JP2013166850A - 水性防食塗料および防食塗膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 数平均分子量400〜10000のポリエチレングリコールモノアルキルエーテルと分子中に3つまたは4つのカルボキシ基を有する多価カルボン酸由来の酸無水物とを、分子中に少なくとも2つ以上のカルボキシ基が存在するようエステル化反応させて得られる分子中に少なくとも2つ以上のカルボキシ基を有する化合物と、分子内に2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とを反応させて得られる水分散性エポキシ樹脂、硬化剤及び酸化亜鉛の含有率が50〜80重量%の範囲にある亜リン酸亜鉛系防錆顔料を含有する水性防食塗料。前記水性防食塗料を硬化して得られる防食塗膜。
【選択図】 なし
Description
で表わされる水分散性エポキシ樹脂が好ましい。また、前記一般式(I)において、Rが炭素数1〜4のアルキル基であり、R’がメチレン基又は2,2−プロピレン基であり、かつ、mが1である水分散性エポキシ樹脂が特に好ましい。
で表わされる化合物、あるいは、一般式(C−2−2)
で表わされる化合物が挙げられる。
で表わされる化合物が好ましく、一般式(3)
で表わされる化合物が特に好ましい。
・装置:東ソー株式会社製 HLC−8220 GPC、カラム:東ソー株式会社製 TSK−GEL G2000HXL+G2000HXL+G3000HXL+G4000HXL
・溶媒:テトラヒドロフラン
・流速:1ml/分
・検出器:RI
・試料濃度:30%(w/v)
・測定溶媒:CDCl3
・積算回数:8000回
<工程1>
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに、数平均分子量2000(水酸基価28.0mgKOH/g)のメトキシポリエチレングリコール2000gと無水トリメリット酸192gを仕込み、酸無水物基/水酸基の当量比が1.0にて100℃で5時間反応させて、酸価51mgKOH/gのカルボキシ基含有化合物〔(A)−1〕を得た。
で表わされる化合物であることを確認することができる。
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに前記工程1で得た酸価51mgKOH/gのカルボキシ基含有化合物〔(A)−1〕1096gとビスフェノールA型エポキシ樹脂〔(B)−1〕(DIC株式会社製「エピクロン850S」)376gとトリフェニルホスフィン4.4gとを仕込み、カルボキシ基1当量に対してエポキシ樹脂が1.0モル(エポキシ基2当量)となる割合にて120℃で8時間反応させ、酸価0mgKOH/gで反応を終了させて、式(AE1)
で表わされる水分散性エポキシ樹脂(I−1)を得た。
前記工程2で得た水分散性エポキシ樹脂(I−1)(エポキシ当量1474)148gとエポキシ樹脂(DIC株式会社製「エピクロン1055」)1000g、メチルエチルケトン203gとを混合し、撹拌しながら水を10分割で添加したのち、減圧蒸留によりメチルエチルケトンを留去し、エポキシ樹脂エマルジョン(1)を得た。このようにして得たエポキシ樹脂エマルジョン(1)の性状は、不揮発分60.1%、粘度(B型粘度計)300mPa・sであった。
<工程1>
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに、数平均分子量2000(水酸基価28.0mgKOH/g)のポリエチレングリコール1000gとヘキサヒドロ無水フタル酸180gを仕込み、酸無水物基/水酸基の当量比が1.02にて100℃で3時間反応させて、酸価49mgKOH/gのカルボキシ基含有化合物〔(A)−2〕を得た。
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに、前記工程1で得た酸価49mgKOH/gのカルボキシ基含有化合物〔(A)−2〕1145g、エポキシ樹脂〔(B)−2〕(DIC株式会社製「エピクロン830S」)340g及びトリエタノールアミン3gを仕込み、カルボキシ基1当量に対してエポキシ樹脂が1.0モルとなる割合にて150℃で8時間反応させ、酸価0で反応を終了させて、水分散性エポキシ樹脂(I’)を得た。このようにして得た水分散性エポキシ樹脂(I’)のエポキシ当量は1485〔g/eq〕であった。
前記工程2で得た水分散性エポキシ樹脂(I’)(エポキシ当量1485)150gとエポキシ樹脂(「エピクロン1055」)1000gとを混合し、撹拌しながら水を分割添加し、エポキシ樹脂エマルジョン(2)を得た。得られたエポキシ樹脂エマルジョン(2)の性状は不揮発分61.3%、粘度5000mPa・sであった。
<工程1>
