JP2017508011A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
所望の乾燥時間を有しかつ満足のいく耐候性、エポキシプライマー被膜への良好な付着及び良好な可撓性、ならびに高い衝撃強度を提供することのできるエポキシ樹脂組成物、エポキシ樹組成物を調製するための方法、ならびにエポキシ樹脂組成物を含む硬化性コーティング組成物。
Description
本発明は、エポキシ樹脂組成物に関する。本発明はまた、エポキシ樹脂組成物を調製する方法、及び当該エポキシ樹脂組成物を含む硬化性コーティング組成物に関する。
エポキシ樹脂は、維持及び保護コーティング(M&PC)のようなコーティング塗布に広範に使用されている。多層コーティング系は概して、保護膜及びプライマー被膜を含み、ここでプライマー被膜は、コーティングされている基材と保護膜の間に存在する。ビスフェノールAエポキシ樹脂のような芳香族エポキシ樹脂は、その満足のいく金属への付着強度及び化学的耐性により、プライマーとして広範に使用されている。しかしながら、芳香族エポキシ樹脂系のコーティング組成物から製造されるコーティング薄膜は、日光のような要素への曝露の際にチョーキングを被る。したがって、このような芳香族エポキシ樹脂系コーティング組成物は、耐候性(天候耐久性または耐候)を必要とする保護膜を調製するのに適していない。
現在、広く使用されている保護膜は、脂肪族ポリウレタン(PU)コーティング組成物から製造されており、その理由はPUが芳香族エポキシ樹脂よりも耐候性が良好であるからである。しかしながら、エポキシ保護膜と比較して、PU保護膜は、特にプライマー組成物及び保護膜組成物が冬季の間の低温(例えば、5℃未満)に塗布及び/または硬化する場合に、エポキシプライマー保護膜と負に相互作用する可能性がある。このような負の相互作用は、PU保護膜とエポキシ保護膜の間の付着が結果的に乏しくなる場合があり、PU保護膜がエポキシプライマー保護膜からもしかしたら剥離することがある。
エポキシ樹脂の耐候性を高める試みはこれまでなされてきた。例えば、1つのアプローチは、ルテニウム含有触媒の存在下で芳香族エポキシ樹脂における芳香環の水素化である。不運なことに、芳香族エポキシ樹脂における芳香環は、完全に水素化することが困難である。したがって、結果として生じる生成物は、なおも残留している不飽和を含有している場合があり、結果的に、保護膜の耐候性が満足のいくものではないことがある。その上、保護膜を製造するのに適したエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂を含むコーティング組成物は迅速に乾燥かつ硬化することができるよう、十分な反応性を有している必要がある。例えば、M&PCの塗布は、ASTM D 5895法によって測定されるように、大気温(例えば、20℃〜25℃)で5時間未満のタックフリータイムを典型的に必要とする。加えて、十分な可撓性および衝撃耐性は、コーティングがその完全性を偏向及び/または突沸から保護することができるよう、保護膜にとって所望の特性である。
それゆえ、従来の芳香族エポキシ樹脂組成物と関係した難関のない保護膜塗布に適したエポキシ樹脂組成物を提供することが所望である。また、産業上の必要条件を満たす上記のタックフリータイムをエポキシ樹脂コーティング組成物へ提供することが所望である。
本発明の新規のエポキシ樹脂組成物は驚くべきことに、ASTM D 5895法によって測定するように、大気温で5時間以内のタックフリータイムを達成する硬化性コーティング組成物を提供する。同時に、本硬化性コーティング組成物から製造されるコーティング薄膜は、満足のいく耐候性、例えば、ASTM G154−06法による検査の少なくとも450時間後に少なくとも70%の光沢保持率及び1.5未満のb値変化を示す。本発明の硬化性コーティング組成物はまた、プライマー組成物及び保護膜組成物を5℃以下で塗布及び/または硬化した場合でさえ、現在のPU保護膜よりもエポキシプライマー被膜への良好な付着をコーティング薄膜へ提供する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、以下の式(I)
を有する少なくとも1つのエポキシ樹脂を含み、式中、xは2〜15の整数であり、yは4〜30の整数であり、zは0または1であり、aは0〜2の整数であり、及び好ましくは11であり、cは0〜2の整数であり、好ましくは1であり、但し、a+c≠0であることを条件とし、bは0〜4の整数であり、R1及びR2は各々独立して、飽和C2〜C20脂肪族炭化水素基、飽和C5〜C20脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、R3は、C1〜C6アルキル基であり、かつnは1〜60の整数である。
を有する少なくとも1つのエポキシ樹脂を含み、式中、xは2〜15の整数であり、yは4〜30の整数であり、zは0または1であり、aは0〜2の整数であり、及び好ましくは11であり、cは0〜2の整数であり、好ましくは1であり、但し、a+c≠0であることを条件とし、bは0〜4の整数であり、R1及びR2は各々独立して、飽和C2〜C20脂肪族炭化水素基、飽和C5〜C20脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、R3は、C1〜C6アルキル基であり、かつnは1〜60の整数である。
本発明における「炭化水素基」は、水素原子及び炭素原子のみからなる構造を指す。R1及びR2は各々独立して、アルキルアルコール、脂環式アルコール、またはこれらの混合物に由来し得る。
いくつかの実施形態において、R1及びR2は各々独立して、Cm 1Hm 2の構造を有する飽和脂肪族炭化水素であることができ、式中、m1は2以上、4以上またはさらに6以上の、かつ同時に20以下、10以下、またはさらには8以下の整数であり、かつm2はそれぞれR1基について(2m1−a)、またはR2基について(2m1−c)であることができ、式中、a及びcは既に定義したとおりである。
いくつかの他の実施形態において、R1及びR2は各々独立して、1つまたは2つの環状環、好ましくは少なくとも1つのシクロヘキサン環を含み得る。R1またはR2は、CpHqの構造を有する飽和脂環式基であることができ、式中、pは5〜20の整数であることができる。特に、R1及びR2が各々独立して1つの環状環を含有する場合、pは5以上、6以上、かつ同時に15以下、10以下、またはさらには9以下であることができる。R1及びR2が各々独立して2つの環状環を含有する場合、pは7以上、かつ同時に20以下、またはさらには15以下であることができる。先の構造におけるqは、以下のように定義される。
R1基について、qは、R1が1つの環状環を含有する場合、2p−2−aであることができ、またはR1が2つの環状環を含有する場合、2p−4−aであることができ、式中、aは既に定義したとおりであり、
R2基については、qは、R2が1つの環状環を含有する場合、2p−2−cであることができ、またはR2が2つの環状環を含有する場合、2p−4−cであることができ、式中、cは既に定義したとおりである。
R2基については、qは、R2が1つの環状環を含有する場合、2p−2−cであることができ、またはR2が2つの環状環を含有する場合、2p−4−cであることができ、式中、cは既に定義したとおりである。
いくつかの好ましい実施形態において、R1及びR2は各々独立して、
のような三価の基もしくはこれらの混合物、
のような四価の基もしくはこれらの混合物、または1つ以上の三価の基及び1つ以上の四価の基からなる組み合わせであることができる。好ましい実施形態において、R1及びR2は各々、
であることができる。
のような三価の基もしくはこれらの混合物、
のような四価の基もしくはこれらの混合物、または1つ以上の三価の基及び1つ以上の四価の基からなる組み合わせであることができる。好ましい実施形態において、R1及びR2は各々、
であることができる。
いくつかの好ましい実施形態において、R1基及びR2基のうちの1つは三価、四価の基、またはこれらの混合物であり、かつR1基及びR2基のうちのもう1つは二価の基または異なる二価の基の組み合わせである。このような二価の基の例としては、直鎖または分枝鎖の−C2H4−基、−C3H6−基、−C4H8−基、−C5H10−基、−C6H12−基、−C7H14−基、または−C8H16−基、
あるいはこれらの組み合わせが挙げられ、式中R4はアルキル基であることができ、好ましくはC1〜C6アルキル基であり、かつdは0〜4の整数であることができる。好ましい二価の基には、プロピレン、2−メチルプロピレン、ネオペンチレン、2−ブチル−2−エチルプロピレン、n−ブチレン基、
、4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ジシクロヘキシル、シクロへキシレン、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン基、またはこれらの組み合わせが含まれる。好ましくは、R1及びR2は各々独立して、先に説明した三価の基及び二価の基からなる組み合わせである。
あるいはこれらの組み合わせが挙げられ、式中R4はアルキル基であることができ、好ましくはC1〜C6アルキル基であり、かつdは0〜4の整数であることができる。好ましい二価の基には、プロピレン、2−メチルプロピレン、ネオペンチレン、2−ブチル−2−エチルプロピレン、n−ブチレン基、
、4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ジシクロヘキシル、シクロへキシレン、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン基、またはこれらの組み合わせが含まれる。好ましくは、R1及びR2は各々独立して、先に説明した三価の基及び二価の基からなる組み合わせである。
好ましい実施形態において、R1及びR2は各々独立して、
、
もしくは
と−C4H8−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレンから選択される二価の基との組み合わせ、またはこれらの組み合わせから選択される。
、
もしくは
と−C4H8−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレンから選択される二価の基との組み合わせ、またはこれらの組み合わせから選択される。
