JP2002533491A - 自己分散性硬化性エポキシ樹脂 - Google Patents
自己分散性硬化性エポキシ樹脂Info
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- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
Abstract
Description
その製造方法、および固体基材を被覆するためのそのような特殊なエポキシ樹脂
の使用に関する。
る。しかしながら、長い間、水性エポキシ樹脂分散体を使用して製造された被覆
の性質は、樹脂を有機溶媒中の溶液として使用した被覆の性質に比べて劣ってい
ると考えられてきた。これは、主として次のような事実に起因している。すなわ
ち、使用される乳化剤、例えばノニルフェノールエトキシレートがフィルム表面
に移行し、その表面での性質に悪影響を与える。この問題を解決するための1つ
の方法は、エポキシ樹脂がジアミン、ポリアミンまたは他の硬化剤により架橋さ
れる場合に硬化剤と反応して被覆の一部となる、いわゆる反応性乳化剤を使用す
ることである。特別な反応性乳化剤の水性分散体は、従来技術から既知である。
シジルエーテル40〜90質量%、(b)2価フェノール5〜35質量%並びに
(c)ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル2〜15質量%
の付加生成物である自己乳化型エポキシ樹脂50〜70質量%を含み、エポキシ
樹脂の分子量は500〜20000である、安定なエポキシ樹脂分散体を記載し
ている。
リシジルエーテル40〜90質量%、(b)2価フェノール5〜35質量%、(
c)ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル2〜15質量%並
びに(d)アルキルフェノール/ホルムアルデヒド/ノボラック樹脂2〜15質
量%の付加生成物である、分子量1000〜20000の自己乳化型エポキシ樹
脂50〜70質量%を含む、安定なエポキシ樹脂分散体を記載している。
キシ基を含み、100〜2000のエポキシ当量を有するエポキシ化合物50〜
80質量%、b)芳香族ポリオール35〜17質量%およびc)分子量(Mw)2
00〜20000の脂肪族ポリオールと、1分子あたり少なくとも2個のエポキ
シ基を含み、100〜2000のエポキシ当量を有するエポキシ化合物との縮合
生成物15〜3質量%からなり、OH基対エポキシ基の当量比は1:0.85〜1
:3.5であり、エポキシ当量は200〜少なくとも50,000である、安定
な水性エポキシ樹脂分散体の製造方法および使用を記載している。
0〜15000のポリオキシアルキレンアミンと反応させることにより得られる
自己分散性硬化性エポキシ樹脂を記載している。上記成分は、0.001:1.
0〜0.060:1.0の(b)対(a)当量比で使用される。
フェノール0.01〜1.0当量および(c)アミン/エポキシ付加物0.00
5〜0.5当量を反応させることにより得られる自己分散性硬化性エポキシ樹脂
を記載している。アミン/エポキシ付加物は、ポリエポキシド1.0当量とポリ
オキシアルキレンジアミン0.3〜0.9当量の反応生成物である。
00〜11200mmole/kgのエポキシ基含有量を有する1種またはそれ以上の
エポキシ化合物50〜95質量%、(A-2)芳香族ポリオール5〜50質量%、(
A-3)少なくとも2個のエポキシ反応性基を含む変性用化合物0〜25質量%、(
A-4)乳化剤として作用する、(A-4-a)200〜20000g/モルの重量平均分
子量Mwを有する脂肪族ポリオールと(A-4-b)1分子当たり少なくとも2個のエポ
キシギを含み、500〜10000mmole/kgのエポキシ基含有量を有するエポ
キシ化合物との縮合生成物5〜35質量%から得られ、OH基の数対EP基の数の比
は1:2〜1:10であり、縮合生成物(A-4)のエポキシ基含有量は100〜6
700mmole/kgである自己乳化性エポキシ樹脂(A)を記載している。
