JP5155568B2

JP5155568B2 - 水中で剥離する層状複水酸化物、その製造方法および用途

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Publication number: JP5155568B2
Application number: JP2007017309A
Authority: JP
Inventors: 雅彦村上; 大作池松; 榮一成田; 英俊平原; 純雄會澤
Original assignee: Tayca Corp
Current assignee: Tayca Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008184343A

Description

本発明は、インターカレーションされるゲスト化合物としてアクリル酸またはメタクリル酸のマグネシウム塩を選択することにより、水中で剥離する性質を付与した層状複水酸化物、その製造方法および使用方法に関する。

層状複水酸化物（ＬＤＨ）は、一般式〔Ｍ^２＋ _１−ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２〕^ｘ＋〔Ａ^ｎ− _ｘ／ｎ・ｙＨ_２Ｏ〕で表される陰イオン交換能をもつ層状化合物である。その結晶構造は、２価金属イオンの一部を３価金属イオンが置換した正八面体の水酸化物層（基本層）と、陰イオンと層間水からなる中間層からできている。ＬＤＨの特徴は、基本層の金属イオンの種類とその比ならびに中間陰イオンの種類の組み合わせが多様なことである。これまで多くの種類のＬＤＨが合成され、また無機および有機陰イオンインターカレーションによる取り込みについて多くの研究が行われている。

一般にＬＤＨでは基本層の電荷密度が大きく、基本層と中間層との間の静電引力が強いため、多くの粘土鉱物に見られるような層間の剥離現象は起こりにくいとされている。従って水中で容易に剥離するＬＤＨに関する報告は少ないが、その一つとして特開２００４−１８９６７１号公報がある。ここでは中間層の陰イオンとして芳香族アミノカルボン酸、特にｐ−アミノ安息香酸をインターカレートすることにより、水またはエタノール等の低級アルコール中で剥離した状態で分散している分散液が得られることを報告している。これは芳香族アミノカルボン酸イオンをインターカレートすることにより、ＣＯ_３ ^２−イオンをインターカレートしたＬＤＨに比べて基本層の距離が拡大された結果であると説明されている。しかしながらこのＬＤＨの剥離現象は、ｐ−アミノ安息香酸のような芳香族アミノカルボン酸の良溶媒であるエタノール中では完全であるが、溶解度が小さい水中では不完全である。このため水中で実質上完全に剥離する新しいタイプのＬＤＨに対して要望が存在する。

本発明者らは、先にＷＯ２００６／０６８１１８においてＬＤＨの中間層に酢酸のＭｇ，ＺｎまたはＣｅ塩をインターカレーションした水中剥離型ＬＤＨを開示した。このＬＤＨは水中でナノサイズの微粒子として分散し、透明な分散ゾルを形成する。この分散ゾルを例えば金属基板に塗布し乾燥すると緻密な透明な膜を形成し、これを高温で焼成することにより耐スクラッチ性の硬い皮膜が得られる。このためこのＬＤＨは水系金属保護コーティング組成物のビヒクルまたは防錆顔料として有用である。また、このＬＤＨは化粧水、クリームまたはファンデーションのような化粧品に保湿剤または安定化剤として使用することもできる。

しかしながらＭｇ等の２価金属の酢酸塩をインターカレートしたＬＤＨは、その水性分散液が独特の酢酸臭を有し、そのため無臭の水中剥離型ＬＤＨの提供が望まれる。

本発明は、ＬＤＨの基本層間にインターカレートすべきゲスト化合物としてアクリル酸またはメタクリル酸（以後両者を集合的に「（メタ）アクリル酸」と呼び、アクリル酸マグネシウムを「ＡＡＭｇ」、メタクリル酸マグネシウムを「ＭＡＡＭｇ」と略称することがある。）を選択する。ＡＡＭｇおよびＭＡＡＭｇはともに無臭であり、また水溶性の重合開始剤の共存下でポリマーに重合させることが可能である。

一面において本発明は、式（Ｉ）：Ｍ（ＩＩ）_１−ｘＭ（ＩＩＩ）_ｘ（ＯＨ）_２の金属複水酸化物よりなる基本層と、該基本層間の中間層にインカレートされたＭｇの（メタ）アクリル酸塩および層間水より構成され、水中で可逆的に剥離する層状複水酸化物を提供する。式（Ｉ）中、Ｍ（ＩＩ）はＭｇ，Ｍ（ＩＩＩ）はＡｌでありｘは０．２ないし０．３３である。

