JP2008248227A - 硬化剤組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポットライフが長く、水性エマルジョン又は分散液が安定化されたアミン−エポキシ硬化剤組成物を提供。
【解決手段】アルキル化ポリアルキレンアミン化合物とポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物、並びに、2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供するとともに、該組成物から製造される物品もまた提供する。
【選択図】なし
【解決手段】アルキル化ポリアルキレンアミン化合物とポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物、並びに、2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供するとともに、該組成物から製造される物品もまた提供する。
【選択図】なし
Description
本発明は一般に、アルキル化ポリアルキレンアミン化合物、かかる化合物から誘導される硬化剤及びアミン−エポキシ組成物、並びにかかる化合物及び/又は組成物から製造される物品に関するものである。
アミンを基にした硬化剤により硬化し(cured)、硬化し(hardened)、及び/又は架橋する特定のエポキシ樹脂はよく知られている。このようなアミン−エポキシ材料は、コーティング剤、接着剤、及び複合材料から、コンクリート床用配合物のような土木工学用途に至る範囲の用途に幅広く使用されている。
揮発性有機化合物(VOC)に関する規制のため、有機溶媒からの放出を低減又はなくすことが有益となり得る。従って、数多くの水性硬化剤組成物及び水性アミン−エポキシ組成物が過去10年間に開発されてきた。これらの水性アミン−エポキシ系のうちの幾つかには有機溶媒が存在しないため、有機溶媒の存在にしばしば付随する臭気、環境及び健康上の危険性が排除できる。
しかしながら、水性の硬化剤及びアミン−エポキシ系には多くの工業的問題が残っている。例えば、水性アミン−エポキシ組成物から作られたコーティング剤は、産業界でブラッシュ、カルバメート化、及び浸出なる用語で特徴付けられる劣悪な表面外観をしばしば有する。これらの問題は、一つにはアミン硬化剤とエポキシ樹脂の不適合性に起因し、それが相分離を引き起こしコーティング表面へのアミンの移行をもたらす。この問題に対処するため、適合性が改善されるようアミン硬化剤を改変することが多くの場合必要となるが、それはコストと複雑性を加えることになり得る。
一部の適用では、水で希釈することにより、水性硬化剤が比較的低固形分、例えば40%未満の固形分となるよう配合することが望ましい。あいにく多くの水性硬化剤組成物は、配合物の相分離を引き起こさずに希釈することができず、それは、透明な配合物に濁りが出ることで明らかにされる。このような相分離は、保存中に硬化剤配合物の不安定性を招き得るため望ましくない。場合によっては、作業現場で、且つ使用のため硬化剤をエポキシ樹脂と混合する直前になって初めて水で希釈することで、この問題に対処できる。管理された製造環境で特定の固形分含有量を配合することとは対照的に、作業現場での配合は、むらのある混合及び汚染物質の導入を招くことがあり、それが最終用途において性能の問題を惹起し得る。水性製品の安定性を改善する別の方法は、カルボン酸のような酸を添加することである。一般にこのアプローチは、最終的な硬化製品の耐水性及び耐化学薬品性に悪影響を与える。
更に、多くの水性アミン−エポキシ組成物はポットライフが短く、時に30分から2時間という短いポットライフである。ポットライフとは、エポキシ樹脂と硬化剤(hardener)又は硬化剤(curing agent)の混合後、基材にコーティング又は塗膜するのに利用可能な時間である。ポットライフの終了は、配合物粘度の急激な上昇によって、又は硬化したコーティング又は塗膜の光沢又は硬度といった性質の有害な変化によって明らかにすることができる。こうした性質の低下は、コーティングが基材に適用され硬化してしまうまで問題が検知できないことから、特に問題がある。
水性アミン−エポキシ系をセメント質又はコンクリート基材に適用する場合、水性エマルジョン又は分散液が不安定化されるということがしばしば見いだされる。これは、劣悪な外観、基材付着性の低下、及び性能特性、例えば耐化学薬品性などの低下を招きかねない。
アミン−エポキシコーティング剤産業で使用されるアミンを基剤とする水性硬化剤及びアミン−エポキシ組成物は数多くあるが、これら既知製品で完全に上記のニーズに対処し又は問題を解決しているものはない。従って、本発明が目指しているのはこの目標である。
本発明は、新規な硬化剤組成物及びかかる組成物を製造する方法を開示する。これらの新規硬化剤組成物は、エポキシ樹脂を硬化(cure)、硬化(harden)、及び/又は架橋させるために使用できる。本発明に係る硬化剤組成物は、
(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物を含む。
(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物を含む。
別の側面では、本発明は、
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
一般に、本発明に係る硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のアミン水素当量(AHEW)を有する。
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
一般に、本発明に係る硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のアミン水素当量(AHEW)を有する。
水性硬化剤組成物は本発明の範囲内にある。このような水性硬化剤組成物は、
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、並びに、
(iii)水、
の接触生成物を含む。
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、並びに、
(iii)水、
の接触生成物を含む。
更に別の側面では、本発明は、アミン−エポキシ組成物を提供する。例えば、本発明に係るアミン−エポキシ組成物は、
A)(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物、並びに、
B)少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物、
の反応生成物を含む。
A)(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物、並びに、
B)少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物、
の反応生成物を含む。
更に、本発明の別の側面では、直ぐ上で説明したアミン−エポキシ組成物と水とを含む水性アミン−エポキシ組成物が提供される。これらの新規な水性アミン−エポキシ組成物は、コンクリート又はセメント質材料と接触した時の安定性が良好であり、そして塗膜又はコーティングの形態にある時に優れた光沢及び良好な硬度を示す。
ここに開示するアミン−エポキシ組成物から製造される製造物品としては、接着剤、コーティング剤、下塗り剤、シーラント、硬化性化合物、建造物(construction products)、床材、又は複合製品が挙げられるが、製造物品はこれらに限定されない。更に、このようなコーティング剤、下塗り剤、シーラント、又は硬化性化合物を金属又はセメント質基材に適用することができる。
〔定義〕
当業者が本発明の詳細な説明を理解するのを助けるため、以下の定義及び略語を提示する。
AHEW − アミン水素当量。
Aq100 − Anquawhite(登録商標) 100。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
Aq401 − Anquamine(登録商標) 401。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
Aq701 − Anquamine(登録商標) 701。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
DETA − ジエチレントリアミン。
EDA − エチレンジアミン。
Epikote(登録商標) 828 − Hexionから市販されている、エポキシ当量およそ184〜192の液体エポキシ樹脂。
N3 − N−3−アミノプロピルエチレンジアミン。
N4 − N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン。
N5 − N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン。
PEHA − ペンタエチレンヘキサミン。
TEPA − テラエチレンペンタミン。
TETA − トリエチレンテトラミン。
当業者が本発明の詳細な説明を理解するのを助けるため、以下の定義及び略語を提示する。
AHEW − アミン水素当量。
Aq100 − Anquawhite(登録商標) 100。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
Aq401 − Anquamine(登録商標) 401。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
Aq701 − Anquamine(登録商標) 701。Air Products and Chemicals, Inc.から市販されている水性ポリアミン付加物。
DETA − ジエチレントリアミン。
EDA − エチレンジアミン。
Epikote(登録商標) 828 − Hexionから市販されている、エポキシ当量およそ184〜192の液体エポキシ樹脂。
N3 − N−3−アミノプロピルエチレンジアミン。
N4 − N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン。
N5 − N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン。
PEHA − ペンタエチレンヘキサミン。
TEPA − テラエチレンペンタミン。
TETA − トリエチレンテトラミン。
〔アミン及びエポキシ−アミン組成物〕
本発明は、新規な硬化剤組成物及びこられの硬化剤組成物を製造する方法を開示する。本発明に係る硬化剤組成物は、エポキシ樹脂を硬化(cure)、硬化(harden)、及び/又は架橋させるために使用できる。このような組成物は、
(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物を含む。
一般に、この硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のアミン水素当量(AHEW)を有する。別の側面では、硬化剤組成物は100%固形分を基準として約60〜約400、又は約80〜約300のAHEWを有する。更に、硬化剤組成物は100%固形分を基準として約100〜約200のAHEWを有し得る。
本発明は、新規な硬化剤組成物及びこられの硬化剤組成物を製造する方法を開示する。本発明に係る硬化剤組成物は、エポキシ樹脂を硬化(cure)、硬化(harden)、及び/又は架橋させるために使用できる。このような組成物は、
(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物を含む。
一般に、この硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のアミン水素当量(AHEW)を有する。別の側面では、硬化剤組成物は100%固形分を基準として約60〜約400、又は約80〜約300のAHEWを有する。更に、硬化剤組成物は100%固形分を基準として約100〜約200のAHEWを有し得る。
別の側面では、本発明は、
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
本発明のこの側面における硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のAHEWを有し得る。更に、このような硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約55〜約450、約60〜約400、約70〜約350、約80〜約300、又は約90〜約250の範囲のAHEWを有し得る。別の側面では、この硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約100〜約200のAHEWを有する。
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
本発明のこの側面における硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約50〜約500のAHEWを有し得る。更に、このような硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約55〜約450、約60〜約400、約70〜約350、約80〜約300、又は約90〜約250の範囲のAHEWを有し得る。別の側面では、この硬化剤組成物は、100%固形分を基準として約100〜約200のAHEWを有する。
100%固形分を基準とした硬化剤組成物のAHEWは、以下の式で求められる。
(式中、
Aはポリアルキレンポリエーテルポリオールで変性されたポリエポキシド樹脂を表し、
Bはアルキル化ポリアルキレンアミン化合物を表し、
2は多官能性アミンを表し、
Wt.は100%固形分を基準とした重量を表し、
AHEWはそれぞれのアミン水素当量を表し、
EEWAは樹脂Aのエポキシ当量を表し、ASTM D 1652−97又は類似の方法を用いる滴定によって求められる。)
Aはポリアルキレンポリエーテルポリオールで変性されたポリエポキシド樹脂を表し、
Bはアルキル化ポリアルキレンアミン化合物を表し、
2は多官能性アミンを表し、
Wt.は100%固形分を基準とした重量を表し、
AHEWはそれぞれのアミン水素当量を表し、
EEWAは樹脂Aのエポキシ当量を表し、ASTM D 1652−97又は類似の方法を用いる滴定によって求められる。)
多官能性アミンがアルキル化ポリアルキレンアミンと異なる場合、AHEW2はその化学構造に基づいて計算でき、又は、混合物の場合たいていはそのアミンの供給者により提供される。アルキル化ポリアルキレンアミン化合物のAHEWであるAHEWBは、ポリアルキレンアミンが、例えばアルデヒド/ケトン化合物xモルのポリアルキレンアミン化合物PAA1モルによる還元的アミノ化生成物であると仮定して、以下の式を用いて求められる(ポリアルキレンアミン化合物及びアルデヒド/ケトン化合物は下記で詳細に検討される)。
(式中、
MWPAAはポリアルキレンアミンの平均分子量であり、
MWAld/Ketはアルデヒド又はケトン化合物の分子量であり、
fはポリアルキレンアミンの平均アミン水素官能性であり、
MWAPAAはアルキル化ポリアルキレンアミンの平均分子量であって、以下のように算出できる。
MWAPAA = MWPAA + x・(MWAld/Ket − 16))
MWPAAはポリアルキレンアミンの平均分子量であり、
MWAld/Ketはアルデヒド又はケトン化合物の分子量であり、
fはポリアルキレンアミンの平均アミン水素官能性であり、
MWAPAAはアルキル化ポリアルキレンアミンの平均分子量であって、以下のように算出できる。
MWAPAA = MWPAA + x・(MWAld/Ket − 16))
多官能性アミンの量に対する、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン及び少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の反応生成物の相対量は様々であることができる。この変動は、例えば最終用途の物品、その所望の特性、及びその最終用途物品の製造に用いられる製作方法及び条件に依存する。
