JP2020076077A - 添加剤組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のノニルフェノールまたはドデシルフェノールを含む希釈剤レベルの乾燥時間または相溶性を維持しつつ塗料用主剤部（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｐａｒｔ）および硬化剤部（ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｐａｒｔ）の両方に混用が可能であり、塗料用硬化剤と混用するときに発生する変色が抑制された添加剤組成物およびその製造方法を提供する。【解決手段】フェノール系化合物および耐熱性スチレン系化合物が反応して生成される第１化合物 ４０〜１００重量部；フェノール系化合物およびスチレン化合物が反応して生成される第２化合物 ２〜１０重量部；フェノール系化合物、耐熱性スチレン系化合物、およびスチレン化合物が反応して生成される第３化合物 ２〜２０重量部；ならびにトリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量部；を含むことを特徴とする、添加剤組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、添加剤組成物およびその製造方法に関し、より詳しくは、エポキシ塗料用可塑剤または非反応性希釈剤で使用可能なα−メチルスチレン化フェノールを含む添加剤組成物およびその製造方法に関する。

従来、エポキシ塗料に可塑性を付与して希釈剤の用途で用いるために多様な非反応性希釈剤が用いられてきた。代表的な非反応性希釈剤として、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、オクチルフェノールなどのアルキルフェノール類化合物、ベンジルアルコール、Ｃ_５−Ｃ_９の炭化水素レジン類、フェノールとスチレン化フェノールの混合物、α−メチルスチレンとオリゴマーの混合物などがある。

これらのうちアルキルフェノール類化合物は、分子構造的、化学的特性面で可塑性が要求されるエポキシ塗料用添加剤または界面活性剤として幅広く用いられてきた。しかし、このようなアルキルフェノール類化合物は、腎臓毒性および内分泌系撹乱物質として知られており、現在、全世界的に使用が禁止されるかその使用範囲が徐々に制限されている。

また、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、およびスチレン化フェノールの場合、一部塗料用硬化剤（例えば、Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ硬化剤、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｄ−２３０）と混用するとき、硬化剤の色相が赤く変わる問題があって、透明塗料用可塑剤または非反応性希釈剤で使用が難しい問題がある。

これを解決するために、従来、酸触媒の存在下でフェノールとα−メチルスチレンとを反応させて生成されるα−メチルスチレン化フェノール混合物を非反応性希釈剤で用いたことがあるが、これは、生成される混合物の組成比によってα−メチルスチレン化化合物が固形化（比較例１）されるか、組成比含量の差によるＯＨ Ｖａｌｕｅ値が低くて塗料配合時に相溶性が不良なので塗料用可塑剤または非反応性希釈剤で使用が難しい。

したがって、本発明では、従来のノニルフェノールまたはドデシルフェノールの使用時の乾燥時間や相溶性を維持しつつ、塗料用主剤部（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｐａｒｔ）と硬化剤部（ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｐａｒｔ）の両方に混用が可能であり、変色問題が発現されないか、または変色問題の発現が顕著に遅延される添加剤組成物を製造した。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、従来のノニルフェノールまたはドデシルフェノールを含む希釈剤レベルの乾燥時間または相溶性を維持しつつ塗料用主剤部（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｐａｒｔ）および硬化剤部（ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｐａｒｔ）の両方に混用が可能であり、塗料用硬化剤と混用するときに発生する変色が抑制された添加剤組成物およびその製造方法を提供することである。

本発明の一側面は、フェノール系化合物および耐熱性スチレン系化合物が反応して生成される第１化合物４０〜１００重量部；フェノール系化合物およびスチレン化合物が反応して生成される第２化合物２〜１０重量部；フェノール系化合物、耐熱性スチレン系化合物およびスチレン化合物が反応して生成される第３化合物２〜２０重量部；およびトリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物２〜１０重量部；を含む添加剤組成物を提供する。

一実施例において、前記第１化合物は、前記フェノール系化合物および前記耐熱性スチレン系化合物の反応比が１：１である化合物および１：２である化合物をそれぞれ１：２〜４の重量比で含むことができる。

