JP2006306923A - Water-based epoxy resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワニスの保存安定性が良好であり、加工時に臭気が発生せず、且つ得られる加工物の密着性、耐食性等に優れ、塗料、接着剤、繊維集束剤、コンクリートプライマー等に好適に用いることができる水性エポキシ樹脂組成物に関する。 The present invention has good storage stability of varnish, does not generate odor during processing, and is excellent in adhesion, corrosion resistance, etc. of the obtained processed product, and suitable for paints, adhesives, fiber sizing agents, concrete primers, etc. It is related with the water-based epoxy resin composition which can be used for.
エポキシ樹脂組成物は一般的に得られる硬化物の機械的性質、耐食性、密着性等に優れるため、塗料、接着剤、積層板、電気・電子部品用途等の各分野で広く使用されている。エポキシ樹脂は有機溶剤に希釈し組成物として使用されることが多いが、近年の環境問題から、エポキシ樹脂が有する上述の高性能を損なうことなく、該組成物中から排出する有機溶剤量の低減が望まれている。 Epoxy resin compositions are generally used in various fields such as paints, adhesives, laminates, and electrical / electronic parts because they are generally excellent in the mechanical properties, corrosion resistance, adhesion and the like of the cured products obtained. Epoxy resins are often diluted in organic solvents and used as compositions. However, due to recent environmental problems, the amount of organic solvents discharged from the compositions is reduced without impairing the above-mentioned high performance of epoxy resins. Is desired.
上記問題に対し、従来溶剤が水主体である水性エポキシ樹脂組成物とすることで解決を図る方法が行われており、例えば、リン酸変性エポキシ樹脂にカルボキシル基を導入後、3級アミンで中和し、水性化する手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、前記特許文献1記載の手法では、水性エポキシ樹脂組成物中の有機溶剤の使用割合を低減することができるものの、中和に用いた3級アミンは樹脂と反応しているものではないことから、ワニス保存中や加熱加工時に容易に揮発し臭気が発生したり、加工時に用いる加熱炉を腐食したりする問題があり、解決方法が求められている。 In order to solve the above problem, a method for solving the above problem by using a water-based epoxy resin composition in which the solvent is mainly water has been used. For example, after introducing a carboxyl group into a phosphoric acid-modified epoxy resin, There is known a method of adding water to make it aqueous (for example, see Patent Document 1). However, in the method described in Patent Document 1, although the proportion of the organic solvent used in the aqueous epoxy resin composition can be reduced, the tertiary amine used for neutralization does not react with the resin. Therefore, there is a problem that it easily volatilizes during storage of varnish or during heat processing, and odor is generated, or the heating furnace used during processing is corroded, and a solution is required.
上記実状に鑑み、本発明の課題は、ワニスの保存安定性が良好であり、保存中や加工時に臭気が発生せず、且つ得られる加工物の密着性、耐食性に優れ、塗料、接着剤、繊維集束剤、コンクリートプライマー等に好適に用いることができる水性エポキシ樹脂組成物を提供することにある。 In view of the above situation, the object of the present invention is that the storage stability of the varnish is good, no odor is generated during storage or processing, and the adhesion and corrosion resistance of the obtained workpiece are excellent, and the paint, adhesive, An object of the present invention is to provide an aqueous epoxy resin composition that can be suitably used for fiber sizing agents, concrete primers, and the like.
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のカルボキシル基含有化合物とグリシジル基含有4級オニウム塩との重付加物をバインダー樹脂とする水性エポキシ樹脂組成物は、優れたワニス安定性と塗膜性能を両立し、且つ、保存中や加工時の臭気の発生がなく、加熱炉の腐食原因を有しないことを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention is excellent in an aqueous epoxy resin composition using a polyaddition product of a specific carboxyl group-containing compound and a glycidyl group-containing quaternary onium salt as a binder resin. The inventors have found that the varnish stability and the coating film performance are compatible, that no odor is generated during storage or processing, and that there is no cause of corrosion of the heating furnace, and the present invention has been completed.
即ち本発明は、重量平均分子量500〜60,000でかつ分子内にカルボキシル基含有化合物を有する化合物(a1)とグリシジル基含有4級オニウム塩(a2)を反応させて得られる化合物(A)と、水(B)とを含有することを特徴とする水性エポキシ樹脂組成物を提供するものである。 That is, the present invention relates to a compound (A) obtained by reacting a compound (a1) having a weight average molecular weight of 500 to 60,000 and having a carboxyl group-containing compound in the molecule with a glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2). And an aqueous epoxy resin composition characterized by containing water (B).
本発明によれば、ワニスの保存安定性が良好であり、加工時に臭気が発生せず、且つ得られる加工物の密着性、耐食性等に優れ、塗料、接着剤、繊維集束剤、コンクリートプライマー等に好適に用いることができる水性エポキシ樹脂組成物を提供することができる。 According to the present invention, the storage stability of the varnish is good, no odor is generated during processing, and the obtained processed product has excellent adhesion, corrosion resistance, etc., paint, adhesive, fiber sizing agent, concrete primer, etc. The water-based epoxy resin composition which can be used suitably for can be provided.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる化合物(A)は、重量平均分子量が500〜60,000の分子内にカルボキシル基含有化合物(a1)とグリシジル基含有4級オニウム塩(a2)とを反応させて得られる化合物である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The compound (A) used in the present invention is a compound obtained by reacting a carboxyl group-containing compound (a1) and a glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) in a molecule having a weight average molecular weight of 500 to 60,000. is there.
前記カルボキシル基を有する化合物(a1)の重量平均分子量が500未満の場合は、グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)との反応で得られる樹脂の分子量が小さく、塗料等に用いた場合の耐食性や基材との密着性において満足できるレベルではなく、該分子量が60,000を超えると、水性エポキシ樹脂組成物としたときの保存安定性が悪く、好ましくない。更に好ましい重量平均分子量は700〜50,000である。重量平均分子量の測定はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を使用し、試料0.1gをTHF(テトラヒドロフラン)10mlに溶解し、この試料液50μlをカラムに注入して測定した、分子量既知のポリスチレンを標準物質とした換算値である。 When the weight average molecular weight of the compound (a1) having a carboxyl group is less than 500, the resin obtained by the reaction with the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) has a small molecular weight, and the corrosion resistance when used in paints and the like. When the molecular weight exceeds 60,000, the storage stability when the aqueous epoxy resin composition is obtained is unfavorable. A more preferred weight average molecular weight is 700 to 50,000. For the measurement of the weight average molecular weight, GPC (gel permeation chromatography) was used, 0.1 g of a sample was dissolved in 10 ml of THF (tetrahydrofuran), and 50 μl of this sample solution was injected into the column. It is the converted value as a standard substance.
前記化合物(a1)の構造としては、特に制限されるものではないが、得られる水性エポキシ樹脂組成物を塗料等として用いた場合に得られる加工物の基材との密着性、寸法安定性等に優れる点から、さらに芳香環を有することが好ましく、また、耐食性に優れる点から、エポキシ樹脂(a1−1)とカルボキシル基含有化合物(a1−2)との反応により得られる化合物であることが好ましい。 Although it does not restrict | limit especially as a structure of the said compound (a1), Adhesion with the base material of the processed material obtained when the obtained aqueous | water-based epoxy resin composition is used as a coating material, dimensional stability, etc. It is preferable to have an aromatic ring from the viewpoint of excellent resistance to corrosion, and from the point of excellent corrosion resistance, it may be a compound obtained by reaction of the epoxy resin (a1-1) and the carboxyl group-containing compound (a1-2). preferable.
前記エポキシ樹脂(a1−1)としては、特に制限されるものではなく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスクレゾールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、p−tert−ブチルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ノニルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、t−ブチルカテコール型エポキシ樹脂等の多価エポキシ樹脂が挙げられ、更に1価のエポキシ樹脂としては、ブタノール等の脂肪族アルコール、炭素数11〜12の脂肪族アルコール、フェノール、p−エチルフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、p−ターシャリブチルフェノール、s−ブチルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール等の1価フェノール類とエピハロヒドリンとの縮合物、ネオデカン酸等の1価カルボン酸とエピハロヒドリンとの縮合物等が挙げられ、グリシジルアミンとしては、ジアミノジフェニルメタンとエピハロヒドリンとの縮合物等、多価脂肪族エポキシ樹脂としては、例えば、大豆油、ヒマシ油等の植物油のポリグリシジルエーテルが挙げられ、多価アルキレングリコール型エポキシ樹脂としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、エリスリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、トリメチロールプロパンとエピハロヒドリンとの縮合物が挙げられ、これらは1種類でも、2種類以上でも併用する事ができる。これらの中でも、後述のカルボキシル基含有化合物(a1−2)との反応性が良好であり、得られる水性エポキシ樹脂組成物を用いた加工物の耐食性が良好である点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。 The epoxy resin (a1-1) is not particularly limited, and for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, biscresol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy. Examples thereof include polyvalent epoxy resins such as resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, p-tert-butylphenol novolak type epoxy resins, nonylphenol novolac type epoxy resins, t-butylcatechol type epoxy resins, and more. Examples of the epoxy resin include aliphatic alcohols such as butanol, aliphatic alcohols having 11 to 12 carbon atoms, phenol, p-ethylphenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, and p-tarsha. Examples include condensates of monohydric phenols such as butylphenol, s-butylphenol, nonylphenol, and xylenol with epihalohydrin, condensates of monovalent carboxylic acids such as neodecanoic acid with epihalohydrin, and the like. Examples of polyhydric aliphatic epoxy resins such as condensates with polyglycidyl ethers of vegetable oils such as soybean oil and castor oil include ethylene glycol, propylene glycol, 1 , 4-butanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, erythritol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, trimethylolpropane and epihalo Condensates of polyhedrin and the like, which be one kind, can be used together even two or more. Among these, bisphenol A type epoxy resins are preferable because they have good reactivity with the carboxyl group-containing compound (a1-2) described later, and the processed products using the resulting aqueous epoxy resin composition have good corrosion resistance. It is preferable to use a bisphenol F type epoxy resin.