更に、ここに記載の硬化剤組成物は、溶媒なしとすることができ、これは無溶媒又は100%固形分とも呼ばれる。あるいは、本発明の別の側面において、これらの組成物は更に、少なくとも一つの希釈剤、例えば水、有機溶媒、又は有機もしくは無機酸などを含むことができる。適当な有機溶媒は、アミン配合物化学分野の当業者に周知である。本発明での使用に好適な有機溶媒の例としては、ベンジルアルコール、ブタノール、トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなど、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、有機溶媒はこれらに限定されるわけではない。有機及び無機酸の非限定的な例は、酢酸、スルファミン酸、乳酸、サリチル酸、セバシン酸、ホウ酸、リン酸等、又はそれらの組み合わせである。このような酸は硬化剤組成物の、例えば水への溶解度を増大させることができる。しかしながら酸の使用は、硬化したアミン−エポキシ組成物の感水性を増大させることがある。
水性硬化剤組成物は本発明の範囲内にある。水性硬化剤組成物は、
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、並びに、
(iii)水、
の接触生成物を含む。
(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、並びに、
(iii)水、
の接触生成物を含む。
本発明の硬化剤組成物は、アルキル化ポリアルキレンアミン化合物に対して様々な反応体比の変性ポリエポキシド樹脂で製造できる。少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンのモル数に対する少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂中の化学量論的エポキシ基の数の比率が約0.2:1ないし約1.3:1の範囲であることは、本発明の範囲内にある。別の側面では、この比率は約0.25:1、約0.3:1、約0.4:1、約0.5:1、約0.6:1、約0.7:1、約0.8:1、約0.9:1、約1:1、約1.1:1、約1.2:1、又は約1.25:1である。更に別の側面では、この比率は約0.3:1ないし約1.25:1、又は約0.4:1ないし約1.2:1の範囲にある。あるいは、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンのモル数に対する少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂中の化学量論的エポキシ基の数の比率は、約0.5:1ないし約1.1:1の範囲にある。更なる側面では、この比率は約0.7:1ないし約1.1:1、又は約0.9:1ないし約1.1:1の範囲にある。
本発明によれば、硬化剤組成物の製造方法が提供される。この方法は、少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂及び少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン化合物のうちの一方を他方に加えることを含み、これは反応器、容器、又はその他の入れ物中で実施できる。一つの成分、例えばポリエポキシド樹脂を、一般に約1〜約3時間かけて、ゆっくりと他方に加える。反応温度は約50℃と約150℃の間とすることができる。反応温度は添加工程の間、実質的に一定に維持することができる。別の側面では、反応温度は約70℃と約85℃の間とすることができる。この反応は発熱を引き起こし、温度を設定点より高く上昇させることがある。添加工程の終了後、温度を変えることができる。添加工程後の温度は約50℃と約150℃の間である。あるいは、この段階での温度は約100℃と約130℃の間であることができる。実質的に反応を完結させるため、この反応は更におよそ30分間ないし約2時間の間継続させることができる。本発明に係る硬化剤組成物の合成の非限定的の例を、下記の例14〜28で説明する。
反応生成物を製造するにあたり、この硬化剤組成物は極めて粘稠となることがあり、そのような場合は反応器に溶媒を加えることができる。溶媒の例には、n−ブタノール、トルエン、キシレンなど、又はそれらの混合物が含まれるが、溶媒はこれらに限定されない。溶媒は、反応が完結した後に蒸留によって除去でき、そして場合によっては、粘度を低く保つため、又は水性硬化剤組成物を作るため、水に置き換えることができる。
本発明の別の側面では、粘度を低下させ、且つ硬化剤組成物にとって望ましいAHEWを標的とするため、反応生成物が冷える前に、少なくとも一つの多官能性アミンを添加する。所望により、そのような水性硬化剤組成物にとって望ましい固形分含有率に到達するため、水を添加する。
更に、本発明に係る水性硬化剤組成物は、水で希釈した後に単相系を形成することが有益となり得る。例えば、本発明は、約20℃で水性組成物を提供するが、この場合、この硬化剤組成物を水で40%未満の固形分となるよう希釈して単相の水性硬化剤組成物を形成させる。この水性硬化剤組成物は実質上共溶媒を含まない。実質上共溶媒を含まない、とは、水性硬化剤配合物中に存在する水以外の溶媒又は希釈剤(例えば、酸又は有機溶媒)が1重量%未満であることを意味する。アミン基をプロトン化するために酸が使用でき、それにより硬化剤組成物の水への溶解度を増大させることができる。更に、これらの単相水性組成物又は配合物は、肉眼で実質上透明である。別の側面では、20%未満の固形分となるよう水で希釈した後に、単相水性硬化剤組成物を、上記と同じ条件下で作ることができる。更なる側面では、10%未満の固形分となるよう水で希釈した後に、約20℃で、そして実質上共溶媒を含まないように、単相水性組成物を作ることができる。
ここに記載の水性硬化剤組成物は、単相の均一性を長時間維持できるが、これは製品の保存とその後の意図する用途での使用に必要とされることがある。更に、当業者には理解されるように、これらの組成物が実質上共溶媒を含まないならば、それらは実質上VOCを含まず、これは環境、健康及び安全性の問題にとって有益となり得る。
水性硬化剤組成物は、単官能性エポキシド、例えばフェニルグリシジルエーテル、o−クレシルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、n−ブチルグリシジルエーテル、及びその他類似のグリシジルエーテル又はエステルなどで、更に変性することもできる。所望により、本発明の硬化剤組成物は更に、有機酸、例えば酢酸、スルファミン酸、乳酸、サリチル酸、及びセバシン酸など、又は無機酸、例えばホウ酸及びリン酸など、又はそれらの組み合わせを含み得る。酸官能性の添加は、硬化剤組成物の水への溶解度を増大させ得る。更に、ここに開示する硬化剤組成物を他の市販硬化剤と混合することができる。そのような市販硬化剤としては、水性硬化剤が挙げられ(但しこれに限定されない)、そしてそれは、特定の性質、例えば硬化速度、乾燥速度、硬度発現、透明度、及び光沢などを目的として、混合物で使用できる。
更に別の側面では、本発明はアミン−エポキシ組成物を提供する。例えば、本発明によるアミン−エポキシ組成物は、
A)(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物、並びに、
B)少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物、
の反応生成物を含む。
A)(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物、並びに、
B)少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物、
の反応生成物を含む。
更に、本発明の別の側面では、直ぐ上に記載したアミン−エポキシ組成物及び水を含む水性アミン−エポキシ組成物が提供される。これらの新規な水性アミン−エポキシ組成物は、コンクリート又はセメント質材料と接触した場合に良好な安定性を有し、塗膜又はコーティングの形態にある場合に優れた光沢と良好な硬度を発現する。
本発明はまた、上記のアミン−エポキシ組成物を含む製造物品も包含する。そのような物品としては、接着剤、コーティング剤、下塗り剤、シーラント、硬化性化合物、建造物、床材、又は複合製品が挙げられるが、これらに限定はされない。本発明の組成物と共に更なる成分又は添加剤を使用して、製造物品を製造することができる。更に、このようなコーティング剤、下塗り剤、シーラント、又は硬化性化合物を、金属又はセメント質基材に適用することができる。
硬化剤組成物又は硬化剤の量に対してエポキシ組成物について選択される相対量は、例えば最終用途の物品、その望ましい性質、並びに最終用途物品の製造に用いられる製作方法及び条件に依存して変わり得る。例えば、特定のアミン−エポキシ組成物を用いるコーティング用途においては、硬化剤組成物の量に対してより多くのエポキシ樹脂を取り入れることが、乾燥時間は長いが高い硬度及び光沢で測定される改善された外観を有するコーティングをもたらし得る。本発明に係るアミン−エポキシ組成物は一般に、硬化剤組成物中のアミン水素に対するエポキシ組成物中のエポキシ基の化学量論的比率が、約1.5:1ないし約0.7:1の範囲である。例えば、このようなアミン−エポキシ組成物は、約1.5:1、約1.4:1、約1.3:1、約1.2:1、約1.1:1、約1:1、約0.9:1、約0.8:1、又は約0.7:1の化学量論的比率を有し得る。別の側面では、この化学量論的比率は、約1.3:1ないし約0.7:1の範囲である。更に別の側面では、化学量論的比率は約1.2:1ないし約0.8:1の範囲である。更に別の側面では、化学量論的比率は約1.1:1ないし約0.9:1の範囲である。本発明による水性アミン−エポキシ組成物の非限定的例を、下記の例29〜52で説明する。
出願人らは、本発明におけるいくつかのタイプの範囲を開示する。これらは、AHEWの範囲、炭素原子数の範囲、整数の範囲、及び反応体比率と化学量論的比率の範囲を包含するが、それらに限定されるわけではない。出願人らが何らかのタイプの範囲を開示又は特許請求する場合、出願人らの意図は、そのような範囲が合理的に包含することのできる可能なそれぞれ個別の数、そしてまたそれらに包含される任意の下位範囲及び下位範囲の組み合わせを開示又は特許請求することである。例えば、出願人らが特定の数の炭素原子を有する化学部分を開示又は特許請求する時、出願人らの意図は、ここでの開示と呼応した、そのような範囲が包含し得る可能な個別の数の全てを開示又は特許請求することである。例えば、ここで使用する、「R1」はC1〜C16アルキル基、又は換言して1〜16個の炭素原子を有するアルキル基との開示は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、又は16個の炭素原子を有するアルキル基、またこれらの2つの数の間の任意の範囲のもの(例えばC6〜C13アルキル基)、そしてまたこれらの2つの数の間の範囲の任意の組み合わせを含むもの(例えばC2〜C4及びC6〜C8アルキル基)から独立して選ぶことができる「R1」基を指す。
同様に、もう一つの代表例は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンのモル数に対する少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂中の化学量論的エポキシ基の数の反応体比率に従う。例えばこの比率が約0.2:1ないし約1.3:1の範囲にあるとの開示によって、出願人らは、その比率を約0.2:1、約0.3:1、約0.4:1、約0.5:1、約0.6:1、約0.7:1、約0.8:1、約0.9:1、約1:1、約1.1:1、約1:2:1、又は約1.3:1から選択できるということを意図している。同様に、ここに開示する他の全ての範囲は、これら二つの例と同じようにして解釈すべきである。
出願人らは、例えば出願人らが本出願の出願時点で気づいていないかもしれない参考文献を考慮するため、開示された全内容より何らかの理由で少なく特許請求することを選択した場合に、但し書きをつける、あるいは特定の範囲に従って又はそれに類した任意の方式で特許請求することのできる、任意の群の個別的成員(その群の範囲内にある任意の下位範囲又は下位範囲の組み合わせを含めて)を除外するという権利を留保する。更に出願人らは、例えば出願人らが本出願の出願時点で気づいていないかも知れない参考文献を考慮するため、開示された全内容より何らかの理由で少なく特許請求することを選択した場合に、但し書きをつける、あるいは任意の個別の置換基、類似体、化合物、配位子、構造、又はそれらの群を除外するという権利を留保する。
ここで使用する「接触生成物」という語は、成分を任意の順序、任意の方式、及び任意の時間一緒に接触させる組成物を記述するのに用いられる。例えば、これらの成分はブレンド又は混合によって接触させることができる。更に、任意の成分の接触は、ここに記載の組成物又は配合物のその他の任意の成分の存在下又は不在下で行うことができる。追加の材料又は成分を混ぜ合わせるのは、当業者に知られた任意の方法で行うことができる。
組成物及び方法は、様々な成分又は工程を「含む」という形で記述されるが、この組成物及び方法は、様々な成分又は工程「から本質的になる」又は「からなる」ということもあり得る。
〔アルキル化ポリアルキレンアミン〕
本発明のアルキル化ポリアルキレンアミン化合物の製造に有用なポリアルキレンアミン化合物としては、ポリエチレンアミン、ポリプロピレンアミン、アミノプロピル化エチレンジアミン、アミノプロピル化プロピレンジアミン、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、ポリアルキレンアミン化合物はそれらに限定されるわけではない。ポリエチレンアミンの非限定的例には、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、及びその他の高級ポリエチレンアミンが含まれるが、これらに限定されるわけではない。好適なポリプロピレンアミンには、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、及びその他の高級ポリプロピレンアミンが含まれるが、これらに限定されるわけではない。アミノプロピル化エチレンジアミン及びアミノプロピル化プロピレンジアミンには、N−3−アミノプロピルエチレンジアミン(N3)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4)、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N5)、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、及びN,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパンなどが含まれるが、これらに限定されるわけではない。本発明ではポリアルキレンアミン化合物の混合物を使用できる。4個又はそれ以上の窒素を含むポリエチレンアミンは一般に複雑な混合物として入手でき、そのほとんどが同数の窒素を含むということが、当業者には理解されよう。これらの混合物の副生成物はしばしば同族体と呼ばれる。例えば、TETAは直鎖のTETAのみならず、トリスアミノエチルアミン、N,N’−ビス−アミノエチルピペラジン、及び2−アミノエチルアミノエチルピペラジンをも含有している。
本発明のアルキル化ポリアルキレンアミン化合物の製造に有用なポリアルキレンアミン化合物としては、ポリエチレンアミン、ポリプロピレンアミン、アミノプロピル化エチレンジアミン、アミノプロピル化プロピレンジアミン、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、ポリアルキレンアミン化合物はそれらに限定されるわけではない。ポリエチレンアミンの非限定的例には、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、及びその他の高級ポリエチレンアミンが含まれるが、これらに限定されるわけではない。好適なポリプロピレンアミンには、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、及びその他の高級ポリプロピレンアミンが含まれるが、これらに限定されるわけではない。アミノプロピル化エチレンジアミン及びアミノプロピル化プロピレンジアミンには、N−3−アミノプロピルエチレンジアミン(N3)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4)、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N5)、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、及びN,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパンなどが含まれるが、これらに限定されるわけではない。本発明ではポリアルキレンアミン化合物の混合物を使用できる。4個又はそれ以上の窒素を含むポリエチレンアミンは一般に複雑な混合物として入手でき、そのほとんどが同数の窒素を含むということが、当業者には理解されよう。これらの混合物の副生成物はしばしば同族体と呼ばれる。例えば、TETAは直鎖のTETAのみならず、トリスアミノエチルアミン、N,N’−ビス−アミノエチルピペラジン、及び2−アミノエチルアミノエチルピペラジンをも含有している。