とである。本発明において「自己分散性」とは、付加的な添加剤、例えば乳化剤
または分散剤を使用することなく、エポキシ樹脂が水性媒体中に自然に分散また
は乳化され得ることを意味する。換言すると、開発しようとするエポキシ樹脂は
、水中に自己分散および/または自己乳化できる樹脂である。簡潔にするために
、本明細書全体に渡って、このような性質を表すために「自己分散性」という用
語を用いる。
定性により特徴付けられる自己分散性エポキシ樹脂の水性分散体を提供すること
である。 本発明が解決しようとする別の課題は、硬化工程の後に被覆組成物から得られ
る被覆が優れた特性により特徴付けられるような、自己分散性エポキシ樹脂含有
被覆組成物を提供することである。
〜1.0当量および(c)アミン/エポキシ付加物0.005〜0.5当量の反
応により得られるエポキシ樹脂であって、アミン/エポキシ付加物は芳香族ポリ
エポキシド1.0当量とポリオキシアルキレンアミン0.10〜0.28当量と
の反応生成物であるエポキシ樹脂が、あらゆる面で上記の要求を非常によく満足
することが見出された。
1〜1.0当量および(c)芳香族ポリエポキシドとポリオキシアルキレンアミ
ンとの反応生成物であるアミン/エポキシ付加物0.005〜0.5当量の反応
により得られる自己分散性硬化性エポキシ樹脂であって、アミン/エポキシ付加
物(c)の調製に使用される化合物、すなわち芳香族ポリエポキシドおよびポリ
オキシアルキレンアミンは、1:0.10〜1:0.28の当量比で使用される
エポキシ樹脂に関する。
的概念は、反応に関与するあらゆる成分について、所望の反応に関連する反応性
基を考慮することである。当量比と表現することにより、使用される化合物(x
)と化合物(y)の種々の反応性基全てが相互に関与する比を表すことが可能に
なる。本発明において、反応性基とは、官能基であり、最も小さい可能な反応性
基ではないことが理解される。NH2基を含むアミンの場合、反応性基は、NH単位
ではなく、NH2基を意味する。
成分(c)の調製時に選択される特別な当量比の点で、上記のWO96/20971の教示
とは異なっている。WO96/20971によれば、ポリエポキシドおよびポリオキシアル
キレンジアミンは、1:0.3〜1:0.9の当量比で使用しなければならない
が、本発明では、ポリエポキシドおよびポリオキシアルキレンジアミンは、1:
0.10〜1:0.28の当量比で使用しなければならない。1:0.15〜1
:0.25の当量比が好ましい。
71の所見を明確に参照することができる。従って、WO96/20971の開示を、本発明
の開示に含める。
)、上記エポキシ樹脂(a)は、多価フェノールのポリグリシジルエーテルであ
ると理解される。このような化合物は、1分子当たり、2個またはそれ以上のエ
ポキシ基および1個またはそれ以上の6炭素原子を持つ芳香環を有する。好まし
い多価フェノールは、(b)に記載する化合物である。
)、多価フェノール(b)は、それぞれ6個の炭素原子を有する芳香環に共有結
合された複数の水酸基を1分子中に含む化合物であると理解される。
4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)、ジヒドロキシジフ
ェニルメタン(ビスフェノールF)の異性体混合物、テトラブロモビスフェノー
ルA、4,4'−ジヒドロキシジフェニルシクロヘキサン、4,4'−ジヒドロキシ
−3,3−ジメチルジフェニルプロパン、4,4'−ジヒドロキシジフェニル、4,
4'−ジヒドロキシベンゾフェノール、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1
−エタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス−(4−
ヒドロキシフェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−エーテル、
ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−スルホン等、並びにこれら化合物の塩素化お