また、前記エポキシ樹脂(a1−1)のエポキシ当量としては、特に制限されるものではないが、得られる前記化合物(A)と水(B)との相溶性に優れ、水性エポキシ樹脂組成物のワニス安定性が良好である点から110〜1,300g/eqであることが好ましい。 Further, the epoxy equivalent of the epoxy resin (a1-1) is not particularly limited, but is excellent in compatibility between the obtained compound (A) and water (B), and is an aqueous epoxy resin composition. It is preferable that it is 110-1,300 g / eq from the point that varnish stability is favorable.
前記エポキシ樹脂(a1−1)の製造方法としては特に制限されるものではないが、例えば、多価フェノール類(x1)及び/又は多価カルボン酸類(x2)とエピハロヒドリンとを反応させて得ることができる。具体的な製造方法としては、下記の2通りで示される方法が挙げられる。
(i)多価フェノール類(x1)及び/又は多価カルボン酸類(x2)とエピハロヒドリンとの重縮合反応。
(ii)(i)で得られた重縮合物を、多価フェノール類(x1)及び/または多価カルボン酸類(x2)で更に伸長反応を行う方法。
Although it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of the said epoxy resin (a1-1), For example, it obtains by making polyhydric phenol (x1) and / or polyhydric carboxylic acid (x2), and an epihalohydrin react. Can do. Specific examples of the production method include the following two methods.
(i) A polycondensation reaction between a polyhydric phenol (x1) and / or a polycarboxylic acid (x2) and an epihalohydrin.
(ii) A method in which the polycondensate obtained in (i) is further subjected to an extension reaction with polyhydric phenols (x1) and / or polycarboxylic acids (x2).
前記多価フェノール類(x1)としては、例えば、置換基を有していても良いレゾルシン、ハイドロキノン、カテコール等の2価フェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、テトラブロモビスフェノールA等のビスフェノール類、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のアルキルフェノールノボラック類、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂等が挙げられ、これらは単独でも2種以上の混合物としても使用することができる。また、ビフェノール類、前記多価フェノール類の芳香核を水素添加した化合物、ナフタレンジオール等の芳香環が縮環した多価フェノールとの併用も可能である。 Examples of the polyhydric phenols (x1) include divalent phenols such as resorcin, hydroquinone, and catechol, which may have a substituent, and bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, and tetrabromobisphenol A. And alkylphenol novolaks such as phenol novolak and cresol novolak, and dicyclopentadiene phenol resin. These can be used alone or as a mixture of two or more. Further, biphenols, compounds obtained by hydrogenating aromatic nuclei of the polyhydric phenols, and polyhydric phenols having condensed aromatic rings such as naphthalenediol can be used in combination.
前記多価カルボン酸類(x2)としては、例えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカン酸、ドデカン二酸、グルタル酸等の脂肪族2価カルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族2価カルボン酸やその水添物、ダイマー酸等が挙げられ、芳香環がアルキル基やハロゲンで置換されたものや核水添されているものも使用でき、さらにこれらは単独でも2種類以上の混合物としても使用することができる。 Examples of the polyvalent carboxylic acids (x2) include aliphatic divalent carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, decanoic acid, dodecanedioic acid, and glutaric acid, phthalic acid, and isophthalic acid. Aromatic divalent carboxylic acids such as acid, terephthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid, hydrogenated products thereof, dimer acid, etc., and those in which the aromatic ring is substituted with an alkyl group or halogen or those which are nuclear hydrogenated Further, these can be used alone or as a mixture of two or more.
エピハロヒドリンとしては、エピクロロヒドリン、エピブロモリドリン、β−メチルエピクロロヒドリン、β−メチルエピブロモヒドリン等が挙げられ、これらの中でも、前記多価フェノール類(x1)及び/または前記多価カルボン酸類(x2)との反応性に優れる点から、エピクロルヒドリンが好ましい。 Examples of the epihalohydrin include epichlorohydrin, epibromohydrin, β-methylepichlorohydrin, β-methylepibromohydrin, and the like. Among these, the polyhydric phenols (x1) and / or the above Epichlorohydrin is preferable from the viewpoint of excellent reactivity with the polyvalent carboxylic acids (x2).
前記(i)の製造方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、多価フェノール類(x1)の水酸基1当量、または多価カルボン酸類(x2)のカルボキシル基1当量(併用する場合はそれらの合計1当量)に対し、エピハロヒドリンを0.3〜10当量添加し、塩基の存在下に、40〜100℃で常圧または、減圧下で、必要に応じて、溶剤を用いて反応を行う方法が挙げられる。 The production method of (i) is not particularly limited. For example, 1 equivalent of a hydroxyl group of a polyhydric phenol (x1) or 1 equivalent of a carboxyl group of a polycarboxylic acid (x2) (when used in combination) Is added in an amount of 0.3 to 10 equivalents of the epihalohydrin, and the reaction is carried out in the presence of a base at 40 to 100 ° C. under normal pressure or reduced pressure using a solvent as necessary. The method of performing is mentioned.
前記溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジメチルイミダゾリジノン等の非プロトン性極性溶媒を挙げることができる。 Examples of the solvent include alcohols such as isopropyl alcohol and butanol, ethers such as dioxane, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and 1,3-dimethylimidazolidinone.
前記塩基としては特に限定されるものではないが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられ、これらの中でも水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが好ましい。また、これらの塩基は水溶液、固形のいずれでも好適に用いることができる。 The base is not particularly limited, and examples thereof include potassium hydroxide, sodium hydroxide, barium hydroxide, magnesium oxide, sodium carbonate, potassium carbonate, etc. Among these, potassium hydroxide and sodium hydroxide are preferable. . Further, these bases can be suitably used either in aqueous solution or in solid form.
得られた反応物を水洗後、または水洗無しに加熱減圧下、110〜250℃、圧力10mmHg以下でエピハロヒドリンや他の添加溶剤などを除去する。また更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、エピハロヒドリンを回収した後に得られる粗エポキシ樹脂を再びトルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて更に反応させて閉環を確実なものにすることもできる。この場合、アルカリ金属水酸化物の使用量は粗エポキシ樹脂中に残存する加水分解性塩素1モルに対して、通常0.5〜10モル、好ましくは1.2〜5.0モルである。反応温度は通常50〜120℃、反応時間は通常0.5〜3時間である。反応速度の向上を目的として、4級アンモニウム塩やクラウンエーテル等の相関移動触媒を存在させてもよい。相関移動触媒を使用する場合のその使用量は、粗エポキシ樹脂に対して0.1〜3.0重量%の範囲が好ましい。 After the obtained reaction product is washed with water or without washing with water, epihalohydrin and other added solvents are removed at 110 to 250 ° C. under a pressure of 10 mmHg or less under reduced pressure. Furthermore, in order to obtain an epoxy resin with less hydrolyzable halogen, the crude epoxy resin obtained after recovering the epihalohydrin is dissolved again in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, and an alkali metal such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. An aqueous solution of hydroxide can also be added and reacted further to ensure ring closure. In this case, the amount of alkali metal hydroxide used is usually 0.5 to 10 mol, preferably 1.2 to 5.0 mol, per 1 mol of hydrolyzable chlorine remaining in the crude epoxy resin. The reaction temperature is usually 50 to 120 ° C., and the reaction time is usually 0.5 to 3 hours. For the purpose of improving the reaction rate, a phase transfer catalyst such as a quaternary ammonium salt or crown ether may be present. The amount of the phase transfer catalyst used is preferably in the range of 0.1 to 3.0% by weight based on the crude epoxy resin.
反応終了後、生成した塩を濾過、水洗などにより除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤を留去することにより高純度のエポキシ樹脂が得られる。 After completion of the reaction, the produced salt is removed by filtration, washing with water, etc., and a solvent such as toluene and methyl isobutyl ketone is distilled off under heating and reduced pressure to obtain a high-purity epoxy resin.
前記(ii)の製造方法としては、例えば、(i)で得られた反応物に、前記多価フェノール類(x1)及び/または前記多価カルボン酸類(x2)を伸長剤として用い、触媒存在下で、120〜220℃で加熱攪拌する方法が挙げられる。この反応時には、適切な触媒の存在下に行う事もできる。前記触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、オニウム塩、ホスフィン類、アルカリ金属水酸化物等が挙げられる。また、(i)で得られた反応物と前記多価フェノール類(x1)及び/または前記多価カルボン酸類(x2)との使用割合は、目的とするエポキシ樹脂(a1−1)のエポキシ当量から算出することが好ましい。 As the production method of (ii), for example, the reaction product obtained in (i) uses the polyhydric phenols (x1) and / or the polyhydric carboxylic acids (x2) as an extender, and a catalyst is present. Below, the method of heat-stirring at 120-220 degreeC is mentioned. In this reaction, the reaction can be carried out in the presence of an appropriate catalyst. The catalyst is not particularly limited, and examples thereof include onium salts, phosphines, alkali metal hydroxides, and the like. Moreover, the use ratio of the reaction product obtained in (i) and the polyhydric phenols (x1) and / or the polyhydric carboxylic acids (x2) is the epoxy equivalent of the target epoxy resin (a1-1). It is preferable to calculate from
伸長剤として用いる多価フェノール類(x1)及び/又は多価カルボン酸類(x2)としては、前記(i)の反応で用いた多価フェノール類(x1)、多価カルボン酸類(x2)と同一であっても良いし、異なっていても良い。 The polyhydric phenols (x1) and / or polyhydric carboxylic acids (x2) used as the extender are the same as the polyhydric phenols (x1) and polyhydric carboxylic acids (x2) used in the reaction (i). It may be different or different.