一実施例において、前記添加剤組成物およびアミン系化合物の混合物を５０℃の条件で保管するときのガードナー色相の変化率が０．５Ｇ／週以下であってもよい。

本発明の他の一側面は、エポキシ樹脂またはエポキシ硬化剤；および前記添加剤組成物；を含むエポキシ塗料組成物を提供する。

一実施例において、前記エポキシ塗料組成物の可使時間が３０分以上であってもよい。

本発明のまた他の一側面は、（ａ）第１酸触媒の存在下で、フェノール系化合物と耐熱性スチレン系化合物とを反応させて第１生成物を製造するステップ；および（ｂ）第２酸触媒の存在下で、前記第１生成物に前記フェノール系化合物１当量を基準でスチレン化合物 ０．３〜１当量を追加で反応させて第２生成物を製造するステップ；を含む添加剤組成物の製造方法を提供する。

一実施例において、前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が、それぞれ硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、リン酸、三フッ化ホウ素錯化合物、クレイ、イオン交換樹脂およびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよい。

一実施例において、前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が同一であるか相異なっていてもよい。

一実施例において、前記フェノール系化合物および前記第１酸触媒の当量比がそれぞれ１：０．０００１〜１であってもよい。

一実施例において、前記耐熱性スチレン系化合物がα−メチルスチレン、α−エチルスチレン、メチルα−メチルスチレン、およびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよい。

一実施例において、前記フェノール系化合物１当量を基準で前記耐熱性スチレン系化合物が０．１〜３当量反応させることができる。

一実施例において、前記第１生成物は、トリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 １〜１０重量％；クミルフェノール ３０〜７０重量％；ジクミルフェノール １０〜４０重量％；および残部のフェノール；を含むことができる。

一実施例において、前記第２生成物は、トリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量％；クミルフェノール １０〜５０重量％；ジクミルフェノール ３０〜５０重量％；スチレン化フェノール ２〜１０重量％；およびα−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノール ２〜２０重量％；を含むことができる。

本発明の一側面によると、従来のノニルフェノールまたはドデシルフェノールの乾燥時間または相溶性を維持しつつ塗料用主剤部および硬化剤部に全て混用が可能であり、塗料用硬化剤と混用するときに発生する変色が抑制された添加剤組成物およびその製造方法を提供することができる。

本発明の他の一側面によると、前記添加剤組成物の製造時の工程ステップを細分化して各ステップの反応物および触媒の使用量を調節してα−メチルスチレン化フェノールを含む生成物の組成を一定に維持することで再現性および信頼性を向上させ得る。

本発明の一側面による添加剤組成物をエポキシ塗料などの添加剤で適用するとき、相溶性および可塑性に優れ、前記塗料の変色防止、耐久性、耐スクラッチ性、付着力など硬化物性を向上させ得る。

本発明の効果は、上述した効果に限定されるものではなく、本発明の詳細な説明または請求の範囲に記載された発明の構成から推論可能な全ての効果を含むものと理解しなければならない。

図１は、本発明の一実施例による添加剤組成物の製造方法を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施例による添加剤組成物を含むエポキシ塗料組成物の可使時間（Ｐｏｔ−ｌｉｆｅ）を測定した結果を示す図である。 図３は、本発明の一実施例による添加剤組成物を含むエポキシ塗料組成物のガードナー色相の変化を測定した結果を示す図である。

以下では、添付図面を参照して本発明を説明する。しかしながら、本発明は種々の異なる形態で具現することができる。したがって、ここで説明する実施例に限定されるものではない。また、図面において本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似な部分に対しては類似な図面符号を付与した。

明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとの用語は、「直接的に連結」されている場合だけでなく、それらの間に他の部材を介在して「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」との用語は、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく他の構成要素をさらに具備できることを意味する。

本明細書で数値範囲が記載されたとき、この具体的な範囲が異に記述されない限り、その値は、有効数字に対する化学での標準規則によって提供された有効数字の精密度を有する。例えば、１０は、５．０〜１４．９の範囲を含み、数字１０．０は、９．５０〜１０．４９の範囲を含む。

本明細書で用いた用語「当量」、「ｅｑ」は、反応物または触媒の重量をそれぞれその分子量の値で割った値を意味する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。

添加剤組成物
本発明の一側面による添加剤組成物は、フェノール系化合物および耐熱性スチレン系化合物が反応して生成される第１化合物 ４０〜１００重量部；フェノール系化合物およびスチレン化合物が反応して生成される第２化合物 ２〜１０重量部；フェノール系化合物、耐熱性スチレン系化合物、およびスチレン化合物が反応して生成される第３化合物 ２〜２０重量部；およびトリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量部；を含むことができる。

前記第１化合物は、フェノール系化合物および耐熱性スチレン系化合物の反応比が１：１である化合物および１：２である化合物をそれぞれ１：２〜４、好ましくは、１：３の重量比で含むことができる。