他の面において、本発明は式（Ｉ）の層状複水酸化物の製造方法を提供する。この方法は、式（ＩＩ）：〔Ｍ（ＩＩ）^２＋ _１−ｘＭ（ＩＩＩ）^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２〕〔（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｙＨ_２Ｏ〕（式中、Ｍ（ＩＩ），Ｍ（ＩＩＩ）およびｘは先の定義に同じであり、ｙは０より大きい実数である。）の炭酸型層状複水酸化物を４００℃以上の温度に加熱して分解し、この熱分解物をＭｇの（メタ）アクリル酸塩と水中において反応させ、生成する固体を反応液から分離し、乾燥後粉砕するステップよりなる。式（ＩＩ）の炭酸ＬＤＨはハイドロタルサイトとして知られる。

本発明のＬＤＨは剥離した状態で水に分散して分散液ないし分散ゾルを形成する。この分散液は水中で剥離しないＬＤＨの同一濃度の分散液に比較して可視光領域の光に対して著しく高い透過率を示し、剥離の結果ナノサイズの微粒子として分散していることを証明する。この分散液または分散ゾルを脱水乾燥すれば元のＬＤＨへ復元する。このため例えば金属基板の上に分散液またはゾルを塗布、乾燥すると緻密な透明皮膜を形成する。この皮膜を高温で焼成することにより耐スクラッチ性の硬い塗膜を形成する。このため本発明のＬＤＨのゾルは、単独または公知の防錆顔料を配合して金属素材の防錆塗料として有用である。または公知の水系防錆塗料に配合して防錆性能を向上させることもできる。

他の用途として、保湿剤または安定化増粘剤として化粧品に配合することができる。プラスチックの難燃化を兼ねた補強フィラーとしても有用である。

ＡＡＭｇおよびＭＡＡＭｇは重合性であるため過硫酸カリウムのような水溶性重合開始剤を使って熱重合させることができる。この性質を利用して本発明のＬＤＨの水分散液、ゾルまたはそれを含む組成物へ水溶性重合開始剤を添加し、加熱してもはや元のＬＤＨへ復元しない重合型とすることが可能である。

本発明の水中で剥離するＬＤＨは、炭酸型ＬＤＨとインターカレートすべき（メタ）アクリル酸マグネシウム塩から出発し、アニオンをインターカレートしたＬＤＨの製造のための再構築法に類似した方法に従って製造することができる。

再構築法とは、炭酸型ＬＤＨを予め４００℃〜８００℃の温度で焼成して炭酸イオンの大部分を除去した熱分解物を水中で他のアニオンと反応させ、再構築されたＬＤＨを生成させる方法である。本発明においては、炭酸型ＬＤＨの熱分解物と、ＡＡＭｇまたはＭＡＡＭｇを水中において反応させる。

出発原料の炭酸型ＬＤＨは式（ＩＩ）：
〔Ｍ（ＩＩ）^２＋ _１−ｘＭ（ＩＩＩ）^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２〕〔（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｙＨ_２Ｏ〕
を有し、Ｍ（ＩＩ）はＭｇであり、Ｍ（ＩＩＩ）はＡｌであり、ｘは０．２ないし０．３３の数である。これらはハイドロタルサイト類として天然に存在し、公知の方法に従って合成することもできる。また合成ハイドロタルサイト類のいくつかは、例えば協和化学工業株式会社から市販されている。

反応は、ＡＡＭｇまたはＭＡＡＭｇの水溶液へ炭酸型ＬＤＨの熱分解物を加え、攪拌下室温で行うことができる。炭酸型ＬＤＨの熱分解物に対するＡＡＭｇまたはＭＡＡＭｇの比は、Ａｌ_２Ｏ_３に換算した熱分解物中のＡｌ含量と少なくとも等モルであることが好ましい。一般に反応生成物はゲル状である。このゲルを反応混合物から濾過、遠心等によって分離し、１００℃以下の温度で乾燥し、粉砕することによって本発明ＬＤＨが得られる。このもののＸ線回折パターンは原料の炭酸型ＬＤＨおよび酢酸ナトリウム塩を再構築に使用したＬＤＨのＸ線回折パターンと比較すると、ピークが低角度側にシフトしており、基本層間の距離が大きくなったことを示唆する。また、本発明のＬＤＨの赤外線吸収スペクトルは、再構築において酢酸ナトリウムを使用したＬＤＨのＩＲスペクトルのカルボキシル基に由来する１３６０〜１３９０ｃｍ^−１付近の吸収が見られず、１３９０〜１４３０ｃｍ^−１に特徴的なピークが見られる。このことから、再構築によって取り込まれた（メタ）アクリル酸マグネシウム塩は酢酸ナトリウムを使用して再構築したＬＤＨとは異なる態様で基本層に化学結合していることが示唆される。しかしながらこの結合様式は未だ解明されていない。

