DE60207754T2

DE60207754T2 - Beschichtungsmittel

Info

Publication number: DE60207754T2
Application number: DE60207754T
Authority: DE
Inventors: Eric Appelman; Jacobus Wilhelmus HONCOOP
Original assignee: Uniqema BV
Current assignee: Corda International Plc Goole East Yorkshire Gb
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: KR20040075891A; AU2002358167A1; JP2005513236A; US7541093B2; WO2003054092A1; JP4317022B2; KR101011880B1; ATE311420T1; DE60207754D1; CN101250373A; CN1617912A; GB0130659D0; DK1456309T3; EP1456309A1; EP1456309B1; US20050072332A1; ES2250730T3; CN100390243C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung einer Epoxidharzbeschichtung und insbesondere auf solch eine Zusammensetzung, die ein Härtungsmittel umfasst, welches ein trimeres fettiges Triamin und/oder ein höheres oligomeres Amin umfasst.
Hintergrund
Beschichtungen auf Grundlage von Epoxidharzen sind wichtige Industrieprodukte. Der größte Anteil dieser Produkte wird für den Schutz und die Dekoration großer Metall- oder Betonstrukturen wie etwa Brücken, Schiffe, Industriebehälter, etc. verwendet, bei denen die Beschichtung unter Umgebungsbedingungen aufgebracht werden muss. Epoxidharzbeschichtungen liefern in Kombination Korrosionsfestigkeit, Wasserfestigkeit, Abriebfestigkeit und Lösungsmittelfestigkeit.
Die meisten Epoxidharzbeschichtungen, die für eine Außenaufbringung vorgesehen sind, setzen als Härtungsmittel polyfunktionelle Amine ein, entweder allein oder in einigen Fällen in Kombination mit anderen Härtungsmitteln. Verschiedene Klassen von Aminhärtungsmitteln werden kommerziell verwendet, einschließlich Diamine mit geringem Molekulargewicht wie etwa Metaxyloldiamin, Isophorondiamin, Polyetherdiamine und Polyamide (üblicherweise die Reaktionsprodukte von dimeren Fettsäuren (wie etwa PRIPOL 1017 und PRIPOL 1048 (Handelsbezeichnungen, von Uniquema)) und Polyaminen). Sie werden in W. R. Ashcroft, Curing Agents for Epoxy Resins, in B. Ellis (Hrsg.), Chemistry and Technology of Epoxy Resins, Blackie Academic and Professional, London, 1993, Seiten 37–71 beschrieben.
Allerdings gibt es eine Anzahl von Problemen, die mit den bestehenden Epoxidharzhärtungsmitteln verbunden sind. Zum Beispiel sind Diamine mit geringem Molekulargewicht oftmals flüchtig und manchmal toxisch und können zu einem Epoxidharz mit unzureichender Biegsamkeit führen.
Polyamide können andererseits eine relativ geringe Reaktivität insbesondere bei Temperaturen nahe Null aufweisen und haben zudem im Allgemeinen eine große Viskosität, was bedeutet, dass sie mit organischen Lösungsmitteln verwendet werden müssen. Sowohl aus Umwelt- als auch Sicherheitsgründen gibt es das allgemeine Erfordernis, den Lösungsmittelgehalt in Beschichtungen einschließlich Epoxidbeschichtungen zu verringern. Somit gibt es einen Bedarf für verbesserte Härtungsmittel geringer Viskosität für Epoxidharze.
Beschränkungen der Verwendung von Lösungsmitteln können es erforderlich machen, dass ungeachtet der Viskosität des verwendeten Härtungsmittels Epoxidharze mit geringem Molekulargewicht anstelle der bevorzugten Epoxidharze mit hohem Molekulargewicht eingesetzt werden. Die Verwendung von Epoxidharzen mit geringem Molekulargewicht verlängert die Trocknungszeit der Beschichtungen. Somit gibt es einen Bedarf für Härtungsmittel, welche die Trocknungszeit von Epoxidbeschichtungen, insbesondere jenen auf der Basis flüssiger Epoxidharze, verkürzen.