また、この伸長反応において、必要に応じてリン酸化合物を併用する事もできる。前記リン酸化合物としては、例えば、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル等が挙げられる。 In this extension reaction, a phosphoric acid compound can be used in combination as necessary. Examples of the phosphoric acid compound include orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, diethyl phosphate, triethyl phosphate, and triphenyl phosphate.
次に、エポキシ樹脂(a1−1)と反応させる、カルボキシル基含有化合物(a1−2)について記載する。前記カルボキシル基含有化合物(a1−2)としては、前述で得られたエポキシ樹脂(a1−1)中のグリシジル基と反応することができるカルボキシル基を有する化合物であれば、特に制限されることなく、種々の化合物を自由に用いることができるが、得られる化合物(a1)と後述するグリシジル基含有4級アミン塩(a2)との反応生成物(A)のワニス安定性から、分子中に2ヶ以上のカルボキシル基を含有する化合物であることが好ましい。 Next, it describes about the carboxyl group-containing compound (a1-2) made to react with an epoxy resin (a1-1). The carboxyl group-containing compound (a1-2) is not particularly limited as long as it is a compound having a carboxyl group capable of reacting with the glycidyl group in the epoxy resin (a1-1) obtained above. Although various compounds can be used freely, the varnish stability of the reaction product (A) of the resulting compound (a1) and the glycidyl group-containing quaternary amine salt (a2) described later is 2 in the molecule. A compound containing at least two carboxyl groups is preferred.
前記カルボキシル基含有化合物(a1−2)としては、例えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカン酸、ドデカン二酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、ピメリン酸、スベリン酸等の脂肪族2価カルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸等の芳香族2価カルボン酸やその水添物、ダイマー酸等が挙げられ、芳香環がアルキル基やハロゲンで置換されたものや核水添されているものも使用でき、これらは単独でも2種類以上の混合物としても使用することができる。また、これらは前出(x2)とで同一でも異なっていても良い。 Examples of the carboxyl group-containing compound (a1-2) include malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, decanoic acid, dodecanedioic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, pimelic acid, and suberin. Aliphatic divalent carboxylic acids such as acids, aromatic divalent carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid and diphenic acid, hydrogenated products thereof, dimer acids, etc. Those substituted with a group or halogen, or those hydrogenated with a nucleus can be used, and these can be used alone or as a mixture of two or more. These may be the same as or different from the above (x2).
さらに、2価以上のグリシジル化合物とカルボキシル基含有化合物との反応物も使用することができる。2価以上のグリシジル化合物としては、ビスフェノール類とエピハロヒドリンとの縮合物、ジヒドロキシベンゼン類とエピハロヒドリンとの縮合物、2塩基酸とエピハロヒドリンとの縮合物が挙げられ、カルボキシル基含有化合物としてはマロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカン酸、ドデカン二酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、ピメリン酸、スベリン酸等の脂肪族2価カルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸等の芳香族2価カルボン酸やその水添物、ダイマー酸等が挙げられ、芳香環がアルキル基やハロゲンで置換されたものや核水添されているものも使用でき、さらにこれらは単独でも2種類以上の混合物としても使用することができる。また、これらは前出(x2)とで同一でも異なっていても良い。 Furthermore, a reaction product of a divalent or higher glycidyl compound and a carboxyl group-containing compound can also be used. Examples of the divalent or higher glycidyl compound include a condensate of bisphenols and epihalohydrin, a condensate of dihydroxybenzenes and epihalohydrin, a condensate of dibasic acid and epihalohydrin, and the carboxyl group-containing compound includes malonic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, decanoic acid, dodecanedioic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, pimelic acid, suberic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid , Aromatic divalent carboxylic acids such as naphthalenedicarboxylic acid and diphenic acid, hydrogenated products thereof, dimer acids, etc., and those in which the aromatic ring is substituted with an alkyl group or halogen or those that are nuclear hydrogenated are also used Furthermore, these can be used alone or as a mixture of two or more. These may be the same as or different from the above (x2).
前記2価以上のグリシジル化合物とカルボキシル基含有化合物との反応比としては、2価以上のグリシジル化合物中におけるエポキシ基1当量(eq)に対してカルボキシル基含有化合物中におけるカルボキシル基の当量(eq)が1.01以上であれば特に制限なく使用できる。 The reaction ratio between the divalent or higher glycidyl compound and the carboxyl group-containing compound is the equivalent (eq) of the carboxyl group in the carboxyl group-containing compound with respect to 1 equivalent (eq) of the epoxy group in the divalent or higher glycidyl compound. If it is 1.01 or more, it can be used without particular limitation.
前記カルボキシル基含有化合物(a1−2)としては、合成時のゲル化の懸念や、得られる化合物(A)を用いる水性エポキシ樹脂組成物の保存安定性に優れる点から、2価カルボン酸、中でも脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、ダイマー酸が特に好ましい。 As the carboxyl group-containing compound (a1-2), divalent carboxylic acids, among them, from the point of gelation during synthesis and the excellent storage stability of the aqueous epoxy resin composition using the resulting compound (A), Aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids and dimer acids are particularly preferred.
前記エポキシ樹脂(a1−1)と前記カルボキシル基含有化合物(a1−2)との重付加反応のその手法としては、例えば、酸、塩基、金属塩、金属酸化物等の触媒存在下または無触媒で、溶融状態あるいは溶剤存在下で行う方法が挙げられる。この時の反応温度としては、反応時間が適切であり、且つ、反応時の増粘を押さえ、後述するグリシジル基含有4級オニウム塩との反応が容易である点から50〜160℃であることが好ましく、特に60℃〜140℃であることが好ましい。前記溶剤としては、原料であるエポキシ樹脂(a1−1)とカルボキシル基含有化合物(a1−2)及び反応生成物である化合物(a1)を均一に溶解し、且つ(a1)に対して不活性であれば特に限定されるものではないが、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、デカリン等の炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、エトキシエチルプロピロネート、3−メトキシブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、セロソルブアセテート等のエステル類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、イソブチルセロソロブ、tert−ブチルセロソロブ等のセロソルブ類、モノグライム、ジグライム、トリグライム等のグライム類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノイソブチルエーテル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類が挙げられ、これらの中でも、アルコール類、セロソルブ類、グライム類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類が好ましい。 Examples of the polyaddition reaction between the epoxy resin (a1-1) and the carboxyl group-containing compound (a1-2) include, for example, in the presence of a catalyst such as an acid, a base, a metal salt, or a metal oxide, or no catalyst. In the molten state or in the presence of a solvent, there may be mentioned a method. The reaction temperature at this time is 50 to 160 ° C. from the viewpoint that the reaction time is appropriate, the increase in viscosity during the reaction is suppressed, and the reaction with the glycidyl group-containing quaternary onium salt described later is easy. It is preferable that it is 60 to 140 degreeC especially. As said solvent, the epoxy resin (a1-1) which is a raw material, the carboxyl group-containing compound (a1-2) and the compound (a1) which is a reaction product are uniformly dissolved, and inert to (a1) Is not particularly limited, for example, hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane, decalin, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, n-amyl acetate, ethoxyethyl propionate, 3 -Esters such as methoxybutyl acetate, methoxypropyl acetate, cellosolve acetate, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propyl cellosolve, butyl cellosolve, isobutyl cellosolve, tert -Butyl cello solo Cellosolves such as monoglyme, diglyme and triglyme, propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monoisobutyl ether, propylene glycol mono tert-butyl ether Among these, alcohols, cellosolves, glymes, and propylene glycol monoalkyl ethers are preferable among these.
前記エポキシ樹脂(a1−1)とカルボキシル基含有化合物(a1−2)とを反応させる際には、必要に応じて1価のフェノール系化合物、アミン系化合物、グリシジル化合物、酸無水物を併用する事ができる。 When the epoxy resin (a1-1) and the carboxyl group-containing compound (a1-2) are reacted, a monovalent phenol compound, amine compound, glycidyl compound, and acid anhydride are used in combination as necessary. I can do things.
