JP2001089541A - ビニル変性エポキシエステル樹脂及びその製造法、樹脂組成物並びに塗料 - Google Patents
ビニル変性エポキシエステル樹脂及びその製造法、樹脂組成物並びに塗料Info
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Abstract
性に優れ、樹脂安定性にも優れた、ビニル変性エポキシ
エステル樹脂及びその製造法並びに溶剤溶解性、乾燥性
に優れ、かつ塗膜特性が良好である塗料を提供する。 【解決手段】 (A)ビスフェノール型エポキシ樹脂、
(B)アルカノールアミン類及び(C)脂肪酸を反応さ
せて得られる脂肪酸変性エポキシエステル樹脂に(D)
ビニル系単量体を重合させて得られるビニル変性エポキ
シエステル樹脂を、(E)脂肪族炭化水素を主成分とす
る有機溶媒に溶解あるいは分散させてなる樹脂組成物並
びにこれを含有してなる塗料。
Description
シエステル樹脂及びその製造法、樹脂組成物並びにこの
樹脂組成物を用いた塗料に関する。
て、一般的に乾性油・半乾性油変性アルキド樹脂が防錆
・防食塗料に用いられているが、耐食性・耐水性が不十
分であった。耐食性・耐水性の向上を目的に今までにフ
ェノール樹脂変性やエポキシ樹脂変性による改質が行わ
れてきたが、未だ耐食性・耐水性は不十分であり改良の
要求は強い。
錆・防食塗料が一部出回っており、優れた耐食性・耐水
性を示しているが、これらの高分子量エポキシ樹脂は、
優れた塗膜性能を得るために各種材料による変性や高分
子量化が行われている。これらの高分子量エポキシ樹脂
は、各種材料による変性、高分子量化等により希釈シン
ナー、特に、脂肪族炭化水素を主成分とする有機溶媒に
対する溶解性が低下し、ある一定の組成に組み合わされ
た特別なシンナーでなければ溶解せず作業性等に問題が
ある。
でも重金属フリー化、有機溶剤の削減、及び塗装環境の
危険性低減への技術開発が行われており、危険性の低い
脂肪族炭化水素を主成分とする有機溶媒を使用するよう
な塗料の弱溶剤化が進んでいる。塗装時における強い溶
剤臭と皮膚への刺激が緩和されると共に、引火の危険性
も軽減するので塗装環境に優しい塗料が得られる。
可溶化するため、一液型エポキシ樹脂の中で、エポキシ
樹脂のエポキシ基に不飽和結合を有する脂肪酸を付加反
応させた脂肪酸変性エポキシ樹脂が上市されている。こ
れらの脂肪酸変性エポキシ樹脂の変性に用いられる脂肪
酸は、大豆油やアマニ油等の乾性油から誘導されうる不
飽和脂肪酸であり、脂肪酸が長鎖のアルキル鎖を有する
ため、変性された脂肪酸変性エポキシ樹脂は脂肪族炭化
水素を主成分とする有機溶媒に対する溶解性が良い。し
かし、これらの脂肪酸変性エポキシ樹脂は、脂肪酸を付
加反応によりエポキシ基に導入することにより溶剤溶解
性を得ている。そのためにある程度以上の脂肪酸量を変
性しようとするとエポキシ樹脂の分子量が制限される。
樹脂分子量の調整のため、イソシアネート類により高分
子量化することができるが、これらの樹脂は、溶剤溶解
性が極端に低下したり、耐水性に劣る。
溶媒では、一般的に溶剤の揮発性が低いために乾燥性が
劣るという欠点を有している。以上のように乾燥性、塗
膜特性のバランスが困難であり、いまだ満足すべきもの
は得られていなかった。
樹脂、アルカノールアミン類及び脂肪酸を反応させて得
られる変性エポキシ樹脂と非水分散型樹脂からなる樹脂
組成物を開発した。アルカノールアミン類を反応させて
いることにより、通常エポキシ樹脂のエポキシ基のほか
に、アルカノールアミンに由来する水酸基に脂肪酸を反
応させることができるため、低分子量化することなく油
長を長くすることができた。また、非水分散型樹脂をブ
レンドしていることにより乾燥性にも優れていた。
れるものの、変性エポキシ樹脂と非分散型樹脂の相溶性
が悪く安定性に問題があった。
性、耐食性・耐水性、溶剤に対する溶解性に優れ、樹脂
安定性にも優れたビニル変性エポキシエステル樹脂及び
その製造法を提供することにある。
成物を提供することにある。
に優れ、かつ塗膜特性が良好である塗料を提供すること
にある。
ノール型エポキシ樹脂、(B)アルカノールアミン類及
び(C)脂肪酸を反応させて得られる脂肪酸変性エポキ
シエステル樹脂に(D)ビニル系単量体を重合させるこ
とを特徴とするビニル変性エポキシエステル樹脂の製造
法、及び、その製造法により製造されたビニル変性エポ
キシエステル樹脂を提供するものである。
分及び(C)成分を反応させて得られる脂肪酸変性エポ
キシエステル樹脂に、(D)成分及び(F)イソシアネ
ート類を反応させることを特徴とするビニル変性エポキ
シエステル樹脂の製造法、及び、その製造法により製造
されたビニル変性エポキシエステル樹脂を提供するもの
である。
エステル樹脂を(E)脂肪族炭化水素を主成分とする有
機溶媒に溶解あるいは分散させてなる樹脂組成物を提供
するものである。
てなる塗料を提供するものである。
ェノール型エポキシ樹脂は、例えばビスフェノールとエ
ピクロルヒドリンを混合し触媒の存在下で加熱しこれに
より付加反応させて得ることができる。
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノ
ールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビ
スフェノールF)等が挙げられる。また触媒としては、
例えば水酸化アルカリ等が挙げられ、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム等が挙げられる。
ことができ、その具体例としては、エピコート828、
エピコート1001、エピコート1004、エピコート