本発明の一つの側面では、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物は、EDA、DETA、TETA、TEPA、PEHA、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、N3、N4、N5、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、又はこれらの任意の組み合わせである。別の側面では、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物はDETAとTETAの混合物である。DETAとTETAの典型的な混合物は、約0.1〜約1.1重量部のTETAに対して1重量部のDETAである。本発明のこの側面及びその他の側面では、DETAとTETAの混合物は、約0.1、約0.2、約0.3、約0.4、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、約1.0、又は約1.1重量部のTETAに対して1重量部のDETAであることができる。例えば、下記の実施例で説明するように、本発明においては70/30及び50/50のDETA/TETA重量比が有用である。更に別の側面では、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物はN3、N4、及びN5の混合物である。本発明での使用に好適な混合物は一般に、3〜25重量部のN3、50〜94部のN4、及び3〜25部のN5を含む。このような混合物は、EDAとアクリロニトリルとの反応とそれに続く金属触媒での水素化によって、当業者に知られた手段で製造できる。得られたアミノプロピル化EDA混合物の蒸留又は更なる分離は、一般に必要ない。所望により、この反応の低分子量副生成物を除去でき、これらの副生成物は典型的にはN3よりも揮発性である。
本発明の一つの側面では、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンは、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
(式中、
R1は、置換又は非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は一緒になって置換もしくは非置換C4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2における、並びにR1及びR2が一緒になって形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物を含む。
R1は、置換又は非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は一緒になって置換もしくは非置換C4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2における、並びにR1及びR2が一緒になって形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物を含む。
別途明記しない限り、ここに記載のアルキル、アルケニル、及びアルカジエニル基は、所定の分子部分の、直鎖又は分岐鎖の、全ての構造異性体を包含することを意図しており、例えば、全てのエナンチオマー及び全てのジアステレオマーがこの定義内に包含される。一例として、別途明記のない限り、プロピルという語はn−プロピル及びiso−プロピルを包含することを意味し、一方ブチルという語はn−ブチル、iso−ブチル、t−ブチル、sec−ブチルを包含することを意味する、等々である。例えば、オクチル異性体の非限定的例には、2−エチルヘキシル及びネオオクチルが含まれる。同様に、ここに記載の置換アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、及びアラルキル基は、任意の位置に置換がある置換類似体を包含することを意図している。例えば、アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、及びアラルキル基における置換基は、化学価の通常規則に合致するこれらの基の任意の位置にある、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、−I、又はこれらの任意の組み合わせから個別に選ばれる少なくとも1個の置換基を包含することができるが、置換基はそれらに限定されるわけではない。これら置換基の式において、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる。
このように、R1、R2、並びにR1及びR2が一緒になることで形成される環構造は、1以上の置換基を有し得る。一例として、R1は水素原子であることができ、R2は、1個の−OH置換基と1個の−OR3置換基(この式中のR3はメチル基である)を有するフェニル基であることができる。別の例では、R1とR2は一緒になって、一つの位置にメチル置換基を、そして別の位置に2個のメチル置換基を有するシクロへキセニル基を形成する。
少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物中に存在し得るアルキル基の非限定的の例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、又はデシルなどが包含されるが、これらに限定されるわけではない。本発明の範囲内にあるアルケニル及びアルカジエニル基の例には、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、へキセニル、へプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニルなどが包含されるが、これらに限定されるわけではない。シクロアルキル、シクロアルケニル、及びシクロアルカジエニル基には、シクロペンチル、シクロペンテニル、シクロペンタジエニル、シクロヘキシル、シクロへキセニル、シクロヘキサジエニルなどが包含されるが、これらに限定はされない。アリール基には、例えばフェニル、アルキル置換フェニル、ナフチル、アルキル置換ナフチルなどが包含される。アラルキルは、アリール置換アルキル又はアリールアルキルとして定義され、そしてアラルキル基には、例えばフェニル置換アルキル、ナフチル置換アルキルなどが包含される。それゆえに、本発明において有用なアリール及びアラルキル基の非限定的例には、フェニル、トリル、ベンジル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、フェニルエチル、フェニルプロピル、フェニルブチル、プロピル−2−フェニルエチルなどが包含されるが、これらに限定はされない。別途明記のない限り、ここで使用される任意の置換環状部分は、全ての位置異性体を包含することを意味しており、例えばトリルという語は、可能な任意の置換基の位置、即ちオルト、メタ、又はパラを含むことを意味している。
本発明の別の側面では、R1は、置換又は非置換のC6〜C13アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換C6〜C13アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1とR2は一緒になって、置換もしくは非置換C6シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成する。この側面では、R1、R2、及びR1とR2が一緒になって形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、又は−R3から個別に選ばれる。おのおのにおいて、R3はC1〜C6アルキル基から個別に選ばれる。
更に別の側面では、R1及びR2、又はR1及びR2が一緒になって形成される環構造は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、へキセニル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、又はナフチル基から個別に選ばれる。本発明の更なる側面では、R1及びR2はメチル基である。加えて、更に別の側面では、R1及びR2が一緒になって形成される環構造はベンジル基である。
本発明において有用なアルデヒド又はケトン化合物としては、アセトアルデヒド(エタナールとしても知られる)、プロパナール、ブタナール、ペンタナール、2−エチルヘキサナール、ベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、クロトンアルデヒド(ブテナールとしても知られる)、バニリン(3−メトキシ−4−ヒドロキシベンズアルデヒドとしても知られる)、トリルアルデヒド、アニスアルデヒド、グリオキサール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルヘキシルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、アセチルアセトン、メチルフェニルケトンなど、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、それらに限定されるわけではない。本発明の更なる側面では、少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物は、ベンズアルデヒド、バニリン、グリオキサール、アセトン、又はこれらの組み合わせである。更に別の側面では、少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物はベンズアルデヒドである。
ここに開示する硬化剤組成物及びかかる組成物を製造する方法によれば、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物のモル反応体比は、約0.8:1ないし約2:1の範囲である。別の側面では、このモル反応体比は、約0.9:1、約1:1、約1.1:1、約1.2:1、約1.3:1、約1.4:1、約1.5:1、約1.6:1、約1.7:1、約1.8:1、又は約1.9:1である。更に別の側面では、このモル反応体比は、約0.9:1ないし約1.8:1、又は約1:1ないし約1.6:1の範囲である。更なる側面では、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物のモル反応体比は、約1.2:1ないし約1.5:1の範囲である。
本発明のアルキル化ポリアルキレンアミンは、上に開示した少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物による少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物の還元的アミノ化によって製造できる。アルデヒド及びケトン化合物の還元的アミノ化の手順は当業者に周知である。一般に、これらの方法は、アミンによりアルデヒド又はケトンを縮合し、次いで中間体であるシフ塩基を還元することを含む。この還元は、典型的には、水素に富む雰囲気中で金属触媒存在下に大気圧より高い圧力で実施する。本発明によるアルキル化ポリアルキレンアミンの合成の非限定的の例を、下記の例1〜11で説明する。
本発明の別の側面では、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンは、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
R4−X
(式中、
Xは、F、Cl、Br、又はIであり、
R4は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、
R4における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのハロゲン化合物、
の反応生成物を含む。
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
R4−X
(式中、
Xは、F、Cl、Br、又はIであり、
R4は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、
R4における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのハロゲン化合物、
の反応生成物を含む。
更に別の側面では、R4は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、へキセニル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、又はナフチル基である。なお別の側面では、R4はメチル基又はベンジル基である。
本発明において有用なハロゲン化合物としては、ヨードメタン、ブロモエタン、1−クロロプロパン、1−クロロブタン、1−クロロ−2−メチルプロパン、ベンジルクロリド、2−クロロエチルベンゼンなど、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、ハロゲン化合物はそれらに限定されない。本発明の更なる側面では、少なくとも一つのハロゲン化合物はベンジルクロリドである。
上で検討したように、本発明のアルキル化ポリアルキレンアミンは、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物と少なくとも一つのハロゲン化合物との反応によって製造できる。本発明で使用できるアルキル化ポリアルキレンアミンの合成の非限定的の例は、IN 166475明細書に記載されている。IN 166475明細書によれば、ハロゲン化合物であるベンジルクロリド(3.627リットル、31.78モル)を、ポリアルキレンアミン化合物である無水エチレンジアミン(11.160リットル、167.77モル)の冷却した無水エタノール溶液に少量ずつ添加した。この添加は、アンカー型攪拌機、還流冷却器、サイド蒸留冷却器、点検及び明かりとりガラス、温度計ポケット、還流冷却器を通るガスの出口、投入用入り口穴、及び底部排出弁を備えた50リットルの全面ガラスライニングしたM.S.ジャケット付き反応器で行った。反応混合物を18時間還流した。その後、溶液を冷却し、過剰のエチレンジアミンを回収し、水酸化ナトリウムを添加して塩基性にした。分離した油状物をベンゼンで数回抽出し、一緒にした抽出物を乾燥(Na2SO4)して溶媒を除去した。得られた油状物を減圧蒸留した。このアルキル化ポリアルキレンアミン合成例では、大過剰モルのエチレンジアミンを使用した。本発明の実施には、大過剰モルの一つの反応体は必要でないが、使用しても差し支えない。一般に、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのハロゲン化合物のモル反応体比は、約0.8:1ないし約2:1の範囲内である。別の側面では、このモル反応体比は、約0.9:1、約1:1、約1.1:1、約1.2:1、約1.3:1、約1.4:1、約1.5:1、約1.6:1、約1.7:1、約1.8:1、又は約1.9:1である。更に別の側面では、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのハロゲン化合物のモル反応体比は、約1.2:1ないし約1.5:1の範囲である。更に、本発明の分野の当業者は、それぞれ他のポリアルキレンアミン及びハロゲン化合物を同様の条件下でこの一般的反応様式に当てはめて、別のアルキル化ポリアルキレンアミン化合物を製造できるということを容易に認識する。
本発明の別の側面では、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン化合物は、次式、
(式中、
RAは、置換又は非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RB、RC、RD、RE、RF、及びRGは、個別にRA又は水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する。
RAは、置換又は非置換C1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RB、RC、RD、RE、RF、及びRGは、個別にRA又は水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する。