前記1価のフェノール系化合物としては、例えば、炭化水素、ハロゲンで核置換されていてもよいフェノール類が挙げられ、1価のアミン系化合物としては、ジブチルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン等の1価アルキルアミン類、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N−メチルエタノールアミン、1−メチルアミノプロパンジオール等の1価アルカノールアミン類、モルホリン、ピペラジン、4−メチルピペラジン等の環状1価アミン類が挙げられる。また、1価のグリシジル化合物としては、フェノール、p−エチルフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、p−ターシャリブチルフェノール、s−ブチルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール等の1価フェノール類とエピハロヒドリンとの縮合物、ネオデカン酸等の1価カルボン酸とエピハロヒドリンとの縮合物等ブチルグリシジルエーテル等のアルキルモノグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが挙げられ、これらは単独でも、2種類以上併用もできる。 Examples of the monovalent phenolic compound include phenols optionally substituted with hydrocarbons and halogens, and examples of the monovalent amine compound include dibutylamine and di-2-ethylhexylamine. And monovalent alkanolamines such as monovalent alkylamines, diethanolamine, diisopropanolamine, N-methylethanolamine and 1-methylaminopropanediol, and cyclic monovalent amines such as morpholine, piperazine and 4-methylpiperazine. . Monovalent glycidyl compounds include monovalent phenols such as phenol, p-ethylphenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, p-tertiarybutylphenol, s-butylphenol, nonylphenol, xylenol, and epihalohydrins. Condensates with glycidyl ether such as butyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, etc. These may be used alone or in combination of two or more. .
上記の反応で得られた化合物(a1)は、そのままで次工程の反応に供してもよく、必要に応じて触媒の失活、溶剤の除去、残留モノマーの留去等の精製工程を行ってもよい。 The compound (a1) obtained by the above reaction may be used for the next step as it is, and if necessary, a purification step such as deactivation of the catalyst, removal of the solvent, distillation of the residual monomer, etc. is performed. Also good.
本発明で用いるグリシジル基含有4級オニウム塩(a2)は、分子内にグリシジル基を有した4級オニウム塩であれば、特に制限されずに使用することができる。 The glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) used in the present invention can be used without particular limitation as long as it is a quaternary onium salt having a glycidyl group in the molecule.
前記グリシジル基含有オニウム塩(a2)としては、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ビニル基を有する脂環式モノエポキシド等のエポキシ基含有ビニルモノマーと、4級オニウム塩を有するアクリル酸モノマー、4級オニウム塩を有するメタクリル酸モノマー等の4級オニウム塩を有するビニルモノマーとの共重合物や、下記一般式(1) Examples of the glycidyl group-containing onium salt (a2) include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, epoxy group-containing vinyl monomers such as alicyclic monoepoxide having a vinyl group, and acrylic acid monomers having a quaternary onium salt, A copolymer with a vinyl monomer having a quaternary onium salt such as a methacrylic acid monomer having a quaternary onium salt, or the following general formula (1)
で表される化合物が挙げられる。
The compound represented by these is mentioned.
前記ビニル基を有する脂環式モノエポキシドとしては、例えば、セロキサイド2000(商品名:ダイセル化学工業株式会社製)が挙げられ、4級オニウム塩を有するアクリル酸モノマーとしては、例えば、DMAEA−Q(株式会社興人製、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート−メチルクロライド塩、79%水溶液)や、DMAPAA−Q(株式会社興人製、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド−メチルクロライド塩、75%水溶液)等が挙げられる。 Examples of the alicyclic monoepoxide having a vinyl group include Celoxide 2000 (trade name: manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.). Examples of the acrylic acid monomer having a quaternary onium salt include, for example, DMAEA-Q ( Kojin Co., Ltd., N, N-dimethylaminoethyl acrylate-methyl chloride salt, 79% aqueous solution) and DMAPAA-Q (Kojin Co., Ltd., N, N-dimethylaminopropylacrylamide-methyl chloride salt, 75% Aqueous solution) and the like.
また、グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)として、エポキシ基含有ビニルモノマーと、アクリルアミドや3級アミンを有するアクリルモノマーを共重合させた後に、アルキルハライドで4級塩化した化合物も使用することができる。 In addition, as the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2), a compound obtained by copolymerizing an epoxy group-containing vinyl monomer and an acrylic monomer having acrylamide or a tertiary amine and then quaternizing with an alkyl halide may be used. it can.
これらの中でも、得られる化合物(A)と水(B)との相溶性に優れる点から、前記一般式(1)で表される化合物を用いることが好ましく、特に入手が容易である点から、前記一般式(1)中のR1、R2、R3がそれぞれ同一または異なる炭素原子数1〜4の直鎖状のアルキル基である化合物を用いることが好ましく、Rが水素原子、Qが窒素原子、R1、R2、R3がメチル基であり、Xが塩素原子であるSY−GTA80[商品名、阪本薬品工業株式会社製、NV=80%水溶液、エポキシ当量(固形分):151g/eq]が最も好ましい。 Among these, it is preferable to use the compound represented by the general formula (1) from the viewpoint of excellent compatibility between the obtained compound (A) and water (B). It is preferable to use a compound in which R 1 , R 2 , and R 3 in the general formula (1) are the same or different linear alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, wherein R is a hydrogen atom, and Q is SY-GTA80 in which nitrogen atom, R 1 , R 2 , R 3 are methyl groups and X is a chlorine atom [trade name, manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd., NV = 80% aqueous solution, epoxy equivalent (solid content): 151 g / eq] is most preferred.
前述の化合物(a1)と前記グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)との反応は、無溶剤または適切な溶剤下に行う事ができる。前記溶剤としては、前記化合物(a1)と前記グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)とを均一に溶解し、且つ、反応生成物(A)に対して不活性であれば特に限定されるものではなく、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等のアルコール類、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、デカリン等の炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、エトキシエチルプロピロネート、3−メトキシブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、セロソルブアセテート等のエステル類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、イソブチルセロソロブ、tert−ブチルセロソロブ等のセロソルブ類、モノグライム、ジグライム、トリグライム等のグライム類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノイソブチルエーテル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテル等が挙げられ、1種でも2種以上の混合溶剤としても使用することができる。これらの中でも得られる反応生成物の溶液をそのまま本発明の水性エポキシ樹脂組成物として用いることが可能である点から、水単独、又は、水とアルコール類、セロソルブ類、グライム類との混合溶剤を用いることが好ましい。 The reaction between the compound (a1) and the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) can be carried out without solvent or in a suitable solvent. The solvent is not particularly limited as long as it uniformly dissolves the compound (a1) and the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) and is inert to the reaction product (A). Instead, for example, alcohols such as water, methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane, decalin, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, n acetate -Esters such as amyl, ethoxyethyl propyronate, 3-methoxybutyl acetate, methoxypropyl acetate, cellosolve acetate, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propyl cellosolve, butyl cellosolve, isobutyl cellosolve, cellosolves such as tert-butyl cellosolve, Monoglai , Glymes such as diglyme and triglyme, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monoisobutyl ether, propylene glycol mono tert-butyl ether, etc. It can also be used as a solvent. Among these, the solution of the reaction product obtained can be used as it is as the aqueous epoxy resin composition of the present invention, so that water alone or a mixed solvent of water and alcohols, cellosolves and glymes is used. It is preferable to use it.
前記化合物(a1)と前記グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)との反応比率としては、特に限定されないが、得られる水性エポキシ樹脂組成物の加工物の耐水性が良好であり、かつ、該組成物の保存安定性が良好である点から、(a2)中のエポキシ基1当量(eq)に対する(a1)中のカルボキシル基の当量(eq)数は通常0.1以上200以下であり、好ましくは0.5以上50以下である。更に好ましくは0.7以上10以下であり、特に該比が0.8以上5以下であることが最も好ましい。 The reaction ratio between the compound (a1) and the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) is not particularly limited, but the processed product of the resulting aqueous epoxy resin composition has good water resistance, and From the viewpoint of good storage stability of the composition, the number of equivalents (eq) of carboxyl groups in (a1) to 1 equivalent (eq) of epoxy groups in (a2) is usually 0.1 or more and 200 or less, Preferably they are 0.5 or more and 50 or less. More preferably, it is 0.7 or more and 10 or less, and most preferably the ratio is 0.8 or more and 5 or less.
前記反応によって得られた化合物(A)は、そのままでも使用しても、必要に応じて溶剤の除去等の精製工程を行っても良い。 The compound (A) obtained by the reaction may be used as it is, or may be subjected to a purification step such as removal of a solvent as necessary.
本発明で用いる水(B)としては、化合物(A)を均一に溶解または分散させるために使用するものであり、脱イオン水が好ましい。水(B)は、分子内にアミノ基を有する化合物(a1)とグリシジル基含有4級オニウム塩(a2)との反応[化合物(A)を得る反応]時または反応終了後に添加し、均一に攪拌混合することによって、本発明の水性エポキシ樹脂組成物とすることができる。 The water (B) used in the present invention is used for uniformly dissolving or dispersing the compound (A), and deionized water is preferable. Water (B) is added at the time of the reaction of the compound (a1) having an amino group in the molecule and the glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) [reaction to obtain the compound (A)] or after completion of the reaction. By stirring and mixing, the aqueous epoxy resin composition of the present invention can be obtained.
本発明の水性エポキシ樹脂組成物としては、必要に応じて親水性の助剤を使用することができる。親水性の助剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、n−プロピルセロソルブ、イソプロピルセロソロブ、ブチルセロソルブ、イソブチルセロソルブ、tert−ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、モノグライム、ジグライム、トリグライム等のグライム類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソブチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノ−tert−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ダイアセトンアルコールが挙げられる。 As the aqueous epoxy resin composition of the present invention, a hydrophilic auxiliary can be used as necessary. Examples of hydrophilic auxiliaries include lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, n-propyl cellosolve, isopropyl cellosolve, butyl cellosolve, isobutyl cellosolve, and tert-butyl cellosolve, Glymes such as monoglyme, diglyme and triglyme, propylene such as propylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, polypropylene glycol mono n-butyl ether, polypropylene glycol monoisobutyl ether, polypropylene glycol mono-tert-butyl ether Examples include glycol monoalkyl ethers and diacetone alcohol It is.