Für einen guten Schutz von Substraten wie etwa Beton und Metall ist es notwendig, dass die Beschichtung eine gute Haftung an das Substrat beibehält, insbesondere unter nassen Bedingungen. Während Epoxidbeschichtungen im Allgemeinen eine gute Haftung aufweisen, gibt es immer noch eine Bedarf für eine verbesserte Haftung, insbesondere auf Substraten wie etwa kaltgewalztem Stahl (cold rolled steel, CRS).
Schließlich gibt es einen Bedarf für Härtungsmittel, die zu Zusammensetzungen einer Epoxidharzbeschichtung mit größerer Korrosionsfestigkeit führen, was Überzüge mit längerer Lebensdauer ergibt.
Zusammenfassung der Erfindung
Wir haben nun überraschenderweise eine Zusammensetzung einer Epoxidharzbeschichtung gefunden, welche wenigstens eines der vorstehend erwähnten Probleme verringert oder im Wesentlichen löst.
Beschichtungszusammensetzung umfassend ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetramere fettige Tetraamine und höhere Oligomere, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen.
Epoxidharz, das mit einem Härtungsmittel gehärtet ist, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen.
Verwendung eines Härtungsmittels, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, um ein Epoxidharz zu härten.
Betonsubstrat (konkretes Substrat), das (i) mit einer Primärschicht, die aus einer Beschichtungszusammensetzung erzeugt ist, die ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel umfasst, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, und (ii) einer zusätzlichen Epoxidharz-Beschichtungsschicht beschichtet ist, die von der Primärschicht verschieden ist und optional einen Füllstoff umfasst.
Stahlsubstrat, das (i) mit einer Primärschicht, die aus einer Beschichtungszusammensetzung erzeugt ist, die ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel umfasst, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 80 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, und (ii) einer zusätzlichen Alkydharz- oder Polyurethanharz-Beschichtungsschicht beschichtet ist.
Die Erfindung stellt des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung umfassend (i) Polymerisieren von Fettsäuren unter Druck, um eine Reaktionsmischung herzustellen, die monomere und/oder dimere und/oder trimere Fettsäure umfasst, (ii) Umwandeln wenigstens einer der Säuren in der in (i) hergestellten Reaktionsmischung in ein Amin und (iii) Vermengen von wenigstens einem der in (ii) hergestellten Amine mit einem Epoxidharz, unter der Voraussetzung, dass wenigstens eines der Amine ein trimeres fettiges Triamin oder ein höheres oligomeres Amin ist.
Das Epoxidharz ist eine Polyepoxidverbindung, die pro Molekül mehr als eine 1,2-Epoxidgruppe aufweist. Solche Epoxide sind in der Technik der Epoxidbeschichtungen gut bekannt und werden in Y. Tanaka, „Synthesis and Characteristics of Epoxides", in C. A. May, Hrsg., Epoxy Resins Chemistry and Technology (Marcel Dekker, 1988) beschrieben. Beispiele schließen jene Epoxide ein, die im U.S.-Patent Nr. 5,599,855, Spalte 5, Zeile 6 bis Spalte 6, Zeile 20 offenbart sind. Die bevorzugten Polyepoxidverbindungen sind die Diglycidylether von Bisphenol-A, die weitergebildeten Diglycidylether von Bisphenol-A, die Diglycidylether von Bisphenol-F und die Epoxynovolakharze.
Epoxidharze sind mit einer Spanne von Viskositäten erhältlich. Die am üblichsten eingesetzten Epoxidharze sind jene, die auf dem Diglycidylether von Bisphenol-A (DGEBA) basieren, und Oligomere mit höherem Molekulargewicht, die durch die Weiterbildung von DGEBA mit zusätzlichem Bisphenol-A hergestellt werden.
Epoxidharze sind im Allgemeinen bifunktionell oder geringfügig weniger als bifunktionell und können durch ihr Epoxidäquivalentgewicht (epoxy weight equivalent, EEW) gekennzeichnet werden. So weist ein von Bisphenol-A abgeleitetes Epoxidharz mit einem EEW von 180 g eine Viskosität von etwa 8500 mPa·s auf. Ein geringes Anheben des EEW auf 190 g erhöht die Viskosität auf etwa 12.000 mPa·s. Bei einem EEW von etwa 300 g kristallisieren Epoxidharze mit einer ziemliche hohen Geschwindigkeit zu einem Semi-Feststoff aus, und oberhalb eines EEW von etwa 400 g sind sie Feststoffe, und somit können ihre Viskositäten bei Raumtemperatur nicht gemessen werden.