当業者には、これらの二つの構造の主鎖はそれぞれポリエチレンアミン及びアミノプロピル化エチレンジアミンであることが認識される。例えば、nが2に等しい場合、この構造の主鎖はTETAである。同様に、p及びqが共に1に等しい場合、この構造の主鎖はN4である。別の例として、少なくとも一つのケトン又はアルデヒド化合物がベンズアルデヒドである、又は少なくとも一つのハロゲン化合物がベンジルクロリドである場合、RAはベンジル基である。ベンジル基が水素原子に取って代わることのできるポリアルキレンアミン化合物上の可能な位置が数多くあることを考慮すると、少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物及びベンズアルデヒド又はベンジルクロリドの反応から得られる生成物は、必然的に、RB、RC、RD、RE、RF、及びRG基の一部が水素であり、他がベンジル基である、数多くの異なる種の混合物となる。どの、そしていくつの「R」基が水素からベンジル基に変換されるかは、多くの因子に依存し、その中には反応条件、触媒の選択、反応体の比率、反応体の選択(特定のハロゲン化合物、アルデヒド/ケトン化合物)、等がある。
この理論に拘束されることを意図するわけではないが、出願人は、アルデヒド/ケトン反応体としてベンズアルデヒドを使用するこの例では、最小の一つのポリアルキレンアミン化合物の各末端窒素上の水素1個が優先的にベンジル基で置き換えられると考える。少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対するベンズアルデヒドの反応体モル比が約1:1〜約2:1であると、反応生成物の主たる成分は、RAがベンジルであり、RDがベンジル又は水素原子であり、そしてRB、RC、RE、RF、及びRGが水素原子であると考えられる。
本発明の更に別の側面では、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン化合物は、次式、
(式中、
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RDは、RA又は水素原子であり、
RB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する。
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RDは、RA又は水素原子であり、
RB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する。
本発明の更なる側面では、RAは、置換又は非置換のC6〜C13アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基である。この側面では、RDはRA又は水素原子であり、そしてRB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子である。RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、及び−R3(式中、R3はおのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)から個別に選ばれる。
別の側面では、上の式中のnは、0、1、2、3、又は4である。更に、別の側面では、pは0、1、又は2であり、qは1である。
別の側面において本発明は、RAがメチル基、エチル基、プロピル基、又はベンジル基であると規定する。加えて、RDはRA又は水素原子であり、RB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子である。この側面では、nは0、1、2、3、又は4であり、pは0、1、又は2であり、qは1である。
〔ポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド〕
本発明の少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂は、
(i)少なくとも一つのポリエポキシド化合物、及び、
(ii)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール、
の反応生成物を含む。
本発明の少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂は、
(i)少なくとも一つのポリエポキシド化合物、及び、
(ii)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール、
の反応生成物を含む。
好適なポリエポキシド化合物及びその混合物が、米国特許第4197389号明細書の第4欄第12行から第5欄第52行にかけて開示されている。米国特許第4197389号明細書の開示内容は、参照によりその全内容がここに組み入れられる。本発明の一つの側面では、少なくとも一つのポリエポキシド樹脂化合物は、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、又はその組み合わせを包含するが、これらに限定はされない。一般に、約160〜約500の範囲のエポキシ当量を持つポリエポキシド樹脂化合物が本発明において有用である。
好適なポリアルキレンポリエーテルポリオールが、米国特許第4197389号明細書の第5欄第53行から第6欄第20行にかけて記載されている。本発明において有用なポリアルキレンポリエーテルポリオールの非限定的な例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はこれらの組み合わせが挙げられる。異なる分子量のポリアルキレンポリエーテルポリオールの混合物を使用することができ、異なるポリアルキレンポリエーテルポリオールの混合物もまた同様である。異なるポリエーテルポリオールの組み合わせを最初に混合し、次いで少なくとも一つのポリエポキシド化合物と反応させることができ、あるいは、少なくとも一つのポリエポキシド化合物と単独に反応させ、その後混合又はブレンドすることができる。一般に、数平均分子量が約200〜10000、約400〜約8000、約600〜約5000、又は約800〜約2500の範囲であるポリアルキレンポリエーテルポリオールが、本発明において有用である。
米国特許第4197389号明細書に記載の方法に従い、少なくとも一つのポリエポキシド樹脂化合物を少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオールと反応させることができる。多くの場合、反応を促進させるため、ルイス酸触媒、例えばAir Products and Chemicals, Inc.から市販されているAnchor(登録商標) 1040などを使用する。Anchor(登録商標) 1040はBF3−アミン複合体であり、当業者に周知の触媒である。更に、この反応は、当業者に知られているように、モノエポキシド及び溶媒又は軟化剤の存在下で実施できる。少なくとも一つのポリエポキシド化合物と混合して使用できるモノエポキシドの例としては、エポキシド化不飽和炭化水素、例えばブチレン、シクロへキセン、スチレンオキシドなどや、ハロゲン含有エポキシド、例えばエピクロロヒドリンや、一価アルコールのエポキシエーテル、例えばメチル、エチル、ブチル、2−エチルヘキシル、ドデシルアルコールなどのエポキシエーテルや、一価フェノールのエポキシエーテル、例えばフェノール、クレゾール、及びオルト又はパラ位で置換されたその他のフェノールのエポキシエーテルや、不飽和カルボン酸のグリシジルエステル、不飽和アルコール又は不飽和カルボン酸のエポキシド化エステル、グリシドアルデヒドのアセタールや、あるいはそれらの組み合わせが挙げられるが、モノエポキシドはこれらに限定されるわけではない。本発明によるポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の合成の非限定的の例を、下記の例12〜13で説明する。
本発明において有用なポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂を作るためには、少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオールのヒドロキシル基に対する少なくとも一つのポリエポキシド化合物のエポキシ基の反応体比は、一般に約1.5:1ないし約8:1の範囲内である。本発明の別の側面によれば、反応体比は、約1.6:1、約2:1、約2.5:1、約3:1、約3.5:1、約4:1、約4.5:1、約5:1、約5.5:1、約6:1、約6.5:1、約7:1、又は約7.5:1である。更に別の側面では、この反応体比は、約1.8:1ないし約6:1の範囲である。更なる側面では、少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオールのヒドロキシル基に対する少なくとも一つのポリエポキシド化合物中のエポキシ基の反応体比は、約2:1ないし約4:1の範囲である。
〔多官能性アミン〕
本発明による組成物は、少なくとも一つの多官能性アミンを含み得る。ここで使用する多官能性アミンは、アミン官能性を持ち、2又はそれ以上の活性アミン水素を含む化合物のことである。
本発明による組成物は、少なくとも一つの多官能性アミンを含み得る。ここで使用する多官能性アミンは、アミン官能性を持ち、2又はそれ以上の活性アミン水素を含む化合物のことである。
本発明の範囲内にある多官能性アミンの非限定的の例には、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミンや、脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのマンニッヒ塩基誘導体や、脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのポリアミド誘導体や、脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのアミドアミン誘導体や、脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのアミン付加物誘導体や、又はそれらの任意の組み合わせがあるが、多官能性アミンはこれらに限定されるわけではない。
1以上の多官能性アミンを本発明の組成物で使用することができる。例えば、少なくとも一つの多官能性アミンは、脂肪族アミンと、脂環式アミンのマンニッヒ塩基誘導体とを含むことができる。更に、少なくとも一つの多官能性アミンは、一つの脂肪族アミン及び一つの異なる脂肪族アミンを含むことができる。
脂肪族アミンの例としては、ポリエチレンアミン(EDA、DETA、TETA、TEPA、PEHA等)、ポリプロピレンアミン、アミノプロピル化エチレンジアミン(N3、N4、N5等)、アミノプロピル化プロピレンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、3,3,5−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、3,5,5−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン(Dytek−Aとして市販されている)等、又はこれらの組み合わせが挙げられる。本発明の一つの側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは、EDA、DETA、TETA、TEPA、PEHA、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラアミン、N3、N4、N5、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、又はこれらの組み合わせである。更に、Jeffamineという名称でHuntsman Corporationから市販されているポリ(アルキレンオキシド)ジアミン及びトリアミンが、本発明において有用である。説明に役立つ例としては、Jeffamine(登録商標) D−230、Jeffamine(登録商標) D−400、Jeffamine(登録商標) D−2000、Jeffamine(登録商標) D−4000、Jeffamine(登録商標) T−403、Jeffamine(登録商標) EDR−148、Jeffamine(登録商標) EDR−192、Jeffamine(登録商標) C−346、Jeffamine(登録商標) ED−600、Jeffamine(登録商標) ED−900、Jeffamine(登録商標) ED−2001等、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
脂環式及び芳香族アミンには、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、水素化オルト−トルエンジアミン、水素化メタ−トルエンジアミン、メタキシリレンジアミン、水素化メタキシリレンジアミン(商業的に1,3−BACと呼称されている)、イソホロンジアミン、種々の異性体又はノルボルナンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンや、メチレン架橋ポリ(シクロヘキシル−芳香族)アミンの混合物など、又はこれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるわけではない。メチレン架橋ポリ(シクロヘキシル−芳香族)アミンの混合物は、MBPCAA又はMPCAと略記され、米国特許第5280091号明細書に記載されており、その全内容は参照によりここに組み入れられる。本発明の一つの側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは、メチレン架橋ポリ(シクロヘキシル−芳香族)アミン(MPCA)の混合物である。
マンニッヒ塩基誘導体は、上記の脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと、フェノール又は置換フェノール及びホルムアルデヒドとの反応によって製造できる。本発明において有用なマンニッヒ塩基の製造に使用される置換フェノールの例はカルダノールであって、これはカシューナッツ殻の液から得られる。あるいは、マンニッヒ塩基は、多官能性アミンとマンニッヒ塩基を含む第三アミン、例えばトリス−ジメチルアミノメチルフェノール(Air Products and Chemicals, Inc.からAncamine(登録商標) K54として市販されている)又はビス−ジメチルアミノメチルフェノールなど、との交換反応により製造できる。ポリアミド誘導体は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと、二量体脂肪酸、又は二量体脂肪酸及び脂肪酸の混合物との反応によって製造できる。アミドアミン誘導体は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと脂肪酸との反応によって製造できる。アミン付加物は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンとエポキシ樹脂、例えばビスフェノール−Aのジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Fのジグリシジルエーテル、又はエポキシノボラック樹脂、との反応によって製造できる。脂肪族、脂環式、及び芳香族アミンは更に、単官能性エポキシ樹脂、例えばフェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、その他のアルキルグリシジルエーテル等、との付加物を形成できる。
本発明の一つの側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
(式中、
R1は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は、一緒になって置換もしくは非置換のC4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2、並びにR1及びR2を一緒にすることで形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物である、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンである。
R1は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は、一緒になって置換もしくは非置換のC4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2、並びにR1及びR2を一緒にすることで形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物である、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンである。