式(I)の−CxHyOz−基において、xは2以上、3以上、4以上、またはさらには5以上の、かつ同時に15以下、12以下、10以下またはさらには9以下の整数であることができ、yは4以上、6以上、またはさらには8以上の、かつ同時に30以下、24以下、またはさらには20以下の整数であることができ、かつZは0または1であることができる。いくつかの実施形態において、−CxHyOz−基は、飽和C2〜C20脂肪族炭化水素単位、飽和C5〜C20脂環式炭化水素単位を含む二価基、またはこれらの組み合わせであることができる。−CxHyOz−基は、先に説明した当該二価のR1基またはR2基から選択される基であることができる。いくつかの好ましい実施形態において、zは0であり、かつ−CxHyOz−はC6〜C10シクロアルキレン基、C2〜C9脂肪族炭化水素基、またはこれらの混合物であり、より好ましくはC6〜C10シクロアルキレン基である。より好ましい実施形態において、−CxHyOz−基は、直鎖または分枝鎖の−C2H4−、−C3H6−、−C4H8−、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−C5H10−、−C6H12−もしくは−C9H18−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレン、またはこれらの混合物から選択される。
bは0、1、2、3または4であることができ、好ましくは0または1であり、かつR3は好ましくは−CH3である。
nは1以上、2以上、またはさらには3以上、かつ同時に60以下、30以下、またはさらには10以下であることができる。nが2以上の場合、各R1、−CxHyOz−基、または存在する場合、R3はそれぞれ、式(I)の反復単位において、先に説明した群から独立して選択され、同じであることができまたは異なっていることができる。いくつかの実施形態において、R1は、式(I)の反復単位において異なっており、好ましくはいくつかの反復単位における先に説明した三価の基及び他の反復単位における先に説明した二価の基である。
より好ましい実施形態において、R1及びR2は各々独立して、R1及びR2は各々独立して、
または
と−C4H8−、シクロへキシレン、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、またはこれらの混合物から選択される二価の基との組み合わせから選択され、R3は−CH3であり、bは0または1であり、かつ−CxHyOz−は、直鎖または分枝鎖の−C2H4−、−C3H6−、−C4H8−、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−C5H10−、−C6H12−または−C9H18−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレンまたはこれらの混合物から選択される基である。
または
と−C4H8−、シクロへキシレン、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、またはこれらの混合物から選択される二価の基との組み合わせから選択され、R3は−CH3であり、bは0または1であり、かつ−CxHyOz−は、直鎖または分枝鎖の−C2H4−、−C3H6−、−C4H8−、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−C5H10−、−C6H12−または−C9H18−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレンまたはこれらの混合物から選択される基である。
式(I)のエポキシ樹脂の所望の形態の一例は、以下の構造
を有する。
を有する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、式(I)を有する2つ以上の異なるエポキシ樹脂からなる混合物であってもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は試料gあたり1.0ミリグラム以下の水酸化カリウム(mg KOH/g)、好ましくは0.5mg KOH/g以下、より好ましくはおよそ0の酸価を有し得る。酸価、すなわち樹脂における酸官能性を中和するのに必要とされる固体1グラムあたりのKOHのミリグラム数は、酸官能性の量の目安である。酸価は、GB/T2895−1982法によって測定され得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物は5000ミリパスカル.秒(mPa.s)以上、10000mPa.s以上、12000mPa.s以上、またはさらには15000mPa.s以上、かつ同時に75000mPa.s以下、70000mPa.s以下、またはさらには65000mPa.s以下の粘度を有し得る。エポキシ樹脂組成物の粘度は、ASTM D 2393−1986法によって50℃でBrookfield粘度計によって測定され得る。当該エポキシ樹脂組成物は、半固体状態または固体状態でもあることができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、約250以上、約300以上、またはさらには約350以上、かつ同時に約5000以下、約4000以下、またはさらには約3000以下の平均エポキシド当量(EEW)を有し得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、(a)アルコールを有する、脂環式飽和カルボン酸またはその無水物の1つ以上のカルボン酸含有半エステル化合物(この中でアルコールは、2つ以上のヒドロキシル基及び/またはその二量体を有するアルキルアルコールである)、及び(b)アルキルアルコールの飽和ポリグリシジルエーテル、飽和脂環式ポリグリシジルエーテル、またはこれらの混合物から選択されるポリグリシジルエーテル成分(この中で、ポリグリシジルエーテル成分における少なくとも1つのポリグリシジルエーテルは、2よりも大きなエポキシ官能性を有しており、かつポリグリシジルエーテル成分と半エステル化合物とのモル比は1より大きくかつ2より小さくあり得る)、の反応生成物を含み得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する方法は、(i)脂環式飽和カルボン酸またはその無水物をアルコールと反応させて、半エステル化合物を含有するカルボン酸を形成すること(この中で、アルコールは2つのヒドロキシル基及び/またはその二量体を有するアルキルアルコールである)、ならびに(ii)半エステル化合物を、アルキルアルコールの飽和ポリグリシジルエーテル、飽和脂環式ポリグリシジルエーテル、またはこれらの混合物から選択されるポリグリシジルエーテル成分と反応させること(この中で、ポリグリシジルエーテル成分における少なくとも1つのポリグリシジルエーテルは、2よりも大きなエポキシ官能性を有しており、ポリグリシジルエーテル成分と半エステル化合物とのモル比は1よりも大きくかつ2よりも小さい)を含み得る。
本明細書で「半エステル化合物」は、カルボン酸基を含有するエステル化合物を指す。本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するために使用する半エステル化合物は、2つのカルボン酸基を含有し得る。半エステル化合物は、2つ以上の異なる半エステル化合物からなる混合物を含み得る。これらの半エステル混合物は、先に説明した2つ以上のカルボン酸からなる混合物、先に説明した2つ以上の無水物からなる混合物及び/または先に説明した2つ以上のアルコールからなる混合物を用いることによって調製され得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するために使用する半エステル化合物は、以下の式(II)
を有し得、式中、x、y、z、R3及びbは、式(I)において先に定義した通りである。いくつかの好ましい実施形態において、環状環におけるエステル基及びカルボン酸基は、環状環のオルト位に存在する。
を有し得、式中、x、y、z、R3及びbは、式(I)において先に定義した通りである。いくつかの好ましい実施形態において、環状環におけるエステル基及びカルボン酸基は、環状環のオルト位に存在する。
本発明に有用な半エステル化合物を調製するのに使用するアルコールは、たった2つのヒドロキシル基を有しており、アルキルアルコール、アルキルアルコールの二量体、またはこれらの混合物であることができる。好ましくは、1つ以上のアルキルアルコールは、アルコール成分として使用する。半エステル化合物を調製するのに使用するアルコールは、1つ以上の直鎖、分枝鎖、または環状環含有のアルキルアルコール、その二量体、またはこれらの混合物であり得る。
半エステル化合物を調製するのに使用するアルコールは、以下の構造、すなわちCxHy+2OZ+2を有し得、式中、x、y、及びzは、式(I)において既に定義したとおりである。いくつかの実施形態において、使用するアルコールは、シクロヘキサンジオールまたはシクロヘキサンジメタノールのような脂環式アルコールである。適切なアルコールの代表例としては、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノールのようなシクロヘキサンジメタノール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、またはこれらの混合物が挙げられる。好ましい実施形態において、本発明に使用するアルコールは、1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む。
先に説明したアルコールはさらに、飽和脂環式カルボン酸またはその無水物と反応して、半エステル化合物を形成する。2つ以上の飽和脂環式カルボン酸もしくはカルボン酸無水物からなる混合物を使用してもよい。飽和脂環式カルボン酸無水物は、本発明において特に有用である。さらに好ましくは、ジカルボン酸無水物を使用して、半エステル化合物を調製する。
半エステル化合物を調製する上で有用な無水物の代表例としては、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、またはこれらの混合物が挙げられる。本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するのに使用する半エステル化合物は、従来の方法及び条件によって調製することができる。例えば、半エステル化合物は、アルコールを無水物と混合してアルコール及び無水物を50℃〜220℃または90℃〜150℃の温度範囲で反応させておくことによって調製してもよい。アルコール及び無水物についての反応時間は、使用する温度、使用するアルコール及び無水物の化学的構造のような因子に応じて変化し得る。例えば、概して反応時間は、1時間〜5時間、または2時間〜4時間であり得る。アルコールと無水物との反応には、当該技術分野で公知のエステル化触媒が含まれ得る。当該触媒には、例えば、4−ジメチルアミノピリジンのような塩基性化合物、ルイス酸、p−トルエンスルホン酸、プロトン酸、プロトン酸の金属塩、四級ホスホニウム化合物、四級アンモニウム化合物、ホスホニウム、アルソニウム付加物またはフルオロホウ酸、フルオロ砒酸、フルオロアンチモン酸、フルオロリン酸、過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸のような適切な非求核酸との複合体、あるいはこれらの組み合わせが含まれ得る。使用する場合、当該触媒は、アルコール及び無水物と任意の順序で混合され得る。