本発明のＬＤＨは、公知の芳香族アミノカルボン酸をインターカレートしたＬＤＨと違って水中で実質上完全に剥離（デラミネーション）し、粘稠なコロイド溶液またはゾルを形成する。このことは本発明のＬＤＨ（乾燥品）を異なる量の水で水和（湿潤）し、その状態でＸ線回折分析を行うと、水の量が増大するにつれピークが次第に低角度側に移動し、最終的にはこのピークが消失することによって証明される。このピークの低角度側への移動は、中間層へ水分子が侵入し、基本層間の層間距離を次第に拡大し、ついには結晶構造が破壊されることを示している。しかしながら水和および剥離により結晶構造を失ったＬＤＨを完全に乾燥すると、元の乾燥ＬＤＨと同じＸ線回折パターンを取り戻し、剥離は可逆的であることを示す。

本発明のＬＤＨの水分散液は、同じ濃度の炭酸型ＬＤＨの水分散液と比較して、可視光に対して遥かに高い透過率を示す。これは剥離の結果ＬＤＨがより小さいナノサイズの粒子として分散しているからである。

これらの性質を利用して、本発明のＬＤＨは金属基材の保護コーティング材料として有用である。本発明ＬＤＨの水分散液（コロイド溶液およびゾル）は、基材に塗布し、乾燥することによりそれ自体で透明皮膜を形成する。乾燥した皮膜を３５０℃以上の高温で焼成することにより、非常に硬い耐スクラッチ性の透明保護皮膜が得られる。

本発明のＬＤＨは、公知の水系金属保護コーティング組成物にフィラーとして添加することもできる。金属保護コーティング組成物に、マイカ、タルク、カオリンなどのフレーク状フィラーを配合し、フレークの長軸方向への配向によって腐食因子の侵入に対するバリヤー層を形成させることは公知である。これらのフレーク状フィラーを本発明のＬＤＨで代替することにより、同じ原理で腐食因子に対するバリヤー層を形成させることができる。剥離した状態にある本発明のＬＤＨは公知のフレーク状フィラーよりもアスペクト比が有意に大きく、かつ厚みが約６〜１０ｎｍであって、炭酸塩型ＬＤＨの厚み約４０〜５０ｎｍよりも有意に小さい。そのため匹敵する長径を有する炭酸塩型ＬＤＨよりも一層長軸方向への配向が容易であるため、より有効なバリヤー層を形成する。

水系コーティング組成物のビヒクル（バインダー）は常乾型および熱硬化型の水溶液、エマルションおよびディスパージョンから選ぶことができる。その具体例は、アルキド樹脂、オイルフリーポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシエステル（エポキシアクリレート）樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ゴム、それらの混合物および変性樹脂を含む。

添加する場合、防錆顔料は、鉛、クロム等の有害重金属を含まない顔料が好ましく、その例はリン酸亜鉛、リン酸カルシウム、トリポリリン酸アルミニウムのようなリン酸塩系、モリブデン酸亜鉛などのモリブデン酸塩系、ホウ酸亜鉛、ホウ酸カルシウム、メタホウ酸バリウムのようなホウ酸塩系、カルシウム置換シリカ系防錆顔料を含む。

水系金属保護コーティング組成物は塗料分野において当業者には良く知られており、そのフォーミュレーションについてこれ以上の説明は不必要であろう。

他の用途として、本発明のＬＤＨは保湿剤、安定化増粘剤、体質顔料などとして化粧水、乳液、クリーム、ファンデーションなどの化粧品に配合することができる。

第Ｉ部水中で剥離するＬＤＨの製造法
（実施例１）
アクリル酸マグネシウム０．２８ｍｏｌ／Ｌ（４６．６ｇ／Ｌ）水溶液１Ｌへ、予め７００℃において２０時間熱処理を行ったＭｇ−Ａｌ系層状複水酸化物（協和化学社製炭酸型複水酸化物ＤＨＴ−６）の０．２８ｍｏｌ（９６．３ｇ）を加える。１５時間室温にて撹拌後、得られた固形生成物（ゲル状）をろ過にて分離後、そのまま９０℃乾燥機にて１０時間乾燥し、その後粉砕することによりＬＤＨＩ−１を得た。

（比較例Ｉ）
アクリル酸マグネシウムを酢酸マグネシウムに変更する以外は実施例Ｉと同様の操作を行い、ＬＤＨＩ−２を得た。

（実施例２）
実施例１においてアクリル酸マグネシウム０．２８ｍｏｌ／Ｌ（４６．６ｇ／Ｌ）水溶液の代りに、メタクリル酸マグネシウム（０．２８ｍｏｌ／Ｌ（５４．５ｇ／Ｌ）水溶液を使用し、ゲスト化合物としてメタクリル酸マグネシウムをインターカレートしたＬＤＨＩ−３を得た。