本発明の別の側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは、次式、
(式中、
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RB、RC、RD、RE、RF、及びRGは、個別にRA又は水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン化合物である。
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RB、RC、RD、RE、RF、及びRGは、個別にRA又は水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン化合物である。
作業者の被曝及び安全性の問題が生じ得る一部の用途で使用される特定の多官能性アミンの揮発性を制限することが、有益となり得る。従って、本発明の別の側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは6又はそれ以上の炭素原子を含む。別の側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは8又はそれ以上の炭素原子を含む。更に別の側面では、少なくとも一つの多官能性アミンは12又はそれ以上の炭素原子を含む。
〔多官能性エポキシ樹脂〕
本発明のアミン−エポキシ組成物は、硬化剤組成物と少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物との反応生成物を含む。ここで使用する多官能性エポキシ樹脂とは、1分子当たりに2又はそれ以上の1,2−エポキシ基を含む化合物のことである。この種のエポキシド化合物は当業者に周知であり、Y. Tanaka, “Synthesis and Characteristics of Epoxides”, in C. A. May, ed., Epoxy Resins Chemistry and Technology (Marcel Dekker, 1988)に記載されており、それは参照によりここに組み入れられる。
本発明のアミン−エポキシ組成物は、硬化剤組成物と少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物との反応生成物を含む。ここで使用する多官能性エポキシ樹脂とは、1分子当たりに2又はそれ以上の1,2−エポキシ基を含む化合物のことである。この種のエポキシド化合物は当業者に周知であり、Y. Tanaka, “Synthesis and Characteristics of Epoxides”, in C. A. May, ed., Epoxy Resins Chemistry and Technology (Marcel Dekker, 1988)に記載されており、それは参照によりここに組み入れられる。
本発明における使用に好適なエポキシ樹脂の一つの部類は、二価フェノールのグリシジルエーテルを含めて、多価フェノールのグリシジルエーテルを含む。説明に役立つ例としては、レゾルシノール、ヒドロキノン、ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)−メタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(商業的にビスフェノール−Aとして知られている)、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン(商業的にビスフェノールFとして知られており、これは様々な量の2−ヒドロキシフェニル異性体を含有していることがある)等のグリシジルエーテル、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定はされない。更に、以下の構造、
(式中、mは整数であり、Rは二価フェノール、例えば上に列挙した二価フェノールなど、の二価炭化水素基である)
で示される高級二価フェノールも本発明において有用である。この式に従う材料は、二価フェノールとエピクロロヒドリンの混合物を重合することにより、又は、二価フェノールのジグリシジルエーテルと二価フェノールの混合物を高級化することによって製造できる。任意の所定の分子においてmの値は整数であるが、この材料は常に、必ずしも整数とは限らないmの平均値で特徴付けることができる混合物である。0と約7の間のmの平均値を有するポリマー材料が、本発明の一つの側面で使用できる。
で示される高級二価フェノールも本発明において有用である。この式に従う材料は、二価フェノールとエピクロロヒドリンの混合物を重合することにより、又は、二価フェノールのジグリシジルエーテルと二価フェノールの混合物を高級化することによって製造できる。任意の所定の分子においてmの値は整数であるが、この材料は常に、必ずしも整数とは限らないmの平均値で特徴付けることができる混合物である。0と約7の間のmの平均値を有するポリマー材料が、本発明の一つの側面で使用できる。
別の側面では、ノボラック樹脂のグリシジルエーテルであるエポキシノボラック樹脂を、本発明による多官能性エポキシ樹脂として使用できる。更に別の側面では、少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂は、ビスフェノール−Aのジグリシジルエーテル(DGEBA)、DGEBAの高級又は高分子量型のもの、ビスフェノール−Fのジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、又はこれらの任意の組み合わせである。DGEBAの高分子量型のもの又は誘導体は高級化プロセスによって製造でき、この場合、過剰のDGEBAをビスフェノール−Aと反応させて末端エポキシを有する生成物を得る。このような生成物のエポキシ当量(EEW)は約450〜3000の範囲又はそれ以上である。これらの生成物は室温で固体であるため、しばしば固形エポキシ樹脂と呼ばれる。
DGEBA又は高級DGEBA樹脂は、低コストと一般に高い性能特性とを兼ね備えているため、しばしばコーティング配合物に使用される。約174〜約250、より一般的には約185〜約195の範囲のEEWを持つ市販グレードのDGEBAが容易に入手できる。これらの低分子量ではエポキシ樹脂は液体であり、しばしば液体エポキシ樹脂と呼ばれる。純粋なDGEBAは174のEEWを有することから、ほとんどのグレードの液体エポキシ樹脂はわずかに重合していることが当業者には理解されよう。250と450の間のEEWを持ち、なお且つ一般に高級化プロセスにより製造される樹脂は、室温で固体と液体の混合物であるため、半固形エポキシ樹脂と呼ばれる。一般に、固形分に基づくEEWが約160〜約750である多官能性樹脂が本発明において有用である。別の側面では、多官能性エポキシ樹脂は約170〜約250の範囲のEEWを有する。
最終用途に応じて、エポキシ成分を変性することにより、本発明の組成物の粘度を低減することが有益となり得る。例えば、粘度を低下させると、容易な適用を可能にさせつつ配合物又は組成物中の顔料のレベルを増加させることができ、あるいは高分子量エポキシ樹脂の使用が可能になる。従って、少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ成分が、更に単官能性エポキシドを含むことが、本発明の範囲内にある。モノエポキシドの例には、スチレンオキシド、シクロへキセンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドが含まれ、また、フェノール、クレゾール、tert−ブチルフェノールその他のアルキルフェノール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、C4〜C14アルコールなどのグリシジルエーテルが含まれ、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定はされない。多官能性エポキシ樹脂は、溶液又はエマルジョン中に存在することもでき、希釈剤は水、有機溶媒、又はそれらの混合物である。
〔種々の添加剤〕
本発明の組成物は、様々な製造物品の製造に使用できる。物品の製造の際の要件又は物品の最終用途のための要件に応じて、特定の特性をもたらすために種々の添加剤を、配合物及び組成物で使用することができる。これらの添加剤としては、溶媒(水を含めて)、促進剤、可塑剤、充填剤、グラスファイバー又はカーボンファイバーのようなファイバー類、顔料、顔料分散剤、レオロジー改良剤、チキソトロピー剤、流動又はレベリング助剤、界面活性剤、消泡剤、殺生物剤、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、添加剤はこれらに限定されるわけではない。当技術分野で既知のその他の混合物又は材料を組成物又は配合物に含有させることができること、そしてそれらが本発明の範囲内にあることが理解される。
本発明の組成物は、様々な製造物品の製造に使用できる。物品の製造の際の要件又は物品の最終用途のための要件に応じて、特定の特性をもたらすために種々の添加剤を、配合物及び組成物で使用することができる。これらの添加剤としては、溶媒(水を含めて)、促進剤、可塑剤、充填剤、グラスファイバー又はカーボンファイバーのようなファイバー類、顔料、顔料分散剤、レオロジー改良剤、チキソトロピー剤、流動又はレベリング助剤、界面活性剤、消泡剤、殺生物剤、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、添加剤はこれらに限定されるわけではない。当技術分野で既知のその他の混合物又は材料を組成物又は配合物に含有させることができること、そしてそれらが本発明の範囲内にあることが理解される。
〔物品〕
本発明はまた、ここに開示した組成物を含む製造物品をも対象とするものである。例えば、一つの物品は、硬化剤組成物とエポキシ組成物との反応生成物を含むアミン−エポキシ組成物を含むことができる。この硬化剤組成物は、2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミンと、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン及び少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の反応生成物との接触生成物を含むことができる。エポキシ組成物は、少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むことができる。場合によっては、所望される特性に応じて、製造物品の製造に使用される組成物又は配合物中に種々の添加剤が存在することができる。これらの添加剤としては、溶媒(水を含めて)、促進剤、可塑剤、充填剤、グラスファイバー又はカーボンファイバーのようなファイバー類、顔料、顔料分散剤、レオロジー改良剤、チキソトロピー剤、流動又はレベリング助剤、界面活性剤、消泡剤、殺生物剤、又はそれらの任意の組み合わせを挙げることができるが、添加剤はこれらに限定されるわけではない。
本発明はまた、ここに開示した組成物を含む製造物品をも対象とするものである。例えば、一つの物品は、硬化剤組成物とエポキシ組成物との反応生成物を含むアミン−エポキシ組成物を含むことができる。この硬化剤組成物は、2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミンと、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン及び少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の反応生成物との接触生成物を含むことができる。エポキシ組成物は、少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むことができる。場合によっては、所望される特性に応じて、製造物品の製造に使用される組成物又は配合物中に種々の添加剤が存在することができる。これらの添加剤としては、溶媒(水を含めて)、促進剤、可塑剤、充填剤、グラスファイバー又はカーボンファイバーのようなファイバー類、顔料、顔料分散剤、レオロジー改良剤、チキソトロピー剤、流動又はレベリング助剤、界面活性剤、消泡剤、殺生物剤、又はそれらの任意の組み合わせを挙げることができるが、添加剤はこれらに限定されるわけではない。
本発明による物品は、コーティング剤、接着剤、建造物、床材、又は複合製品を包含するが、これらに限定はされない。これらのアミン−エポキシ組成物に基づくコーティング剤は、特定用途での必要に応じて、無溶媒とすることができ、又は希釈剤、例えば水又は有機溶媒を含有することができる。コーティング剤は、塗料及び下塗り剤の適用に使用するための様々な種類及びレベルの顔料を含有することができる。
当業者に周知のとおり、本発明のコーティング剤の適用のためには、適切な表面処理を施した多数の基材が適している。このような基材には、コンクリート及び様々な種類の金属及び合金、例えば鋼及びアルミニウムなど、が含まれるが、基材はこれらに限定はされない。本発明のコーティング剤は、船舶、橋梁、工業プラント及び設備、及び床を含めて、大きな金属の対象物又はセメント質基材の塗装又はコーティングに好適である。
本発明のコーティング剤は、噴霧、刷毛塗り、ローラー、ペイントミットなどを包含する多数の技術により適用することができる。本発明の極めて高い固形分含有量又は100%固形分のコーティング剤を適用するためには、複数成分の噴霧塗装装置を使用できるが、この場合、アミン及びエポキシ成分をスプレーガンに通じるラインで、もしくはスプレーガン自体において混合し、又はこれら二つの成分をそれらがスプレーガンから出る時に一緒に混ぜることによって混合する。この技術の使用は、配合物のポットライフに関する制約を緩和することができ、そのポットライフは一般に、アミンの反応性及び固形分含有量の両者が増大するにつれて低下する。加熱される複数構成要素の装置を使用して成分の粘度を低下させ、それにより塗装をより容易にすることができる。
建造物及び床材の適用は、建設産業で一般的に使用されるコンクリート又はその他の材料と組み合わせた本発明のアミン−エポキシ組成物を含む組成物を包含する。本発明の組成物の適用には、下塗り剤、深部浸透下塗り剤、コーティング剤、硬化性化合物、及び/又は新しいもしくは古いコンクリートのためのシーラントが含まれ、例えばASTM C 309−97に言及されているようなものがあり、それは参照によりここに組み入れられるが、これらに限定されるわけではない。下塗り剤として、本発明のアミン−エポキシ組成物を表面に適用して、コーティング剤の適用前に接着結合を改善することができる。それはコンクリート及びセメントの適用に関係するため、コーティング剤は、保護又は装飾層又は被覆を創成するために表面に適用するために使用される物質である。ここで使用される硬化性化合物は、コンクリート表面の上に保護膜を形成し、コンクリートから水分が蒸発することを部分的又は完全に防止する蒸気遮断層として作用し、こうしてコンクリートが適正に水和してその内部強度を増すことができるようにすることができる。シーラントは、コンクリートの上に保護膜を形成し、コンクリートに液体が入りそしてコンクリートから水分が蒸発することを部分的又は完全に防止するための遮断層として働くことができる。亀裂注入及び亀裂充填生成物もまた、ここに開示する組成物から製造できる。本発明のアミン−エポキシ組成物を、コンクリートミックスのようなセメント質材料と混合して、ポリマー又は改質セメント、タイルグラウトなどを製造できる。ここに開示するアミン−エポキシ組成物を含む複合製品又は物品の非限定の例としては、テニスラケット、スキー、自転車のフレーム、航空機の翼、グラスファイバー強化複合品、及びその他の成形品が挙げられる。
本発明を以下の例により更に説明するが、これらは本発明の範囲に対し多少なりとも限定を加えるものと解すべきでない。本明細書の記載を読んだ後に、当業者には様々な他の側面、態様、改変、及び同等のものが、本発明の精神又は請求項の範囲を逸脱することなく思い描かれよう。
(例1)
〔1.1:1モル比のベンジル化エチレンジアミン(EDA)の合成〕