半エステル化合物を調製する上で、先に説明したアルコール及び無水物は、無水物中の無水物基とアルコール中のヒドロキシル基との反応を通じて、無水物を半エステル化合物へ最大限に変換することに到達するよう、ある一定のモル比で望ましく混合される。例えば、アルコールのヒドロキシル基と無水物の無水物基とのモル比は、1.4以下、1.3以下、またはさらには1.2以下で、かつ同時に0.95以上、0.98以上、またはさらには1.0以上であり得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するために、先に説明した半エステル化合物はさらに、ポリグリシジルエーテル成分と反応する。半エステル化合物のカルボン酸基は、ポリグリシジルエーテル成分のエポキシ基と反応して、本発明のエポキシ樹脂組成物における第二のエステル架橋を生じる。ポリグリシジルエーテル成分は、アルキルアルコールの1つ以上の飽和ポリグリシジルエーテル、1つ以上の飽和脂環式ポリグリシジルエーテル、またはアルキルアルコールの少なくとも1つの飽和ポリグリシジルエーテル及び少なくとも1つの飽和脂環式ポリグリシジルエーテルからなる混合物を含み得る。本明細書では「ポリグリシジルエーテル」は、1つを超えるエポキシ基(「オキシラン基」または「エポキシ官能性」または「グリシジルエーテル」としても公知のエポキシ基)を含む多官能性エポキシ樹脂を指す。アルキルアルコールのポリグリシジルエーテルは概して、アルカリの存在下でのエピクロロヒドリンのようなエピハロヒドリンによるアルキルアルコールのエーテル化によって生成することができる。本明細書では脂環式ポリグリシジルエーテルは、環構造の脂肪族置換基上に存在する及び/または脂環式環へ直接結合したグリシジルエーテル基を有する樹脂を指す。本発明における適切な飽和脂環式ポリグリシジルエーテルには例えば、少なくとも1つの脂環式環(例えば、シクロヘキサン環またはシクロペンタン環)を有するアルキルアルコールのポリグリシジルエーテルが含まれる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するのに使用するポリグリシジルエーテル成分において、先に説明した1つ以上の飽和ポリグリシジルエーテルは、2つを超えるエポキシ官能性を有する(以後、「多官能性ポリグリシジルエーテル」と呼ぶ)。多官能性ポリグリシジルエーテルの官能性は、3つ以上または4つ以上であることもできる。適切な飽和多官能性ポリグリシジルエーテルの例としては、1,2,6−ヘキサントリオールトリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、またはこれらの混合物が挙げられる。飽和多官能性ポリグリシジルエーテルは、ポリグリシジルエーテル成分中に、ポリグリシジルエーテル成分の総重量を基にした20重量%〜100重量%、30重量%〜80重量%、または40重量%〜70重量%の量で存在し得る。
先に説明した多官能性飽和ポリグリシジルエーテルに加えて、ポリグリシジルエーテル成分は、2つのエポキシ官能性を有する1つ以上の先に記載した飽和ポリグリシジルエーテル(以後、「ジグリシジルエーテル」と呼ぶ)、すなわち、アルキルアルコールの飽和ジグリシジルエーテル及び/または飽和脂環式ジグリシジルエーテルも含み得る。飽和ジグリシジルエーテルは、半エステル化合物を調製する上で先に説明したアルキルアルコールの飽和ジグリシジルエーテルであることができる。適切な飽和ジグリシジルエーテルの例としては、1,5−ペンタンジオールジグリシジルエーテル、1,2,6−ヘキサントリオールジグリシジルエーテル、ネオペンタングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(HDDGE)、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,3トランス−もしくはシス−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、シス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテルとトランス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテルとを含む混合物、1,3及び1,4シス−及びトランス−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルの混合物、または先のジグリシジルエーテルのうちのいずれかからなる混合物が挙げられる。本発明において有用な好ましい飽和ジグリシジルエーテルは、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンタングリコールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、またはこれらの混合物である。好ましい飽和脂環式ジグリシジルエーテルは、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルである。シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルは、シス−1,4−シクロヘキサンジメタノール、トランス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、またはこれらの混合物を含むことができる。好ましい実施形態において、使用するシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルは、シス−1,3−シクロヘキサンジメタノール、トランス−1,3−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、シス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、及びトランス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテルを含む。参照により本明細書に組み込まれるWO2009/142901は、脂環式ジグリシジルエーテルの一例を含むエポキシ樹脂組成物、生成物混合物、及びそこから高純度ジグリシジルエーテル(DGE)を分離する方法を説明している。適切な脂環式ジグリシジルエーテルには、参照により本明細書に組み込まれるWO2012/044442A1において説明されるものも含まれる。使用する場合、ポリグリシジルエーテル成分中の飽和ジグリシジルエーテルは、ポリグリシジルエーテル成分の総重量を基にした0重量%〜80重量%、20重量%〜70重量%、または30重量%〜60重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態において、本発明において有用なポリグリシジルエーテル成分は、1つ以上の飽和多官能性ポリグリシジルエーテルと先に説明した1つ以上の飽和ジグリシジルエーテルとの混合物である。好ましい実施形態において、ポリグリシジルエーテル成分は、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルとシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、またはこれらの混合物から選択されるジグリシジルエーテルとの混合物である。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する上で、半エステル化合物及びポリグリシジルエーテル成分は、互いに混合して、90℃〜200℃または100℃〜150℃の温度で反応し得る。所望の場合、半エステル化合物は、ポリグリシジルエーテル成分中で、任意に高い温度、例えば40℃〜120℃で最初に溶解することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する上で、半エステル化合物とポリグリシジルエーテル成分との反応は、半エステル化合物のカルボン酸基とポリグリシジルエーテル成分のエポキシ基との反応を促進するよう、触媒の存在下で実施することができる。このような触媒の例としては、塩基性無機試薬、ホスフィン、4級アンモニウム化合物、ホスホニウム化合物またはこれらの混合物が挙げられる。使用する場合、触媒は、半エステル化合物及びポリグリシジルエーテル成分と任意の順序で混合してもよい。好ましくは、半エステル化合物をポリグリシジルエーテル成分と混合した後、結果として生じる混合物へ触媒を添加する。
半エステル化合物とポリグリシジルエーテル成分との反応持続時間は概して、5時間〜20時間または7時間〜13時間であり得る。当該反応時間は、得られたエポキシ樹脂組成物の酸価を検査することによって決定することができる。当該反応は、結果として生じるエポキシ樹脂組成物の酸価が1mgKOH/g以下、0.5mgKOH/g以下であり、または0でさえある時に、やめてもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する上で、ポリグリシジルエーテル成分と半エステル化合物のモル比(以後、M(ポリグリシジルエーテル成分/半エステル化合物)と呼ぶ)は直接的に、エポキシ樹脂組成物の反復単位及び分子量に関する。本明細書ではモル比は、ポリグリシジルエーテル成分のモル(エポキシ基のモルではない)と半エステル化合物のモルの比を指す。M(ポリグリシジルエーテル成分/半エステル化合物)は、1より大きくかつ同時に2より小さく、または1.5以下であり、またはさらには1.2以下であり得る。