よび臭素化生成物である。ビスフェノールAが最も好ましい。 ビスフェノールA
)、ポリオキシアルキレンアミン(成分(c)の調製に用いる化合物の1つ)は
、アミン基および水溶性ポリエーテル基の両方を含むアミン化合物であると理解
される。
)は、特にモノ、ジおよびポリアミノポリアルキレンオキシド化合物である。こ
れは、化合物が、一方では1個、2個またはそれ以上のアミノ官能基(NHまた
はNH2官能基)を、他方ではアルキレンオキシド単位を有することを意味する
。アルキレンオキシド単位は、特に、エチレンオキシド、プロピレンオキシドお
よびブチレンオキシドを意味し、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが
とりわけ好ましい。化合物(c1)は、20℃で水に少なくとも部分的に溶解す
る物質である。
とアルキレンオキシドとの反応、および生成した末端ヒドロキシ基のアミノ基経
の変換を含む。
ル化およびプロポキシル化が特に重要である。以下の手順が通常採用される: 第1の工程で、所望のヒドロキシ官能化合物をエチレンオキシドおよび/または
プロピレンオキシドと接触させ、得られた混合物を、アルカリ触媒の存在下、2
0〜200℃の範囲の温度で反応させる。このようにして、エチレンオキシド(
EO)および/またはプロピレンオキシド(PO)の付加生成物が得られる。付
加生成物は、好ましくは、あるヒドロキシ官能化合物へのEP付加物、PO付加
物またはEP/PO付加物である。EP/PO付加物の場合、EOおよびPOの
付加は、統計的(ランダム)にまたはブロック的に行なうことができる。
または芳香族のいずれであってもよい、 ・R2は、5〜200のポリオキシアルキレン単位、特にEOおよび/またはP
O単位からなるポリオキシアルキレン基である、 ・R3は、水素または4個までの炭素原子を含む脂肪族基である。
ジェファミン("Jeffamine")であり、これは市販されている物質である。一例
は"Jeffamine 2070"であり、これは、製造会社であるTexacoによれば、メタノー
ルとエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドとを反応させ、次いで、得られ
た中間生成物の末端ヒドロキシル基をアミン基に変換することにより製造される
(上記WO96/20971の第10頁12〜15行参照)。
2000の平均分子量(数平均Mn)を有する。
て、芳香族ポリエポキシド(成分(c)の調製に用いる化合物の1つ)は、1分
子当たり2個またはそれ以上のエポキシ基を含む芳香族化合物であると理解され
る。以下において、芳香族ポリエポキシドを成分(c2)と称することもある。
いて、そのままで、すなわち別に調製された化合物として使用されてよい(変形
例1)。しかしながら、付加物(c)は、その場で(in situ)で形成すること
もできる(変形例2)。変形例1の場合、調製された成分(a)、(b)および
(c)が、本発明の樹脂の製造に使用される。変形例2の場合、成分(a)、(
b)、(c1)および(c2)が、本発明の樹脂の製造に使用され、成分(c)
は、成分(c1)および(c2)からその場で形成される。
共溶媒、および/または反応性希釈剤と組み合わせることができる(WO96/20971
第22頁1行〜第24頁13行参照)。
的への適合性である。本発明のエポキシ樹脂の製造に関して、1つの利点は、反
応が複数工程を必要とせず、ワンポット反応として容易に実施できることである
。
性分散体にも関する。このような分散体中の本発明のエポキシ樹脂の含有量は、
分散体全体に対して40〜70質量%である。
性分散体は、約1000nmまたはそれ以下、特に約800nmまたはそれ以下
の非常に小さい平均粒径に特徴がある。この特徴により、このような分散体から
形成された被覆の非常に望ましい性質が得られる。特に好ましい性質は、平均粒
径が約300nm未満の場合に得られる。
割ることにより得られる粒径の平均値として定義される。本発明の目的のために
