CN111732700A - 胺基树脂组合物及包含其的清漆、涂层与制品 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种胺基树脂组合物及包含其的清漆、涂层与制品。该胺基树脂组合物包含如下式(I)所示的重复单元：
在胺基树脂组合物的13C‑NMR光谱图中具有位于159ppm至161ppm的第一特征峰及位于70ppm至80ppm的第二特征峰，以第一特征峰的积分值为1，第二特征峰的积分值为0.01至0.25。利用本发明的胺基树脂组合物，能加速清漆的干燥速度，并使涂层及其制品兼具硬度高、光泽度高、色相保持度佳等优点。
Description
技术领域
本发明关于一种树脂组合物、清漆、涂层与制品，尤指一种胺基树脂组合物、包含前述胺基树脂组合物的清漆、由前述清漆所制成的胺基树脂涂层与胺基树脂制品。
背景技术
胺基树脂(amino resin)是由含有胺基的化合物与醛类化合物和醇类化合物经缩合聚合而成的树脂。胺基树脂在清漆中可作为交联剂使用，其主要是将高分子材料通过化学反应交联成三维的网状结构，藉此调整由清漆所固化而成的涂层的特性。因此，胺基树脂对涂层与树脂产品的特性、质量及应用范畴影响甚巨，如何改良与优化胺基树脂俨然成为各界积极研究开发的重点之一。
市面上较重要的三种胺基树脂为脲醛树脂(urea formaldehyde resin，UF)、三聚氰胺甲醛树脂(melamine formaldehyde resin，MF)和三聚氰胺尿素甲醛树脂(melamineurea formaldehyde resin，MUF)。以往脲醛树脂由于含有游离的甲醛致癌物，对人体健康有害，已逐渐被各国所禁用。
有鉴于此，现今已有研究转而使用乙二醛(glyoxal)取代甲醛作为原物料，以试图开发不含游离甲醛的胺基树脂。然而，使用乙二醛、胺基化合物和醇类化合物制造胺基树脂，于工艺中无可避免地会产生不想要的杂质，这些残留的杂质不仅会推迟由胺基树脂所配制而成的清漆的干燥速度，更会劣化涂层的硬度、光泽度和色相保持度，致使胺基树脂的后端应用领域受到限制，甚至劣化胺基树脂产品的质量与价值。
发明内容
有鉴于现有技术存在的缺陷，本发明其中一目的在于改良及优化以往的胺基树脂，以此加速含有胺基树脂的清漆的干燥速度。
本发明另一目的在于改良及优化以往的胺基树脂，以同时提升胺基树脂涂层的硬度、光泽度和色相保持度。
为达成前述诸多目的，本发明提供一种胺基树脂组合物，其包含如下式(I)所示的重复单元：
所述胺基树脂组合物的碳-13核磁共振光谱(13C-NMR spectroscopy)分析结果中具有一第一特征峰及一第二特征峰，所述第一特征峰的化学位移(chemical shift，δ)位于159百万分之一(parts per million，ppm)至161ppm，第二特征峰位于70ppm至80ppm，以第一特征峰的积分值为1，该第二特征峰的积分值可为0.01至0.25。
于上式(I)中，R1、R2可各自独立为氢原子或C1至C6的烷基，n为1至15的整数。于其中一实施方案中，R1、R2可为相同或不同的C1至C6的烷基，R1、R2可为直链烷基或支链烷基。举例而言，R1、R2可各自独立为氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、第二丁基、异丁基、正戊基、正己基等，但并非仅限于此。
本发明的胺基树脂组合物的13C-NMR分析结果因具有特定积分值的第一、第二特征峰，故此种胺基树脂组合物应用于清漆中能加速其干燥速度，并使胺基树脂涂层兼具硬度高、光泽度高、色相保持度佳等诸多优点。换言之，采用本发明的胺基树脂组合物不仅能提升后续应用产品的生产效率，亦能优化胺基树脂涂层和胺基树脂制品的美观性、耐用性与产业价值。
较佳的，于上式(I)中，R1、R2可为直链烷基，例如甲基、正丁基或正己基等。
如前所述，以第一特征峰的积分值为1，所述第二特征峰的积分值较佳为0.01至0.24；第二特征峰的积分值更佳为0.01至0.22；第二特征峰的积分值再更佳为0.01至0.21；第二特征峰的积分值又再更佳为0.01至0.20，以此将胺基树脂组合物中的杂质量控制在较低的范围。
依据本发明，所述胺基树脂组合物经13C-NMR分析所得的结果除了包含前述第一、第二特征峰之外，尚包含第三特征峰、第四特征峰及/或第五特征峰，但并非仅限于此。于其中一实施方案中，第二特征峰可位于73ppm至77ppm，第三特征峰可位于54ppm至58ppm，第四特征峰可位于65ppm至69ppm，第五特征峰可位于80ppm至85ppm。于另一实施方案中，第二特征峰可位于73ppm至77ppm，第三特征峰可位于54.8ppm至56.2ppm，第四特征峰可位于66ppm至68.4ppm，第五特征峰可位于80ppm至84ppm。
应说明的是，本领域技术人员能够根据各特征峰的化学位移信息辨识胺基树脂组合物中各成分的碳原子所处的化学环境。位于159ppm至161ppm的第一特征峰可对应于酰胺基(amide group，-NCO group)上的碳原子，位于73ppm至77ppm的第二特征峰可对应于-C(OR)2R上的碳原子，位于54ppm至58ppm的第三特征峰可对应于甲氧基(methoxy，-OCH3group)上的碳原子，位于65ppm至69ppm的第四特征峰可对应于丁氧基(butoxy group，-OCH2CH2CH2CH3 group)上的碳原子，位于80ppm至85ppm的第五特征峰可对应于-CH(NR)(OR’)基上的碳原子。
于其中一实施方案中，第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.20至0.60。于另一实施方案中，第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.23至0.60。于又一实施方案中，第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.25至0.60。