これらの中でも、化合物(A)に対する溶解性が良好である点から、イソプロパノール、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、イソブチルセロソルブ、tert−ブチルセロソルブ、ジグライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ダイアセトンアルコールを用いることが好ましい。また、これらの助剤は、エポキシ樹脂(a1−1)とカルボキシル基含有化合物(a1−2)との反応時若しくは反応終了後、又は、分子内にカルボキシル基を有する化合物(a1)と、グリシジル基含有4級オニウム塩(a2)との反応時若しくは反応終了後に添加する事ができる。 Among these, isopropanol, propyl cellosolve, butyl cellosolve, isobutyl cellosolve, tert-butyl cellosolve, diglyme, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, diacetone alcohol are used because of their good solubility in the compound (A). It is preferable. Moreover, these adjuvants are the compound (a1) which has a carboxyl group in a molecule | numerator at the time of reaction after reaction of an epoxy resin (a1-1) and a carboxyl group-containing compound (a1-2), or a reaction, and glycidyl. It can be added during or after the reaction with the group-containing quaternary onium salt (a2).
また、本発明の水性エポキシ樹脂組成物としては、本発明の特性を損なわない範囲で、必要に応じて、他のポリエステル系水性樹脂、アクリル系水性樹脂等を併用しても良い。 Moreover, as a water-based epoxy resin composition of this invention, you may use together other polyester-type water resin, acrylic water-based resin, etc. as needed in the range which does not impair the characteristic of this invention.
更に、本発明の水性エポキシ樹脂組成物は、得られる加工物の性能、例えば基材との密着性、耐食性をより優れたものとするために、硬化剤(C)を併用することができる。 Furthermore, the aqueous epoxy resin composition of the present invention can be used in combination with a curing agent (C) in order to improve the performance of the obtained workpiece, such as adhesion to the substrate and corrosion resistance.
前記硬化剤(C)としては、前記化合物(A)中における水酸基と硬化反応が可能である化合物であれば特に限定されるものではないが、工業的入手の容易性、得られる硬化物の前述の性能に優れる点からアミノ樹脂(c1)、イソシアネート化合物(c2)、フェノール樹脂(c3)を用いることが好ましい。 The curing agent (C) is not particularly limited as long as it is a compound capable of undergoing a curing reaction with the hydroxyl group in the compound (A). It is preferable to use an amino resin (c1), an isocyanate compound (c2), and a phenol resin (c3) from the viewpoint of excellent performance.
前記アミノ樹脂(c1)としては、例えば、メラミンとアルデヒド化合物から誘導されるメラミン樹脂、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン等とアルデヒド化合物から誘導されるグアナミン樹脂、尿素、チオ尿素等とアルデヒド化合物から誘導される尿素樹脂等が挙げられる。これらは単独でも2種類以上の併用でも使用できる。 Examples of the amino resin (c1) include a melamine resin derived from melamine and an aldehyde compound, a guanamine resin derived from an aldehyde compound such as benzoguanamine and acetoguanamine, and a urea derived from an aldehyde compound such as urea and thiourea. Examples thereof include resins. These can be used alone or in combination of two or more.
更に、前記アミノ樹脂(c1)としてはメラミン、尿素等のアミノ成分が共縮合されたものや樹脂中のメチロール基がメタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等のアルコールで置換されたものも使用することができる。 Further, as the amino resin (c1), those in which amino components such as melamine and urea are co-condensed, and those in which methylol groups in the resin are substituted with alcohols such as methanol, propanol, isopropanol, butanol and isobutanol are also used. can do.
前記アミノ樹脂(c1)の使用割合としては、水性エポキシ樹脂組成物中の樹脂固形分100重量部に対してアミノ樹脂中の固形分が1〜40重量部であることが好ましく、更に好ましくは2〜30重量部である。 The use ratio of the amino resin (c1) is preferably 1 to 40 parts by weight, more preferably 2 parts by weight of the solids in the amino resin with respect to 100 parts by weight of the resin solids in the aqueous epoxy resin composition. -30 parts by weight.
前記イソシアネート化合物(c2)としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジイソシアネートとして、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、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等の芳香族イソシアネート類、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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート、水素化トリレジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、水素化メタキシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート類等が挙げられ、無溶剤でも、溶剤に希釈されているものも使用できる。 The isocyanate compound (c2) is not particularly limited. For example, as the diisocyanate, aromatic compounds such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylylene diisocyanate, and metaxylylene diisocyanate. Aliphatic isocyanates, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate and other aliphatic diisocyanates, isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated metaxylylene diene Cycloaliphatic diisols such as isocyanate and norbornene diisocyanate Aneto such and the like, and solvent-free, it can be used those which are diluted in a solvent.
前記ジイソシアネート以外のポリイソシアネートとしては、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアナートフェニル)−トリホスフェート等が挙げられる。 Examples of the polyisocyanate other than the diisocyanate include polymethylene polyphenyl isocyanate, dimethyltriphenylmethane tetraisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, and tris (isocyanatophenyl) -triphosphate.
更にイソシアネート化合物(c2)としては、上記イソシアネートを用いて、蒸気圧低下や粘度、官能基数、反応性の調整、特殊な物性を付与する等の目的で、種々の変性反応を行ったものも使用することができる。これらの例としては、アルコール類との反応物であるウレタンプレポリマー類、イソシアネート基同士を付加反応させて得られるアロファネート変性イソシアネート類、ビウレット変性イソシアネート類、ウレトジオン変性イソシアネート類、イソシアヌレート変性イソシアネート類、イソシアネート基の縮合反応等を利用したカルボジイミド変性体、ウレトニミン変性体、アシル尿素ジイソシアネート体等が挙げられる。 Furthermore, as the isocyanate compound (c2), those subjected to various modification reactions using the above isocyanate for the purpose of reducing vapor pressure, adjusting the viscosity, the number of functional groups, reactivity, and imparting special physical properties are also used. can do. Examples of these are urethane prepolymers that are reaction products with alcohols, allophanate-modified isocyanates obtained by addition reaction of isocyanate groups, biuret-modified isocyanates, uretdione-modified isocyanates, isocyanurate-modified isocyanates, Examples thereof include a carbodiimide-modified product, an uretonimine-modified product, an acylurea diisocyanate product, and the like utilizing an isocyanate group condensation reaction.
前記ウレタンプレポリマー類としては、例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、オレイルアルコール等の不飽和アルコールの2量体からなるジオール類、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ポリエステルポリオール等のポリオールと上記イソシアネート化合物とを反応させて得られる、末端にイソシアネート基を有する化合物類等が挙げられる。 Examples of the urethane prepolymers include diols composed of dimers of unsaturated alcohols such as ethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and oleyl alcohol, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, Examples thereof include compounds having an isocyanate group at the terminal, obtained by reacting a polyol such as polyester polyol with the isocyanate compound.
これらのイソシアネート化合物(c2)は、単独で用いても、2種類以上の混合物として用いても良い。 These isocyanate compounds (c2) may be used alone or as a mixture of two or more.
前記イソシアネート化合物(c2)と使用割合としては、特に制限されるものではないが、得られる硬化物の前記性能に優れる点から、水性エポキシ樹脂組成物中の樹脂固形分100重量部に対してイソシアネート化合物(c2)中の固形分を1〜30重量部で用いることが好ましく、更に好ましくは3〜25重量部である。 Although it does not restrict | limit especially as said isocyanate compound (c2) and a usage rate, From the point which is excellent in the said performance of the hardened | cured material obtained, it is isocyanate with respect to 100 weight part of resin solid content in an aqueous epoxy resin composition. The solid content in the compound (c2) is preferably 1 to 30 parts by weight, more preferably 3 to 25 parts by weight.
前記フェノール樹脂(c3)としては、フェノール類とアルデヒド化合物とを触媒の存在下に縮合反応させた化合物であれば特に限定されず、単独でも2種類以上の併用も可能である。 The phenol resin (c3) is not particularly limited as long as it is a compound obtained by condensation reaction of a phenol and an aldehyde compound in the presence of a catalyst, and can be used alone or in combination of two or more.
前記フェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−tert−ブチルフェノール、m−tert−ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−シクロヘキシルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール等の1価フェノール類や、ビスフェノールA、ビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールZ等のビスフェノール類、1,5−ジオキシナフタレン、1,6−ジオキシナフタレン等のナフタレンジオール類、ビフェノール、テトラメチルビフェノールが挙げられ、これらは単独または2種類以上の併用も可能である。 Examples of the phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-tert-butylphenol, m-tert-butylphenol, p-tert-butylphenol, p-cyclohexylphenol, nonylphenol, and xylenol. Monohydric phenols, bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, tetramethylbisphenol F, bisphenol AD, bisphenol Z, naphthalenediols such as 1,5-dioxynaphthalene, 1,6-dioxynaphthalene, biphenols, Examples thereof include tetramethylbiphenol, and these can be used alone or in combination of two or more.
前記触媒としては、塩基性触媒または酸触媒を使用することができる。塩基性触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物、アミン類、アンモニアなどが挙げられ、レゾール型縮合物が得られる。酸触媒としては塩酸、リン酸、シュウ酸等が挙げられ、ノボラック型縮合物が得られる。 As the catalyst, a basic catalyst or an acid catalyst can be used. Examples of the basic catalyst include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, amines, ammonia and the like, and a resol-type condensate is obtained. Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, phosphoric acid, oxalic acid, and the like, and a novolac type condensate is obtained.