エポキシ樹脂組成物の調製は、溶媒がない、または溶媒の存在下であり得る。使用する場合、当該溶媒は、結果として生じる生成物の粘度を低下させることができる。存在する場合、当該溶媒は、半エステル化合物を調製すること及び/もしくは半エステル化合物とポリグリシジルエーテル成分との反応において使用することができ、ならびに/または当該組成物へ後で添加することができる。適切な溶媒の例としては、ケトン、エステル、脂肪性エーテル、環状エーテル、脂肪性、脂環式及び芳香族炭化水素、またはこれらの混合物が挙げられる。溶媒の好ましい例としては、トルエン、酢酸ブチル、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタノン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、エチレンジクロリド、メチルクロロホルム、tert−ブチルエーテル、ジメチルエーテル、またはこれらの混合物が挙げられる。当該溶媒は、半エステル化合物の調製及び/または半エステル化合物と先に説明したポリグリシジルエーテル成分との、従来手段(例えば、真空蒸留)を用いた反応を完了した後に除去してもよい。あるいは、当該溶媒はまた、エポキシ樹脂組成物中に放置して、後に例えばコーティングの調製において使用され得る溶媒含有性エポキシ樹脂組成物を提供し得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物を調製する上で、式(I)のエポキシ樹脂の分枝鎖誘導体も形成され得る。例えば、エポキシ樹脂組成物はまた、存在する場合、式(I)の反復単位におけるエポキシ基(類)と先に説明した半エステル化合物の反応から得られる分枝鎖誘導体を含み得る。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ基と反応性のある活性のある基を有する硬化剤を用いて硬化することができる。本発明において有用な適切な硬化剤の例としては、無水物、アミン及びその誘導体のような窒素含有化合物、酸素含有化合物、硫黄含有化合物、ならびにこれらの混合物が挙げられる。特に、脂肪性硬化剤または脂環式硬化剤は、最適な耐候性を達成するために使用される。
本発明のエポキシ樹脂組成物を硬化させることは、例えば、−10℃〜約300℃、−5℃〜250℃、約20℃〜約220℃、または約21℃〜約25℃の範囲の温度で、かつエポキシ樹脂組成物、硬化剤、及び使用する場合、触媒に応じて数分間から数時間であり得る所定の時間で実施され得る。概して、エポキシ樹脂組成物を硬化させるまたは部分的に硬化させるための時間は、2秒間〜24日間、0.5時間〜7日間、または1時間〜24時間であり得る。本発明のエポキシ樹脂組成物を部分的に硬化させた後、硬化方法をより後の時間に完了させることも操作可能である。有利なことに、当該エポキシ樹脂組成物は、大気温でアミン硬化剤によって硬化することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、コーティング、接着剤、電気用積層板、構造用積層板、複合体、フィラメントワインディング、鋳造、鋳込成形、カプセル封入、引出成形及び耐候性が所望である箇所の任意の塗布を含む種々の塗布に使用され得る。
本発明の硬化性コーティング組成物は、先に説明したエポキシ樹脂組成物及びアミン硬化剤を含む。アミン硬化剤は、脂肪性アミンまたはその付加物、脂環式アミンまたはその付加物、あるいはこれらの任意の組み合わせを含み得る。アミンは、ジアミン、ポリアミン、またはこれらの混合物であることができる。本発明において有用な適切なアミンの例としては、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)、トリメチルヘキサンジアミン(TMDA)、テトラエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン(HMDA)、1,6−ヘキサンジアミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’−1,2−エタンジイルビス−1,3−プロパンジアミン、ジプロピレントリアミンまたはその混合物、イソホロンジアミン(IPDA)のような脂環式アミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACM)、1,2−ジアミノシクロヘキサン(DACH)、1,4−シクロヘキサンジアミン、ビス(アミノメチル)ノルボルナンまたはその混合物、ピペラジン、アミノエチルピペラジン(AEP)のような複素環式アミン、ビス(アミノプロピル)エーテルのようなポリエーテルアミン、ポリアミド、それらの付加物、ならびにそれらの混合物が挙げられる。本発明において有用なアミンの好ましい例としては、AEPまたはその付加物、IPDAまたはその付加物、DETAまたはその付加物、PACMまたはその付加物、DACHまたはその付加物、ポリエーテルアミンまたはその付加物、ポリアミドまたはその付加物、あるいはそれらの組み合わせが挙げられる。アミン硬化剤は、脂肪性アミン及び/または脂環式アミンの1つ以上の付加物、例えば、IPDA及びBDDGEの付加物、IPDA及び脂肪族酸の付加物、IPDA及びシクロヘキサンジメタノール(CHDM)エポキシ樹脂の付加物、ならびにこれらの混合物を含み得る。アミン硬化剤は望ましくは、本発明のエポキシ樹脂組成物とともに脂肪性アミン及び/または脂環式アミンの付加物を含む。アミン硬化剤は任意に、1つ以上の促進剤及び/または触媒を含んでもよい。アミン硬化剤は、硬化性コーティング組成物を硬化させるのに十分な量で使用され得る。硬化性コーティング組成物におけるアミン硬化剤の総活性水素官能性と総エポキシ樹脂の総エポキシ官能性のモル比は概して、0.5:1〜1.3:1、0.6:1〜1.2:1、または0.8:1〜1:1であり得る。
本発明の硬化性コーティング組成物は、1つ以上の増量剤及び/または顔料も含有することができる。増量剤及び/または顔料は、セラミック材料、メタロイド材料を含む金属製材料であり得る。適切なセラミック材料には例えば、酸化亜鉛、二酸化チタン、窒化金属(例えば、窒化ホウ素)、金属カーバイド、硫化金属(例えば、二硫化モリブデン、二硫化タンタル、二硫化タングステン、及び硫化亜鉛)、ケイ酸金属(例えば、ケイ酸アルミニウム及び蛭石のようなケイ酸マグネシウム)、ホウ化金属、炭酸金属、またはこれらの混合物が含まれる。これらの粒子は、表面処理されることができまたは未処理であることができる。使用する場合、増量剤及び顔料の組み合わされた量は、硬化性コーティング組成物の総重量を基にした5重量%〜90重量%または10重量%〜80重量%であり得る。
本発明のコーティング組成物はさらに、本発明のエポキシ樹脂組成物とは異なる構造を有する追加のエポキシ樹脂を含んでもよい。追加のエポキシ樹脂は、コーティングの技術分野において公知である1つ以上の反応性エポキシ基を含有する任意の種類のエポキシ樹脂であり得る。追加のエポキシ樹脂には、単官能性エポキシ樹脂、多重官能性または多官能性エポキシ樹脂、及びこれらの組み合わせが含まれ得る。概して、追加のエポキシ樹脂は、存在する場合、すでに記載した耐候性、及び乾燥特性を維持することのできる量において使用され得る。好ましくは、本発明のコーティング組成物は、結果として生じるコーティング薄膜の耐候性を損ない得るビスフェノールAエポキシ樹脂のような芳香族エポキシ樹脂を実質的に含んでいない。適切な追加のエポキシ樹脂の例としては、先に説明したアルキルアルコールの飽和ポリグリシジルエーテル、先に説明した飽和脂環式ポリグリシジルエーテル、当該技術分野で公知の任意の他の脂肪性及び脂環式エポキシ樹脂、またはこれらの組み合わせが挙げられる。使用する場合、追加のエポキシ樹脂は、コーティング組成物におけるエポキシ樹脂の総重量を基に、40重量%未満、30重量%未満、またはさらには10重量%未満の量で存在し得る。
上述の成分に加えて、本発明の硬化性コーティング組成物は、以下の添加物のうちのいずれか1つまたは組み合わせをさらに含み得る。すなわち、消泡剤、可塑剤、抗酸化剤、光安定化剤、紫外(UV)吸収剤、UV遮断化合物、UV安定化剤、及び流量制御剤である。使用する場合、これらの付加物は、硬化性コーティング組成物の総重量を基にした0.001重量%〜10重量%または0.01重量%〜5重量%で存在し得る。
本発明の硬化性コーティング組成物中に存在する上記の成分はすべて、概して有機溶媒中に溶解または分散し得る。コーティング組成物中の溶媒には、エポキシ樹脂組成物を調製する上での先に説明した溶媒、n−ブタノールのようなアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブチルグリコールのようなグリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよびエチレングリコールジメチルエーテルのようなグリコールエーテル、またはこれらの混合物が含まれ得る。当該有機溶媒は、硬化性コーティング組成物の総重量を基にした5重量%〜60重量%、10重量%〜50重量%、または20重量%〜40重量%の量で存在し得る。
本発明の硬化性コーティング組成物の調製は、好ましくは溶媒中に溶解したエポキシ樹脂組成物及びアミン硬化剤を混合することによって達成され得る。例えば、増量剤及び/または顔料ならびに/あるいは他の任意の付加物を含む他の任意の成分も、先に説明したように添加してもよい。硬化性コーティング組成物における成分は、本発明の硬化性コーティング組成物を提供するために任意の順序で混合され得る。上記の任意の成分のうちのいずれかはまた、混合中にまたは混合前に当該組成物へ添加されて組成物を形成し得る。
本発明の硬化性コーティング組成物は、刷毛塗り塗装、浸漬塗装、圧延及びスプレ塗装を含む従来の手段によって塗布することができる。硬化性コーティング組成物は好ましくは、スプレ塗装によって塗布される。空気スプレ塗装、空気なしスプレ塗装、及び静電ベル塗装、ならびに手動または自動の任意の方法のための標準的なスプレ技術及び用具を使用することができる。
本発明の硬化性コーティング組成物は、種々の基材へ塗布及び付着させることができる。硬化性コーティング組成物が塗布され得る基材の例としては、木材、コンクリート、金属、プラスチック、ガラス、発泡体、またはエラストマー基材が挙げられる。当該基質は典型的には、プライマー被膜を含有する。適切なプライマーの例としては、エポキシプライマー及びPUプライマーが挙げられる。
本発明の硬化性コーティング組成物は、船舶用コーティング、保護コーティング、自動車コーティング、木材コーティング、コイルコーティング、コンクリートコーティング、及びプラスチックコーティングのような種々のコーティング塗布に適している。硬化性コーティング組成物は、保護膜塗布に特に適している。
本発明の硬化性コーティング組成物は、当該エポキシ樹脂組成物に関して、先に説明した条件下で硬化させることができる。好ましい実施形態において、硬化性コーティング組成物は、大気温で硬化する。本発明の硬化性コーティング組成物は、ASTM D 5895法によって測定されるように、大気温において、乾燥速度、例えば、5時間以内、4.5時間以内、4時間以内、またはさらには3.5時間以内のタックフリータイムを有する。