1007、エピコート1009(いずれも、シェルケミ
カル社商品名)、エポミックR140、R301、R3
04、R307、R309(いずれも三井化学社商品
名)等が挙げられる。前記(A)成分は、単独で又は2
種類以上を組み合わせて使用される。
0,000であることが好ましく、100〜10,00
0であることがより好ましく、150〜5,000であ
ることが更に好ましい。このエポキシ当量が100未満
であると変性後の樹脂分子量が低くなり得られる塗膜の
乾燥性や耐食性が劣る傾向にあり30,000を超える
と溶剤溶解性や塗膜の付着性が劣る傾向にある。
ミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノール
アミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノ
ールアミン、ジ−2−ヒドロキシブチルアミン、N−メ
チルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、
N−ベンジルエタノールアミン等が挙げられる。これら
は一種又は二種以上組み合わせて使用される。
重量部に対して1〜100重量部であることが好まし
く、1〜50重量部であることがより好ましい。この
(B)成分の配合量が1重量部未満であると耐食性・付
着性が低下する傾向にあり、100重量部を超えると耐
水性や溶剤溶解性が劣る傾向にある。
は、乾性油又は半乾性油から誘導されうる脂肪酸及び合
成脂肪酸があり、例えば桐油、大豆油、アマニ油、ヒマ
シ油、脱水ヒマシ油、サフラワー油、綿実油等から得ら
れる脂肪酸、合成により得られるバーサチック酸(シェ
ルケミカル社製、商品名)等が挙げられる。(C)成分
としては、乾性油又は半乾性油から誘導されうる脂肪酸
を使用するのが常温硬化性を付与できるので好ましい
が、不乾性油から誘導されうる脂肪酸を使用しても良
い。これらは一種又は二種以上使用される。
重量部に対して40〜300重量部であることが好まし
く、50〜200重量部であることがより好ましく、6
0〜100であることがさらに好ましい。この(C)成
分の配合量が40重量部未満であると耐水性や溶剤溶解
性が低下する傾向にあり、300重量部を超えると耐食
性や乾燥性が劣る傾向にある。
公知の方法により、付加、縮合反応させ脂肪酸変性エポ
キシエステル樹脂とする。例えば、(A)成分、(B)
成分及び(C)成分を50〜250℃、1〜24時間加
熱することにより前記付加、縮合反応を行えば良い。こ
の反応はキシレン等の(A)成分、(B)成分及び
(C)成分と反応しない有機溶剤中で行なってもよい。
これらの有機溶剤は単独で又は2種類以上を組み合わせ
て使用される。また、反応は、(A)成分、(B)成分
及び(C)成分を同時に混合して反応させてもよく、ま
た、(A)成分と(B)成分を反応させたのち、(C)
成分を添加し反応させるように段階を追って反応させて
もよい。
(B)成分及び(C)成分と反応しない有機溶剤中で行
っても良い。このような有機溶剤として、例えば、トル
エン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルプロピレ
ングリコールアセテート等が挙げられる。これらの有機
溶剤は、一種又は二種以上組み合わせて使用される。
れるものではないが、樹脂固形分100重量部に対して
20〜300重量部であることが好ましい。
に(D)ビニル系単量体を重合させてビニル変性エポキ
シエステル樹脂溶液を製造する方法としては、例えば、
通常のラジカル重合法を利用することができるが、特に
その方法が限定されるものではない。
脂肪酸変性エポキシエステル樹脂を有機溶媒に溶解さ
せ、前記ビニル系単量体及びラジカル重合開始剤を添加
し、80〜140℃、2〜5時間加熱する方法を利用す
ることができる。
合割合は、得られる塗膜の乾燥性、耐食性の点から、前
記脂肪酸変性エポキシエステル樹脂と前記ビニル系単量
体の総量に対して、10〜95重量%であることが好ま
しく、50〜90重量%であることがより好ましく、7
0〜90重量%であることがさらに好ましい。この配合
割合が10重量%未満であると、得られる塗膜が耐食性
に劣る傾向にあり、95重量%を超えると、得られる脂
肪酸変性エポキシエステルの乾燥性に劣る傾向にある。
しては、例えば、カルボキシル基含有ビニル系単量体、
アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエ
ステル、アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、メタ
クリル酸ヒドロキシアルキルエステル、スチレン系単量
体、酢酸ビニル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸
グリシジル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,
N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタク
リルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等
が挙げられる。
は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、
無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等
が挙げられ、アクリル酸アルキルエステルとしては、例
えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