于其中一实施方案中，第三特征峰的积分值可为0.30至1.20，第四特征峰的积分值可为1.50至2.40，第五特征峰的积分值可为0.50至2.00。于另一实施方案中，第三特征峰的积分值可为0.40至1.20，第四特征峰的积分值可为1.80至2.10，第五特征峰的积分值可为0.60至2.00。
较佳的，所述胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度大于或等于560cps。于其中一实施方案中，胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度大于或等于560cps且小于或等于800cps；于另一实施方案中，胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度大于或等于580cps且小于或等于750cps。
较佳的，所述胺基树脂组合物的固形分(non volatile，NV)为53wt.％至70wt.％；更佳的，所述胺基树脂组合物的固形分为65wt.％至70wt.％。
较佳的，所述胺基树脂组合物的色度可大于或等于120且小于或等于260；更佳的，胺基树脂组合物的色度可大于或等于130且小于或等于240；再更佳的，胺基树脂组合物的色度可大于或等于150且小于或等于200。具体而言，所述胺基树脂组合物的色度可以透过APHA色度表示。
依据本发明，所述胺基树脂组合物可通过以下合成反应所制得。由于生产本发明的胺基树脂组合物的原物料中未含有甲醛，故本发明亦可解决传统胺基树脂中含有游离甲醛而造成的使用限制。
于此，所述R1和R2可各自独立为氢原子或C1至C6的烷基。举例而言，R1和R2可各自独立为氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、第二丁基、异丁基等，但并非仅限于此。较佳的，所述R1可为甲基，R2可为正丁基。
此外，本发明另提供一种包含如前所述的胺基树脂组合物的清漆。本发明的清漆能具有快速干燥的优点，具有良好的操作性，且能提升后续应用产品的生产效率。
除了前述优点外，包含本发明的胺基树脂组合物的清漆更具有良好的存放稳定性，其能存放在常温环境下长达3天至1个月而不会显著增加清漆的黏度，故能确保其操作性与便利性。所述清漆的黏度并无特殊限制，本领域技术人员可视需求调整合适的黏度范围。于其中一实施方案中，本发明的清漆能在常温下存放至少1周，且其黏度变化不超过±30％。于另一实施方案中，本发明的清漆能在常温下存放至少3天，且其黏度变化不超过±25％。
于其中一实施方案中，所述清漆中的胺基树脂组合物可作为交联剂使用。具体而言，所述清漆可选择性地包括至少一树脂黏结剂(binder resin)、至少一催化剂及/或至少一溶剂，但并非仅限于此。
于其中一实施方案中，以该清漆的总重为基准，该胺基树脂组合物的含量可为20重量百分比(wt.％)至60wt.％，该树脂黏结剂的含量可为15wt.％至45wt.％，该催化剂的含量可为1wt.％至20wt.％，该溶剂的含量可为10wt.％至50wt.％。于另一实施方案中，以该清漆的总重为基准，该胺基树脂组合物的含量可为30wt.％至50wt.％，该树脂黏结剂的含量可为20wt.％至40wt.％，该催化剂的含量可为5wt.％至15wt.％，该溶剂的含量可为15wt.％至40wt.％。
依据本发明，所述树脂黏结剂的选择并无特殊限制，只要树脂黏结剂能与胺基树脂组合物相容即可将二者合并使用。本领域技术人员可视胺基树脂涂层或胺基树脂制品所需的特性选择合适的树脂黏结剂。举例而言，所述树脂黏结剂可为醇酸树脂(alkydresin)、聚酯树脂(polyester resin)、环氧树脂(epoxy resin)、丙烯酸树脂(acrylicresin)或其组合，但并非仅限于此。以醇酸树脂为例，所述醇酸树脂可为短油型醇酸树脂(short oil alkyd resin)、中油型醇酸树脂(medium oil alkyd resin)、长油型醇酸树脂(long oil alkyd resin)、超长油型醇酸树脂(super long oil alkyd resin)、改质型醇酸树脂(modified alkyd resin)、合成脂肪酸型醇酸树脂(synthetic fatty acid alkydresin)或其组合，但并非仅限于此。
较佳的，所述胺基树脂组合物可与醇酸树脂搭配使用，以作为木器漆使用。
所述催化剂可为酸性催化剂，其能促进清漆在适当的低温环境下发生固化。举例而言，通过添加适当的酸性催化剂，所述清漆可于20℃至50℃的低温环境下发生固化。于其中一实施方案中，所述酸性催化剂可为磺酸、磷酸、硫酸、草酸或其组合等，但并非仅限于此。以磺酸为例，所述磺酸可以是对甲苯磺酸(para-toluenesulfonic acid，pTSA)、十二烷基苯磺酸(4-dodecylbenzenesulfonic acid，DBSA)、二壬烷基萘二磺酸(dinonylnaphthalenedisulphonic acid，DNNDSA)或其组合，但并非仅限于此。
所述溶剂的选择并无特别限制，本领域技术人员可根据清漆中的多个成分选择合适的溶剂。举例而言，可适用的溶剂可以是醇、苯、酯、酮、醚等有机溶剂。举例而言，所述有机溶剂可以是甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、苯甲醇、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、环己酮、乙醚等，但并非仅限于此。
另外，本发明又提供一种胺基树脂涂层，其是由如前所述的清漆所固化而成。再者，本发明更提供一种胺基树脂制品，其是由如前所述的清漆涂布于一基材上所固化而成，该胺基树脂制品包含如前所述的胺基树脂涂层。