、平均粒径は、Coulter N4 Plus Submicron Particle Sizer(製造会社:Coulte
r, Miami, Fl. 33196, アメリカ合衆国)を用いて決定した。この装置は、粒径
決定にために、著しく希釈された分散液におけるレーザー光の散乱を利用する。
この装置は多数の個別測定を行ない、最終結果として平均粒径を与える。上記の
値は、入射レーザー光線に対して90°の角度での散乱測定による。
〜1.0当量および(c)アミン/エポキシ付加物0.005〜0.5当量を反
応させることからなる自己分散性硬化性エポキシ樹脂の製造方法に関し、アミン
/エポキシ付加物(c)は芳香族ポリエポキシドとポリオキシアルキレンアミン
との反応生成物であり、アミン/エポキシ付加物(c)の調製に使用される化合
物、すなわち芳香族ポリエポキシドおよびポリオキシアルキレンアミンは、1:
0.10〜1:0.28の当量比で使用される。好ましい態様では、反応は、ワ
ンポット反応として行なわれる。
特にアミン硬化剤および他の典型的な添加剤と組み合わせて、種々の用途におけ
る被覆、中間被覆、塗料(ペイント)、成型用組成物および硬化性ペーストの製
造に適している。例えば、本発明の自己分散性硬化性エポキシ樹脂は、種々の基
材、とりわけ粗い多孔性の基材、例えば、木材、鉱物質基材(例えば、コンクリ
ート、石など)、ガラス、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンなど)、漆喰、セラミックスおよび予備処理または未予備処理金属上の、保護
および/または装飾用被覆の製造に使用することができる。その望ましい性質の
故に、本発明のエポキシ樹脂は、一回塗りラッカー/ペイントに非常に適してい
る。接着性塗布層はそのまま変化せずに保持されてもよいが、塗布層は、中間層
、すなわち更なる被覆のための基材として使用されてよい。更なる被覆は、同じ
被覆物質からなっていてもよいし、他の典型的な被覆物質からなっていてもよい
。
脂の使用にも関する。
特性に特徴がある。既に記載した用途の他、本発明の水性分散体は、電着塗装に
おける使用にも適している。加えて、本発明のエポキシ樹脂を含む水性分散体は
、繊維、有機および/または無機物質用のバインダー、並びにプラスチックセメ
ントの添加剤としての、水希釈性接着剤の製造にも使用することができる。
当該物質の質量(g)である。 平均粒径の測定には、Coulter N4 Plus Submicron Particle Sizer(製造会社
:Coulter, Miami, Fl. 33196, アメリカ合衆国)を用いた。測定値は、入射レ
ーザー光線に対して90°の角度での散乱測定による。 分散体の粘度は、ブルックフィールド粘度計(スピンドル4;50rpm)を用
いて20℃で測定した。
A製ビスフェノールA系エポキシ樹脂) 2) 19.06gのジェファミンM600(Huntsman) 3) 60.76gのジェファミンM2070(Huntsman) 4)105.33gのビスフェノールA 5) 0.41gのトリフェニルホスフィン 6) 74.55gのエトキシプロパノール
いで、成分4)および5)を加え、反応混合物を140〜160℃で5時間撹拌
した。その後、得られた個体樹脂に、溶媒および粘度調節剤として機能する成分
6)を添加し、混合物を均質化した。収量は、629.34gであった。水性分
散体を調製するために、全物質を使用した(工程II参照)。
ンポリマー;Nopco社製)
5分間均質化した。40〜45℃まで冷却した後、エマルションがw/oからo
/wに転相するか否かを調べるために、エマルションを試験した(少量のエマル
ションサンプルを採取し、大過剰の水に溶解した。エマルションは、水中に直ち
にかつ自発的に微分散しなければならない。)この場合はそうであった。続いて
、成分3)を加え、混合物を10分間均質化し、次いで、成分4)を加え(最初
はゆっくりと、粘度が上昇するにつれより早く)、冷却することなく15分間撹
拌した。最後に、成分5)を加え、混合物を均質化し、その後、成分6)を撹拌