Bei der Zubereitung von Beschichtungen ist es häufig vorteilhaft, Epoxidharze mit höherem Molekulargewicht wie etwa jene mit einem EEW von 450 bis 500 g (in der Industrie als „Typ 1" Harze bekannt) einzusetzen. Harze mit hohem Molekulargewicht verringern die Trocknungszeit der Beschichtung dramatisch. Darüber hinaus führen Epoxidharze mit höherem Molekulargewicht zu biegsameren und schlagfesteren Beschichtungen als Epoxidharze mit geringerem Molekulargewicht. Unglücklicherweise erfordert die hohe Viskosität der Epoxidharze mit höherem Molekulargewicht den Einsatz größerer Lösungsmittelmengen, um eine für das Aufbringen geeignete Viskosität zu erzielen.
Um die Viskosität einer festgelegten Zusammensetzung zu verringern, kann das Epoxidharz mit einem Anteil monofunktionalen Epoxids modifiziert werden. Diese Verringerung der Viskosität kann es zum Beispiel möglich machen, die Pigmentmenge in einer Zubereitung zu vergrößern, während immer noch ein leichtes Aufbringen möglich ist, oder kann die Verwendung eines Epoxidharzes mit höherem Molekulargewicht ermöglichen. Beispiele für nützliche Monoepoxide schließen Styroloxid, Cyclohexenoxid, Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und die Glycidylether von Phenol, die Cresole, tert-Butylphenol und andere Alkylphenole, Butanol, 2-Ethylhexanol und C8- bis C14-Alkohole ein.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Epoxidharze weisen bevorzugt ein EEW im Bereich von 160 bis 4000 g, mehr bevorzugt 170 bis 800 g, insbesondere 180 bis 700 g und speziell 184 bis 500 g auf.
Zum Aufbringen auf Stahl weisen die Epoxidharze bevorzugt ein EEW im Bereich von 450 bis 550 g, mehr bevorzugt 470 bis 530 g, insbesondere 490 bis 510 g und speziell etwa 500 g auf. Zum Aufbringen auf Beton weisen die Epoxidharze bevorzugt ein EEW im Bereich von 180 bis 250 g, mehr bevorzugt 184 bis 200 g, insbesondere 188 bis 195 g und speziell etwa 190 g auf.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete trimere fettige Triaminhärtungsmittel ist bevorzugt aus der korrespondierenden trimeren Fettsäure gebildet.
Die Begriffe trimere Fettsäure und dimere Fettsäure sind in der Technik gut bekannt und beziehen sich auf Trimerisations-/Dimerisationsprodukte von einfach oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren und/oder Estern von diesen. Sie werden in T. E. Breuer, „Dimer Acids", in J. I. Kroschwitz (Hrsg.), Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Aufl., Wiley, New York, 1993, Band 8, Seiten 223–237 beschrieben. Sie werden hergestellt, indem Fettsäuren unter Druck polymerisiert und dann das meiste der nicht umgesetzten Fettsäure des Ausgangsmaterials durch Destillation entfernt wird. Das Endprodukt enthält üblicherweise einige monomere Fettsäuren, hauptsächlich dimere Fettsäuren, und trimere Fettsäuren und einige höhere oder oligomere Fettsäuren. Das resultierende Produkt kann mit verschiedenen Anteilen der unterschiedlichen Fettsäuren hergestellt werden. Das Verhältnis der dimeren Fettsäuren zu den trimeren Fettsäuren kann verändert werden, indem die Verfahrensbedingungen und/oder die eingesetzte ungesättigte Fettsäure verändert werden. Die trimere Fettsäure kann in im Wesentlichen reiner Form aus der Produktmischung unter Einsatz von in der Technik bekannten Reinigungstechniken isoliert werden, oder alternativ kann eine Mischung aus trimerer Fettsäure und dimerer Fettsäure verwendet werden, um die korrespondierenden Amine herzustellen. Das trimere fettige Triamin und optional dimere fettige Diamin können aus der korrespondierenden trimeren Fettsäure und optional dimeren Fettsäure durch in der Technik bekannte chemische Standardverfahren hergestellt werden, zum Beispiel durch Umsetzen mit Ammoniak gefolgt von Hydrierung, wie es in EP-A-530696 beschrieben ist.