第ＩＩ部第Ｉ部で製造したＬＤＨの高分子化
過硫酸カリウム１．０％水溶液１００ｍｌに、ＬＤＨＩ−１を２．０ｇ加え８０℃に昇温後１時間撹拌し、ろ過・乾燥後、ＬＤＨＩＩ−１を得た。

第ＩＩＩ部第Ｉ部で製造したＬＤＨのキャラクタリゼーション
Ｘ線回折その１
ＬＤＨＩ−１〜２及び市販の層状複水酸化物（協和化学社製：ＤＨＴ−６）について、Ｘ線回折分析（粉末Ｘ線回折装置：パナリティカル社製Ｘ‘ＰｅｒｔＰＲＯ型）の測定を行った。測定はＣｕ管球を用い、電圧は４５ｋＶ電流は４０ｍＡの条件で２θ＝５〜２５°までの測定を行った結果を図１に示す。図中Ａは市販の層状複水酸化物（ＤＨＴ−６）、ＢはＬＤＨＩ―１、ＣはＬＤＨＩ−２のＸ線回折プロファイルをそれぞれ示している。ＬＤＨＩ―１及びＤＨＩ―２は低角度側にピークの移動が確認された。これは層間にアクリル酢酸マグネシウム又は、酢酸マグネシウム、が取り込まれ層間距離が広がったものと考えられる。

Ｘ線回折その２
ＬＤＨＩ−１の５０％水混練品、７０％水混練品について、Ｘ線回折分析（粉末Ｘ線回折装置：パナリティカル社製Ｘ‘ＰｅｒｔＰＲＯ型）を行った。測定はＣｕ管球を用い、電圧は４５ｋＶ、電流は４０ｍＡの条件で２θ＝５〜２５°までの測定を行った。結果を図２に示す。水混練品はＬＤＨＩ−１粉体とイオン交換水とをそれぞれ所定の量をガラス板上で金属ヘラにて練り合わせることにより作成した。図中のＤはＬＤＨＩ−１、ＥはＬＤＨＩ−１に対し５０％イオン交換水を含有させたもの、ＦはＬＤＨＩ−１に対し７０％イオン交換水を含有させたものについて、Ｘ線回折プロファイルをそれぞれ示している。低角度における回折プロファイルを示した図１から、本発明の層状複水酸化物に水を添加すると、おそらく層間に水分子が侵入して層間が広がり、結果として層状複水酸化物における層間を示すピークの低角度側への移動が起こったものと考えられる。そしてさらに水の含有量が増えることにより、層間への水分子の侵入が増加して“層”を保てなくなりピークが消失し、いわゆる“剥離現象”が生じて「剥離型複水酸化物」を形成しているものと考えられる。

Ｘ線回折その３
その２で用いたＬＤＨＩ−１の５０％および７０％水混練品をそれぞれ９０℃で１時間乾燥したものを試料とし、Ｘ線回折分析（粉末Ｘ線回折装置：日本フィリップス社製ＭＰＤ１８８０型）を行った。測定はＣｕ管球を用い、電圧は４５ｋＶ、電流は４０ｍＡの条件で２θ＝５〜２５°までの測定を行い水と混練する前のＬＤＨＩ−１のＸ線回折チャートと比較した。図−３に９０℃１時間乾燥品のチャートを示す。図中Ｇは、水で混練前のＬＤＨＩ−１、Ｈは水５０％混練後９０℃−１時間乾燥したＬＤＨＩ−１、Ｉは水７０％混練後９０℃−１時間乾燥したＬＤＨＩ−１である。Ｘ線回折その２では、水分子の侵入により層間が増大し層間剥離がおこっていたが、乾燥によって元のＬＤＨへ復元することが確認された。

ＦＴ−ＩＲ分析
ＬＤＨＩ−１〜２及び市販の層状複水酸化物（協和化学社製：ＤＨＴ−６）、について、それぞれ赤外線分光分析（フーリエ変換赤外分光光度計：パーキンエルマー社製ＳｐｅｃｔｒｕｍＯｎｅ）をＫＢｒ錠剤法にて測定を行った。測定結果を図４に示す。図中Ｊは、市販の層状複水酸化物（ＤＨＴ−６）、ＫはＬＤＨＩ−１、ＬはＬＤＨＩ−２の赤外吸収スペクトルをそれぞれ示している。図４からＬＤＨＩ−１〜２は、１３９０〜１４３０ｃｍ^−１及び１５５０〜１６００ｃｍ^−１に特徴的な吸収ピークを有することがわかる。カルボン酸由来の吸収は、本来１３６０〜１３９０ｃｍ^−１付近に観察されるが、この値と異なった数値が観察されることから、本発明の層状複水酸化物において内包させた脂肪族カルボン酸金属塩は、層状複水酸化物の基本層に単純に挟み込まれているわけではなく、何らかの結合様式により層状複水酸化物と結合した形で存在していると考えられ、またＬＤＨＩ−１に関しては１６２６〜１６６２ｃｍ^−１付近にビニル基由来のピークが観察された。