180.3gのEDA(3.0モル)及び2.7gのPd/C触媒を、1リットルのオートクレーブバッチ反応器に入れた。反応器を密封し、続いて窒素、その後水素でパージし、反応器から空気を除去した。350.1gのベンズアルデヒド(3.3モル)を約15〜20分間かけて反応器に加えた。ベンズアルデヒドの添加が完了した後、反応器の内容物を更に15分間、又は反応が完結するまで撹拌し、この時点で反応の発熱が収まり始めた。この時点で反応器を水素で120psiに加圧し、80℃に加熱した。水素の消費速度が遅くなったならば、圧力を800psiに上げ、温度を120℃に上げた。水素の消費速度が0.0034MPa/分(0.5psi/分)未満に下がるまで、水素化プロセスを継続した。水素化の合計時間は約5時間であった。反応器を60℃に冷却し、減圧し、反応生成物をろ過して触媒を除去した。20mmHgの減圧及び最高120℃までの温度で運転するロータリーエバポレーターを用いて水を除去した。得られた反応生成物はベンジル化EDAであり、表1に示すような粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を有していた。
〔1.1:1モル比のベンジル化エチレンジアミン(EDA)の合成〕
180.3gのEDA(3.0モル)及び2.7gのPd/C触媒を、1リットルのオートクレーブバッチ反応器に入れた。反応器を密封し、続いて窒素、その後水素でパージし、反応器から空気を除去した。350.1gのベンズアルデヒド(3.3モル)を約15〜20分間かけて反応器に加えた。ベンズアルデヒドの添加が完了した後、反応器の内容物を更に15分間、又は反応が完結するまで撹拌し、この時点で反応の発熱が収まり始めた。この時点で反応器を水素で120psiに加圧し、80℃に加熱した。水素の消費速度が遅くなったならば、圧力を800psiに上げ、温度を120℃に上げた。水素の消費速度が0.0034MPa/分(0.5psi/分)未満に下がるまで、水素化プロセスを継続した。水素化の合計時間は約5時間であった。反応器を60℃に冷却し、減圧し、反応生成物をろ過して触媒を除去した。20mmHgの減圧及び最高120℃までの温度で運転するロータリーエバポレーターを用いて水を除去した。得られた反応生成物はベンジル化EDAであり、表1に示すような粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を有していた。
(例2)
〔1.2:1モル比のアルキル化ジエチレントリアミン(DETA)の合成〕
397.2gのDETA(3.78モル)及び6gのPd/C触媒を1リットルのオートクレーブバッチ反応器に入れた。反応器を密封し、続いて窒素、その後水素でパージし、反応器から空気を除去した。268.3gのアセトン(4.63モル)を約15〜20分間かけて反応器に加えた。アセトンの添加が完了した後、反応器の内容物を更に15分間、又は反応が完結するまで撹拌し、この時点で反応の発熱が収まり始めた。この時点で反応器を水素で120psiに加圧し、80℃に加熱した。水素の消費速度が遅くなったならば、圧力を800psiに上げ、温度を120℃に上げた。水素の消費速度が0.0034MPa/分(0.5psi/分)未満に下がるまで水素化プロセスを継続した。水素化の合計時間は約5時間であった。反応器を60℃に冷却し、減圧し、反応生成物をろ過して触媒を除去した。20mmHgの減圧及び最高120℃までの温度で運転するロータリーエバポレーターを用いて水を除去した。得られた反応生成物はアルキル化DETAであり、表1に示すような粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を有していた。
〔1.2:1モル比のアルキル化ジエチレントリアミン(DETA)の合成〕
397.2gのDETA(3.78モル)及び6gのPd/C触媒を1リットルのオートクレーブバッチ反応器に入れた。反応器を密封し、続いて窒素、その後水素でパージし、反応器から空気を除去した。268.3gのアセトン(4.63モル)を約15〜20分間かけて反応器に加えた。アセトンの添加が完了した後、反応器の内容物を更に15分間、又は反応が完結するまで撹拌し、この時点で反応の発熱が収まり始めた。この時点で反応器を水素で120psiに加圧し、80℃に加熱した。水素の消費速度が遅くなったならば、圧力を800psiに上げ、温度を120℃に上げた。水素の消費速度が0.0034MPa/分(0.5psi/分)未満に下がるまで水素化プロセスを継続した。水素化の合計時間は約5時間であった。反応器を60℃に冷却し、減圧し、反応生成物をろ過して触媒を除去した。20mmHgの減圧及び最高120℃までの温度で運転するロータリーエバポレーターを用いて水を除去した。得られた反応生成物はアルキル化DETAであり、表1に示すような粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を有していた。
(例3〜5)
〔種々のモル比のベンジル化ジエチレントリアミン(DETA)の合成〕
例3〜5は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。DETAに対するベンズアルデヒドのモル比は、例3では1.2:1、例4では1.5:1、そして例5では2:1であった。これらの反応体比は、表1ではアルキル化度によって示されている。更に、表1には、例3〜5のベンジル化DETA反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性をまとめて示している。
〔種々のモル比のベンジル化ジエチレントリアミン(DETA)の合成〕
例3〜5は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。DETAに対するベンズアルデヒドのモル比は、例3では1.2:1、例4では1.5:1、そして例5では2:1であった。これらの反応体比は、表1ではアルキル化度によって示されている。更に、表1には、例3〜5のベンジル化DETA反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性をまとめて示している。
(例6)
〔1.2:1モル比のベンジル化トリエチレンテトラミン(TETA)の合成〕
例6は、ポリアルキレンアミン化合物としてTETAを使用するほかは、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。得られた粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を表1に示す。
〔1.2:1モル比のベンジル化トリエチレンテトラミン(TETA)の合成〕
例6は、ポリアルキレンアミン化合物としてTETAを使用するほかは、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。得られた粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性を表1に示す。
(例7〜10)
〔種々のモル比のベンジル化DETA/TETAの合成〕
例7〜10は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。表1に明らかにされたように、例7、8、及び10は、ポリアルキレンアミン反応体として70/30重量比のDETA/TETAを使用した。これらの三つの例では、アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比を1.2:1ないし1.5:1の範囲で変化させた。例9は、50/50重量比のDETA/TETAを使用し、アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比は1.2:1(アルキル化度)であった。表1に、例7〜10のベンジル化DETA/TETA反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価特性をまとめて示す。
〔種々のモル比のベンジル化DETA/TETAの合成〕
例7〜10は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。表1に明らかにされたように、例7、8、及び10は、ポリアルキレンアミン反応体として70/30重量比のDETA/TETAを使用した。これらの三つの例では、アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比を1.2:1ないし1.5:1の範囲で変化させた。例9は、50/50重量比のDETA/TETAを使用し、アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比は1.2:1(アルキル化度)であった。表1に、例7〜10のベンジル化DETA/TETA反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価特性をまとめて示す。
(例11)
〔1.2:1モル比のベンジル化N4混合物の合成〕
例11は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。当該N4混合物は、5〜8部のN3、82〜88部のN4、5〜8部のN5、及び1.5〜4部のその他の材料を含む組成物である。アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比は1.2:1であった。表1に、例11のベンジル化N4混合物反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性をまとめて示す。
〔1.2:1モル比のベンジル化N4混合物の合成〕
例11は、例1で説明したのと同じプロセスを利用した。当該N4混合物は、5〜8部のN3、82〜88部のN4、5〜8部のN5、及び1.5〜4部のその他の材料を含む組成物である。アミンの全モルに対するベンズアルデヒドのモル比は1.2:1であった。表1に、例11のベンジル化N4混合物反応生成物の粘度、AHEW、理論的アミン価、及び実際(実測)のアミン価の特性をまとめて示す。
(例12)
〔ポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂Aの合成〕
379gのポリエチレングリコール1000(0.758当量のOH)及び490gのエポキシ当量190のビスフェノール−Aジグリシジルエーテル(2.58当量のエポキシ)を、熱電対及び還流冷却器を取り付けた撹拌反応器に仕込んだ。ポリオール中のヒドロキシル基に対するポリエポキシド化合物中のエポキシ当量又はエポキシ基の比は3.4:1であった。次に、Anchor(登録商標) 1040としてAir Products and Chemicals, Inc.から市販されているBF3−アミン触媒3gをこの反応器に加えた。反応器の内容物を撹拌しながら、反応器の温度を170℃に上げた。エポキシ当量が約475〜500に上昇するまでこの温度を維持した。次いで反応器の内容物を冷却し、樹脂Aと称する反応生成物を得た。樹脂Aのエポキシ当量は498であり、40℃における粘度は33ポアズ(3.3Pa・s)であった。
〔ポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂Aの合成〕
379gのポリエチレングリコール1000(0.758当量のOH)及び490gのエポキシ当量190のビスフェノール−Aジグリシジルエーテル(2.58当量のエポキシ)を、熱電対及び還流冷却器を取り付けた撹拌反応器に仕込んだ。ポリオール中のヒドロキシル基に対するポリエポキシド化合物中のエポキシ当量又はエポキシ基の比は3.4:1であった。次に、Anchor(登録商標) 1040としてAir Products and Chemicals, Inc.から市販されているBF3−アミン触媒3gをこの反応器に加えた。反応器の内容物を撹拌しながら、反応器の温度を170℃に上げた。エポキシ当量が約475〜500に上昇するまでこの温度を維持した。次いで反応器の内容物を冷却し、樹脂Aと称する反応生成物を得た。樹脂Aのエポキシ当量は498であり、40℃における粘度は33ポアズ(3.3Pa・s)であった。
(例13)
〔ポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂Bの合成〕
例13は、例12で説明したのと同じプロセスを利用した。反応体は、3043.8gのポリエチレングリコール2000(3.04当量のOH)及び1144.6gのエポキシ当量190のビスフェノール−Aジグリシジルエーテル(6.09当量のエポキシ)であった。ポリオール中のヒドロキシル基に対するポリエポキシド化合物中のエポキシ当量又はエポキシ基の比は2:1であった。例12のプロセスに従った後に、最終生成物を樹脂Bと称することにした。樹脂Bのエポキシ当量は1392であり、70℃における粘度は668mPa・sであった。粘度は、Brookfield DV−II+コーン及びプレート粘度計、CP52スピンドル、100rpmを用いて測定した。ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)、THF溶媒、及びポリスチレン較正標準液を使用して、Mn(数平均分子量)は4017、Mw(重量平均分子量)は7866であった。低分子量の未反応エポキシ樹脂は分子量分布並びにMn及びMwの測定から除外した。
〔ポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂Bの合成〕
例13は、例12で説明したのと同じプロセスを利用した。反応体は、3043.8gのポリエチレングリコール2000(3.04当量のOH)及び1144.6gのエポキシ当量190のビスフェノール−Aジグリシジルエーテル(6.09当量のエポキシ)であった。ポリオール中のヒドロキシル基に対するポリエポキシド化合物中のエポキシ当量又はエポキシ基の比は2:1であった。例12のプロセスに従った後に、最終生成物を樹脂Bと称することにした。樹脂Bのエポキシ当量は1392であり、70℃における粘度は668mPa・sであった。粘度は、Brookfield DV−II+コーン及びプレート粘度計、CP52スピンドル、100rpmを用いて測定した。ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)、THF溶媒、及びポリスチレン較正標準液を使用して、Mn(数平均分子量)は4017、Mw(重量平均分子量)は7866であった。低分子量の未反応エポキシ樹脂は分子量分布並びにMn及びMwの測定から除外した。
(例14〜20)
〔2段階プロセスを使用する硬化剤組成物の製造〕
この2段階プロセスでは、少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応に必要な少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンの化学量論的量を最初に反応器に仕込み、次いでエポキシド樹脂を加えて反応を開始させる。反応が完結したならば、反応生成物に少なくとも一つの多官能性アミン(すなわち遊離アミン)を加え、その後生成物を水で希釈し、15分間撹拌して均一性を確保することができる。
〔2段階プロセスを使用する硬化剤組成物の製造〕
この2段階プロセスでは、少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応に必要な少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンの化学量論的量を最初に反応器に仕込み、次いでエポキシド樹脂を加えて反応を開始させる。反応が完結したならば、反応生成物に少なくとも一つの多官能性アミン(すなわち遊離アミン)を加え、その後生成物を水で希釈し、15分間撹拌して均一性を確保することができる。
例14の工程1では、67.2g(0.04モル)のベンジル化EDA(1.2:1ベンジル化度)を、ガラススターラー、熱電対及び250ml滴下漏斗を取り付けた1リットルのガラス反応器に入れた。ベンジル化EDAを82℃に加熱し、その温度に維持した。200g(0.2モル)の樹脂A(例12参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に樹脂Aをゆっくりと漏斗から反応器内のベンジル化アミンに約2時間かけて加えた。反応器の内容物を320〜360rpmで継続して撹拌し、ベンジル化アミンに樹脂Aが均一に分散するようにした。わずかな発熱が観察され、それにより温度は約84℃まで上昇した。樹脂Aの添加が完了した後、温度を120℃に上げ、1時間維持した。得られた生成物は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンと少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。この反応生成物は、実測アミン価が156.3mgKOH/g及びAHEWが371であった。25℃における粘度は、反応生成物の組成物が半固体の性質であったため、正確に測定できなかった。