硬化すると、本発明の硬化性コーティング組成物は以下の特性の1つ以上を有するコーティング薄膜を形成する。
(1)ASTM G154−06法による人工的な耐候性検査の少なくとも450時間後の少なくとも70%の光沢保持率を達成するための満足のいく耐候性。好ましい実施形態において、当該コーティング薄膜は、当該検査の少なくとも500時間後、当該検査の少なくとも600時間後、当該検査の少なくとも700時間後、またはさらには当該検査の少なくとも900時間後に少なくとも70%の光沢保持率を達成し、
(2)ASTM G154−06法による人工的な耐候性検査の少なくとも450時間後に1.5未満のb値の変化(「Δb」)を達成するための満足のいく耐候性。好ましい実施形態において、当該コーティング薄膜は、当該検査の少なくとも500時間後、当該検査の少なくとも600時間後、当該検査の少なくとも700時間後、またはさらには当該検査の少なくとも900時間後に0.6未満のΔbを達成し、ならびに
(3)ASTM D 3359法による4B以上の格付けを示す、プライマー組成物及び保護膜組成物を5℃以下の大気温で塗布及び/または硬化させる場合、従来のPU保護膜よりも良好なエポキシプライマー保護膜への付着。加えて、エポキシプライマー及び本発明のコーティング組成物を塗布する時間は、同じエポキシプライマー及び従来のPU保護膜組成物を塗布する時間よりも短いことが可能である。
(2)ASTM G154−06法による人工的な耐候性検査の少なくとも450時間後に1.5未満のb値の変化(「Δb」)を達成するための満足のいく耐候性。好ましい実施形態において、当該コーティング薄膜は、当該検査の少なくとも500時間後、当該検査の少なくとも600時間後、当該検査の少なくとも700時間後、またはさらには当該検査の少なくとも900時間後に0.6未満のΔbを達成し、ならびに
(3)ASTM D 3359法による4B以上の格付けを示す、プライマー組成物及び保護膜組成物を5℃以下の大気温で塗布及び/または硬化させる場合、従来のPU保護膜よりも良好なエポキシプライマー保護膜への付着。加えて、エポキシプライマー及び本発明のコーティング組成物を塗布する時間は、同じエポキシプライマー及び従来のPU保護膜組成物を塗布する時間よりも短いことが可能である。
以下の実施例は、本発明の実施形態を説明する。本実施例における部分及び百分率はすべて、別段の記載がない限り重量による。以下の材料を本実施例において使用する。
無水ヘキサヒドロフタル酸メチル(「MHHPA」)は、Changzhou Bolin Chemical Companyから入手可能である。
1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(「BDDGE」)及びトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(「TMPTGE」)は両方とも、Anhui Hengyuan Chemical社から入手可能である。
イソホロンジアミン(「IPDA」)は、BASFから入手可能である。
ジエチレントリアミン(「DETA」)及びアミノエチルピペラジン(「AEP」)は両方とも、The Dow Chemical Companyから入手可能である。
Bayerから入手可能なDESMOPHEN(商標)A365BA/X樹脂は、ヒドロキシル含有性ポリアクリラートである。
二酸化チタン(TiO2)は、DuPontから入手可能である。
INTERGARD(商標)787プライマーは、International Paintから入手可能なエポキシプライマーである。
TINUVIN(商標)292光安定化剤は、BASFから入手可能である。
Cray Valley Companyから入手可能なCRAYVALLAC(商標)Ultraは、ポリアミド型のチキソトロープ剤である。
Dow Chemical Companyから入手可能なブチルCELLOSOLVE(商標)溶媒は、エチレングリコールモノブチルエーテル型の溶媒である(CELLOSOLVEは、The Dow Chemical Companyの商標である)。
BYK Chemical Companyから入手可能なBYK(商標)182は、ブロックコポリマーであり、分散剤として使用する。
BYK Chemical Companyから入手可能なBYK085は、ポリシロキサンであり、消泡剤として使用する。
DESMODUR(商標)N75ポリイソシアナートは、脂肪性ポリイソシアナートであり、Bayerから入手可能である。
シクロヘキサンジメタノール(「CHDM」)は、Jiangsu Kangheng Chemicalから入手可能である。
The Dow Chemical Companyから入手可能なヨウ化エチルトリフェニルホスホニウム(「ETPPI」)は、4級ホスホニウム塩触媒である。
シクロヘキサンジメタノールエポキシ樹脂(「CHDMエポキシ樹脂」)は、以下に本明細書に説明する方法によって本明細書における使用のために調製される。
The Dow Chemical Companyから入手可能なD.E.R.(商標)736エポキシ樹脂(D.E.R.は、The Dow Chemical Companyの商標である)は、短鎖ポリグリコールジエポキシド液体樹脂であり、190のEEWを有する。
The Dow Chemical Companyから入手可能なVORANOL(商標)CP260ポリオールは、約260の分子量を有する、ポリエーテルトリオール及びグリセリンで出発するポリオキシプロピレンポリオールである(VORANOLは、The Dow Chemical Companyの商標である)。
The Dow Chemical Companyから入手可能なUNOXOL(商標)Diolは、シス−1,3−及び1,4−シクロヘキサンジメタノールとトランス−1,3−及び1,4−シクロヘキサンジメタノールからなる混合物である(UNOXOLは、The Dow Chemical Companyの商標である)。
The Dow Chemical Companyから入手可能なERL(商標)4221エポキシ樹脂(ERLは、The Dow Chemical Companyの商標である)は、126のEEWを有し、以下の構造
を有する。
を有する。
以下の標準的な分析用具及び方法を本実施例において使用する。
(酸価の測定)
酸価は、GB/T2895−1982法に従って測定する。樹脂についての酸価は、色彩指示薬としてチモールブルーを使用する単純な滴定において樹脂を中和するのに必要な樹脂mgあたりのmgKOHとして定義される。KOHは、エタノール溶液中では簡便に0.1N(1リットル当たりのモル)である。当該樹脂は、トルエン及びエタノールからなる混合溶媒(容積における2:1)において溶解した。
酸価は、GB/T2895−1982法に従って測定する。樹脂についての酸価は、色彩指示薬としてチモールブルーを使用する単純な滴定において樹脂を中和するのに必要な樹脂mgあたりのmgKOHとして定義される。KOHは、エタノール溶液中では簡便に0.1N(1リットル当たりのモル)である。当該樹脂は、トルエン及びエタノールからなる混合溶媒(容積における2:1)において溶解した。
(乾燥特性)
BYK乾燥タイマーを用いて、ASTM D 5895法によるコーティング組成物のタックフリータイムを記録する。評価することになっているコーティング組成物を150μmの湿潤薄膜厚でガラスパネル上に被覆した後、被覆したガラスパネルを大気温での乾燥のためにBYK乾燥タイマー上へと配置する。
BYK乾燥タイマーを用いて、ASTM D 5895法によるコーティング組成物のタックフリータイムを記録する。評価することになっているコーティング組成物を150μmの湿潤薄膜厚でガラスパネル上に被覆した後、被覆したガラスパネルを大気温での乾燥のためにBYK乾燥タイマー上へと配置する。
(付着検査)
プライマー被膜と保護膜の間の付着は、ASTM D 3359法による網目によって評価する。M&PC産業において通常使用されるプライマーであるINTERGARD787エポキシプライマーの部分B及び部分Aを3:1の容積比で混合して、ブラスト洗浄したプレート上へ空気スプレ法を用いて噴霧して、当該プレート上へエポキシプライマー被膜を形成する。1時間後、評価することになっているエポキシ組成物またはPU保護膜組成物を当該エポキシプライマー被膜上へと噴霧する。0℃で7日間の硬化後または大気温で7日間の硬化後にそれぞれ、エポキシプライマー被膜とエポキシ保護膜またはPU保護膜の間の付着を検査する。得られた保護膜は、60μmの平均厚を有している。検査結果は、0B、1B、2B、3B、4B及び5Bとして命名し、そのうち、5Bは、プライマー被膜と保護膜の間の最良の付着を示し、0Bは最悪の付着を示す。
プライマー被膜と保護膜の間の付着は、ASTM D 3359法による網目によって評価する。M&PC産業において通常使用されるプライマーであるINTERGARD787エポキシプライマーの部分B及び部分Aを3:1の容積比で混合して、ブラスト洗浄したプレート上へ空気スプレ法を用いて噴霧して、当該プレート上へエポキシプライマー被膜を形成する。1時間後、評価することになっているエポキシ組成物またはPU保護膜組成物を当該エポキシプライマー被膜上へと噴霧する。0℃で7日間の硬化後または大気温で7日間の硬化後にそれぞれ、エポキシプライマー被膜とエポキシ保護膜またはPU保護膜の間の付着を検査する。得られた保護膜は、60μmの平均厚を有している。検査結果は、0B、1B、2B、3B、4B及び5Bとして命名し、そのうち、5Bは、プライマー被膜と保護膜の間の最良の付着を示し、0Bは最悪の付着を示す。
(人工天候検査)
人工天候検査は、ASTM G154−06法により実施する。当該検査には、以下の反復周期が含まれる。すなわち60±3℃で4時間のUV照射、及び50±3℃で4時間の凝結である。
人工天候検査は、ASTM G154−06法により実施する。当該検査には、以下の反復周期が含まれる。すなわち60±3℃で4時間のUV照射、及び50±3℃で4時間の凝結である。
INTERGARD787エポキシプライマーは、ブラスト洗浄したプレート上へと噴霧し、大気温で1日間硬化させて、60〜80μmの厚さを有する乾燥薄膜を形成する。次に、評価することになっている保護膜組成物を、結果として生じるプライマー上へと噴霧し、大気温で7日間硬化させて、50〜60μmの厚さを有する乾燥薄膜を形成する。人工天候検査の前及び人工天候検査のある特定の時間の後の得られた被覆したパネルの60度(°)での光沢度及びb値は、BYK Micro−Tri−Gloss計を用いてASTM D523法により評価する。
(可撓性)