ＬＤＨ水分散液の可視光透過率
ＬＤＨＩ−１及び市販の層状複水酸化物（協和化学社製：ＤＨＴ−６）の０．５％水溶液を各々作成し、可視光線領域（４００ｎｍ〜７８０ｎｍ）における透過率を分光光度計（ダブルビーム直接比率測光方式自記分光光度計：島津製作所製ＵＶ３１００型）にて１ｃｍ石英セルを用い測定した。層状複水酸化物単独では、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域では、透過率が殆ど０％であったが、カルボン酸の多価金属塩を内包した層状複水酸化物の場合には、上記波長域における透過率が、いずれの領域においても５０％以上を示していた。このことは本発明のＬＤＨは水中で実質上完全に剥離してコロイド溶液を生成するのに対し、ＤＨＴ−６はＬＤＨの結晶構造を保持したままの粒子として分散していることを示している。透過率測定における一連の測定結果から、カルボン酸の多価金属塩を内包させるだけで生じるこの大きな相違の要因は、本発明のカルボン酸の多価金属塩を内包した層状複水酸化物が、水の添加により上述した“剥離現象”が生じて「剥離型複水酸化物」を形成し、これらが水中で微細に分散して、高い透過率を実現したものと考えられる。なお、本発明のカルボン酸の多価金属塩を、溶媒に分散してその分散状態を確認したところ、極性溶媒、特に水に対する分散性に優れていた。

第ＩＶ部第ＩＩ部で製造したＬＤＨのキャラクタリゼーション
ＦＴ−ＩＲ分析
ＬＤＨＩＩ−１について、それぞれ赤外線分光分析（フーリエ変換赤外分光光度計：パーキンエルマー社製ＳｐｅｃｔｒｕｍＯｎｅ）をＫＢｒ錠剤法にて測定を行った。測定結果を図５に示す。図中Ｍは、ＬＤＨＩ−１、ＮはＬＤＨＩＩ−１の赤外線吸収スペクトルを示している。図５から、ＬＤＨＩ−１において存在していた１６２６〜１６６２ｃｍ−１付近に存在するビニル基由来のピークがＬＤＨＩＩ−１では縮小していることにより、ビニル基の二重結合がラジカル剤により、崩れたものと考えられる。

第Ｖ部金属保護コーティングとしての使用
実施例Ｖ−１水中で剥離したＬＤＨの造膜性
ＬＤＨＩ−１の粉体の３．０％水分散体を調整しガラス板上に各種ＮＯ．の標準バーコーターを用いて塗装し、９０℃で４８時間乾燥しフィルムを形成した。いずれの場合においても、バインダー等は全く使用しなかったにもかかわらず、なめらかな透明薄膜が形成された。
得られた各薄膜に対し、電磁膜厚計（ケット科学研究所社製電磁誘導式膜厚計：ＬＥ−２００Ｊ）を用いて膜の厚みを測定した。用いたバーコーターＮｏ．と得られた薄膜の厚み（μｍ）は表１の通り。

上記で作成した各薄膜に対し、水分散体の場合と同様、４００ｎｍ〜７５０ｎｍ領域での可視光透過率を分光光度計にて測定したところ、いずれの薄膜においても、その透過率は７０％以上を示していた。
つぎに作成したフィルムを保持したガラスプレートを焼成炉にいれ、５００℃の温度環境下で１時間焼成し、その後、塗膜硬度をＪＩＳＫ５６００−５−４ひっかき硬度（鉛筆法）にて確認した。
結果を表２に示す。

焼成により、耐スクラッチ性の硬いフィルムになった。

実施例Ｖ−２ＬＤＨ水分散ゾルをビヒクルとする金属保護コーティング組成物
本発明のＬＤＨの水または水／エタノール混液分散液を調整し、表３に示す金属基板に塗装し、焼付してテストパネルを作製した。塗装方法、焼付条件、塗膜膜厚も表３に示されている。
実験ＮＯ．１〜７に使用した塗料は、第Ｉ部で製造したＬＤＨＩ−１の分散液、ＮＯ．８はＬＤＨＩ−１の水：エタノール＝７：３混液中の分散液である。各塗料のＬＤＨ濃度は表３に示したとおりである。
ＮＯ．１０〜１４に使用した塗料は、ＬＤＨＩ−１のほかに添加成分を含み、それらの処方は表４に与えられている。比較用パネルとして、塗装を施さないボンデ処理鋼板及びＭｇ−Ａｌ系炭酸型ＬＤＨ（ＤＨＴ−６）を塗装したものを用いた。使用した軟鋼板は、脱脂軟鋼板ＳＰＣＣ−ＳＢ（ＪＩＳＧ３１４１）、亜鉛メッキ鋼板は脱脂亜鉛メッキ鋼板ＳＧＣＣである。電着塗装は対極としてステンレス鋼板を使用し、直流１０Ｖ、３分で行った。