前記フェノール樹脂(c3)の使用割合としては、特に限定されないが、水性エポキシ樹脂組成物の樹脂固形分100重量部に対してフェノール樹脂中の固形分1〜40重量部で用いることが好ましく、更に好ましくは2〜30重量部である。 Although it does not specifically limit as a usage-ratio of the said phenol resin (c3), It is preferable to use by 1-40 weight part of solid content in a phenol resin with respect to 100 weight part of resin solid content of an aqueous | water-based epoxy resin composition, Furthermore, Preferably it is 2-30 weight part.
また、本発明の水性エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、ハジキ防止剤、ダレ止め剤、流展剤、消泡剤、硬化促進剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を配合してもよい。 In addition, the aqueous epoxy resin composition of the present invention includes various additives such as a repellency inhibitor, an anti-sagging agent, a spreading agent, an antifoaming agent, a curing accelerator, an ultraviolet absorber, and a light stabilizer as necessary. May be blended.
本発明の水性エポキシ樹脂組成物の用途としては、特に制限されるものではないが、例えば、塗料、接着剤、繊維集束剤、コンクリートプライマー等として好適に用いることができる。 Although it does not restrict | limit especially as a use of the water-based epoxy resin composition of this invention, For example, it can use suitably as a coating material, an adhesive agent, a fiber sizing agent, a concrete primer, etc.
本発明の水性エポキシ樹脂組成物を塗料用途に用いる場合には、必要に応じて、防錆顔料、着色顔料、体質顔料等の各種フィラーや各種添加剤等を配合することが好ましい。前記防錆顔料としては亜鉛粉末、リンモリブテン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、クロム酸バリウム、クロム酸アルミニウム、グラファイト等の鱗片状顔料等が挙げられ、着色顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、硫化亜鉛、ベンガラが挙げられ、また体質顔料としては硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、カオリン等が挙げられる。これらフィラーの配合量としては、化合物(A)、水(B)及び必要に応じて配合される硬化剤(C)の合計100重量部に対して、10〜70重量部であることが、塗膜性能、塗装作業性等の点から好ましい。 When the aqueous epoxy resin composition of the present invention is used for coating applications, it is preferable to incorporate various fillers such as rust preventive pigments, colored pigments, extender pigments, various additives, and the like as necessary. Examples of the anticorrosion pigment include zinc powder, aluminum phosphomolybdate, zinc phosphate, aluminum phosphate, barium chromate, aluminum chromate, graphite and other scaly pigments, and the coloring pigment includes carbon black, oxidation pigment, etc. Examples thereof include titanium, zinc sulfide, and bengara. Examples of extender pigments include barium sulfate, calcium carbonate, talc, and kaolin. The blending amount of these fillers is 10 to 70 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the compound (A), water (B) and the curing agent (C) blended as necessary. It is preferable from the viewpoints of film performance and painting workability.
本発明の水性エポキシ樹脂組成物を塗料用に使用する場合における塗装方法については、特に限定されず、ロールコート、スプレー、刷毛、ヘラ、バーコーター、浸漬塗装、電着塗装方法にて行う事ができ、その加工方法としては、常温乾燥〜加熱硬化を行うことができる。加熱する場合は50〜250℃、好ましくは60〜230℃で、2〜30分、好ましくは5〜20分反応させることにより、塗膜を得ることが出来る。 The coating method in the case of using the aqueous epoxy resin composition of the present invention for coating is not particularly limited, and may be performed by roll coating, spraying, brushing, spatula, bar coater, dip coating, electrodeposition coating method. As the processing method, room temperature drying to heat curing can be performed. In the case of heating, a coating film can be obtained by reacting at 50 to 250 ° C., preferably 60 to 230 ° C., for 2 to 30 minutes, preferably 5 to 20 minutes.
また、本発明の水性エポキシ樹脂組成物を接着剤として使用する場合は、特に限定されず、スプレー、刷毛、ヘラにて基材へ塗布後、基材の接着面を合わせることで行う事ができ、接合部は周囲の固定や圧着する事で強固な接着層を形成することができる。基材としては鋼板、コンクリート、モルタル、木材、樹脂シート、樹脂フィルムが適し、必要に応じて研磨等の物理的処理やコロナ処理等の電気処理、化成処理等の化学処理などの各種表面処理を施した後に塗布すると更に好ましい。 In addition, when the aqueous epoxy resin composition of the present invention is used as an adhesive, it is not particularly limited, and can be performed by applying the sprayed, brushed, or spatula to the base material, and then matching the adhesive surface of the base material. In addition, the bonding portion can form a strong adhesive layer by fixing or pressing the periphery. Steel plates, concrete, mortar, wood, resin sheets, resin films are suitable as the base material, and various surface treatments such as physical treatment such as polishing, electrical treatment such as corona treatment, and chemical treatment such as chemical conversion treatment are performed as necessary. More preferably, it is applied after application.
また、本発明の水性エポキシ樹脂組成物を繊維集束剤として使用する場合は、特に限定されず行う事ができ、例えば、紡糸直後の繊維にローラーコーターを用いて塗布し、繊維ストランドとして巻き取った後、乾燥を行う方法が挙げられる。用いる繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、ガラス繊維、セラミック繊維、石綿繊維、炭素繊維、ステンレス繊維等の無機繊維、綿、麻等の天然繊維、ポリエステル、ポリアミド、ウレタン等の合成繊維等が挙げられ、その基材の形状としては短繊維、長繊維、ヤーン、マット、シート等が挙げられる。繊維集束剤としての使用量としては繊維に対して樹脂固形分として0.1〜2重量%であることが好ましい。 Further, when the aqueous epoxy resin composition of the present invention is used as a fiber sizing agent, it can be carried out without any particular limitation. For example, it is applied to a fiber immediately after spinning using a roller coater and wound as a fiber strand. Thereafter, a method of drying is mentioned. The fiber to be used is not particularly limited. For example, inorganic fibers such as glass fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, carbon fiber, and stainless steel fiber, natural fibers such as cotton and hemp, synthetic fibers such as polyester, polyamide, and urethane. Examples of the shape of the base material include short fibers, long fibers, yarns, mats, and sheets. The amount used as the fiber sizing agent is preferably 0.1 to 2% by weight as the resin solid content with respect to the fiber.
また、本発明の水性エポキシ樹脂組成物をコンクリートプライマーとして使用する場合は、特に限定されず、ロール、スプレー、刷毛、ヘラ、鏝にて行う事ができる。 Moreover, when using the water-based epoxy resin composition of this invention as a concrete primer, it is not specifically limited, It can carry out with a roll, a spray, a brush, a spatula, and a scissors.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、実施例中「部」、「%」は特に断りのない限り、重量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.
尚、(a1)の重量平均分子量の測定はGPCを使用し、以下の条件下で行った。
試料0.1gをTHF10mlに溶解して試料液を調整し、この試料液50μlをカラムに注入し、下記の条件で保持時間の測定を行った。重量平均分子量は、分子量既知のポリスチレンを標準物質とした換算値である。
機器:HLC−8220GPC(トーソー株式会社製)
カラム:TSG−GUARDCOLUMN+TSG−GEL G2000HXL×2本+TSG−GEL G3000HXL+TSG−GEL G4000HXL(全てトーソー株式会社製)
カラム温度:40℃
移動相、流量:THF(1ml/min)
ピーク検出法:RI
In addition, the measurement of the weight average molecular weight of (a1) was performed on condition of the following using GPC.
A sample solution was prepared by dissolving 0.1 g of a sample in 10 ml of THF, 50 μl of this sample solution was injected into a column, and the retention time was measured under the following conditions. The weight average molecular weight is a conversion value using polystyrene having a known molecular weight as a standard substance.
Equipment: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSG-GUARDCOLUMN + TSG-GEL G2000HXL × 2 + TSG-GEL G3000HXL + TSG-GEL G4000HXL (all manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Mobile phase, flow rate: THF (1 ml / min)
Peak detection method: RI
実施例1
温度計、撹拌装置、窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、EPICLON 850−S(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量188g/eq、大日本インキ化学工業株式会社製)300部とビスフェノールA 27部を仕込み、80℃まで加熱撹拌することによって均一にした。ここに、触媒としてテトラブチルホスホニウムクロライド80%水溶液を0.1部仕込み、更に140℃で3時間撹拌した。ここにトリフェニルホスフィン2.5部、アジピン酸172部を加え、更に140℃で4時間攪拌することにより重量平均分子量2,500の化合物(a1−i)を得た。ここにブチルセロソルブ 200部を仕込み、溶液が均一となった事を確認した後液温を90℃まで冷却した。続いてSY−GTA80(グリシジル基含有4級オニウム塩−80%水溶液、阪本薬品工業株式会社製)94部を仕込み更に90℃で3時間反応させた。最後にイオン交換水565部を加える事によって、不揮発分40%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−1)とする。
Example 1
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a nitrogen gas inlet tube, 300 parts of EPICLON 850-S (bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent 188 g / eq, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and bisphenol A 27 parts were charged and uniformized by heating and stirring to 80 ° C. Here, 0.1 part of an 80% aqueous solution of tetrabutylphosphonium chloride as a catalyst was added and further stirred at 140 ° C. for 3 hours. Thereto were added 2.5 parts of triphenylphosphine and 172 parts of adipic acid, and the mixture was further stirred at 140 ° C. for 4 hours to obtain a compound (a1-i) having a weight average molecular weight of 2,500. 200 parts of butyl cellosolve was added here, and after confirming that the solution became uniform, the liquid temperature was cooled to 90 ° C. Subsequently, 94 parts of SY-GTA80 (glycidyl group-containing quaternary onium salt-80% aqueous solution, manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was added and further reacted at 90 ° C. for 3 hours. Finally, 565 parts of ion-exchanged water was added to obtain a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 40%. This is defined as (E-1).