評価することになっているコーティング組成物は、ブリキ上へと直接噴霧し、大気温で7日間硬化させて、30μmの平均厚を有するコーティング薄膜を形成する。円錐可撓性検査は、当該コーティング薄膜がASTM D522法によるき裂に抵抗する能力を評価するために実施する。検査後に3.3mmの半径で薄膜上にき裂が肉眼で見えない場合、当該検査はコーティング薄膜は良好な可撓性を有していることを示す。
評価することになっているコーティング組成物は、ブリキ上へと直接噴霧し、大気温で7日間硬化させて、30μmの平均厚を有するコーティング薄膜を形成する。円錐可撓性検査は、当該コーティング薄膜がASTM D522法によるき裂に抵抗する能力を評価するために実施する。検査後に3.3mmの半径で薄膜上にき裂が肉眼で見えない場合、当該検査はコーティング薄膜は良好な可撓性を有していることを示す。
(衝撃耐性)
評価することになっているコーティング組成物は、ブリキ上へと直接噴霧し、大気温で7日間硬化させて、30ミクロンの平均厚を有するコーティング薄膜を形成する。コーティング薄膜の衝撃耐性は、ASTM2794法によって評価する。
評価することになっているコーティング組成物は、ブリキ上へと直接噴霧し、大気温で7日間硬化させて、30ミクロンの平均厚を有するコーティング薄膜を形成する。コーティング薄膜の衝撃耐性は、ASTM2794法によって評価する。
(エポキシド当量(EEW)分析)
標準的な滴定法を用いて種々のエポキシ樹脂における%エポキシドを測定する。使用する滴定法は、Jay,R.R.,「エポキシ化合物及びアジリジンの直接的な滴定(Direct Titration of Epoxy Compounds and Aziridines)」,Analytical Chemistry,36,3,667〜668(1964年3月)において説明されている方法と類似している。本方法の本順応において、注意深く秤量した試料(試料重量は0.17〜0.25グラムに及ぶ)をジクロロメタン(15ミリリットル(mL))中に溶解した後、酢酸(15mL)中の臭化テトラエチルアンモニウム溶液の添加をした。結果として生じた溶液を3滴のクリスタルバイオレット指示薬(酢酸中の0.1%重量/容積)を用いて処理したものをMetrohm 665 Dosimat滴定装置(Brinkmann)において酢酸中の0.1N過塩素酸を用いて滴定した。酢酸(15mL)中のジクロロメタン(15mL)及び臭化テトラエチルアンモニウム溶液からなるブランクの滴定は、溶媒背景のための補正を提供した。%エポキシド及びEEWは、以下の等式を用いて算出する。
%エポキシド=[(滴定した試料mL)−(滴定したブランクmL)]×(0.4303)/(滴定した試料グラム)
EEW=43023/[%エポキシド]
標準的な滴定法を用いて種々のエポキシ樹脂における%エポキシドを測定する。使用する滴定法は、Jay,R.R.,「エポキシ化合物及びアジリジンの直接的な滴定(Direct Titration of Epoxy Compounds and Aziridines)」,Analytical Chemistry,36,3,667〜668(1964年3月)において説明されている方法と類似している。本方法の本順応において、注意深く秤量した試料(試料重量は0.17〜0.25グラムに及ぶ)をジクロロメタン(15ミリリットル(mL))中に溶解した後、酢酸(15mL)中の臭化テトラエチルアンモニウム溶液の添加をした。結果として生じた溶液を3滴のクリスタルバイオレット指示薬(酢酸中の0.1%重量/容積)を用いて処理したものをMetrohm 665 Dosimat滴定装置(Brinkmann)において酢酸中の0.1N過塩素酸を用いて滴定した。酢酸(15mL)中のジクロロメタン(15mL)及び臭化テトラエチルアンモニウム溶液からなるブランクの滴定は、溶媒背景のための補正を提供した。%エポキシド及びEEWは、以下の等式を用いて算出する。
%エポキシド=[(滴定した試料mL)−(滴定したブランクmL)]×(0.4303)/(滴定した試料グラム)
EEW=43023/[%エポキシド]
(CHDMエポキシ樹脂の調製)
(A.1,4−シクロヘキサンジメタノール(1,4−CHDM)のエポキシ化)
5リットル(L)、4つ首のガラス製の丸底反応器に、シス−及びトランス−1,4−CHDM(432.63グラム(g)、3.0モル、6.0ヒドロキシル当量)、エピクロロヒドリン(1110.24g、12.0モル、2:1のエピクロロヒドリン:シス−及びトランス−1,4−CHDMヒドロキシル当量比)、トルエン(1.5L)、及び60%塩化ベンジルトリエチルアンモニウム水溶液(54.53g、32.72g活性あり、0.1436モル)を示された順序で入れた。反応器に、濃縮器(0℃に維持)、温度計、Claisenアダプター、オーバーヘッド窒素入口(1分間あたり1リットル(LPM)の使用するN2)、攪拌機組み立て体(Teflon(商標)パドル、ガラス棒、可変速度モーター)を追加的に装備した。脱イオン(DI)水(360g)中に溶解した水酸化ナトリウム(360.0g、9.0モル)を反応器へ滴下して添加した。30〜32.5℃の範囲に保持した反応混合物の反応温度で、添加は250分間進行した。反応の950分間後、反応器における温度は、26.5℃まで低下した。DI水(1000g)を撹拌した反応器へ添加し、沈殿した塩を溶解した。30分間の撹拌後、二相性の混合物を分離した。回収した水飽和有機相は、2565.14gを秤量した。
(A.1,4−シクロヘキサンジメタノール(1,4−CHDM)のエポキシ化)
5リットル(L)、4つ首のガラス製の丸底反応器に、シス−及びトランス−1,4−CHDM(432.63グラム(g)、3.0モル、6.0ヒドロキシル当量)、エピクロロヒドリン(1110.24g、12.0モル、2:1のエピクロロヒドリン:シス−及びトランス−1,4−CHDMヒドロキシル当量比)、トルエン(1.5L)、及び60%塩化ベンジルトリエチルアンモニウム水溶液(54.53g、32.72g活性あり、0.1436モル)を示された順序で入れた。反応器に、濃縮器(0℃に維持)、温度計、Claisenアダプター、オーバーヘッド窒素入口(1分間あたり1リットル(LPM)の使用するN2)、攪拌機組み立て体(Teflon(商標)パドル、ガラス棒、可変速度モーター)を追加的に装備した。脱イオン(DI)水(360g)中に溶解した水酸化ナトリウム(360.0g、9.0モル)を反応器へ滴下して添加した。30〜32.5℃の範囲に保持した反応混合物の反応温度で、添加は250分間進行した。反応の950分間後、反応器における温度は、26.5℃まで低下した。DI水(1000g)を撹拌した反応器へ添加し、沈殿した塩を溶解した。30分間の撹拌後、二相性の混合物を分離した。回収した水飽和有機相は、2565.14gを秤量した。
有機層を新鮮な60%塩化ベンジルトリエチルアンモニウム(27.26g、16.36g活性あり、0.0718モル)とともに反応器へ再負荷した。水酸化ナトリウム(180g、4.5モル)DI水(180g)を2時間かけて滴下して添加した。反応の958分間後に、撹拌した反応器へDI水(453g)を添加して、沈殿した塩を溶解した。30分間の撹拌後、二相性の混合物を分離した。回収した水飽和性有機相は、2446.24gを秤量した。
有機層を新鮮な60%塩化ベンジルトリエチルアンモニウム(13.64g、8.18g活性あり、0.0359モル)とともに反応器へ再負荷した。DI水(90g)に溶解した水酸化ナトリウム(90g、2.25モル)を100分間かけて滴下して添加した。反応の980分後に、撹拌した反応器へDI水(185g)を添加して、沈殿した塩を溶解した。30分間の撹拌後、二相性の混合物を分離した。回収した水飽和性有機相は、2389.76gを秤量した。次に、有機層をDI水(各回800mL)で2回洗浄した。濁った有機溶液を無水竜化ナトリウムで乾燥させた。揮発性物質を0.44mmHgの最終真空まで回転蒸発(100℃の浴温)によって除去した。合計750.54gの黄色の透明な1,4−CHDM液体エポキシ樹脂生成物を回転蒸発の完了後に回収した。ガスクロマトグラフィー(GC)分析は、0.13面積%の光、0.26面積%のシス−及びトランス−1,4−CHDM、3.85面積%のモノグリシジルエーテル(MGE)、ジグリシジルエーテル(DGE)ピークと関係した0.23面積%の3種類の微量成分、74.98面積%のDGE、ならびに20.55面積%のオリゴマーの存在を明らかにした。
(実施例(例)1.エポキシ樹脂)
6.0モルのMHHPA及び3.0モルのCHDMを反応器中へ入れ、混合物を形成した。当該混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。反応器中の混合物を検査して、種々の時間間隔で当該混合物の酸価を間欠的に測定した。当該混合物の酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を大気温まで冷却して、半エステル化合物を得た。次に、1.0モルのTMPTGE及び先に調製した3.0モルのCHDMエポキシ樹脂を反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで緩徐に上げ、120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、約1000のEEWを有している。例1の得られたエポキシ樹脂をゲル透過クロマトグラフィー(GPC)分析によって分析した。GPCの結果は、例1のエポキシ樹脂が広範な分子量の分布を有するポリマーであり、ポリスチレン(PS)標準物質を用いて較正したGPCによる16316の重量平均分子量(Mw)及び9.78の多分散指数(PDI)を実証した。
6.0モルのMHHPA及び3.0モルのCHDMを反応器中へ入れ、混合物を形成した。当該混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。反応器中の混合物を検査して、種々の時間間隔で当該混合物の酸価を間欠的に測定した。当該混合物の酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を大気温まで冷却して、半エステル化合物を得た。次に、1.0モルのTMPTGE及び先に調製した3.0モルのCHDMエポキシ樹脂を反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで緩徐に上げ、120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、約1000のEEWを有している。例1の得られたエポキシ樹脂をゲル透過クロマトグラフィー(GPC)分析によって分析した。GPCの結果は、例1のエポキシ樹脂が広範な分子量の分布を有するポリマーであり、ポリスチレン(PS)標準物質を用いて較正したGPCによる16316の重量平均分子量(Mw)及び9.78の多分散指数(PDI)を実証した。