Bevorzugte trimere fettige Triamine sind Trimere von C₁₀-bis C₃₀-, mehr bevorzugt C₁₂- bis C₂₄-, insbesondere C₁₄-bis C₂₂- und speziell C₁₈-Alkylketten. Somit enthalten bevorzugte trimere fettige Triamine im Bereich von 30 bis 80, mehr bevorzugt 38 bis 72, speziell 42 bis 66 und insbesondere 54 Kohlenstoffatome. Das Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des trimeren fettigen Triamins liegt bevorzugt im Bereich von 750 bis 950, mehr bevorzugt 790 bis 910, insbesondere 810 bis 890 und speziell 830 bis 870.
Geeignete trimere fettige Triamine sind bevorzugt abgeleitet von (d. h. sind Aminäquivalente von) den Trimerisationsprodukten von Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmitoleinsäure, Elaidinsäure und insbesondere Oleinsäure. Die trimeren fettigen Triamine können zudem abgeleitet sein von den Trimerisationsprodukten der Mischungen ungesättigter Fettsäuren, die bei der Hydrolyse von natürlichen Fetten und Ölen erhalten werden, zum Beispiel von Sonneblumenöl, Sojabohnenöl, Olivenöl, Rapsöl, Baumwollöl und Tallöl. Zum Beispiel unter Verwendung eines Nickelkatalysators hydrierte trimere Fettsäuren können ebenfalls verwendet werden, um die korrespondierenden trimeren fettigen Triamine herzustellen.
In ähnlicher Weise leiten sich die dimeren fettigen Diamine bevorzugt von den Dimerisationsprodukten der in dem vorstehenden Paragraphen erwähnten Materialien ab und sind bevorzugt Dimere von C₁₀- bis C₃₀-, mehr bevorzugt C₁₂- bis C₂₄-, insbesondere C₁₄- bis C₂₂- und speziell C₁₈-Alkylketten. Somit enthalten die dimeren fettigen Diamine bevorzugt im Bereich von 20 bis 60, mehr bevorzugt 24 bis 48, insbesondere 28 bis 44 und speziell 36 Kohlenstoffatome. Das Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des dimeren fettigen Diamins liegt bevorzugt im Bereich von 450 bis 690, mehr bevorzugt 500 bis 640, insbesondere 530 bis 610 und speziell 550 bis 590.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung werden tetramere fettige Tetraamine und höhere Oligomere (auf die hiernach beide als oligomere Amine Bezug genommen wird) während der Herstellung des Amins aus der trimeren Fettsäure und/oder der dimeren Fettsäure und/oder der monomeren Fettsäure erzeugt. Solche oligomeren Amine können ebenfalls als ein Härtungsmittel für Epoxidharze gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, entweder allein (durch Isolation aus der Reaktionsmischung des Aminprodukts) oder in Kombination mit trimeren fettigen Triaminen und/oder dimeren fettigen Diaminen und/oder monomeren fettigen Monoaminen. Die oligomeren Amine sind bevorzugt Oligomere, die 4 oder mehr Einheiten aus C₁₀- bis C₃₀-, mehr bevorzugt C₁₂- bis C₂₄-, insbesondere C₁₄- bis C₂₂- und speziell C₁₈-Alkylketten enthalten. Das Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des oligomeren Amins ist geeignet größer als 1.000 und liegt bevorzugt im Bereich von 1.200 bis 1.800, mehr bevorzugt 1.300 bis 1.700, insbesondere 1.400 bis 1.600 und speziell 1.400 bis 1.550.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Härtungsmittel ist normalerweise mit Epoxidharzen bei stöchiometrischen Anteilen von Aminwasserstoff zu Epoxidgruppen, geeignet im Bereich des Molverhältnisses von 0,25 bis 4:1, bevorzugt 0,5 bis 2:1, mehr bevorzugt 0,8 bis 1,2:1, insbesondere 0,9 bis 1,1:1 und speziell etwa 1:1 formuliert.