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tert−ブチル、アクリル酸
イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げら
れ、メタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、
メタクリル酸メチル、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tert−ブチル、メタ
クリル酸イソブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル
等が挙げられ、アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル
としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート
が挙げられ、メタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル
としては、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレー
トが挙げられ、スチレン系単量体としては、例えば、ス
チレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等が挙げ
られる。
以上組み合わせて使用される。前記ビニル系単量体を2
種類以上組み合わせて使用する場合、ビニル系単量体の
総量における各ビニル系単量体の配合割合は特に制限さ
れるものではない前記有機溶媒の配合割合は特に制限さ
れるものではないが、通常、好ましくは前記脂肪酸変性
エポキシエステル樹脂と前記ビニル系単量体の総量に対
して、重量比で0.4〜3倍量とされる。
ば、アゾビスニトリル型触媒、過酸化物等が挙げられ、
アゾビスニトリル型触媒としては、例えば、アゾビスイ
ソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等が挙げら
れ、過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキシ
ド、ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパ
ーオキサイド等が挙げられる。
は2種類以上組み合わせて使用される。
特に制限されるものではないが、通常、ビニル系単量体
の総量に対して、0.3〜10重量%とされる。
ポキシエステル樹脂の重量平均分子量は、乾燥性、耐水
性、塗装作業性の点から、8,000〜100,000
であることが好ましく、9,000〜60,000であ
ることがより好ましく、10,000〜50,000で
あることがさらに好ましい。この重量平均分子量が8,
000未満であったり100,000を超えると、乾燥
性、耐水性、塗装作業性に劣る傾向にある。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測
定し、標準ポリスチレン検量線を用いて求めた値であ
る。
は、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び
(D)成分を反応させてなるものである。得られる変性
エポキシ樹脂の乾燥性、耐水性が向上する点から、前記
(A)成分(B)成分、(C)成分、(D)成分の他に
(F)イソシアネート類を反応させることが好ましい。
類としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネ
ート又は脂環族イソシアネート等が挙げられ、例えば、
トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メタ
キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、リジンジイソシアネート、4,4−メチレン
ビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロ
ヘキサン−2,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘ
キサン−2,6−ジイソシアネート、1,3−(イソシ
アナートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシ
アネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート
等が挙げられ、これらは一種又は二種以上使用される。
(B)成分、(C)成分及び(D)成分の合計100重
量部に対して0〜50重量部であることが好ましく、
0.01〜10重量部であることがより好ましい。この
(F)成分の配合量が50重量部を超えると付着性や溶
剤溶解性が低下する傾向にある。
縮合反応させられる。例えば、(A)成分、(B)成
分、(C)成分、(D)成分及び(F)成分を50〜2
50℃、1〜24時間加熱することにより前記付加、縮
合反応を行えば良い。この反応はキシレン等の(A)成
分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(F)成
分と反応しない有機溶剤中で行なってもよい。これらの
有機溶剤は単独又は2種類異常を組み合わせて使用され
る。また、反応は、(A)成分、(B)成分及び(C)
成分を反応させた後、(D)成分を反応させ、次に
(F)成分を添加し、反応させるように段階を追って反
応させてもよく、また、(A)成分、(B)成分、
(C)成分及び(D)成分を反応させたのち、次に