混合した。 分散体の性質は次の通りであった:平均粒径は800nmであり、粘度は50
0mPasであり、エポキシ当量は1100であった。
A製ビスフェノールA系エポキシ樹脂) 2) 70.13gのジェファミンM2070(Huntsman) 3)292.62gのChemres E20 4) 88.88gのビスフェノールA 5) 0.35gのトリフェニルホスフィン 6) 68.89gのエトキシプロパノール
分3)〜5)を加え、反応混合物を140〜160℃で5時間撹拌した。その後
、得られた個体樹脂に、溶媒および粘度調節剤として機能する成分6)を添加し
、混合物を均質化した。収量は、554.85gであった。水性分散体を調製す
るために、全物質を使用した(工程II参照)。
pox Z8;Ruettgers製) 4)242.83gの蒸留水(20℃) 5) 5.37gのエチレングリコール 6) 4.48gのNopco DSX 1550(水/ブチルジグリコール中のポリウレ
タンポリマー;Nopco社製)
5分間均質化した。45℃まで冷却した後、エマルションがw/oからo/wに
転相するか否かを調べるために、エマルションを試験した(少量のエマルション
サンプルを採取し、大過剰の水に溶解した。エマルションは、水中に直ちにかつ
自発的に微分散しなければならない。)この場合はそうであった。続いて、成分
3)を加え、混合物を10分間均質化し、次いで、成分4)を加え(最初はゆっ
くりと、粘度が上昇するにつれより早く)、冷却することなく15分間撹拌した
。最後に、成分5)を加え、混合物を均質化し、その後、成分6)を撹拌混合し
た。 分散体の性質は次の通りであった:平均粒径は800nmであり、粘度は18
0mPasであり、エポキシ当量は1100であった。
A製ビスフェノールA系エポキシ樹脂) 2) 49.93gのジェファミンM2070(Huntsman) 3)285.01gのChemres E20 4) 85.03gのビスフェノールA 5) 0.34gのトリフェニルホスフィン 6) 60.17gのエトキシプロパノール
分3)〜5)を加え、反応混合物を140〜160℃で5時間撹拌した。その後
、得られた個体樹脂に、溶媒および粘度調節剤として機能する成分6)を添加し
、混合物を均質化した。収量は、500.02gであった。水性分散体を調製す
るために、全物質を使用した(工程II参照)。
pox Z8;Ruettgers製) 4)218.80gの蒸留水(20℃) 5) 4.84gのエチレングリコール 6) 4.04gのNopco DSX 1550(水/ブチルジグリコール中のポリウレ
タンポリマー;Nopco社製)
5分間均質化した。45℃まで冷却した後、エマルションがw/oからo/wに
転相するか否かを調べるために、エマルションを試験した(少量のエマルション
サンプルを採取し、大過剰の水に溶解した。エマルションは、水中に直ちにかつ
自発的に微分散しなければならない。)この場合はそうであった。続いて、成分
3)を加え、混合物を10分間均質化し、次いで、成分4)を加え(最初はゆっ
くりと、粘度が上昇するにつれより早く)、冷却することなく15分間撹拌した
。最後に、成分5)を加え、混合物を均質化し、その後、成分6)を撹拌混合し
た。 分散体の性質は次の通りであった:平均粒径は910nmであり、粘度は50
0mPasであり、エポキシ当量は1100であった。
A製ビスフェノールA系エポキシ樹脂) 2) 36.42gのジェファミンM1000(Huntsman) 3)285.21gのChemres E20 4) 86.63gのビスフェノールA 5) 0.35gのトリフェニルホスフィン 6) 61.30gのエトキシプロパノール
分3)〜5)を加え、反応混合物を140〜160℃で5時間撹拌した。その後
、得られた個体樹脂に、溶媒および粘度調節剤として機能する成分6)を添加し
、混合物を均質化した。収量は、499.95gであった。水性分散体を調製す
るために、全物質を使用した(工程II参照)。