実施例2
実施例1において、ビスフェノールAを86部、トリフェニルホスフィン2.5部、アジピン酸を112部にて行い、重量平均分子量5,000の化合物(a1−ii)を得た。次にブチルセロソルブ192.5部、SY−GTA80 65部、イオン交換水567.2部に変更した以外は同様に行い、不揮発分40%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−2)とする。
Example 2
In Example 1, 86 parts of bisphenol A, 2.5 parts of triphenylphosphine, and 112 parts of adipic acid were used to obtain a compound (a1-ii) having a weight average molecular weight of 5,000. Next, it carried out similarly except having changed into 192.5 parts of butyl cellosolve, 65 parts of SY-GTA80, and 567.2 parts of ion-exchange water, and obtained the white liquid aqueous epoxy resin composition of 40% of non volatile matters. This is defined as (E-2).
実施例3
実施例1において、ビスフェノールA 86部、トリフェニルホスフィン2.4部、アジピン酸100部に変更する以外は実施例1と同様にして重量平均分子量10,000の化合物(a1−iii)を得た。更に実施例1において、ブチルセロソルブ 315.6部、SY−GTA 49.8部、イオン交換水 1253部に変更した以外は実施例1と同様にして、不揮発分25%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−3)とする。
Example 3
A compound (a1-iii) having a weight average molecular weight of 10,000 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 86 parts of bisphenol A, 2.4 parts of triphenylphosphine, and 100 parts of adipic acid were used. . Further, a white liquid aqueous epoxy resin having a non-volatile content of 25% was obtained in the same manner as in Example 1 except that 315.6 parts of butyl cellosolve, 49.8 parts of SY-GTA, and 1253 parts of ion-exchanged water were used. A composition was obtained. This is defined as (E-3).
実施例4
実施例1において、ビスフェノールA 86部、トリフェニルホスフィン2.3部、アジピン酸74.7部に変更する以外は実施例1と同様にして重量平均分子量21,000の化合物(a1−iv)を得た。更に実施例1においてSY−GTA80 17.4部、ブチルセロソルブ 358部、イオン交換水 1554部に変更した以外は同様に行い、不揮発分20%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−4)とする。
Example 4
In Example 1, except for changing to 86 parts of bisphenol A, 2.3 parts of triphenylphosphine, and 74.7 parts of adipic acid, the compound (a1-iv) having a weight average molecular weight of 21,000 was obtained in the same manner as in Example 1. Obtained. Further, a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 20% was obtained in the same manner as in Example 1 except that SY-GTA80 was changed to 17.4 parts, butyl cellosolve 358 parts, and ion-exchanged water 1554 parts. This is defined as (E-4).
実施例5
温度計、撹拌装置、窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、EPICLON 850−S(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量188g/eq、大日本インキ化学工業株式会社製)300部とビスフェノールA 35部およびビスフェノールF 46部を仕込み、80℃まで加熱撹拌することによって均一にした。ここに、触媒としてテトラブチルホスホニウムクロライド80%水溶液を0.1部仕込み、更に140℃で3時間撹拌した。ここにトリフェニルホスフィン2.1部、アジピン酸92部を加え、更に140℃で4時間攪拌することにより重量平均分子量16,000の化合物(a1−v)を得た。ここにブチルセロソルブ 375部を仕込み、溶液が均一となった事を確認した後液温を90℃まで冷却した。続いてSY−GTA80 34.3部を仕込み更に90℃で3時間反応させた。最後にイオン交換水 1619部を加える事によって、不揮発分20%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−5)とする。
Example 5
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a nitrogen gas inlet tube, 300 parts of EPICLON 850-S (bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent 188 g / eq, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and bisphenol A 35 parts and 46 parts of bisphenol F were charged, and uniformized by heating and stirring to 80 ° C. Here, 0.1 part of an 80% aqueous solution of tetrabutylphosphonium chloride as a catalyst was added and further stirred at 140 ° C. for 3 hours. To this, 2.1 parts of triphenylphosphine and 92 parts of adipic acid were added, and the mixture was further stirred at 140 ° C. for 4 hours to obtain a compound (a1-v) having a weight average molecular weight of 16,000. 375 parts of butyl cellosolve was added here, and after confirming that the solution became uniform, the liquid temperature was cooled to 90 ° C. Subsequently, 34.3 parts of SY-GTA80 was charged and further reacted at 90 ° C. for 3 hours. Finally, 1619 parts of ion-exchanged water was added to obtain a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 20%. This is defined as (E-5).
実施例6
温度計、撹拌装置、窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、EPICLON 830−S(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170g/eq、大日本インキ化学工業株式会社製)300部とビスフェノールA 35部およびビスフェノールF 59.8部を仕込み、80℃まで加熱撹拌することによって均一にした。ここに、触媒としてテトラブチルホスホニウムクロライド80%水溶液を0.2部仕込み、更に140℃で3時間撹拌した。ここにトリフェニルホスフィン2.4部、アジピン酸90部を加え、更に140℃で5時間攪拌することにより重量平均分子量14,000の化合物(a1−vi)を得た。ここにブチルセロソルブ 385部を仕込み、溶液が均一となった事を確認した後液温を90℃まで冷却した。続いてSY−GTA80 35.2部を仕込み更に90℃で3時間反応させた。最後にイオン交換水 1660部を加える事によって、不揮発分20%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E−6)とする。
Example 6
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a nitrogen gas introduction tube, 300 parts of EPICLON 830-S (bisphenol F type epoxy resin, epoxy equivalent 170 g / eq, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and bisphenol A 35 parts and 59.8 parts of bisphenol F were charged, and the mixture was uniformly heated to 80 ° C. with stirring. Here, 0.2 parts of 80% tetrabutylphosphonium chloride aqueous solution was charged as a catalyst and further stirred at 140 ° C. for 3 hours. 2.4 parts of triphenylphosphine and 90 parts of adipic acid were added thereto, and the mixture was further stirred at 140 ° C. for 5 hours to obtain a compound (a1-vi) having a weight average molecular weight of 14,000. 385 parts of butyl cellosolve was added here, and after confirming that the solution became uniform, the liquid temperature was cooled to 90 ° C. Subsequently, 35.2 parts of SY-GTA80 was charged and further reacted at 90 ° C. for 3 hours. Finally, 1660 parts of ion-exchanged water was added to obtain a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 20%. This is defined as (E-6).
比較例1
温度計、攪拌装置、窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、デナコールEX−201(レゾルシンのジグリシジルエーテル、エポキシ当量123g/eq、ナガセケミテックス株式会社製)300部、コハク酸 281部を仕込み、80℃まで加熱攪拌することによって均一にした。ここに、触媒としてトリフェニルホスフィン2.9部、仕込み、140℃に昇温後、5時間反応させ、重量平均分子量450の化合物を得た。ここにブチルセロソルブ 290部を仕込み、溶液が均一となった事を確認した後液温を90℃まで冷却した。続いてSY−GTA80 140部を仕込み更に90℃で3時間反応させた。最後にイオン交換水 441.5部を加える事によって、不揮発分40%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E’−1)とする。
Comparative Example 1
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a nitrogen gas inlet tube, 300 parts of Denacol EX-201 (diglycidyl ether of resorcin, epoxy equivalent 123 g / eq, manufactured by Nagase ChemteX Corporation), 281 parts of succinic acid Was made uniform by heating and stirring to 80 ° C. Here, 2.9 parts of triphenylphosphine was charged as a catalyst, heated to 140 ° C. and reacted for 5 hours to obtain a compound having a weight average molecular weight of 450. 290 parts of butyl cellosolve was added here, and after confirming that the solution became uniform, the liquid temperature was cooled to 90 ° C. Subsequently, 140 parts of SY-GTA80 was charged and further reacted at 90 ° C. for 3 hours. Finally, 441.5 parts of ion-exchanged water was added to obtain a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 40%. This is defined as (E′-1).
比較例2
温度計、撹拌装置、窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコに、EPICLON 850−S 150部、ビスフェノールA 35部、ビスフェノールF 46部を仕込み、80℃まで加熱撹拌することによって均一にした。ここに、触媒としてテトラブチルホスホニウムクロライド80%水溶液を0.2部仕込み、更に140℃で3時間撹拌した。ここにトリフェニルホスフィン1.5部、アジピン酸72.5部を加え、更に140℃で5時間撹拌させることで重量平均分子量70,000の化合物を得た。ここにブチルセロソルブ 616部を仕込み、溶液が均一となった事を確認した後液温を80℃まで冷却した。続いてSY−GTA80 10.7部を仕込み更に90℃で3時間反応させた。最後にイオン交換水 2000部を加える事によって、不揮発分15%の白色液体状の水性エポキシ樹脂組成物を得た。これを(E’−2)とする。
Comparative Example 2
150 parts of EPICLON 850-S, 35 parts of bisphenol A, and 46 parts of bisphenol F were charged into a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a nitrogen gas introduction tube, and the mixture was uniformly heated to 80 ° C. with stirring. Here, 0.2 parts of 80% tetrabutylphosphonium chloride aqueous solution was charged as a catalyst and further stirred at 140 ° C. for 3 hours. 1.5 parts of triphenylphosphine and 72.5 parts of adipic acid were added thereto, and the mixture was further stirred at 140 ° C. for 5 hours to obtain a compound having a weight average molecular weight of 70,000. 616 parts of butyl cellosolve was added here, and after confirming that the solution became uniform, the liquid temperature was cooled to 80 ° C. Subsequently, 10.7 parts of SY-GTA80 was charged and further reacted at 90 ° C. for 3 hours. Finally, 2000 parts of ion-exchanged water was added to obtain a white liquid aqueous epoxy resin composition having a nonvolatile content of 15%. This is defined as (E′-2).