(例2.エポキシ樹脂)
8.0モルのMHHPA及び4.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。混合物を検査して、混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。混合物の酸価が約230mgKOH/gに到達した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、5.0モルのTMPTGEを反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで加熱して120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、600の平均EEWを有している。例2の得られたエポキシ樹脂をGPC分析によって分析した。GPCの結果は、例2のエポキシ樹脂が広範な分子量分布、PS標準物質を用いて較正したGPCによる13734のMw及び9.73のPDIを有するポリマーであることを実証した。
8.0モルのMHHPA及び4.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。混合物を検査して、混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。混合物の酸価が約230mgKOH/gに到達した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、5.0モルのTMPTGEを反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで加熱して120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、600の平均EEWを有している。例2の得られたエポキシ樹脂をGPC分析によって分析した。GPCの結果は、例2のエポキシ樹脂が広範な分子量分布、PS標準物質を用いて較正したGPCによる13734のMw及び9.73のPDIを有するポリマーであることを実証した。
(例3.エポキシ樹脂)
4.0モルのMHHPA及び2.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。混合物を検査して、混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。混合物の酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、2.2モルのTMPTGE及び0.9モルのBDDGEを反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで加熱して120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、500の平均EEWを有している。例3の得られたエポキシ樹脂をGPC分析によって分析した。GPCの結果は、例3のエポキシ樹脂が広範な分子量分布、PS標準物質を用いて較正したGPCによる11059のMw及び8.12のPDIを有するポリマーであることを実証した。
4.0モルのMHHPA及び2.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。混合物を検査して、混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。混合物の酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、2.2モルのTMPTGE及び0.9モルのBDDGEを反応器へ入れた。半エステル化合物を100℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPI触媒を添加した。反応温度を120℃まで加熱して120℃で数時間維持した。結果として生じる化合物の酸価が0.5mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じるエポキシ樹脂組成物は、500の平均EEWを有している。例3の得られたエポキシ樹脂をGPC分析によって分析した。GPCの結果は、例3のエポキシ樹脂が広範な分子量分布、PS標準物質を用いて較正したGPCによる11059のMw及び8.12のPDIを有するポリマーであることを実証した。
(例4〜例6.コーティング組成物)
例4〜例6のコーティング組成物は、表1に説明する処方を基に調製した。部分Aは、成分全部を高速分散器を用いて混合及び分散することによって調製した。部分Aは次に部分Bと混合して約30分間撹拌して、保護膜組成物を形成した。次に、保護膜組成物を、プライマーを被覆したブラスト洗浄済みプレートへと空気スプレ法を用いて噴霧した。エポキシ保護膜の結果として生じるパネルを得た。
例4〜例6のコーティング組成物は、表1に説明する処方を基に調製した。部分Aは、成分全部を高速分散器を用いて混合及び分散することによって調製した。部分Aは次に部分Bと混合して約30分間撹拌して、保護膜組成物を形成した。次に、保護膜組成物を、プライマーを被覆したブラスト洗浄済みプレートへと空気スプレ法を用いて噴霧した。エポキシ保護膜の結果として生じるパネルを得た。
(比較例A)
以下に示す2パックのPUコーティング組成物は、保護膜を製造するためにM&PC市場において広範に使用されており、高性能の保護膜標準物質に適合することができる。部分A及び部分Bを約30分間混合及び撹拌して、PU保護膜組成物を形成した。次に、PU保護膜を、プライマーを有するブラスト洗浄済みプレートへと空気スプレ法を用いて噴霧した。
以下に示す2パックのPUコーティング組成物は、保護膜を製造するためにM&PC市場において広範に使用されており、高性能の保護膜標準物質に適合することができる。部分A及び部分Bを約30分間混合及び撹拌して、PU保護膜組成物を形成した。次に、PU保護膜を、プライマーを有するブラスト洗浄済みプレートへと空気スプレ法を用いて噴霧した。
(比較例B)
23.62gのMHHPA及び17.8gのVORANOL CP260ポリエーテルポリオールを反応器へ入れ、130℃まで加熱した。130℃で3時間後、酸価は約190mgKOH/gまで到達し、半エステル化合物を得た。結果として生じる半エステル化合物へ58.8gのD.E.R.736樹脂を入れた。半エステル化合物をD.E.R.736樹脂中に90℃で完全に溶解した後、1500ppmのETPPIを反応器中に添加し、反応温度を125℃まで緩徐に上げた。結果として生じる化合物の酸価が1mgKOH/g未満になった時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ組成物は、約590の平均EEWを有していた。
23.62gのMHHPA及び17.8gのVORANOL CP260ポリエーテルポリオールを反応器へ入れ、130℃まで加熱した。130℃で3時間後、酸価は約190mgKOH/gまで到達し、半エステル化合物を得た。結果として生じる半エステル化合物へ58.8gのD.E.R.736樹脂を入れた。半エステル化合物をD.E.R.736樹脂中に90℃で完全に溶解した後、1500ppmのETPPIを反応器中に添加し、反応温度を125℃まで緩徐に上げた。結果として生じる化合物の酸価が1mgKOH/g未満になった時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ組成物は、約590の平均EEWを有していた。
先に得た100gの比較エポキシ樹脂組成物を、12gの酢酸ブチル中へと溶解して、部分Aを形成した。部分Bは硬化剤処方であり、70/30の重量比でAEP及び酢酸ブチルからなる配合物であった。部分Bを部分Aと1:1の化学量論比で混合して、本比較例Bのコーティング組成物を形成した。
(比較例C)
2.0モルのMHHPA及び1.0モルのUNOXOLを反応器へ入れ、130℃まで加熱した。反応器中の結果として生じる混合物を130℃まで撹拌しながら約3時間加熱した。複数の時間間隔で、反応混合物を検査して、反応混合物の酸価を測定した。酸価が約190mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。結果として生じる半エステル化合物中に2.0モルのBDDGEを入れた。半エステル化合物をBDDGE中に90℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPIを添加し、反応温度を110℃まで緩徐に上げた。酸価が1mgKOH/g未満まで到達した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ樹脂組成物は、約560の平均EEWを有していた。
2.0モルのMHHPA及び1.0モルのUNOXOLを反応器へ入れ、130℃まで加熱した。反応器中の結果として生じる混合物を130℃まで撹拌しながら約3時間加熱した。複数の時間間隔で、反応混合物を検査して、反応混合物の酸価を測定した。酸価が約190mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。結果として生じる半エステル化合物中に2.0モルのBDDGEを入れた。半エステル化合物をBDDGE中に90℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPIを添加し、反応温度を110℃まで緩徐に上げた。酸価が1mgKOH/g未満まで到達した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ樹脂組成物は、約560の平均EEWを有していた。
先に得た100gの比較エポキシ樹脂組成物を、12gの酢酸n−ブチル中へと溶解して、部分Aを形成した。部分Bは硬化剤処方であり、70/30の重量比でAEP及び酢酸ブチルからなる配合物であった。部分Bを部分Aと1:1の化学量論比で混合して、本比較例Cのコーティング組成物を形成した。
(比較例D)
4.0モルのMHHPA及び2.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。反応混合物を検査して、反応混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、3.0モルのERL4221エポキシ樹脂を反応器へ入れた。半エステル化合物を120℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPIを添加した。反応温度を120℃まで上げ、120℃で数時間維持した。酢酸ブチル溶媒を反応器中に添加して、反応中の粘度を低下させた。結果として生じる化合物の酸価が1.0mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ樹脂組成物は、約1500の平均EEWを有している。