防錆試験
防錆試験１：
作製したパネルを機内温度３５℃に保った塩水噴霧試験装置に入れ、５％ＮａＣｌ溶液を８時間及び２４時間噴霧し、錆の発生を観察した。
防錆試験２：
機内温度２０℃、相対湿度８０％に保った恒温恒湿室にテストパネルを入れ、２４時間後の錆の発生を観察した。
結果を表５に示す。

考察
表５に示した結果は、本発明のＬＤＨを１％以上含む分散液からの塗膜は、他の添加成分を含まなくても有意な防錆効果を示し、他の添加成分を含む３％以上のＬＤＨ分散液は満足な防錆効果を示す。このことから、本発明のＬＤＨは水系防錆塗料のビヒクルとして有用であることが証明される。

実施例Ｖ−３水系コーティング組成物へのＬＤＨの配合
有機ポリマーをフィルム形成成分とする水系塗料組成物へ本発明のＬＤＨを配合を行い、金属基板へ塗装し、テストパネルを作製後、防錆試験を行った。

実施例Ｖ−３−１テストパネルの作製
水系エポキシエステル樹脂ディスパージョン（大日本インキ化学工業（株）製ウォーターゾールＣＤ５４０、不揮発分４０％）２８．６ｇに、ＬＤＨＩ−１２．４ｇ、イオン交換水１０ｇ、１ｍｍ径のガラスビーズ１４０ｇを添加し、ペイントコンディショナーで３０分間分散した。これに上記樹脂ディスパージョン２７．０ｇとドライヤー（大日本インキ化学工業（株）製ディックネイト３１１０）０．７ｇを追加し、さらに１５分間分散し、ろ過してＰ／Ｂ比（顔料／バインダー樹脂固形分重量比）０．１１の塗料を製造した。この塗料を脱脂した軟鋼板ＳＰＣＣ−ＳＢ（ＪＩＳＧ３１４１）に乾燥膜厚３０μｍになるようにバーコーターを用いて塗装し、室温で１週間乾燥し、テストパネルを作製した。

実施例Ｖ−３−２
ＬＤＨＩ−１２．４ｇをＬＤＨＩ−１４．４ｇと炭酸カルシウム１７．８ｇの混合物へ変換することを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返してテストパネルを作成した。塗料のＰ／Ｂ比は１．０であった。

実施例Ｖ−３−３
ＬＤＨＩ−１２．４ｇをＬＤＨＩ−１４．４ｇと炭酸カルシウム１３．４ｇ、トリポリリン酸アルミニウム（テイカ（株）製Ｋ−ＷＨＩＴＥ＃１０５）の混合物へ変換することを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返してテストパネルを作成した。塗料のＰ／Ｂ比は１．０であった。

実施例Ｖ−３−４
ウォーターゾールＣＤ−５４０を水溶性ウォーターゾールＣＤ−５２０（大日本インキ化学工業（株）製水溶性アルキド樹脂、不揮発分４０％）へ変換することを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返してテストパネルを作成した。

実施例Ｖ−３−５
アクリル樹脂エマルション（大日本インキ化学工業（株）製ボンコート５４１０、不揮発分５０％）２４．９ｇに、ＬＤＨＩ−１２．４ｇを予めイオン交換水４６ｇ中で剥離させた分散ゾルを加え、ＲＰＭ３０００において高速ディスパーミルで５分間分散し、これにボンコート５４１０を２０ｇ追加し、さらに１０分間分散した。この塗料を用いて実施例Ｖ−３−１と同じ条件で軟鋼板に塗装し、室温で１週間乾燥してテストパネルを作成した。

実施例Ｖ−３−６（カチオン電着塗料）
アミン変性エポキシ樹脂エマルション
エポキシ当量約９５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シエル（株）製エポン１００４）１９００部をブチルセロソルブ１０１２部に溶解し、８０〜１００℃に加熱してからジエチルアミン１２４部を滴下し、ついで１２０℃に２時間保持してアミン価４２のアミン付加エポキシ樹脂の溶液を得た。別にアミン価１００のダイマー酸型ポリアミド樹脂（ヘンケル白水（株）製バーサミド４６０）１０００部をメチルエチルケトン４２９部に溶解し、１３０〜１５０℃に加熱還流により生成水を留去し、さらに水の留出が止むまで１５０℃に約３時間保持し、該ポリアミド樹脂の末端アミノ基をケチミン化した。得られた溶液を６０℃に冷却してから上のアミン付加エポキシ溶液と混合して１００℃に加熱し、１時間保持後室温に冷却して固形分６８％、アミン価６５のポリアミド変性アミン付加エポキシ樹脂ワニスを得た。このワニス１０３部（固形分として７０部）に、２−エチルヘキサノールブロックトリレンジイソシアネート３０部（固形分）と１０％酢酸１５部を混合し、強く撹拌しながら脱イオン水１５０部を約１５分を要して滴下し、固形分３４％のカチオン電着用エマルションを製造した。