Die Kompatibilität der Zusammensetzung einer Epoxidharzbeschichtung kann verbessert werden, indem ein Anteil des Härtungsmittels mit monofunktionellen Epoxidharzen oder bifunktionellen Epoxidharzen (mit einem Überschuss an Aminwasserstoff) umgesetzt werden, bevor alle Reaktanten miteinander vermengt werden. Dies ist eine Fachleuten gut bekannte, übliche Vorgehensweise und wird allgemein als Adduktion bezeichnet. Besonders nützliche Epoxidharze für die Adduktion schließen die Diglycidylether von Bisphenol-A, die weitergebildeten Diglycidylether von Bisphenol-A, die Diglycidylether von Bisphenol-F, Styroloxid, Cyclohexenoxid und die Glycidylether von Phenol und anderen Alkylphenolen ein.
Ein Vorteil einer Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass relativ niedrige Viskositäten bei einem relativ hohen Feststoffgehalt (gemeinsame Menge von Epoxidharz und Härtungsmittel), d. h. bei einem geringen Lösungsmittelgehalt, erzielt werden können. Somit kann eine Beschichtungszusammensetzung mit einer Viskosität von 40 mPa·s bei 23°C erzielt werden, die basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von größer als 35 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 40 bis 70 Gew.-%, insbesondere 45 bis 60 Gew.-% und speziell 50 bis 55 Gew.-% aufweist. In ähnlicher Weise kann eine Beschichtungszusammensetzung mit einer Viskosität von 40 mPa·s bei 23° erzielt werden, die basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung einen Lösungsmittelgehalt von weniger als 65 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 30 bis 60 Gew.-%, insbesondere 40 bis 55 Gew.-% und speziell 45 bis 50 Gew.-% aufweist. Die Beschichtungszusammensetzung weist geeignet einen Feststoffgehalt in Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung von größer als dem Viskositätswert in mPa·s bei 23°C der Beschichtungszusammensetzung auf, bevorzugt um 4, mehr bevorzugt im Bereich von 8 bis 30, insbesondere 10 bis 20 und speziell 12 bis 16 Einheiten größer.
Bei der Verwendung weist eine bevorzugte Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Viskosität im Bereich von 40 bis 50 mPa·s bei 23°C und bevorzugt einen Feststoffgehalt im Bereich von 35 bis 70 Gew.-%, mehr bevorzugt 45 bis 65 Gew.-% und insbesondere 50 bis 60 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung auf.
Ein spezieller Vorteil ist, dass die vorstehenden bevorzugten Bereiche des Feststoff- und Lösungsmittelgehalts für ein Epoxidharz mit einem EEW im Bereich von 450 bis 500 g erzielt werden können.
Die vorstehenden bevorzugten Feststoff- und Lösungsmittelbereiche sind für Beschichtungszusammensetzungen relevant, die kaum oder keinen Füllstoff oder Pigmentmaterial, die normalerweise anorganische Materialien sind, enthalten. Geeignete Füllstoffe schließen Kreide und Ton ein, und geeignete Pigmente schließen Ruß, Titandioxid und Eisenoxid ein. Wenn die Beschichtungszusammensetzung signifikante Mengen an Füllstoffen und/oder Pigmenten enthält, z. B. insgesamt 25 bis 30 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Beschichtungszusammensetzung, wird dann normalerweise Lösungsmittel zuzugeben sein, um die erwünschte Viskosität zu erzielen.
Unter einigen Umständen kann es vorteilhaft sein, so genannte Beschleuniger in Beschichtungszusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung einzubringen. Solche Beschleuniger werden in H. Lee und K. Neville, Handbook of Epoxy Resins, McGraw-Hill, New York, 1967 beschrieben. Geeignete Beschleuniger schließen verschiedene organische Säuren, Alkohole, Phenole, tertiäre Amine, Hydroxyamine und dergleichen ein. Speziell nützliche Beschleuniger schließen Benzylalkohol, Phenol, alkylsubstituierte Phenole wie etwa Nonylphenol, Octylphenol, t-Butylphenol, Cresol und dergleichen, Bisphenol-A, Salicylsäure, Dimethylaminomethylphenol, Bis(dimethylaminomethyl)phenol und Tris(dimethylaminomethyl)phenol ein. Normalerweise werden solche Beschleuniger in Mengen von 10% oder weniger basierend auf dem Gesamtgewicht des Epoxidharzes und noch üblicher in Mengen von weniger als 5% eingesetzt.