例14の工程2では、72.1g(0.43モル)の多官能性アミン、すなわちこの例におけるベンジル化EDAを、15分間かけて工程1の反応生成物の組成物に加えた。次に水339.3gを加えて、この最終生成物の固形分含有量を50%とした。この最終生成物は、アミン価が136mgKOH/g、25℃における粘度が37500mPa・s、そしてAHEWが353であった。表2に、各反応体及び添加成分の量、並びに最終生成物に関する分析試験結果をまとめる。
例15〜20は例14で説明したのと同じプロセスを利用した。表2に示したように、例15と16は、工程1、すなわち樹脂Aとの反応における少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンとして、及び工程2の多官能性アミン(又は遊離アミン)として、それぞれベンジル化DETA及びベンジル化TETAを利用した。例17〜20は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン及び多官能性アミン(又は遊離アミン)として、ベンジル化DETA/TETA混合物を使用した。例17は50/50重量比のDETA/TETAを使用し、例18〜20は70/30重量比のDETA/TETAを使用した。
(比較例21)
〔アルキル化ポリアルキレンアミンなしの2段階プロセスを用いた硬化剤組成物の製造〕
比較例21は、ポリアルキレンアミン成分として70/30重量比のDETA/TETAを利用したが、このポリアルキレンアミン成分をアルキル化せず、すなわち少なくとも一つのハロゲン化合物又は少なくとも一つのアルデヒドもしくはケトン化合物、例えばアセトンもしくはベンジルアルデヒドなどと、反応させなかった。
〔アルキル化ポリアルキレンアミンなしの2段階プロセスを用いた硬化剤組成物の製造〕
比較例21は、ポリアルキレンアミン成分として70/30重量比のDETA/TETAを利用したが、このポリアルキレンアミン成分をアルキル化せず、すなわち少なくとも一つのハロゲン化合物又は少なくとも一つのアルデヒドもしくはケトン化合物、例えばアセトンもしくはベンジルアルデヒドなどと、反応させなかった。
(例22〜23)
〔1段階プロセスを用いた硬化剤組成物の製造〕
この1段階プロセスでは、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンの全てを反応器に仕込む。この後、追加の多官能性アミン又は遊離アミンは添加しない。少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンを少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシ樹脂と反応させる。反応が完結したならば、反応生成物を水で希釈し、15分間撹拌して均一性を確保することができる。
〔1段階プロセスを用いた硬化剤組成物の製造〕
この1段階プロセスでは、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンの全てを反応器に仕込む。この後、追加の多官能性アミン又は遊離アミンは添加しない。少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンを少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシ樹脂と反応させる。反応が完結したならば、反応生成物を水で希釈し、15分間撹拌して均一性を確保することができる。
例22では、262.3g(1.1モル)のベンジル化DETA(1.5:1のベンジル化度)を、ガラススターラー、熱電対(対照に接続)、及び500ml滴下漏斗を取り付けた2リットルのガラス反応器に入れた。ベンジル化DETAを82℃に加熱し、その温度に維持した。300g(0.3モル)の樹脂A(例12参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に、樹脂Aをゆっくりと漏斗から反応器内のベンジル化アミンに約2時間かけて加えた。反応器の内容物を320〜360rpmで継続して撹拌し、ベンジル化アミンに樹脂Aが均一に分散するようにした。わずかな発熱が観察され、それにより温度は約84℃まで上昇した。樹脂Aの添加が完了した後、温度を120℃に上げ、1時間維持した。得られた生成物は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンと少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。
この反応生成物を約100℃に冷却し、水562.3gを加えて最終生成物の固形分含有量を50%とした。この最終生成物は、アミン価が162mgKOH/g、25℃における粘度が4968mPa・s、そしてAHEWが347であった。例23は、例22で説明したのと同じプロセスを利用したが、ベンジル化DETAは2:1のベンジル化度であった。表2に例22〜23をまとめて示す。
(例24〜28)
〔ベンジル化N4混合物を含む硬化剤組成物の製造〕
例24では、12.64g(0.0455モル)のベンジル化N4混合物(1.2:1のベンジル化度)を、ガラススターラー、熱電対、及び25ml滴下漏斗を取り付けた100mlガラス反応器に入れた。ベンジル化アミン混合物を82℃に加熱し、その温度に維持した。12.02g(0.0043モル)の樹脂B(例13参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に、樹脂Bをゆっくりと漏斗から反応器内のベンジル化アミンに約25分間かけて添加した。反応器の内容物を300rpmで継続して撹拌し、ベンジル化アミンに樹脂Bが均一に分散するようにした。発熱は観察されなかった。18.2g(0.0182モル)の樹脂A(例12参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に、樹脂Aをゆっくりと漏斗から反応器の内容物に90分間かけて添加した。反応器の内容物を300rpmで継続して撹拌し、反応混合物に樹脂Aが均一に分散するようにした。わずかな発熱が観察され、それにより温度が約87〜88℃まで上昇した。樹脂Aの添加が完了した後、温度を120℃に上げ、1時間維持した。得られた生成物は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンと少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。
〔ベンジル化N4混合物を含む硬化剤組成物の製造〕
例24では、12.64g(0.0455モル)のベンジル化N4混合物(1.2:1のベンジル化度)を、ガラススターラー、熱電対、及び25ml滴下漏斗を取り付けた100mlガラス反応器に入れた。ベンジル化アミン混合物を82℃に加熱し、その温度に維持した。12.02g(0.0043モル)の樹脂B(例13参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に、樹脂Bをゆっくりと漏斗から反応器内のベンジル化アミンに約25分間かけて添加した。反応器の内容物を300rpmで継続して撹拌し、ベンジル化アミンに樹脂Bが均一に分散するようにした。発熱は観察されなかった。18.2g(0.0182モル)の樹脂A(例12参照)を80℃に予熱し、滴下漏斗に仕込んだ。次に、樹脂Aをゆっくりと漏斗から反応器の内容物に90分間かけて添加した。反応器の内容物を300rpmで継続して撹拌し、反応混合物に樹脂Aが均一に分散するようにした。わずかな発熱が観察され、それにより温度が約87〜88℃まで上昇した。樹脂Aの添加が完了した後、温度を120℃に上げ、1時間維持した。得られた生成物は、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンと少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。
次に、6.32g(0.0227モル)多官能性アミン、すなわちこの例におけるベンジル化N4を、15分間かけて反応生成物に添加した。続いて水を加えて、この最終生成物の固形分含有量を50%とした。この最終生成物はアミン価が149.8mgKOH/g、25℃での粘度が13150mPa・s、AHEWが349であった。表3に、各反応体及び追加の成分の量、並びに最終生成物の分析結果をまとめて示す。
例25〜27は、次のことを除いて、例24で説明したのと同じプロセスを利用した。例26は、表3に示すように、反応器への最初の仕込みとしてベンジル化N4及びベンジル化DETA/TETAの組み合わせを使用した。樹脂B及び樹脂Aとの反応が完了した後、3.31g(0.0119モル)の多官能性アミン、すなわちベンジル化N4混合物を、15分間かけて反応生成物に加えた。次に、2.79g(0.012モル)のベンジル化DETA/TETAを15分間かけて加えた。その後水を加えて、この最終生成物の固形分含有量を50%とした。表3に示すように、例27も、ベンジル化N4及びベンジル化DETA/TETAの組み合わせを反応器への最初の仕込みとして使用した。しかしながら、樹脂B及び樹脂Aとの反応が完了した後に、二つのベンジル化アミンのうちの一方、ベンジル化N4のみを加えてから、水で希釈して固形分含有量を50%とした。
例28は、例14で説明したのと同じプロセスを利用したものであり、これを表3にまとめて示す。樹脂Aをベンジル化N4混合物に添加した後、わずかな発熱が観察され、それにより温度が80℃から約82〜83℃に上昇した。
(例29〜39)
〔水性アミン−エポキシ組成物から製造されたコーティング剤〕
表4に、例29〜39で使用した40%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例29の組成物は、水35.7g、Epikote 828エポキシ樹脂19g、及び例15の硬化剤組成物28.8gであった。表2に示したように、例15は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化DETA)及び少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A)の反応生成物を含む硬化剤組成物であった。例29〜39に示した硬化剤及びそれらの各量を、50%固形分となるまで希釈した後に使用した。比較例37〜39は、市販のアミン系硬化剤組成物を使用した。比較例21の非アルキル化DETA/TETA硬化剤組成物を使用して、水性アミン−エポキシ組成物を製造する試みを行った。この材料は水溶性の配合物を生成したが、それはエポキシ樹脂を乳化できなかった。
〔水性アミン−エポキシ組成物から製造されたコーティング剤〕
表4に、例29〜39で使用した40%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例29の組成物は、水35.7g、Epikote 828エポキシ樹脂19g、及び例15の硬化剤組成物28.8gであった。表2に示したように、例15は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化DETA)及び少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A)の反応生成物を含む硬化剤組成物であった。例29〜39に示した硬化剤及びそれらの各量を、50%固形分となるまで希釈した後に使用した。比較例37〜39は、市販のアミン系硬化剤組成物を使用した。比較例21の非アルキル化DETA/TETA硬化剤組成物を使用して、水性アミン−エポキシ組成物を製造する試みを行った。この材料は水溶性の配合物を生成したが、それはエポキシ樹脂を乳化できなかった。
組成物の乾燥時間をまとめて表5に示す。乾燥時間は、ASTM D 5895のフェーズ3に従い、Beck−Kollerレコーダーを用いて23℃及び65%相対湿度(RH)で測定した。その手順は、表5に示した時間間隔で、ガラスパネルをおよそ6ミルの湿潤膜厚のアミン−エポキシ組成物でコーティングすることを必要とするものであった。長い又は短い乾燥時間のいずれのコーティング組成物を選択するかは、最終用途の必要条件に依存する。一般に、表5の結果は、本発明の例29〜36のコーティングはポットライフへと進むにつれてより速く乾燥することを示した。これらの例のいくつかは、10分の時点で乾燥時間が6時間を超えたが、240分の時点では2時間未満の乾燥時間であった。
表6A、6B、及び6Cは、23℃及び50%RHにおける、それぞれ1日、3日、及び7日後のペルソズ(Persoz)硬度試験結果を列挙している。ガラスパネルに湿潤膜厚約8ミルでコーティング剤を塗布し、ISO 1522に従って試験した。ポットライフを、ガラスパネルを10ミル正方形アプリケーターを用いて規則的な時間間隔でコーティングすることにより、23℃及び65%RHで測定した。表中に「END」で示されるポットライフの終了を、皮膜又はコーティングの光沢の低下があった時間と解釈した。表6Aに示すように、本発明の例29〜36の各配合物は、比較例38〜39の配合物よりもはるかに長いポットライフを有し、いくつかは6時間又はそれ以上であった。
更に、本発明の例29〜36のコーティング剤は、比較例37のコーティング剤より遙かに迅速な硬度発現を有していた。本発明の例29〜35のコーティング剤は、比較例37又は38いずれのコーティング剤よりも高い最終硬度を提供した。表6B及び6Cは、本発明のコーティング剤により提供される特性の有益な組み合わせ、すなわち、アミン−エポキシ組成物又は配合物のポットライフを上回る一般的に長いポットライフ及び安定且つ一貫した硬度を示している。
表7A、7B、及び7Cは、23℃及び50%RHにおける、それぞれ1日、3日、及び7日後の20°光沢試験結果を列挙している。示された結果は10回の測定の平均である。ガラスパネルに湿潤膜厚約8ミルでコーティング剤を塗布し、ASTM D 523に従って試験した。ガードナー(Gardner)光沢計を用いて光沢を20°の角度で測定した。測定は、ガラスパネルを黒色ボール紙の背景の上に置いて行った。表7Aに示すように、本発明の例29〜36の各配合物は、比較例38〜39の配合物よりはるかに長いポットライフであった。更に、本発明の例29〜36のコーティング剤は一般に、例39のコーティング剤より良好で例38のコーティング剤に匹敵する光沢を持っていた。例37のコーティング剤と比較して、本発明の例29〜36のコーティング剤は著しく高い光沢結果を有していた。表7Bと7Cは、本発明の例29〜36のコーティング剤の高い光沢レベルの経時的安定性を示している。
表8は、23℃及び50%RHにおける8ミル湿潤膜コーティングに対する順方向及び逆方向衝撃試験の結果をまとめたものである。順方向及び逆方向衝撃結果はkg・cmで示してあり、ASTM D 2794−93に従い、急速変形のための落球法を用いて測定した。より高い衝撃試験結果は一般に、塗膜の改善された柔軟性及び弾力性と相関する。表8に示すように、本発明の例29〜36のコーティング剤は一般に、例37〜39のコーティング剤より高い順方向及び逆方向衝撃結果を有する。一部の事例、例えば例31、34、及び36では、市販の硬化剤を用いた配合物から製造されたコーティング剤より衝撃結果が著しく良好である。従って、例31、34、及び36のコーティング剤は、例37〜39のコーティング剤よりも優れた柔軟性を有すると予想される。更に、例36のコーティング剤は、極めて高い衝撃結果を提供するのみならず、一貫していて且つ経時的に低下しない衝撃結果も提供する。
例32と33は、アミン−エポキシ組成物の製造の再現性と、結果として得られる乾燥時間、硬度、光沢、及び柔軟性の特性を示している(表2及び表4〜8を参照)。例32と例33の両者で使用したアミン硬化剤は、ベンジル化DETA/TETAを、70/30のDETA/TETA比率で含んでいた。
(例40〜44)
〔アミン成分がベンジル化N4混合物を含む水性アミン−エポキシ組成物から製造されたコーティング剤〕
表9に、例40〜44で使用した40%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例40の組成物は、水40.8g、Epikote 828エポキシ樹脂20.8g、及び例24の硬化剤組成物38.4gであった。表3に示したように、例24は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化N4)と少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A及び樹脂B)との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。例40〜44に示した硬化剤及びそれらの各量を、50%固形分となるまで希釈してから使用した。
〔アミン成分がベンジル化N4混合物を含む水性アミン−エポキシ組成物から製造されたコーティング剤〕