前記第１化合物、前記第２化合物および前記第３化合物は、例えば、それぞれ下記化学式１、２および３の構造を有することができる。例えば、前記第１化合物は、α−メチルスチレン化フェノールであってもよく、前記第２化合物は、スチレン化フェノールであってもよい。

前記化学式１〜３中、ｎは、１または２の整数であり、ｍは、１または２の整数である。

前記添加剤組成物は、ＯＨ Ｖａｌｕｅ（水酸基価）が１５０〜２５０、１７５〜２２５または１８０〜１９５であってもよい。前記ＯＨ Ｖａｌｕｅが１５０未満であると、乾燥時間（相溶性）が不良であるか、物性が低下して希釈剤としての使用が制限され得る。

前記添加剤組成物は、液体であってもよい。前記添加剤組成物が結晶化された固体であると、希釈剤としての使用が制限され得る。

「ガードナー色相（Ｇａｒｄｎｅｒ ｃｏｌｏｒ）」とは、樹脂または油脂など透明な液体の色調を測定する基準であって、色相の変化を通じて汚染、不純物または物質の劣化などを判断することができる指標である。ガードナー色相を示すガードナー指数（Ｇａｒｄｎｅｒ ｉｎｄｅｘ）は、ガードナー色数（Ｇａｒｄｎｅｒ ｃｏｌｏｒ ｓｃａｌｅ）と肉眼で比較するか、分光光度計（Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）などで分析できる。

一般的なフェノール系誘導体を含む希釈剤などの添加剤は、アミン系化合物と混用するとき相互反応することで構造的な変異が発生して赤色または黄色の変色が発生する。このような変色は、前記希釈剤を透明塗料用添加剤で使いにくくする問題点がある。

前記添加剤組成物およびアミン系化合物の混合物を５０℃の条件で保管するとき、ガードナー色相の変化率が０．５Ｇ／週以下であってもよい。前記アミン系化合物は、例えば、ジェファーミンＤ−２３０のようなポリエーテルアミンなどエポキシ樹脂の硬化剤であってもよい。前記混合物は、前記添加剤組成物および前記アミン系化合物がそれぞれ１：１の重量比で混合したものであってもよい。

従来のノニルフェノールまたはドデシルフェノールを含む添加剤組成物は、アミン系化合物と混合した後、５０℃で２週が経た後、ガードナー指数が初期色相と比較して約３倍に増加するが、本発明の添加剤組成物は、同一な条件でガードナー指数の変化が１５％未満に減少できる。

エポキシ塗料組成物
本発明の他の一側面であるエポキシ塗料組成物は、エポキシ樹脂またはエポキシ硬化剤；および前記添加剤組成物；を含むことができる。前記エポキシ塗料組成物は、前記エポキシ樹脂、エポキシ硬化剤または前記添加剤組成物外にも必要に応じて多様な物質を添加して用いることができる。

２液型エポキシ塗料において、前記エポキシ樹脂を含むと、主剤部（ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ ｐａｒｔ）を意味し、前記エポキシ硬化剤を含むと、硬化剤部（ｅｐｏｘｙ ｃｕｒｉｎｇ ｐａｒｔ）を意味する。２液型エポキシ塗料は、前記主剤部および硬化剤部を混合した後硬化が進行され得る。前記添加剤組成物は、主剤部、硬化剤部またはこれらに全て混用できる。

前記エポキシ塗料は、例えば、４００μｍの厚さでコーティングしたとき、７．５時間以内に指触乾燥され得、１２．５時間以内に硬化乾燥され得る。これは、従来エポキシ塗料用希釈剤で用いられたノニルフェノールと類似なレベルであり、ドデシルフェノールに比べて速く乾燥され得る。

「可使時間（Ｐｏｔ−ｌｉｆｅ）」は、前記エポキシ塗料組成物の混合時点を基準で塗料として使用可能な時間を意味し、可使時間は、ＡＳＴＭ Ｄ−２４７１によって初期混合時点の粘度を基準で粘度が二倍になる時点で定義される。

前記エポキシ塗料組成物の可使時間は、３０分以上であってもよい。前記可使時間が過度に長いか短いと、前記エポキシ塗料組成物の実質的な適用が難しい。前記エポキシ塗料組成物の可使時間は、６０分以下、５０分以下または４０分以下であってもよいが、これに限定されない。