4.0モルのMHHPA及び2.0モルのCHDMを反応器へ入れ、混合物を形成した。反応器中の混合物を130℃まで加熱し、130℃で撹拌しながら約3時間維持した。反応混合物を検査して、反応混合物の酸価を種々の時間間隔で間欠的に測定した。酸価が約230mgKOH/gに接近した時、反応器を冷却して、半エステル化合物を得た。次に、3.0モルのERL4221エポキシ樹脂を反応器へ入れた。半エステル化合物を120℃で完全に溶解した後、300ppmのETPPIを添加した。反応温度を120℃まで上げ、120℃で数時間維持した。酢酸ブチル溶媒を反応器中に添加して、反応中の粘度を低下させた。結果として生じる化合物の酸価が1.0mgKOH/g以下に接近した時、反応を停止させた。先の手順から得た結果として生じる比較エポキシ樹脂組成物は、約1500の平均EEWを有している。
先に得た比較エポキシ樹脂組成物を、AEPと1:1の化学量論比で混合して、本比較例Dのコーティング組成物を形成した。
先のコーティング組成物の乾燥特性及びコーティング組成物から形成したコーティング薄膜の特性は、先に説明した検査方法によって評価し、表2に報告した。表2に示すように、例4〜例6のコーティング組成物はそれぞれ、大気温で2.7時間、2時間、及び2時間のタックフリータイムを有していた。対照的に、比較例B〜Dのコーティング組成物はすべて、本発明のコーティング組成物よりも非常に長いタックフリータイムを示した。比較例Dのコーティング組成物は、大気温で7日間の保存後でさえ、なおも液状であり、ゲル化していなかった。このことは、比較例Dのコーティング組成物におけるエポキシ樹脂が、大気温でアミン硬化剤によって硬化することができなかったことを示す。比較例B〜Dのコーティング組成物は、タックフリーが5時間未満であるという産業上の必要条件を満たすことはできなかった。
表3は、例4から製造したコーティング薄膜の人工天候検査の間の光沢及びb値を示す。約500時間曝露/周期検査の後、薄膜の光沢保持率は約70%であり(初期光沢値は約84であった)、薄膜のΔbは1.32であった(初期b値は1.59であった)。このことは、例1のエポキシ樹脂が良好な耐候性を有することを示している。
表4は、例5から製造したコーティング薄膜の人工天候検査の間の光沢及びb値を示す。約900時間曝露/周期検査の後、薄膜の光沢保持率は約70%であり(初期光沢値は約89.4であった)、薄膜のΔbは0.88であった(初期b値は1.07であった)。このことは、例2のエポキシ樹脂が良好な耐候性を有することを示している。
表5は、例6から製造したコーティング薄膜の人工天候検査の間の光沢及びb値を示す。約1200時間の曝露の後、薄膜の光沢保持率は約70%であり(初期光沢値は約93であった)、薄膜のΔbは0.8であった(初期b値は1.28であった)。このことは、例3のエポキシ樹脂が良好な耐候性を有することを示している。
特に、例4〜例6のコーティング組成物から製造したコーティング薄膜は、UV安定化剤またはUV吸収剤を使用する必要条件なく、先の耐候性を達成した。
エポキシプライマー被膜と保護膜の間の網目付着は、先に説明した付着検査法により評価した。エポキシプライマー及び保護膜組成物を塗布する時間は、付着検査について1時間であった。保護膜組成物を2つの異なる条件、すなわち0℃で7日間、または大気温で7日間硬化させた。先の2つの異なる条件で硬化させた比較例Aから製造したPU保護膜は両方とも、付着検査で2Bの格付けを示した。対照的に、2つの異なる条件で硬化させた例4から製造したエポキシ保護膜はそれぞれ、4B(大気温で7日間)及び5B(0℃で7日間)の格付けを示した。付着検査の結果は、例4のコーティング組成物から製造したエポキシ保護膜が比較例Aから製造したPU保護膜よりもエポキシプライマー被膜に対する良好な付着を有していることを示した。当該結果は、エポキシプライマー及び例1のエポキシ樹脂を含むコーティング組成物を塗布する時間が、エポキシプライマーを通常PU保護膜組成物を塗布する前に一晩放置するコーティング産業において普遍的に使用されるよりも短くすることができ、このことが待ち時間を短縮して効率を高めることができることも示している。
コーティング薄膜の円錐可撓性特性も、先に説明した検査方法によって評価した。例4〜例6のコーティング組成物から製造したコーティング薄膜は、肉眼で見えた3.3mmの半径でき裂はなく、このことは、コーティング薄膜が良好な可撓性を有していることを示している。
加えて、コーティング薄膜の衝撃耐性は、先に説明した検査方法によって評価した。例4のコーティング組成物から製造したコーティング薄膜は、直接的な衝撃強度及び逆衝撃強度が両方とも約45.4cm×kg(100cm×ポンド)も有していたので、このことは、コーティング薄膜が良好な衝撃耐性を有していることを示している。
Claims (15)
- 下記式(I)
(式中xは2〜15の整数であり、yは4〜30の整数であり、zは0または1であり、aは0〜2の整数であり、cは0〜2の整数であり、但しa+c≠0であり、bは0〜4の整数であり、R1及びR2は各々独立して、飽和C2〜C20脂肪族炭化水素基、飽和C5〜C20脂環式炭化水素基、またはこれらの混合物であり、R3はC1〜C6アルキル基であり、かつnは1〜60の整数である)を有する少なくとも1つのエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物。 - zは0でありかつ−CxHyOz−はC6〜C10シクロアルキレン基、C2〜C9脂環式炭化水素基、またはこれらの混合物である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- R1及びR2は各々独立して、C6〜C10シクロアルキレン基、C2〜C8脂肪族炭化水素基、またはこれらの混合物である請求項1〜2のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- R1及びR2は各々独立して、
、
または
と−C4H8−、シクロへキシレン、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、もしくはこれらの混合物から選択される二価の基との組み合わせから選択され、R3は−CH3であり、bは0または1であり、かつ−CxHyOz−は直鎖または分枝鎖の−C2H4−、−C3H6−、−C4H8−、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−C5H10−、−C6H12−または−C9H18−、1,2−シクロヘキサンジメチレン、1,3−シクロヘキサンジメチレン、1,4−シクロヘキサンジメチレン、シクロへキシレン、またはこれらの混合物から選択される基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 1グラムあたり1ミリグラム以下の水酸化カリウムの酸価を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (i)脂環式飽和カルボン酸またはその無水物をアルコールと反応させて、カルボン酸含有半エステル化合物を形成し、この中で前記アルコールは、2つのヒドロキシル基及び/またはその二量体を有するアルキルアルコールであること、ならびに
(ii)前記半エステル化合物を、アルキルアルコールの飽和ポリグリシジルエーテル、飽和脂環式ポリグリシジルエーテル、またはこれらの混合物から選択されるポリグリシジルエーテル成分と反応させ、この中で、前記ポリグリシジルエーテル成分における少なくとも1つの飽和ポリグリシジルエーテルは2を超えるエポキシ官能性を有しており、かつ前記ポリグリシジルエーテル成分と前記半エステル化合物とのモル比は1より大きくかつ2より小さいこと
を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の調製方法。 - 前記ポリグリシジルエーテル成分と前記半エステル化合物とのモル比は、1より大きくかつ1.5以下である、請求項6に記載の方法。
- 前記半エステル化合物を形成するのに使用するアルコールは、脂環式アルコールである、請求項6〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記半エステル化合物を形成するのに使用するアルコールは、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、またはこれらの混合物から選択される、請求項6〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリグリシジルエーテル成分はさらに、アルキルアルコールの飽和ジグリシジルエーテル、飽和脂環式ジグリシジルエーテル、またはこれらの混合物を含む、請求項6〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 2を超えるエポキシ官能性を有する前記飽和ポリグリシジルエーテルは、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルである、請求項6〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記半エステル化合物は、0.95〜1.4に及ぶ前記アルコールのヒドロキシル基と前記無水物の無水物基とのモル比で、前記アルコールを前記無水物と反応させることによって調製される、請求項6〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記半エステル化合物は、ホスフィン、四級アンモニウム化合物、ホスホニウム化合物、またはこれらの混合物から選択される触媒の存在下で、前記ポリグリシジルエーテル成分と反応する、請求項6〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物、及び脂肪族アミンもしくはその付加物、脂環式アミンもしくはその付加物、またはこれらの混合物から選択されるアミン硬化剤を含む、硬化性コーティング組成物。
- 前記コーティング組成物は、芳香族エポキシ樹脂を実質的に含んでいない、請求項14に記載の硬化性コーティング組成物。
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