表9に、例40〜44で使用した40%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例40の組成物は、水40.8g、Epikote 828エポキシ樹脂20.8g、及び例24の硬化剤組成物38.4gであった。表3に示したように、例24は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化N4)と少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A及び樹脂B)との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。例40〜44に示した硬化剤及びそれらの各量を、50%固形分となるまで希釈してから使用した。
表10の粘度測定値は25℃で取得し、mPa・sで測定した。これらの結果は、ベンジル化N4を含む又はこれを基剤とするアミン成分を有するこれらのアミン−エポキシ配合物が短いポットライフを有することを示している。
乾燥時間、ペルソズ硬度、及び光沢は、例29〜39に関連して先に説明した方法で測定した。本発明の例40〜44についての表11の結果は、表5の本発明の例29〜36のコーティング剤に比較して、一般により速いコーティング乾燥時間を示している。
表12は、1日、3日、及び7日後のペルソズ硬度試験結果を列挙している。表6A、6B、及び6Cを参照すると、例40〜43のコーティング剤は例29〜36のコーティング剤よりも遅い硬度の発現、及び低い最終硬度を持っていた。表12に示すように、例44のコーティング剤は、例29〜35に例示したものと同様の、高い最終硬度及び安定且つ一貫した硬度を有していた。
表13は、1日、3日、及び7日後の20°光沢試験結果を列挙している。表13に示すように、本発明の例40〜44の各コーティング剤は一般に、例37及び39のコーティング剤より高い光沢、そして本発明の例29〜36及び比較例38のコーティング剤と匹敵する光沢を持っていた。例29〜39についての光沢データを表7A、7B、7Cに示す。
(例45〜52)
〔水性アミン−エポキシ組成物のセメント安定性試験〕
表14に、例45〜52で使用した10%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例45の組成物は、水85.2g、Epikote 828エポキシ樹脂5.2g、及び例14の硬化剤組成物9.6gであった。表2に示したように、例14は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化EDA)と少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A)との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。
〔水性アミン−エポキシ組成物のセメント安定性試験〕
表14に、例45〜52で使用した10%固形分の水性アミン−エポキシ組成物をまとめて示す。例えば、例45の組成物は、水85.2g、Epikote 828エポキシ樹脂5.2g、及び例14の硬化剤組成物9.6gであった。表2に示したように、例14は、希釈して50%固形分とした、少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン(ベンジル化EDA)と少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂(樹脂A)との反応生成物を含む硬化剤組成物であった。
表14に示したように、アミンを基剤とする硬化剤、エポキシ樹脂、及び10%固形分とするための水を混合することにより、セメント安定性試験を実施した。10%固形分の希釈アミン−エポキシ組成物50gに、ポルトランドセメント1gを加え、よく混合した。多くの市販アミン−エポキシエマルジョンは、セメント添加時に安定状態を維持できず、アルカリ性が増し、凝結する傾向がある。表14は、本発明の例45〜52のアミン−エポキシ組成物、又はエマルジョンのおのおのが、セメントの添加後に安定なエマルジョンであり続けたことを示している。例46〜47の組成物で反復試験を実施したところ同じ安定な結果が得られた。
Claims (36)
- (i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物。 - 請求項1に記載の硬化剤組成物及び水を含む水性硬化剤組成物。
- 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンが、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
R1は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は一緒になって、置換もしくは非置換のC4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2、並びにR1及びR2が一緒になることで形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物を含む、請求項1に記載の組成物。 - 少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物が、アセトアルデヒド、プロパナール、ブタナール、ペンタナール、2−エチルヘキサナール、ベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、クロトンアルデヒド、バニリン、トリルアルデヒド、アニスアルデヒド、グリオキサール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルヘキシルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、アセチルアセトン、メチルフェニルケトン、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物が、ベンズアルデヒド、バニリン、グリオキサール、アセトン、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物が、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、N−3−アミノプロピルエチレンジアミン(N3)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4)、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N5)、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物が、ジエチレントリアミン(DETA)及びトリエチレンテトラミン(TETA)の混合物又はN−3−アミノプロピルエチレンジアミン(N3)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4)、及びN,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N5)の混合物である、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物のモル反応体比が、約0.8:1ないし約2:1の範囲である、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物に対する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物のモル反応体比が、約1.2:1ないし約1.5:1の範囲である、請求項3に記載の組成物。
- 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンが、次式、
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、
RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RDは、RA又は水素原子であり、
RB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する、請求項1に記載の組成物。 - RAが、メチル基、エチル基、プロピル基、又はベンジル基であり、
nが、0、1、2、3、又は4であり、
qが1である、
請求項10に記載の組成物。 - 少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂が、
(i)少なくとも一つのポリエポキシド化合物、及び、
(ii)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール、
の反応生成物を含む、請求項1に記載の組成物。 - 少なくとも一つのポリエポキシド化合物が、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、又はそれらの組み合わせである、請求項12に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオールが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はそれらの組み合わせである、請求項12に記載の組成物。
- 少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオールのヒドロキシ基に対する少なくとも一つのポリエポキシド化合物のエポキシ基の反応体比が、約1.5:1ないし約8:1の範囲である、請求項12に記載の組成物。
- 当該硬化剤組成物が、100%固形分を基準として約50〜約500のアミン水素当量(AHEW)を有する、請求項1に記載の組成物。
- 当該硬化剤組成物が、100%固形分を基準として約100〜約200のAHEWを有する、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンのモル数に対する少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の化学量論的エポキシ基の数の比率が約0.2:1ないし約1.3:1の範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンのモル数に対する少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂の化学量論的エポキシ基の数の比率が約0.5:1ないし約1.1:1の範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つの多官能性アミンが、脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミン、又は脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのマンニッヒ塩基誘導体、又は脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのポリアミド誘導体、又は脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのアミドアミン誘導体、又は脂肪族アミン、脂環式アミン、もしくは芳香族アミンのアミン付加物誘導体、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つの多官能性アミンが、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、N−3−アミノプロピルエチレンジアミン(N3)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4)、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N5)、N−3−アミノプロピル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリス(3−アミノプロピル)−1,3−ジアミノプロパン、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つの多官能性アミンが請求項3の反応生成物である、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも一つの多官能性アミンが請求項10に記載の少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンである、請求項1に記載の組成物。
- 硬化剤組成物が水で40%未満の固形分となるまで希釈されて20℃の温度で単一相を形成し、この水性硬化剤組成物が実質的に共溶媒を含まない、請求項2に記載の水性硬化剤組成物。
- 硬化剤組成物が水で20%未満の固形分となるまで希釈される、請求項24に記載の水性硬化剤組成物。
- (a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物を含む硬化剤組成物。 - 硬化剤組成物が100%固形分を基準として約50〜約500のAHEWを有する、請求項26に記載の組成物。
- 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンが、
(i)少なくとも一つのポリアルキレンアミン化合物、及び、
(ii)次式、
R1は、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、R2は、水素原子、又は置換もしくは非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、あるいはR1及びR2は、一緒になって置換もしくは非置換のC4〜C7シクロアルキル、シクロアルケニル、又はシクロアルカジエニル基を形成し、
R1、R2における置換基、及びR1とR2が一緒になって形成される環構造における置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれる)
を有する少なくとも一つのアルデヒド又はケトン化合物、
の反応生成物を含む、請求項26に記載の組成物。 - 少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミンが、次式、
RAは、置換又は非置換のC1〜C16アルキル、アルケニル、アルカジエニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アリール、又はアラルキル基であり、
RAにおける置換基は、=O、−OH、−OR3、−R3、−C(O)H、−C(O)R3、−F、−Cl、−Br、又は−Iから個別に選ばれ、
R3は、おのおの、C1〜C6アルキル基から個別に選ばれ、
RDは、RA又は水素原子であり、
RB、RC、RE、RF、及びRGは水素原子であり、
nは、0、1、2、3、4、5、6、又は7であり、
pは、0、1、2、3、又は4であり、
qは、1、2、3、又は4である)
を有する、請求項26に記載の組成物。 - 少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂が、
(i)少なくとも一つのポリエポキシド化合物、及び、
(ii)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール、
の反応生成物を含む、請求項26に記載の組成物。 - A)(i)(a)少なくとも一つのアルキル化ポリアルキレンアミン、及び、
(b)少なくとも一つのポリアルキレンポリエーテルポリオール変性ポリエポキシド樹脂、
の反応生成物、並びに、
(ii)2又はそれ以上の活性アミン水素を有する少なくとも一つの多官能性アミン、
の接触生成物を含む硬化剤組成物、並びに、
B)少なくとも一つの多官能性エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物、
の反応生成物を含む、アミン−エポキシ組成物。 - 請求項31に記載のアミン−エポキシ組成物及び水を含む、水性アミン−エポキシ組成物。
- 硬化剤組成物中のアミン水素に対するエポキシ組成物中のエポキシ基の化学量論的比が約1.3:1ないし約0.7:1の範囲である、請求項31に記載の組成物。
- 請求項31に記載の組成物を含む製造物品。
- 当該物品が、接着剤、コーティング剤、下塗り剤、シーラント、硬化性化合物、建造物、床材、又は複合製品である、請求項34に記載の物品。
- 当該物品が、金属又はセメント質基材に適用されるコーティング剤、下塗り剤、シーラント、又は硬化性化合物である、請求項34に記載の物品。
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