前記添加剤組成物を含むエポキシ塗料組成物は、既存のノニルフェノールまたはドデシルフェノールを用いた希釈剤を含む場合に比べて耐磨耗性、耐候性、付着性および貯蔵性が均衡的に向上され得る。これは、前記添加剤組成物にα−メチルスチレン化フェノールのみが含まれたためではなく、それぞれの化合物が調和に組成されたからである。

添加剤組成物の製造方法
図１は、本発明の添加剤組成物の製造方法を示す模式図である。

図１を参照すると、本発明のまた他の一側面である添加剤組成物の製造方法は、（ａ）第１酸触媒の存在下で、フェノール系化合物と耐熱性スチレン系化合物とを反応させて第１生成物を製造するステップ；および（ｂ）第２酸触媒の存在下で、前記第１生成物に前記フェノール系化合物１当量を基準でスチレン化合物０．３〜１当量を追加で反応させて第２生成物を製造するステップ；を含むことができる。

前記（ａ）および（ｂ）ステップの反応の一つの例示は、下記反応式１で示すことができる。

前記反応式１中、ｎは、１または２の整数であり、ｍは、１または２の整数である。

前記反応式１を参照すると、酸触媒の存在下でフェノールおよびα−メチルスチレンが反応してα−メチルスチレン化フェノールが生成され得る。前記反応によって１分子のフェノールおよび１分子のα−メチルスチレンが結合されたクミルフェノール、１分子のフェノールと２分子のα−メチルスチレンが結合されたジクミルフェノール、１分子のフェノールと１または２分子のスチレンが結合されたスチレン化フェノール、α−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノールおよび未反応物を形成することができる。

生成物の割合は、反応物である前記フェノール系化合物、前記耐熱性スチレン系化合物および前記スチレン化合物の当量比、触媒の種類および含量、反応温度および反応時間によって制御され得る。

前記フェノール系化合物は、単独またはその誘導体と混合して用いることができ、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，５−キシレノール、３，５−キシレノール、３，４−キシレノール、２，３−キシレノール、ｏ−エチルフェノール、ｍ−エチルフェノール、ｐ−エチルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、ｍ−メトキシフェノール、ｐ−メトキシフェノール、３，４−ジメトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、ｍ−エトキシフェノール、ｐ−エトキシフェノール、ｍ−プロポキシフェノール、ｐ−プロポキシフェノール、ｍ−ブトキシフェノール、ｐ−ブトキシフェノール、２−メチル−４−イソプロピルフェノール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クロロフェノール、ｐ−クロロフェノール、ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールＡ、フェニルフェノール、レゾルシノール、ナフトールおよびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよいが、これに限定されるものではない。

前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が、それぞれ硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、リン酸、三フッ化ホウ素錯化合物、クレイ、イオン交換樹脂およびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよく、好ましくは、前記第１酸触媒が硫酸またはｐ−トルエンスルホン酸であり、前記第２酸触媒が硫酸であってもよいが、これに限定されるものではない。

前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が同一であるか相異なっていてもよい。特に、前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が同一であると、別途の触媒の追加投与なしに持続して反応を行うことができる。

前記（ａ）ステップの反応は、発熱反応に該当して反応が進行されながら温度が上昇するので、前記（ａ）ステップは、５０℃以上、５５℃以上または６０℃以上であり、２００℃以下、１９０℃以下、１８０℃以下、１７０℃以下、１６０℃以下、１５０℃以下、１４０℃以下、１３０℃以下または１２０℃以下の条件で行うことができる。前記反応温度が５０℃未満であると、触媒の活性が低下されて反応速度が減少し、２００℃を超えると、反応中の生成物に変色が発生できる。

前記耐熱性スチレン系化合物は、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、メチルα−メチルスチレンおよびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよく、好ましくは、α−メチルスチレンであってもよい。しかし、スチレンは、前記耐熱性スチレン系化合物に含まれない。

前記（ａ）ステップで、前記フェノール系化合物および前記第１酸触媒の当量比がそれぞれ１：０．０００１〜１であってもよく、好ましくは、０．００１〜１であってもよい。前記フェノール１当量を基準で前記第１酸触媒が０．０００１当量未満であると、反応速度が低下する場合があり、１当量を超えると、過度な反応性により第１生成物の組成の調節が難しい場合がある。

前記（ａ）ステップで、例えば、フェノール１分子とα−メチルスチレン１分子との間の反応によりクミルフェノールが生成され得、フェノール１分子とα−メチルスチレン２分子との間の反応によりジクミルフェノールが生成され得、α−メチルスチレン間の反応によりα−メチルスチレン二量体（ＡＭＳ ｄｉｍｅｒ）が生成され得、その他、未反応物が一部残留して前記第１生成物が混合物の形態で存在できる。