依据本发明，由于该清漆中包含前述胺基树脂组合物，故本发明的清漆涂布于基材后不仅具有快速干燥的优点，且所固化而成的胺基树脂涂层能兼具硬度高、光泽度高、色相保持度佳等优异特性，使胺基树脂涂层和胺基树脂制品能兼具良好的美观性、耐用性与产业价值，得以扩展其应用领域。
依据本发明，所述基材可为木基材、纸基材、织物基材、皮革基材、玻璃基材、塑料基材及/或金属基材等，但并非仅限于此。所述胺基树脂涂层能提供保护基材表面的功能，另视不同需求透过胺基树脂涂层调整基材的各种表面特性。
于其中一实施方案中，所述基材可为木基材，前述胺基树脂组合物可配制成木器漆使用；于另一实施方案中，所述基材可为玻璃基材，前述胺基树脂组合物可配制成各种涂料使用；于又一实施方案中，所述基材可为金属基材，前述胺基树脂组合物可配制成金属烤漆使用。
于其中一实施方案中，所述清漆涂布在基材表面的湿膜厚度可为60微米至120微米，但并非仅限于此。本领域技术人员可视不同需求调整湿膜厚度，藉此于基材上形成良好的胺基树脂涂层。
较佳的，所述胺基树脂涂层的硬度可为1H以上。于其中一实施方案中，所述胺基树脂涂层的硬度可为1H至4H，具体来说，胺基树脂涂层的硬度可为1H、2H、3H、4H。据此，本发明的胺基树脂涂层能提供基材良好的保护效果，使胺基树脂涂层和胺基树脂制品均能具有坚硬的表面，进而提升胺基树脂涂层和胺基树脂制品的耐用性。
较佳的，所述胺基树脂涂层的60度光泽度可大于93GU；更佳的，胺基树脂涂层的60度光泽度可大于或等于94GU；再更佳的，胺基树脂涂层的60度光泽度可为95GU至98GU。据此，本发明的胺基树脂涂层和胺基树脂制品能显现高光泽度，进而提升其美观性。
就色相保持度而言，本发明的胺基树脂组合物能有利于减缓及/或抑制胺基树脂涂层的黄变程度与整体色变程度，使胺基树脂涂层及胺基树脂制品具有良好的美观性、耐用性及稳定性。
附图说明
图1A为制造实施例1至5及比较例1及2的胺基树脂组合物的流程示意图。
图1B为制造比较例3的胺基树脂组合物的流程示意图。
图2至图6依序为实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图。
图7至图9依序为比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图。
具体实施方式
以下，列举数种实施例说明胺基树脂组合物、清漆、涂层及其制品的实施方式，同时提供数种比较例作为对照，本领域技术人员可藉由下方实施例和比较例的内容轻易理解本发明能达到的优点及效果。应当理解的是，本说明书所列举的实施例仅仅用于示范性说明本发明的实施方式，并非用于局限本发明的范围，本领域技术人员可以根据其通常知识在不悖离本发明的精神下进行各种修饰、变更，以实施或应用本发明的内容。
《胺基树脂组合物》
实施例1
如图1A所示，实施例1的胺基树脂组合物是采用一次入醇的方式所制得，其反应式及制造流程统一说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液(glyoxal solution)362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约193.5克(约2.25mol)的乙烯尿素(ethylene urea)，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约481.0克(约6.5mol)的正丁醇以及约416.0克(约13mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于52±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于65±10℃、270托(torr)至160torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH 5.0，另添加正丁醇调整黏度后，制得实施例1的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造实施例1的胺基树脂组合物总共耗时7.5小时。
实施例2
如图1A所示，实施例2的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约258.0克(约3mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约740.0克(约10mol)的正丁醇以及约480.0克(约15mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于58±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于60±10℃、240torr至120torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得实施例2的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造实施例2的胺基树脂组合物总共耗时7.5小时。
实施例3
如图1A所示，实施例3的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约150.5克(约1.75mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约1111.0克(约15mol)的正丁醇以及约480.0克(约15mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于58±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于65±10℃、270torr至160torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得实施例3的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造实施例3的胺基树脂组合物总共耗时7.5小时。