Weichmacher können ebenfalls in die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingebracht sein. Dies ist insbesondere in Fällen nützlich, bei denen in Abwesenheit solch eines Weichmachers die Glasübergangstemperatur, Tg, der Zusammensetzung die Umgebungstemperatur signifikant übersteigt, bevor ein Reaktionsausmaß erzielt worden ist, das notwendig ist, um bestimmte Anforderungen wie etwa Lösungsmittelfestigkeit, chemische Beständigkeit und Zugfestigkeit zu erfüllen. Solche Weichmacher sind Fachleuten gut bekannt und werden in D. F. Cadogan und C. J. Howick, „Plasicizers", in J. I. Kroschwitz, Hrsg., Kirk-Othmer Encyclopediea of Chemical Technology, 4. Aufl., Wiley, New York, 1996, Band 19, Seiten 258–290 beschrieben. Speziell nützliche Weichmacher schließen Benzylalkohol, Nonylphenol und verschiedene Ester von Phthalsäure ein. Die Esterweichmacher sind normalerweise in der gleichen Einheit wie das Epoxidharz eingebracht, um die Reaktion mit dem Härtungsmittel zu minimieren.
Schützende oder dekorative Beschichtungen, die aus einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, können mit einer großen Auswahl an Inhaltsstoffen, die Fachleuten der Beschichtungszubereitung gut bekannt sind, einschließlich Lösungsmitteln, Füllstoffen, Pigmenten, pigmentdispergierenden Mitteln, Rheologiemodifikatoren, Thixotropen, Fließ- und Ausgleichshilfsstoffen, Entschäumern usw. zubereitet sein. Lösungsmittelmischungen werden häufig ausgewählt sein, um das beste Profil der Verdampfungsgeschwindigkeit für das System zu ergeben, während die Löslichkeit der Bindemittelkomponenten beibehalten wird. Geeignete Lösungsmittel schließen Aromaten, Aliphaten, Ester, Ketone, Ether, Alkohole, Glykole, Glykolether und dergleichen ein. Speziell nützlich bei der Zubereitung sind Ketone wie etwa Aceton, Methylethylketon, Methylisoamylketon, Methylpropylketon, Methylamylketon, Diacetonalkohol und dergleichen, die verwendet werden können, um die Topfzeit zu verbessern, während die Trocknungsgeschwindigkeit kaum oder überhaupt nicht geopfert wird. Wenn Esterlösungsmittel in die Zubereitung eingeschlossen sind, ist es üblicherweise notwendig, sie in der das Epoxidharz enthaltenden Einheit zu formulieren, um ihre Reaktion mit dem Härtungsmittel zu minimieren.
Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch beliebige Methoden einschließlich Sprühen, Pinseln, Walzen, mit einem Farbhandschuh und dergleichen aufgebracht werden. Zahlreiche Substrate sind zum Aufbringen der Beschichtungen dieser Erfindung bei geeigneter Oberflächenvorbereitung geeignet, wie es in der Technik gut verstanden wird. Solche Substrate schließen viele Arten von Metallen, insbesondere Stahl und Aluminium, ebenso wie Beton ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die Beschichtungszusammensetzungen sind insbesondere zur Verwendung als eine Grundierungsbeschichtung auf Substraten wie etwa Beton und Stahl geeignet. Eine bevorzugte Beschichtung oder Überzugsschicht, die auf einer Grundierungsbeschichtungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf

(i) Beton aufgebracht wurde, zu verwenden ist, ist eine Epoxidbeschiehtungsschicht, die von der Grundierungsschicht verschieden ist und bevorzugt Füllstoffe wie etwa Steinsplitter enthält, und auf
(ii) Stahl aufgebracht wurde, ist eine Beschichtungsschicht aus Alkydharz und/oder Polyurethanharz.

Beschichtungen dieser Erfindung können bei Umgebungstemperaturen, die von etwa 0 bis etwa 50° reichen, wobei Temperaturen von 10 bis 40°C bevorzugt sind, aufgebracht und gehärtet werden. Falls erwünscht, kann die Härtung dieser Beschichtungen zudem bei Temperaturen von bis zu 100°C oder höher erzwungen werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele veranschaulicht.