顔料ペースト
上で製造したワニス（固形分６８％）５部に、１０％酢酸２．６部、二酸化チタン顔料１７部、クレー８部、カーボンブラック０．３部、ジオクチルスズオキサイド２部、ＬＤＨＩ−２を５部混合し、イオン交換水を加えて固形分５０％とし、これを粒径１０μｍ以下になるようにボールミルで４０分間分散混合し、顔料ペーストを製造した。

電着塗料及び電着塗装
上で製造したエマルション３１５部と、顔料ペースト８０部と、脱イオン水を混合して固形分２０％のカチオン電着塗料を製造した。この塗料をリン酸亜鉛処理鋼板ボンデ＃１４４を陰極とし、電圧２５０Ｖで乾燥膜厚２０μｍに電着し、水洗した後は１６０℃で３０分加熱してテストパネルを作成した。

実施例Ｖ―３−７
基板をリン酸亜鉛鋼板（ボンデ＃１４４）に変更したことを除いて実施例Ｖ−３−１を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−１
ＬＤＨＩ―１を添加しなかったことを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−２
ＬＤＨＩ―１を炭酸カルシウムに変更したことを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−３
ＬＤＨＩ―１をＭｇ−Ａｌ系炭酸型ＬＤＨに変更したことを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−４
ＬＤＨＩ―１をタルク（日本タルク（株）製タルクＳＳＳ）に変更したことを除き、実施例Ｖ−３−１を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−５
顔料ペーストに添加するＬＤＨＩ−１を炭酸カルシウムに変更したことを除き、実施例Ｖ−３−６を繰り返し、テストパネルを作成した。

比較例Ｖ―３−６
塗料にＬＤＨＩ−１を添加しなかったことを除き、実施例Ｖ―３−７を繰り返し、テストパネルを作成した。

塩水噴霧試験
実施例及び比較例のテストパネルにナイフでクロスカットを入れ、３５℃に保った塩水噴霧試験装置に入れ、所定時間５％塩化ナトリウム水溶液を噴霧し、平面部のブリスター及び錆の発生、カット部からの腐食幅を調べた。結果を表６に示す。

考察
実施例と比較例の結果から、本発明のＬＤＨは水系塗料へ添加する時防錆効果を発揮するが、水中で剥離しない炭酸型ＬＤＨには防錆効果が無いことを証明する。

第ＶＩ部化粧品添加剤
本発明のＬＤＨは、水中で剥離してコロイド溶液ないしゾルを形成するので、クリーム、乳液、化粧水、ファンデーションなどの皮膚化粧品増粘剤又は保湿剤として添加することができる。以下にその例を示す。

化粧水
成分重量
Ｌ−アルギニン１．５
クエン酸ナトリウム０．０５
防腐剤０．２
１，３−ブチレングリコール３．０
グリチルリチンジカリウム０．１
ピロリドンカルボン酸ナトリウム２．０
クエン酸適量
香料０．０５
ＬＤＨＩ−１２．０
精製水適量
合計１００

乳液
成分重量
ステアリン酸０．２
セチルアルコール１．５
ワセリン６．０
スクアラン６．０
グリセロール２．０
２−エチルヘキサン酸エステル０．５
ソルビタンモノオレエート２．０
ジプロピレングリコール２．０
トリエタノールアミン１．０
香料０．１
ＬＤＨＩ−１０．１
精製水７８．６
合計１００

バニシングクリーム
成分重量
ステアリン酸７．５
ステアリルアルコール４．０
ステアリン酸ブチル５．５
パラヒドロキシ安息香酸エチル０．５
香料０．１
ＬＤＨＩ−１０．２
精製水７３．８
合計１００

ファンデーション
成分重量
タルク２０．５
マイカ３４．５
カオリン５．５
二酸化チタン１０．０
光輝顔料（チタンマイカ）３．０
ステアリン酸亜鉛１．０
黄色酸化鉄２．８
黒色酸化鉄０．２
ナイロンパウダー１０．０
スクワラン６．０
ミスチリン酸オクチルドデシル２．０
ワセリン２．５
パラヒドロキシ安息香酸エチル０．５
香料０．１
ＬＤＨＩ−１０．５
合計１００