实施例4
如图1A所示，实施例4的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取约40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约236.5克(约2.75mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约740.0克(约10mol)的正丁醇以及约640.0克(约20mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于52±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于58±10℃、240torr至120torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得实施例4的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造实施例4的胺基树脂组合物总共耗时8小时。
实施例5
如图1A所示，实施例5的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取约40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约215.0克(约2.5mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约1110.0克(约15mol)的正丁醇以及约320.0克(约10mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于52±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于58±10℃、240torr至120torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得实施例5的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造实施例5的胺基树脂组合物总共耗时8小时。
比较例1
如图1A所示，比较例1的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约215.0克(约2.5mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约740.0克(约10mol)的正丁醇以及约640.0克(约20mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于75±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于75±10℃、300torr至200torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得比较例1的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造比较例1的胺基树脂组合物总共耗时7小时。
比较例2
如图1A所示，比较例2的胺基树脂组合物亦采用一次入醇的方式所制得，其反应式如实施例1所示，制造流程说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约215.0克(约2.5mol)的乙烯尿素，并加入适量的1N盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应2小时。
接着，于前述混合物中同时添加约148.0克(约2mol)的正丁醇以及约640.0克(约20mol)的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，并于52±10℃进行醚化反应3小时。
之后，将醚化后的混合物于58±10℃、240torr至120torr进行减压蒸馏，而后冷却至30℃至40℃；再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 4.8至pH5.0，另按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得比较例2的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造比较例2的胺基树脂组合物总共耗时8小时。
比较例3
如图1B所示，有别于实施例1至5及比较例1及2的胺基树脂组合物的制造流程，比较例3是采用分批入醇的方式制造胺基树脂组合物，其制造流程说明如后。
首先，称取40wt.％乙二醛水溶液362.5克(约2.5mol)，并以10％的碳酸氢钠水溶液将其酸碱值调整至大约pH 6.3；再加入约172克的乙烯尿素，并以1N的盐酸将其酸碱值调整至约pH 6.5，使乙二醛和乙烯尿素于大约40±5℃、pH 6.5的环境下进行加成反应3小时。
接着，于前述混合物中添加约480.0克的甲醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH 2.8，于52±10℃下进行第一醚化反应3小时；待第一醚化反应后，再于前述混合物中添加约1110.0克的正丁醇，再以32％的盐酸将其酸碱值调整至大约pH 2.5至pH2.8，于52±10℃下进行第二醚化反应1小时。