Beispiele
Stöchiometrische Mengen kommerziell erhältlicher Polyamidhärtungsmittel (Vergleichsbeispiele A und B) und eine Härtungsmittelzusammensetzung (erhalten aus einer Mischung von 60/40 Gew.-% dimerer/trimerer Fettsäure, die aus einem Oleinsäureausgangsprodukt erhalten wurde) (Beispiel C) umfassend 29 Gew.-% trimeres fettiges Triamin, 54 Gew.-% dimeres fettiges Diamin und 17 Gew.-% oligomeres Amin (Molekulargewicht (Gewichtsmittel) 1.500 (bestimmt durch Hochtemperaturgaschromatographie unter Verwendung von Agilent 6890, Ultimetal Simdistsäule (Länge 5 Meter, iD 0,53 mm, Df = 0,17 μm) bei einer Ofentemperatur von 60°C (eine Minute Haltezeit), Geschwindigkeit 1:30°C/Minute > 150°C, Geschwindigkeit 2:12°C/Minute > 380°C (10 Minuten Haltezeit))), und EPIKOTE 1001 (Bisphenol-A-artiges Epoxidharz (von Resolution)) mit einem EEW von 480 g (gemessen gemäß ASTM D 1652-67), wurden miteinander vermengt. Das EPIKOTE 1001 wurde mit Lösungsmittel (Komponente 1) vor dem Vermengen mit dem Härtungsmittel verdünnt. Die Viskosität der Mischung, gemessen bei 23°C auf einem Brookfield-Viskosimeter, wurde durch Zugeben der erforderlichen Menge an Lösungsmittelgemisch einer 50/50 (v/v) n-Butanol/Xylol-Mischung auf 40 bis 50 mPa·s verringert. Komponente 1

Gew.-Teile

EPIKOTE 1001 (75% Epoxid in Xylol) 100

Xylol 51

Methylisobutylketon (MIBK) 37,5
Die Filme wurden unter Verwendung einer Meyer-Stange auf Glas und Metall aufgebracht und über Nacht bei 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit getrocknet, und die folgenden Tests wurden durchgeführt:

(i) Härte (gemäß ASTM D 4366),
(ii) Glanz (gemäß ASTM D 523),
(iii) Indirekter Einschlag (ASTM D 2794) und
(iv) Trocknungszeit (unter Verwendung eines Trocknungsaufzeichners von Byk-Gardner).

Die vorstehenden Beispiele veranschaulichen die verbesserten Eigenschaften einer Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Claims

Beschichtungszusammensetzung umfassend ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetramere fettige Tetraamine und höhere Oligomere, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz ein Epoxid-Äquivalentgewicht im Bereich von 160 bis 4000 g aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das trimere fettige Triamin ein Trimer von C₁₀- bis C₃₀-Alkylketten ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das tetramere fettige Tetraamin und höhere Oligomer ein Oligomer ist, welches vier oder mehr Einheiten von C₁₀- bis C₃₀-Alkylketten aufweist.
Epoxidharz, das mit einem Härtungsmittel gehärtet ist, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen.
Verwendung eines Härtungsmittels, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, um ein Epoxidharz zu härten.
Konkretes Substrat, das (i) mit einer Primärschicht, die aus einer Beschichtungszusammensetzung erzeugt ist, die ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel umfasst, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 60 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, und (ii) einer zusätzlichen Epoxidharz-Beschichtungsschicht beschichtet ist, die von der Primärschicht verschieden ist und optional einen Füllstoff umfasst.
Stahlsubstrat, das (i) mit einer Primärschicht, die aus einer Beschichtungszusammensetzung erzeugt ist, die ein Epoxidharz und ein Härtungsmittel umfasst, welches von 14 bis 20 Gew.-% tetrameres fettiges Tetraamin und höheres Oligomer, 25 bis 35 Gew.-% trimeres fettiges Triamin und 50 bis 80 Gew.-% dimeres fettiges Diamin umfasst, alle auf Basis des Gesamtgewichts an tetramerem fettigen Tetraamin und höherem Oligomer, Trimer- und Dimeramin, die in dem Härtungsmittel vorliegen, und (ii) einer zusätzlichen Alkydharz- oder Polyurethanharz-Beschichtungsschicht beschichtet ist.