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに、エポキシ樹脂(A)として、「エピクロン850」(DIC株式会社製のビスフェノールA型エポキシ樹脂)376gを仕込み、50℃に保温しながら、アルキル(ポリオキシアルキレン)アミン化合物(B)として、「ジェファーミンM−1000」(ハンツマン社製、前記一般式(C−2)において、R1がメチル基、p:q=3:19(モル比)、重量平均分子量1000の化合物)510gを2分割で仕込み(エポキシ基/アミノ基=4/1(当量比))、その後、100℃に昇温して、7時間反応させて、エポキシ当量866水分散性エポキシ樹脂(II−1)を得た。
温度計、攪拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製4ツ口フラスコに、メタキシレンジアミン(MXDA)136gを仕込み、80度に保ちながら、工程1で得た水分散性エポキシ樹脂(II−1)866gを3分割で仕込み(エポキシ基/アミノ基=1/2(当量比))、その後、100℃に昇温して、4時間反応させて、アミン価(mgKOH/g)135、活性水素当量(g/当量)340の下記一般式
で表わされる水分散性アミン系硬化剤(II)を得た。図5に、水分散性アミン系硬化剤(II)のGPCチャートを、図6に、水分散性アミン系硬化剤(II)のIRチャートを示した。
このようにして得た水分散性アミン系硬化剤(II)400gを、水300g、メトキシプロパノール300gに溶解させて、不揮発分40%のアミン系硬化剤溶液(II−2)を得た。
<防食塗料の調製>
実施例1で得られたエポキシ樹脂エマルジョン(1)、顔料分散剤(BYK Chemie社製の「DisperBYK 193」)、酸化チタン(Du Pont社製の「Tipure R−930」)、炭酸カルシウム(日東粉化工業株式会社製、NS#200)、防錆顔料(キクチカラー株式会社製の「LFボウセイZP−600B」、亜リン酸亜鉛系防錆顔料)、イオン交換水を表1に示した配合比で配合し、ガラスビーズを加えて、サンドミルにて30分間混合分散した。ガラスビーズをろ過して分離し、防食塗料(1)を得た。
得られた防食塗料(1)に、アミン系硬化剤溶液(II−2)を表1に示した配合比で加えて良く混合し、イオン交換水にて粘度を調整した後、鋼板(エンジニアリングテストサービス社製JIS G3141準拠「SPCC−SB」、キシレンにて脱脂した後、サンドペーパー#240で水研磨処理)に乾燥後の膜厚が50μmとなるように、エアースプレーで塗装した。塗布後、23℃、相対湿度50%条件下で1週間養生した後、得られた塗膜を下記条件で各種試験を行n愛、その結果を表1に示した。
JIS K5600−5−4に準じて、試験塗膜に対して約45゜の角度で鉛筆の芯を当て、芯が折れない程度に強く試験塗膜に押しつけながら前方に均一な早さで約10mm動かした。塗膜が破れなかったもっとも硬い鉛筆の硬度記号を鉛筆硬度とした。
JIS K−5600−5−6(1999)に準拠し、1mm間隔で切れ目を入れ、「セロテープ」(登録商標:ニチバン社製のセロハン粘着テープ)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。
0:カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない。
1:カットの交差点における塗膜の小さなはがれ。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に5%を上回ることはない。
2:塗膜がカットの縁に沿って、及び/又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に5%を超えるが15%を上回ることはない。
3:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に15%を超えるが35%を上回ることはない。
4:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に35%を超えるが65%を上回ることはない。
5:はがれの程度が上記4を超える場合。
各試験板を40℃の水中に1週間浸漬を行った後に、外観を観察した。
○:良好で問題ない。
×:塗膜にツヤビケ、フクレまたはワレのいずれかが認められる。
各試験板を25℃の5%水酸化ナトリウム水溶液に1週間浸漬した後に外観を観察した。
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1000g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。