之后，将经过第一、第二醚化反应的混合物于58±10℃、240torr至120torr的环境中除去40wt％的溶剂，再以25％的氢氧化钠水溶液将其酸碱值调整为pH 6.5至pH7.0，再于58±10℃、240torr至120torr的条件下进行减压蒸馏，再按照如同实施例1的方法调整黏度后，制得比较例3的胺基树脂组合物。根据上述制法，制造比较例3的胺基树脂组合物总共耗时10小时。
为方便说明，实施例1至5和比较例1至3的胺基树脂组合物于工艺中所设定的乙二醛、乙烯尿素、正丁醇与甲醇的用量、醚化反应的温度、蒸馏温度与压力以及整体工艺时间分别列于下表1中。
表1：制造实施例1至5(S1至S5)及比较例1至3(C1至C3)的胺基树脂组合物所用的原料用量及其设定的工艺参数。
试验例1：13C-NMR
本试验例以前述实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物为待测样品，采用碳-13核磁共振光谱仪(13C-NMR spectroscopy)并经由以下条件进行测定分析，以分别获得实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图。
13C-NMR的分析条件：
1.仪器：BRUKER AVANCE 500NMR、
2.稀释溶剂：氘代二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide-d6，DMSO-d6)，内含0.03vol％的四甲基硅烷(TMS)、
3.样品准备：将500±50毫克的待测样品以等重(误差控制在±5毫克内)的DMSO-d6稀释，将其填装在直径5毫米的玻璃管中达至少5公分的高度、
4.操作温度：300K、
5.图谱处理软件：Nucleomatica iNMR ver.6.2.2、
6.光谱频率(spectrometer frequency)：500兆赫(MHz)、
7.脉冲宽度(pulse width)：10微秒(μsec)、
8.撷取时间(acquisition time)：0.55秒、
9.数据点数(number of points)：32768点、
10.光谱宽度(spectral width)：29761赫兹、及
11.循环延迟时间(recycle delay)：2秒。
请参阅图2至图9，其依序为根据上述方法所测得的实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图，13C-NMR光谱图上显示的第一特征峰至第五特征峰各自对应的化学位移与积分值结果整理如下表2所示。
于此，应说明的是，13C-NMR光谱图中各特征峰的化学位移是以TMS的化学位移标定为0ppm进行校正，并根据各特征峰的化学位移信息辨识胺基树脂组合物中各成分的碳原子所处的化学环境。
胺基树脂组合物中所含成分的结构式如下所示：
于图2至图9中，位于159ppm～161ppm的第一特征峰可对应于主产物的酰胺基(amide group，-NCO group)上的碳原子(如上方结构式中标示的1号碳位置)，位于73ppm～77ppm的第二特征峰可对应于杂质的碳原子(如上方结构式中标示的2号碳位置)，位于54.8ppm～56.2ppm的第三特征峰可对应于主产物的甲氧基(methoxy，-OCH3 group)上的碳原子(如上方结构式中标示的3号碳位置)，位于66ppm～68.4ppm的第四特征峰可对应于主产物的丁氧基(butoxy group，-OCH2R group)上的碳原子(如上方结构式中标示的4号碳位置)，位于80ppm～84ppm的第五特征峰可对应于主产物的-CH(NR)(OR’)基上的碳原子(如上方结构式中标示的5号碳位置)。
上述五根特征峰的积分值是以第一特征峰的积分值为基准，分别列出第二特征峰至第五特征峰各自的积分值，并由第三特征峰的积分值除以第四特征峰的积分值得到二者积分值的比值，其四舍五入的结果列于下表2中。
表2：于实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中，第一特征峰至第五特征峰的13C化学位移区间及积分值，另列出第三特征峰的积分值相对于第四特征峰的积分值的比值。
如上表2及图2至图6所示，实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中，以第一特征峰的积分值设定为1时，对应于两杂质的第二特征峰的积分值可为0.01至0.25。反之，如上表2及图7至图9所示，比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中，对应于两杂质的第二特征峰的积分值明显超过0.25，甚至高达约0.4、0.7。由此可见，从胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第一、第二特征峰的积分值可轻易辨识实施例1至5的胺基树脂组合物和比较例1至3的胺基树脂组合物之间的组成差异。其中，比较例1至3的胺基树脂组合物因含有较多的杂质成分，致使其第二特征峰的积分值明显高于实施例1至5的胺基树脂组合物中第二特征峰的积分值。
更进一步而言，由实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图可见，以第一特征峰的积分值为1，对应于两杂质的第二特征峰的积分值可落在0.01至0.20的范围。
再由如上表2及图2至图6可见，实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.20至0.60。反之，如上表2、图8及图9所示，比较例2及3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值则超过0.60。