表1に、実施例1〜6、比較例1〜2で得られた水性エポキシ樹脂組成物(E−1)〜(E−6)及び(E’−1)、(E’−2)の性状値および、40℃の乾燥機内保存時における外観の変化を示す。表1において、ワニス保存安定性は、水性エポキシ樹脂組成物を100ml容量のマヨネーズ瓶に90g量り取り、40℃の乾燥機内にて保管し、所定の経過時間後に目視にて外観を観察した。
〇:沈殿、分離なし。×:分離が見られる。××:凝集物発生。
また、安定性試験6ヵ月後のマヨネーズ瓶を開け、臭気について官能試験を行った。
○:臭気無し。×:臭気有り。
Table 1 shows the aqueous epoxy resin compositions (E-1) to (E-6) and (E′-1) and (E′-2) obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. The property value and the change in appearance when stored in a dryer at 40 ° C. are shown. In Table 1, varnish storage stability was measured by weighing 90 g of an aqueous epoxy resin composition into a 100 ml mayonnaise bottle, storing it in a dryer at 40 ° C., and visually observing the appearance after a predetermined elapsed time.
○: No precipitation or separation. X: Separation is observed. XX: Aggregate generation.
Moreover, the mayonnaise bottle 6 months after the stability test was opened, and a sensory test was conducted for odor.
○: No odor. X: Odor is present.
表1の脚注
NV(%):水性エポキシ樹脂組成物中の不揮発分(%)
Footnotes in Table 1 NV (%): non-volatile content (%) in aqueous epoxy resin composition
試験例1〜13、及び比較試験例1〜6
次に、得られた水性エポキシ樹脂組成物を用いて表2〜表4の配合比で水性塗料を作成し、#400のサンドペーバーで表面処理を行った冷却圧延鋼板に対しバーコーターにて乾燥膜厚が20μmとなるように塗布した後、塗膜物性評価を行った。なお、表2記載のラッカー塗膜物性は100℃×20分+25℃×5日後養生後の試験結果であり、表3〜5記載の塗膜物性(硬化剤併用系)は160℃×20分焼付後の試験結果である。尚、各試験方法及び評価基準は下記の通りである。
Test Examples 1 to 13 and Comparative Test Examples 1 to 6
Next, water-based paints were prepared using the obtained water-based epoxy resin compositions at the mixing ratios shown in Tables 2 to 4, and dried with a bar coater on the cold-rolled steel sheet that had been surface-treated with # 400 sandpaper. After coating so that the film thickness was 20 μm, the coating film properties were evaluated. The lacquer coating properties shown in Table 2 are the test results after curing at 100 ° C. × 20 minutes + 25 ° C. × 5 days, and the coating properties (curing agent combined system) shown in Tables 3 to 5 are 160 ° C. × 20 minutes. It is a test result after baking. Each test method and evaluation criteria are as follows.
塗料安定性:作製した塗料を100ml容量のマヨネーズ瓶に90g量り取り、室温(25℃)下に保管し、所定の経過時間後に目視にて外観を観察した。(硬化剤を用いた場合も同様、硬化剤・硬化触媒を所定量配合した塗料にて安定性試験を行った。)
〇:沈殿、分離なし。×:分離が見られる。××:凝集物発生。
Paint stability: 90 g of the prepared paint was weighed into a 100 ml mayonnaise bottle, stored at room temperature (25 ° C.), and visually observed after a predetermined time. (Similarly, when a curing agent was used, a stability test was conducted with a paint containing a predetermined amount of a curing agent and a curing catalyst.)
○: No precipitation or separation. X: Separation is observed. XX: Aggregate generation.
衝撃強度:JIS K−5600−5−3(1999)に準拠し、デュポン式にて、撃心1/2インチ、荷重500gにて行った。
〇:50cmで亀裂等の発生無し。×:50cmで亀裂等の発生が認められる。
Impact strength: Measured according to JIS K-5600-5-3 (1999), DuPont type, with a half-shock and a load of 500 g.
◯: No crack or the like at 50 cm. X: Generation | occurrence | production of a crack etc. is recognized by 50 cm.
碁盤目試験:JIS K−5600−5−6(1999)に準拠し、1mm間隔で切れ目を入れ、テープを貼り付け後に引き剥がした後の塗膜状態を目視で観察した。
〇:剥がれなし。×:剥がれが見られる。
Cross cut test: According to JIS K-5600-5-6 (1999), cuts were made at intervals of 1 mm, and the state of the coating film was visually observed after peeling off after applying the tape.
○: No peeling. X: Peeling is seen.
MEKラビング:塗膜に対してMEKを染み込ませたウエスを一定の力でこすり、基材表面が現れるまで試験した。
〇:100往復以上。×:100往復以内に基材まで達する。
MEK rubbing: A cloth impregnated with MEK was rubbed with a certain force until the surface of the substrate appeared.
○: 100 round trips or more. X: A base material is reached within 100 reciprocations.
耐湿性:試験片を温度48℃、湿度98%の試験器内に置き、300hr後の塗膜表面に発生した膨れを観察した。
〇:膨れ発生せず。×:膨れ発生。
Moisture resistance: The test piece was placed in a tester having a temperature of 48 ° C. and a humidity of 98%, and the swelling generated on the coating film surface after 300 hours was observed.
◯: No swelling occurs. X: Swelling occurred.
SST:JIS K−5600−7−1(1999)に準拠して行った。試験片にカッターでクロスカットを入れた後、試験器内に置き、300hr試験を行った後、クロスカット部からの塗膜の膨れ幅を記す。単位はmmである。 SST: Performed according to JIS K-5600-7-1 (1999). After putting a crosscut into the test piece with a cutter, placing it in a tester and conducting a 300 hr test, the swell width of the coating film from the crosscut portion is noted. The unit is mm.
表2の脚注
P−W−2 :菊地色素株式会社製 防錆顔料
NS#100 :日東粉化株式会社製 炭酸カルシウム
SW :日本タルク株式会社製 タルク
BYK−341:ビックケミー社製 添加剤
PWC(%) :塗料固形分に占める充填剤の重量割合
NV(%) :塗料の不揮発分(樹脂+充填剤)
Footnotes in Table 2 P-W-2: Anti-corrosive pigment manufactured by Kikuchi Dye Co., Ltd. NS # 100: Calcium carbonate manufactured by Nitto Flour Chemical Co., Ltd. SW: Talc BYK-341 manufactured by Nihon Talc Co., Ltd. ): Weight ratio of filler to solid content of paint NV (%): Non-volatile content of paint (resin + filler)
表3の脚注
S−695:大日本インキ化学工業株式会社製 水溶性メチルエーテル化メラミン樹脂「ウォーターゾールS−695」不揮発分65%
硬化触媒 :大日本インキ化学工業株式会社製 ベッカミンP−198
Footnotes in Table 3 S-695: Water-soluble methyl etherified melamine resin “Watersol S-695” manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., 65% nonvolatile content
Curing catalyst: Dainippon Ink & Chemicals, Inc. Becamine P-198
表4の脚注
DNW−500:大日本インキ化学工業株式会社製 水溶性イソシアネート「バーノックDNW−500」不揮発分80%、NCO含有量13.5%
Footnotes in Table 4 DNW-500: manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc. Water-soluble isocyanate “Bernock DNW-500” non-volatile content 80%, NCO content 13.5%
表5の脚注
ヒタノール4010:日立化成工業株式会社製 レゾール 「ヒタノール4010」
Footnotes in Table 5 Hitanol 4010: Resol “Hitanol 4010” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
表2〜5からも明らかの通り、本発明の水性エポキシ樹脂組成物はワニスの保存安定性に優れ、更に塗料用として使用した場合、塗料の保存安定性及び塗膜物性に優れていた。更に、揮発成分にアミンを含有しないため、保存中並びに加熱加工時に臭気の発生はなく、加熱炉の腐食を起こさなかった。
As is clear from Tables 2 to 5, the aqueous epoxy resin composition of the present invention was excellent in storage stability of varnish, and was further excellent in storage stability of paint and physical properties of coating film when used for coating. Furthermore, since no volatile component contains an amine, no odor was generated during storage and during heat processing, and corrosion of the heating furnace did not occur.
Claims (6)
で表される化合物である請求項1記載の水性エポキシ樹脂組成物。 The glycidyl group-containing quaternary onium salt (a2) is represented by the following general formula (1)
The aqueous epoxy resin composition according to claim 1, which is a compound represented by the formula:
The aqueous epoxy resin composition according to claim 5, wherein the curing agent (C) is at least one compound selected from the group consisting of an amino resin (c1), an isocyanate compound (c2), and a phenol resin (c3).
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