第ＶＩＩ部悪臭評価
実施例ＶＩＩ−１
ＬＤＨＩ−１及び２をシャーレに１０ｇずつ採取し、そのシャーレを１０人のパネラーが順に嗅いでいき、下記評価基準に準じて評価を行った。
（評価）
◎：臭いが全く感じられない。
○：臭いが感じられない。
△：若干の臭いを感じる。
×：刺激臭を感じる。
評価結果を表７に示す。

ＬＤＨ／酢酸マグネシウムからなる剥離型複水酸化物では、刺激臭がすることが確認されていたが、本発明品では、刺激臭がない剥離型複水酸化物を製造することが可能になった。

通常の層状複水酸化物は、従来剥離させることが難しいとされていたが、ＷＯ２００６０６８１１８では、飽和型酢酸金属塩を層間に保持することにより、層剥離現象が可能になっている。しかし飽和型酢酸金属塩を用いた場合、刺激臭を発生する問題があった。本発明品は、不飽和型カルボン酸金属塩を用いることにより、ＷＯ２００６０６８１１８と同じように層剥離現象が起こり、ナノ粒子となる。さらに、刺激臭がなく不飽和型カルボン酸金属塩の為、構造中に存在するビニル基による高分子化が可能となり、無機ナノ粒子と有機高分子によるハイブリット材料を作ることができる。

炭酸型ＬＤＨと比較した、アクリル酸Ｍｇおよび酢酸Ｍｇをそれぞれ内包した層状複水酸化物のＸ線回折チャート。アクリル酸Ｍｇを内包した層状複水酸化物と水と混練したときのＸ線回折チャート。アクリル酸Ｍｇを内包した層状複水酸化物と水と混練した試料を９０℃にて乾燥を行ったときのＸ線回折チャート。炭酸型ＬＤＨと比較した、アクリル酸Ｍｇおよび酢酸Ｍｇを内包した層状複水酸化物の赤外線分光分析チャート。重合前および重合後のアクリル酸Ｍｇ内包ＬＤＨの赤外線分光分析チャート。

Claims

Ｍ（ＩＩ）_１−ｘＭ（ＩＩＩ）_ｘ（ＯＨ）_２（Ｉ）
（式中、Ｍ（ＩＩ）はＭｇ，Ｍ（ＩＩＩ）はＡｌ，ｘは０．２ないし０．３３である。）の金属複水酸化物よりなる基本層と、該基本層間の中間層にインターカレートされたアクリル酸またはメタクリル酸のＭｇ塩および層間水より構成され、水中において可逆的に剥離する層状複水酸化物。
Ａｌ_２Ｏ_３に換算した基本層に対し、少なくとも等モルのアクリル酸またはメタクリル酸のＭｇ塩がインターカレートされた請求項１の層状複水酸化物。
式（ＩＩ）：
〔Ｍ（ＩＩ）^２＋ _１−ｘＭ（ＩＩＩ）^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２〕〔（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｙＨ_２Ｏ〕
（式中、Ｍ（ＩＩ），Ｍ（ＩＩＩ），ｘは請求項１の定義に同じであり、ｙは０より大きい実数である。）の炭酸型層状複水酸化物を熱分解するステップ；
生成する熱分解物をアクリル酸またはメタクリル酸のＭｇ塩の水溶液へ加え、反応させるステップ；
固体の反応生成物を反応液から分離するステップ；および
分離した固体を乾燥し、粉砕するステップ；
を含む請求項１の層状複水酸化物の製造方法。
炭酸型層状複水酸化物の熱分解は４００℃〜８００℃の温度で行われる請求項３の方法。
熱分解した炭酸型層状複水酸化物と反応させるアクリル酸またはメタクリル酸のＭｇ塩の量は、Ａｌ_２Ｏ_３に換算した熱分解物と少なくとも等モルである請求項３の方法。
フィルム形成成分として請求項１の層状複水酸化物を含んでいる金属保護コーティング組成物。
顔料をさらに含んでいる請求項６の組成物。
請求項６または７の組成物を金属基板に塗装し、３５０℃以上の温度で焼成することを含む耐スクラッチ性コーティングフィルムの形成方法。
溶液型、エマルション型またはディスパージョン型の水系塗料ビヒクルに、防錆顔料の全部または一部として請求項１の層状複水酸化物を分散してなる金属保護コーティング組成物。
ビヒクルが常乾型である請求項９の組成物。
ビヒクルが熱硬化型である請求項９の組成物。
保湿又は安定化に有効量の請求項１の層状複水酸化物を含んでいる化粧料。
化粧水、乳液、クリームまたはファンデーションの形である請求項１２の化粧料。