前記クミルフェノールは、前記フェノールのオルト（ｏｒｔｈｏ）メタ（ｍｅｔａ）およびパラ（ｐａｒａ）の位置に前記α−メチルスチレンが結合したｏ−クミルフェノール、ｍ−クミルフェノールおよびｐ−クミルフェノールの混合物で存在することができるが、電子供与基（ＥＤＧ）である前記フェノールのヒドロキシ基によるα−メチルスチレンとフェノールの立体的要因によってｐ−クミルフェノールが優勢に生成され得る。

また、前記α−メチルスチレン２分子間の反応が進行されて結合位置によってα−メチルスチレン二量体（ＡＭＳ ｄｉｍｅｒ）が生成され得、具体的に、トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテンが４−メチル−２，４−ジフェニル−１−ペンテンおよび４−メチル−２，４−ジフェニル−２−ペンテンの混合物であってもよい。

具体的に、前記第１生成物が前記トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテン（ＤＭＰ）との混合物 １〜１０重量％、クミルフェノール ３０〜７０重量％、ジクミルフェノール １０〜４０重量％、および残部のフェノール系化合物を含むことができる。

前記（ｂ）ステップでは、第２酸触媒の存在下で、前記第１生成物に前記フェノール系化合物１当量に対してスチレン化合物 ０．３〜１当量、好ましくは０．３〜０．８当量を追加で反応させて第２生成物を製造することができる。

前記スチレン化合物を未反応残留フェノール系化合物および前記第１生成物と追加で反応させることで、前記第２生成物が、例えば、クミルフェノール、ジクミルフェノール、α−メチルスチレン二量体（ＡＭＳ ｄｉｍｅｒ）、スチレン化フェノール化合物、およびα−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノール混合物の形態で存在することができる。

前記（ｂ）ステップも発熱反応に該当して反応が進行されるうちに温度が上昇するので、７０℃以上、７５℃以上、８０℃以上または８５℃以上であり、１５０℃以下、１４０℃以下、１３０℃以下、１２０℃以下、１１０℃以下または１００℃以下の反応温度で行うことができる。例えば、９０℃の反応温度で行うことができるが、これに限定されるものではない。

一方、前記フェノール系化合物および前記第２酸触媒の当量比がそれぞれ１：０．０００１〜０．１であってもよい。また、前記第１酸触媒と第２酸触媒が同一であってもよく、好ましくは、同一の硫酸触媒を用いて（ｂ）ステップで触媒を追加投入せずに反応を進行させる。

前記フェノール１当量に対して前記（ａ）ステップで反応する耐熱性スチレン系化合物の総量は、０．１〜３当量であってもよく、前記（ｂ）ステップで追加に投入される前記スチレン化合物が前記フェノール系化合物１当量を基準で０．３〜１当量であってもよい。

前記（ｂ）ステップで追加に投入される前記スチレン化合物が０．３当量未満であると、最終製品が固形化されて非反応性希釈剤として相溶性が低下され得、１当量を超えると、スチレン化フェノールの含量が増加することによって最終生成物の物性変化およびエポキシ硬化剤部（例えば、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｄ−２３０）と混用するときに、硬化剤部の変色が発生するか塗料の相溶性が低下され得る。

前記耐熱性スチレン系化合物が前記第１生成物と反応することができる。例えば、α−メチルスチレンがクミルフェノールと反応してジクミルフェノールが生成され得る。具体的に、前記α−メチルスチレンがｐ−クミルフェノールと反応して２，４−ジクミルフェノールが生成され得、ｏ−クミルフェノールと反応して２，６−ジクミルフェノールが生成され得る。

また、前記スチレン化合物が前記第１生成物のうち未反応フェノール系化合物と反応してスチレン化フェノールを生成することができる。具体的に、例えば、前記スチレン化フェノールは、フェノール１分子にスチレン１分子が結合されたモノスチレン化フェノール（２−（１−フェニル−エチル）フェノール、４−（１−フェニル−エチル）フェノール）異性体と、フェノール１分子にスチレン２分子が結合されたジスチレン化フェノール（２，４−ジ−（１−フェニル−エチル）フェノール、２，６−ジ−（１−フェニル−エチル）フェノール）が生成され得る。