更进一步而言，实施例1至4的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.30至0.60。反之，如上表2及图7至图9所示，比较例1至3的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值则未落在0.30至0.60的范围内。
再由如上表2及图2至图6可见，同样以第一特征峰的积分值设定为1，实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第三特征峰的积分值可为0.30至1.20，实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第四特征峰的积分值可为1.50至2.40，实施例1至5的胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第五特征峰的积分值可为0.50至2.00。
试验例2：特性分析
本试验例是以相同的标准分析方法，分别测量实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物的颜色、固形分与黏度，其量测结果整理如下表3所示。
各特性是采用以下标准分析方法所测得：
1.颜色(APHA色度)：DIN EN ISO 6271；
2.固形分(NV)：DIN 55671(以箔片法于45℃下测定45分钟)；
3.黏度：DIN EN ISO 3219。
表3：实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物的特性分析结果。
如上表3所示，实施例1至5的胺基树脂组合物的APHA色度可大于或等于120且小于或等于260；更进一步而言，实施例1至5的胺基树脂组合物的APHA色度可大于或等于150且小于或等于200。反之，比较例1至3的胺基树脂组合物的APHA色度均超过260。
就固形分而言，如上表3所示，实施例1至5的胺基树脂组合物的固形分可大于或等于53wt.％且小于或等于70wt.％；更进一步而言，实施例1至5的胺基树脂组合物的APHA色度可大于或等于65wt.％且小于或等于70wt.％。反之，比较例1至3的胺基树脂组合物的固形分均落在53wt.％至70wt.％的范围之外。
就胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度而言，实施例1至5的胺基树脂组合物的黏度均大于或等于560cps；更进一步而言，实施例1至5的胺基树脂组合物的黏度为大于或等于560cps且小于或等于800cps；再更进一步而言，实施例1至5的胺基树脂组合物的黏度为大于或等于560cps且小于或等于750cps。反之，比较例1至3的胺基树脂组合物于25℃下所测得的黏度均低于560cps。
根据上述特性分析结果可见，实施例1至5的胺基树脂组合物的颜色、固形分、黏度中任一者亦有别于比较例1至3的胺基树脂组合物。
《清漆》
实施例1A至5A及比较例1A至3A
实施例1A至5A及比较例1A至3A是分别选用如前述的实施例1至5及比较例1至3的胺基树脂组合物作为交联剂，并根据如下表4所述的相同种类及用量的树脂黏结剂、催化剂和溶剂，经由相同方法配制成清漆，使得实施例1A至5A及比较例1A至3A的清漆之间的差异大致上仅存在于各自选用不同的胺基树脂组合物。
表4：清漆中各试剂的成份与含量。
1短油型合成脂肪酸醇酸树脂(short oil synthetic fatty acid alkydresin)，型号：A932-80，购自大立高分子(Daily polymer)。
2对甲苯磺酸溶液，pTSA溶于丁醇配制成浓度为40wt％的溶液。
于配制时，先将短油型合成脂肪酸醇酸树脂通入反应瓶中，并加入胺基树脂组合物与三种溶剂，将其均匀搅拌得到均匀溶液；再加入对甲苯磺酸溶液并且搅拌均匀，得到固含量约50wt％的清漆。
于此，实施例1A的清漆是由实施例1的胺基树脂组合物所配制而成，实施例2A的清漆是由实施例2的胺基树脂组合物所配制而成，以此类推，得到实施例1A至5A和比较例1A至3A的清漆。
试验例3：存放稳定性
本试验例是以实施例1A至5A的清漆为待测样品，以转子黏度计(厂牌名称：AMETEK，型号：DV2T HBCJ0)、DIN EN ISO 321标准分析方法量测各待测样品于25℃下的黏度，以此记录为存放0天的黏度，再将各待测样品存放在50℃下16天，期间分别在存放4天、8天、12天及16天时量测各待测样品的黏度变化，量测结果列于下表5中。
表5：实施例1A至5A(S1A至S5A)的清漆于不同存放时间下的黏度(cps)变化。
由上表5可见，实施例1A至5A的清漆存放4天后的黏度变化可控制在±25％，实施例1A至5A的清漆存放8天后的黏度变化可控制在±30％，实施例1A至5A的清漆存放12天后的黏度变化可控制在±35％，实施例1A至5A的清漆存放16天后的黏度变化可控制在±40％。
如上表5所示，实施例1A至5A的清漆的黏度于50℃下存放16天后并无显著变化，由此可见，选用实施例1至5的胺基树脂组合物所调制而成的清漆不会快速发生硬化，使实施例1A至5A的清漆存放一段时间后仍可适用于涂布在基材上形成胺基树脂涂层，显示实施例1A至5A的清漆具有良好的保存能力。
《胺基树脂涂层》
实施例1B至5B及比较例1B至3B
于制作实施例1B至5B及比较例1B至3B时，选用如前述方法所配制而成的实施例1A至5A及比较例1A至3A的清漆，并将其分别涂布于同款玻璃基材上，于30℃下固化24小时，以分别得到实施例1B至5B及比较例1B至3B的胺基树脂涂层。
如前所述，实施例1B的胺基树脂涂层是由实施例1A的清漆涂布于玻璃基材上所固化而成，实施例2B的胺基树脂涂层是由实施例2A的清漆涂布于玻璃基材上所固化而成，以此类推，于各玻璃基材上分别涂布形成实施例1B至5B和比较例1B至3B的胺基树脂涂层。
试验例4：硬度
