，其制造方法也简单。该涂膜可以用在汽车用、建材用、木工用、塑料硬质涂层用等各种用途中。

附图说明

图1为通过实施例36获得的有机无机复合涂膜13的截面结构的投射型电子显微镜照片。

具体实施方式