(F)成分を添加し反応させてもよい。
成分、(C)成分、(D)成分及び(F)成分と反応し
ない有機溶剤中で行っても良い。このような有機溶剤と
して、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチ
ルプロピレングリコールアセテート等が挙げられる。こ
れらの有機溶剤は、一種又は二種以上組み合わせて使用
される。
れるものではないが、樹脂固形分100重量部に対して
20〜300重量部であることが好ましい。
を(E)脂肪族炭化水素を主成分とする有機溶媒に溶解
あるいは分散させてなる樹脂組成物は、反応に用いられ
る有機溶剤を最終的に(E)脂肪族炭化水素を主成分と
する有機溶媒に置換することにより得られる。
(B)成分及び(C)成分を反応後あるいは、(A)成
分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を反応後、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び
(F)成分を反応後脱溶により溶媒置換することが出来
る。
を主成分とする有機溶媒としては、例えば、ペンタン、
ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化
水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチ
ルシクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素類、また、脂
肪族炭化水素の混合溶媒である、ミネラルスピリット、
ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイト
スピリット、ミネラルターペン等が挙げられる。
(B)成分、(C)成分及び(D)成分の合計100重
量部に対して10〜300重量部であることが好まし
く、100〜200重量部であることがより好ましい。
組成物は、塗料に好適に利用できる。塗料として例えば
酸化架橋による常温乾燥型塗料や、ラッカー塗料等が上
げられる。
が、本発明はこれに限定されるものではない。
コ中に、エポミックR140(ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、三井化学社製)358g、モノエタノールアミ
ン(アルカノールアミン、三井化学社製)43.6g、
ジエタノールアミン(アルカノールアミン、三井東圧社
製)50g、トルエン113g、n−ブタノール58.
2gに混合し110℃で粘度が飽和するまで付加反応を
進め、次に亜麻仁油脂肪酸149.5g、大豆油脂肪酸
298.9gを配合した後フラスコ中のトルエン・n−
ブタノールを回収しながら200℃に昇温し、樹脂酸価
4を終点として冷却、ミネラルターペン1051gで希
釈し、加熱残分46%の樹脂を得た。さらに115℃ま
で昇温し、これに、スチレン18g、メチルメタクリレ
ート24.5g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート
1.1g、イソブチルアクリレート32.4g、エチル
アクリレート24g、ブチルパーオキシベンゾエート1
0g、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.5gの混合液
を2時間かけて滴下し、更に2時間保温した。冷却後、
アクリル変性エポキシエステル樹脂溶液を得た。得られ
た樹脂溶液の加熱残分は46.1%、粘度Z5、酸価
2.0であり、樹脂の重量平均分子量は15,000で
あった。
メチレンジイソシアネート、日本ポリウレタン社製)1
gを添加し樹脂粘度が飽和したのを確認し冷却し、加熱
残分49%の樹脂を得た。
ニル変性エポキシエステル樹脂を得た。
様に操作を行い、ビニル変性エポキシエステル樹脂を得
た。
施例1と同様の操作を行い、脂肪酸変性エポキシエステ
ル樹脂を得た。
和共重合単量体のみ共重合した樹脂を得た。
を、表3に示す配合(重量比)で塗料化し各種試験を行
なった。
ワタカップ16秒に粘度調整し未処理鋼板にエアスプレ
ーにより乾燥膜厚30μmになるように塗装し、20℃
で5日乾燥後に塗膜の評価試験(JIS K 5400
に準拠)を行なった。
変性エポキシエステル樹脂は乾燥性、耐食性・耐水性、
溶剤に対する溶解性に優れ、樹脂安定性にも優れる。
は、溶剤溶解性、乾燥性に優れ、かつ塗膜特性が良好で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 (A)ビスフェノール型エポキシ樹脂、
(B)アルカノールアミン類及び(C)脂肪酸を反応さ
せて得られる脂肪酸変性エポキシエステル樹脂に(D)
ビニル系単量体を重合させることを特徴とするビニル変
性エポキシエステル樹脂の製造法。 - 【請求項2】 (A)ビスフェノール型エポキシ樹脂、
(B)アルカノールアミン類及び(C)脂肪酸を反応さ
せて得られる脂肪酸変性エポキシエステル樹脂に(D)
ビニル系単量体及び(F)イソシアネート類を反応させ
ることを特徴とするビニル変性エポキシエステル樹脂の
製造法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の製造法により製造
されたビニル変性エポキシエステル樹脂。 - 【請求項4】 請求項3記載のビニル変性エポキシエス
テル樹脂を(E)脂肪族炭化水素を主成分とする有機溶
媒に溶解あるいは分散させてなる樹脂組成物。 - 【請求項5】 請求項4記載の樹脂組成物を含有してな
る塗料。
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