实施例1B至5B和比较例1B至3B的胺基树脂涂层是经由ASTM 3363标准分析方法测得其铅笔硬度，其测试结果由软至硬依序以2B、1B、HB、F、1H、2H表示，其结果列于下表6。
如下表6所示，实施例1B至5B的胺基树脂涂层的硬度皆可达1H以上；相较之下，比较例1B及3B的胺基树脂涂层的硬度仅有1B，比较例2B的胺基树脂涂层的硬度也仅有HB等级。由此可见，选用实施例1至5的胺基树脂组合物所调制而成的清漆，确实能提高胺基树脂涂层的硬度，使实施例1B至5B的胺基树脂涂层的硬度高出比较例1B至3B的胺基树脂涂层数个等级。
试验例5：干燥速度
本试验例选用前述实施例1A至5A及比较例1A至3A的清漆，于玻璃基材上分别涂布湿膜厚度约100微米的清漆后，以ASTM D5895标准分析方法评估清漆于30℃下逐渐固化成胺基树脂涂层的干燥速度，并使用干燥时间记录仪(厂牌名称：TQC Sheen，型号：BK-3SHEENVF8005)记录指触时间(set-to-touch time)、不黏手时间(tack-free time)及完全干燥时间(dry-through time)，其结果亦列于下表6。
表6：于玻璃基材上，实施例1B至5B(S1B至S5B)和比较例1B至3B(C1B至C3B)的胺基树脂涂层的铅笔硬度、指触时间、不黏手时间及完全干燥时间。
再如上表6所示，实施例1A至5A的清漆干燥固化成实施例1B至5B的过程中，其指触时间皆未超过3分钟，不黏手时间皆未超过5分半钟，完全干燥时间也未超过35分钟。反之，比较例1A至3A的清漆干燥固化成比较例1B至3B的过程中，其指触时间至少需皆3分18秒，不黏手时间皆超过5分半钟，完全干燥时间皆超过37分钟。由此可见，选用实施例1至5的胺基树脂组合物所调制而成的清漆，确实能加快清漆的干燥速度、缩短清漆干燥固化成胺基树脂涂层所需的时间，进而提升其生产效率及产业价值。
实施例1C至5C及比较例1C至3C
选用如前述方法所配制而成的实施例1A至5A及比较例1A至3A的清漆，并将其分别涂布于同款白色木基材上，于30℃下固化24小时，以分别得到实施例1C至5C及比较例1C至3C的胺基树脂涂层。
如前所述，实施例1C的胺基树脂涂层是由实施例1A的清漆涂布于白色木基材上所固化而成，实施例2C的胺基树脂涂层是由实施例2A的清漆涂布于白色木基材上所固化而成，以此类推，于各白色木基材上分别涂布形成实施例1C至5C和比较例1C至3C的胺基树脂涂层。
试验例6：光泽度
实施例1C至5C和比较例1C至3C的胺基树脂涂层是经由ASTM D523标准分析方法，使用微型三角度光泽度仪(厂牌：BYK，型号：mirco-TRI-gloss)量测60度光泽度，并于75mmx 150mm的量测面积下记录三组读数，取其平均值，其结果列于下表7。
表7：于木基材上，实施例1C至5C(S1C至S5C)和比较例1C至3C(C1C至C3C)的胺基树脂涂涂层的60度光泽度。
如上表7所示，实施例1C至5C的胺基树脂涂层的60度光泽度皆大于93GU。反之，比较例1C至3C的胺基树脂涂层的60度光泽度皆小于或等于93GU，尤其，比较例1C的胺基树脂涂层的60度光泽度更未达88GU。由此可见，选用实施例1至5的胺基树脂组合物所调制而成的清漆，确实能提升胺基树脂涂层的光泽度，进而优化木制品的美观性与产业价值。
更进一步而言，实施例1C至5C的胺基树脂涂层的60度光泽度皆可大于或等于94GU，甚至提升至95GU至98GU的程度，使木制品经由实施例1C至5C的胺基树脂涂层保护的同时亦能获得优异的美观性与产业价值。
试验例7：颜色
本试验例是以实施例1C至5C和比较例1C至3C的胺基树脂涂层为待测样品，经由ISO 7724标准分析方法，使用色差仪(厂牌：HunterLab，型号：color quest XE)量测各待测样品，并记录三组读数取平均值为各胺基树脂涂层的初始明度(L1)以及初始色度a1*、b1*；之后，将各待测样品置于50℃下长达一周，藉此利用此温度加速胺基树脂涂层发生老化现象，再依前述方法量测各待测样品，并记录三组读数取平均值为各胺基树脂涂层的经老化试验后的明度(L2)以及色度a2*、b2*。
本领域技术人员可以理解的是，所述胺基树脂涂层的颜色可依照国际照明委员会(Commission Internationale de l′Eclairage，CIE)颁定的L*a*b*色彩系统加以定义。L值是用于表示涂层的相对亮、暗程度，L值愈高代表涂层的颜色愈亮，愈接近白色，L值愈低代表涂层的颜色愈暗，愈接近黑色；a*是用于表示涂层的相对红、绿程度，a*愈高代表涂层的颜色愈接近红色，a*愈低代表涂层的颜色愈接近绿色；b*是用于表示涂层的相对黄、蓝程度，b*愈高代表涂层的颜色愈接近黄色，b*愈低代表涂层的颜色愈接近蓝色。
各待测样品于老化试验前、后所量测的结果均列于下表8中。其中，以各待测样品经老化试验后的明度L2减去初始明度L1的差值为ΔL，以各待测样品经老化试验后的色度a2*减去初始色度a1*的差值为Δa，以各待测样品经老化试验后的色度b2*减去初始色度b1*的差值为Δb。于本试验例中，黄变程度可由Δb评估，整体色变程度可由总色差(ΔE)评估，各待测样品的色相保持度可由Δb及ΔE综合评估。于此，ΔE可由算式：ΔE＝(ΔL2+Δa2+Δb2)1/2求得。
如下表8所示，实施例1C至5C的胺基树脂涂层于老化试验前、后的Δb皆可控制在8.0以下。反之，比较例1C至3C的胺基树脂涂层于老化试验前、后的Δb高达8.11以上，尤其，比较例1C的胺基树脂涂层于老化试验前、后的Δb高达8.33。由实施例1C至5C和比较例1C至3C的Δb可知，比较例1C至3C的胺基树脂涂层经老化试验后发生较为显著的老化及黄变现象，反观实施例1C至5C的胺基树脂涂层，藉由选用实施例1至5的胺基树脂组合物则能有利于减缓及/或抑制胺基树脂涂层的黄变程度，尽可能地降低Δb。