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、168hr試験を行った後、1時間室温で乾燥後、クロスカット部における「セロテープ」(登録商標:ニチバン社製のセロハン粘着テープ)剥離試験を行った。
○:塗膜が剥がれない。
×:塗膜が剥がれる。
表1〜3に示した組成に変更した以外は、実施例1と同様にして、防食塗料の調製、塗膜の作成並びに各種試験を行ない、その結果を各表にまとめて示した。
<顔料>
酸化チタン R960 : デュポン社製の酸化チタン「Ti−Pure R−960」
炭酸カルシウム NS#200 : 日東粉化工業社製の炭酸カルシウム「NS#200」
<顔料分散剤>
Disper−BYK 193 : ビックケミー社製の顔料と親和性を有する官能基を有する高分子ブロック共重合物系湿潤分散剤「Disper−BYK 193」
<防錆顔料>
ZP−600 : キクチカラー社製の亜リン酸亜鉛系防錆顔料「LFボウセイZP−600」(酸化亜鉛の含有率:66重量%)
ZP−600B : キクチカラー社製の亜リン酸亜鉛系防錆顔料「LFボウセイZP−600B」(酸化亜鉛の含有率:55重量%)
CP−200 : キクチカラー社製の亜リン酸亜鉛系防錆顔料「LFボウセイCP−200」(酸化亜鉛の含有率:20重量%)
M−PSN : キクチカラー社製のモリブデン酸亜鉛系防錆顔料「LFボウセイM−PSN」
CP−Z : キクチカラー社製のリン酸カルシウム系防錆顔料「LFボウセイCP−Z」
PM−303W : キクチカラー社製のリンモリブデン酸アルミニウム系防錆顔料「LFボウセイPM−303W」
P−WF : キクチカラー社製のリン酸亜鉛系防錆顔料「LFボウセイP−WF」
MC−400WR : キクチカラー社製のモリブデン酸カルシウム系防錆顔料「LFボウセイMC−400WR」
ZK−S2 : キクチカラー社製のシアナミド亜鉛カルシウム系防錆顔料「LFボウセイZK−S2」
MP−620 : キクチカラー社製のシリカ変性リン酸マグネシウム系防錆顔料「MP−620」
MZP−500 : キクチカラー社製のリン酸マグネシウム系防錆顔料「LFボウセイMZP−500」
<造膜助剤>
ダワノールPnP : ダウ・ケミカル日本社製のプロピレングリコール−n−プロピルエーテル
ダワノールDPnB : ダウ・ケミカル日本社製のジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル
<消泡剤>
SNデフォーマー777 : サンノブコ社製の鉱物油、ポリエーテル、シリカシリコーン等の混合物
Claims (12)
- 数平均分子量400〜10000のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(A−1)と、分子中に3つまたは4つのカルボキシ基を有する多価カルボン酸由来の酸無水物(A−2)を、分子中に少なくとも2つ以上のカルボキシ基が存在するようエステル化反応させて得られる分子中に少なくとも2つ以上のカルボキシ基を有する化合物(A)と、分子内に2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(B)とを反応させて得られる水分散性エポキシ樹脂(I)、
硬化剤(II)
及び
酸化亜鉛の含有率が50〜80重量%の範囲にある亜リン酸亜鉛系防錆顔料(III)
を含有することを特徴とする水性防食塗料。 - 前記一般式(I)において、Rが炭素数1〜4のアルキル基であり、R’がメチレン基又は2,2−プロピレン基であり、かつ、mが1である請求項2記載の水性防食塗料。
- 前記硬化剤(II)が、一分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(C−1)とアルキル(ポリオキシアルキレン)アミン化合物(C−2)とを反応させて得られる変性エポキシ樹脂(C)と、芳香族ジアミン(D)とを反応させて得られる側鎖にアルキル(ポリオキシアルキレン)基を有するエポキシ樹脂の芳香族ジアミンアダクト体からなるアミン系硬化剤である請求項1記載の水性防食塗料。
- 芳香族ジアミン(D)がアラルキレンジアミンである請求項4記載の水性防食塗料。
- さらに水分散性エポキシ樹脂(I)以外のエポキシ樹脂であって、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(IV)を含有する請求項1記載の水性防食塗料。
- さらに顔料分散剤(V)を含有する請求項1を含有する請求項1記載の水性防食塗料。
- さらに水性溶剤(VI)を含有する請求項1記載の水性防食塗料。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の水性防食塗料を硬化して得られる防食塗膜。
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