pox Z8;Ruettgers製) 4)218.80gの蒸留水(20℃) 5) 5.37gのエチレングリコール 6) 4.04gのNopco DSX 1550(水/ブチルジグリコール中のポリウレ
タンポリマー;Nopco社製)
5分間均質化した。45℃まで冷却した後、エマルションがw/oからo/wに
転相するか否かを調べるために、エマルションを試験した(少量のエマルション
サンプルを採取し、大過剰の水に溶解した。エマルションは、水中に直ちにかつ
自発的に微分散しなければならない。)この場合はそうであった。続いて、成分
3)を加え、混合物を10分間均質化し、次いで、成分4)を加え(最初はゆっ
くりと、粘度が上昇するにつれより早く)、冷却することなく15分間撹拌した
。最後に、成分5)を加え、混合物を均質化し、その後、成分6)を撹拌混合し
た。 分散体の性質は次の通りであった:平均粒径は980nmであり、粘度は10
70mPasであり、エポキシ当量は1040であった。
A製ビスフェノールA系エポキシ樹脂) 2)100.12gのジェファミンM2070(Huntsman) 3) 19.35gのジェファミンM600(Huntsman) 4)617.17gのChemres E20 5)187.46gのビスフェノールA 6) 0.73gのトリフェニルホスフィン 7)112.50gのエトキシプロパノール
分4)〜6)を加え、反応混合物を140〜160℃で5時間撹拌した。その後
、得られた個体樹脂に、溶媒および粘度調節剤として機能する成分7)を添加し
、混合物を均質化した。収量は、1102.64gであった。水性分散体を調製
するために、全物質を使用した(工程II参照)。
pox Z8;Ruettgers製) 4) 482.54gの蒸留水(20℃) 5) 10.67gのエチレングリコール 6) 8.90gのNopco DSX 1550(水/ブチルジグリコール中のポリウ
レタンポリマー;Nopco社製)
5分間均質化した。45℃まで冷却した後、エマルションがw/oからo/wに
転相するか否かを調べるために、エマルションを試験した(少量のエマルション
サンプルを採取し、大過剰の水に溶解した。エマルションは、水中に直ちにかつ
自発的に微分散しなければならない。)この場合はそうであった。続いて、成分
3)を加え、混合物を10分間均質化し、次いで、成分4)を加え(最初はゆっ
くりと、粘度が上昇するにつれより早く)、冷却することなく15分間撹拌した
。最後に、成分5)を加え、混合物を均質化し、その後、成分6)を撹拌混合し
た。
Claims (6)
- 【請求項1】 (a)エポキシ樹脂1当量、(b)多価フェノール0.01
〜1.0当量および(c)芳香族ポリエポキシドとポリオキシアルキレンアミン
との反応生成物であるアミン/エポキシ付加物0.005〜0.5当量の反応に
より得られる自己分散性硬化性エポキシ樹脂であって、アミン/エポキシ付加物
(c)の調製に使用される化合物である芳香族ポリエポキシドおよびポリオキシ
アルキレンアミンは、1:0.10〜1:0.28の当量比で使用されるエポキ
シ樹脂。 - 【請求項2】 請求項1に記載のエポキシ樹脂1種またはそれ以上を含む水
性分散体。 - 【請求項3】 分散された粒子の平均粒径は約1000nmまたはそれ以下で
ある請求項2に記載の水性分散体。 - 【請求項4】 (a)エポキシ樹脂1当量、(b)多価フェノール0.01
〜1.0当量および(c)芳香族ポリエポキシドとポリオキシアルキレンアミン
との反応生成物であるアミン/エポキシ付加物0.005〜0.5当量を反応さ
せることからなり、アミン/エポキシ付加物(c)の調製に使用される化合物で
ある芳香族ポリエポキシドおよびポリオキシアルキレンアミンは、1:0.10
〜1:0.28の当量比で使用されることを特徴とする自己分散性硬化性エポキ
シ樹脂の製造方法。 - 【請求項5】 反応を、ワンポット反応として行なう請求項4に記載の製造
方法。 - 【請求項6】 被覆の製造のための請求項1〜5のいずれかに記載のエポキ
シ樹脂の使用。
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