表8：实施例1C至5C(S1C至S5C)和比较例1C至3C(C1C至C3C)的胺基树脂涂层于老化试验前、后的颜色分析结果。
再由实施例1C至5C和比较例1C至3C的ΔE可知，实施例1C至5C的胺基树脂涂层于老化试验前、后的ΔE皆可控制在7.5以下；反之，比较例1C至3C的胺基树脂涂层于老化试验前、后的ΔE皆超过8以上，比较例3C的胺基树脂涂层的ΔE更是高达8.78。由此可见，比较例1C至3C的胺基树脂涂层经老化试验后发生较为显著的整体色变现象，反观实施例1C至5C的胺基树脂涂层，藉由选用实施例1至5的胺基树脂组合物则能有利于减缓及/或抑制胺基树脂涂层的整体色变程度，尽可能地降低ΔE。
由此可见，选用实施例1至5的胺基树脂组合物所调制而成的清漆，能尽可能地减缓及/或抑制胺基树脂涂层老化而发生黄变及整体色变的现象，进而提升胺基树脂涂层应用于木基材上的色相保持度，优化木制品的美观性、耐用性、稳定性与产业价值。
《试验结果讨论》
由上述试验例1至7的结果可见，利用13C-NMR分析结果可以确定，实施例1至5的胺基树脂组合物的第二特征峰的积分值明显低于比较例1至3的胺基树脂组合物中第二特征峰的积分值，可见实施例1至5的胺基树脂组合物中杂质含量确实较比较例1至3的胺基树脂组合物更低。因此，利用实施例1至5的胺基树脂组合物所配制而成的清漆(实施例1A至5A)能具有良好的保存能力，且实施例1B至5B或实施例1C至5C的胺基树脂涂层能兼具硬度高、干燥速度快、光泽度高、色相保持度佳等诸多优点。
反之，比较例1至3的胺基树脂组合物中由于仍含有较多的杂质成分，故其特性分析皆有别于实施例1至5，且比较例1B至3B或比较例1C至3C的胺基树脂涂层不论是硬度、干燥速度、光泽度或色相保持度皆劣于实施例1至5的胺基树脂组合物所形成的胺基树脂涂层。
综上所述，本发明藉由控制胺基树脂组合物的13C-NMR光谱图中第一特征峰及一第二特征峰的积分值，能使利用包含其的清漆所固化而成的胺基树脂涂层及胺基树脂制品兼具硬度高、干燥速度快、光泽度高、色相保持度佳等优点，进而优化胺基树脂涂层及胺基树脂制品的生产效率、美观性、耐用性、操作性等，全面提升胺基树脂涂层及胺基树脂制品的产业价值，使其能被广泛应用于各领域中。
Claims (19)
1.一种胺基树脂组合物，其特征在于包含如下式(I)所示的重复单元：
R1及R2为各自独立为氢原子或C1至C6的烷基，n为1至15的整数；
其中，该胺基树脂组合物的碳-13核磁共振光谱中具有一第一特征峰及一第二特征峰，该第一特征峰位于159ppm至161ppm，该第二特征峰位于70ppm至80ppm，以该第一特征峰的积分值为1，该第二特征峰的积分值为0.01至0.25。
2.如权利要求1所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该第二特征峰的积分值为0.01至0.20。
3.如权利要求1所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物的碳-13核磁共振光谱中更具有一第三特征峰及一第四特征峰，该第三特征峰位于54ppm至58ppm，该第四特征峰位于65ppm至69ppm，该第三特征峰的积分值相对于该第四特征峰的积分值的比值为0.20至0.60。
4.如权利要求1所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度大于或等于560cps。
5.如权利要求4所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物于25℃下测定的黏度大于或等于560cps且小于或等于800cps。
6.如权利要求1所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物的固形分为53wt％至70wt％。
7.如权利要求6所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物的固形分为65wt％至70wt％。
8.如权利要求1所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该第二特征峰位于73ppm至77ppm。
9.如权利要求1至8中任一项所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物的色度大于或等于120且小于或等于260。
10.如权利要求9所述的胺基树脂组合物，其特征在于，该胺基树脂组合物的色度大于或等于150且小于或等于200。
11.一种包含如权利要求1至10中任一项所述的胺基树脂组合物的清漆。
12.如权利要求11所述的清漆，其特征在于，该清漆更包括一树脂黏结剂、一催化剂及一溶剂。
13.如权利要求12所述的清漆，其特征在于，以该清漆的总重为基准，该胺基树脂组合物的含量为20重量百分比至60重量百分比，该树脂黏结剂的含量为15重量百分比至45重量百分比，该催化剂的含量为1重量百分比至20重量百分比，该溶剂的含量为10重量百分比至50重量百分比。
14.一种胺基树脂涂层，其特征在于，该胺基树脂涂层是由如权利要求11至13中任一项所述的清漆所固化而成。
15.如权利要求14所述的胺基树脂涂层，其特征在于，该胺基树脂涂层的硬度为1H以上。
16.如权利要求14所述的胺基树脂涂层，其特征在于，该胺基树脂涂层的60度光泽度大于93GU。
17.如权利要求16所述的胺基树脂涂层，其特征在于，该胺基树脂涂层的60度光泽度为95GU至98GU。
18.一种胺基树脂制品，其特征在于，该胺基树脂制品是由如权利要求11至13中任一项所述的清漆涂布于一基材上所固化而成。
19.如权利要求18所述的胺基树脂制品，其特征在于，该基材为木基材、纸基材、织物基材、皮革基材、玻璃基材、塑料基材、金属基材或其组合。
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