また、前記スチレン化合物が第１生成物のうちクミルフェノール、ジクミルフェノールと反応してα−メチルスチレン化フェノール混合物が生成され得る。

具体的に、前記第２生成物がトリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量％；クミルフェノール １０〜５０重量％；ジクミルフェノール ３０〜５０重量％；スチレン化フェノール ２〜１０重量％；およびα−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノール ２〜２０重量％；を含むことができる。

前記第２生成物の組成比によって前記添加剤組成物の粘度および結晶化の有無、エポキシ硬化剤部の混用時の変色進行などの差を示し、これは塗料物性の差を引き起こす。

前記クミルフェノールおよび前記ジクミルフェノールの含量が前記範囲内に存在する場合、エポキシ塗料の硬化時の付着力を向上させ得、エポキシ硬化剤部の混用時の変色防止および遅延効果がある。しかし、反対に前記範囲を逸脱すると、組成物の固形化により可塑性および希釈剤用途の相溶性が低下しうる。

前記モノスチレン化フェノール（Ｍｏｎｏ−Ｓｔｙｒｅｎａｔｅｄ ｐｈｅｎｏｌ、ＭＰＳ）とジスチレン化フェノール（ｄｉ−Ｓｔｙｒｅｎａｔｅｄ ｐｈｅｎｏｌ）との含量が前記範囲内に存在する場合、エポキシ塗料組成物の可塑性および硬化時の付着力が向上され得る。また、エポキシ硬化物性のうち可塑性および柔軟性が向上され得る。しかし、前記範囲を逸脱すると、硬化剤部の混用時に変色を誘発して透明塗料用エポキシコーティング分野に適用が難しい場合がある。

前記第２生成物に塩基性水溶液を加えて中和反応を行った後、生成された溶液を減圧濃縮して水分と残分の化合物を除去し、濾過フィルターを用いて中和塩を除去することで、最終的に精製された添加剤組成物を収得することができる。

前記塩基性水溶液は、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液およびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであってもよいが、これに限定されるものではなく、穏やかな条件で中和反応を行うことができるものであれば、いずれでも用いることができる。

このように、前記添加剤組成物は、エポキシ塗料と混用されることで、既存のノニルフェノールやドデシルフェノールのようなアルキルフェノール希釈剤組成物を代替して用いられ得、特に、エポキシ硬化剤部の混用時に変色発現がないか遅延される長所があって透明塗料分野に適用が可能であり、塗料の相溶性も向上され得る。

本発明による混合物は、エポキシ塗料の主剤部および硬化剤部に全て用いられ得、混用の割合は、製品の物理的性質を考慮して１重量％以上、５重量％以上、１０重量％以上、１５重量％以上または２０重量％以上であり、５０重量％以下、４５重量％以下、４０重量％以下、３５重量％以下または３０重量％以下の範囲内で用いられ得る。

以下、本発明の実施例をより詳しく説明する。ただし、以下の実験結果は、前記実施例のうち代表的な実験結果のみを記載したものであり、実施例などによって本発明の範囲と内容が縮まるか制限されて解釈されてはいけない。下記で明示的に提示しない本発明の様々な具現例のそれぞれの効果は、該当部分で具体的に記載する。

実施例
フェノール（１００ｇ、１ｅｑ）に硫酸触媒（０．１３５ｇ、０．００１３ｅｑ）を投入し、α−メチルスチレン（１３８ｇ、１．１ｅｑ）を７０℃から９０℃に上昇するまで１２０分間滴下した。α−メチルスチレンの滴下が完了した後、同一の温度で１時間の間反応をさらに進行させた。ガスクロマトグラフィー（Ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＣ）分析を行った結果、トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテン（ＤＭＰ）との混合物 ５．０６重量％、クミルフェノール ６３．２８重量％、ジクミルフェノール ２５．４重量％の割合に生成されることを確認した。

その後、同一の温度でスチレン（６６．４ｇ、０．６ｅｑ）を追加で６０分間滴下した。スチレンの滴下が完了した後、同一の温度で１時間の間反応をさらに進行させることで、α−メチルスチレン化フェノール混合溶液を収得した。得られた溶液に炭酸水素ナトリウム（０．１１６ｇ、０．００１３ｅｑ）を蒸留水に溶解させて、８０℃で添加しつつ６０分間中和させた。生成された溶液を減圧濃縮により水分および残分の化合物を除去した後、濾過フィルターを用いて中和塩を除去することで、精製されたα−メチルスチレン化フェノール組成物を収得した。収得された組成物をＧＣ分析した結果、トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテン（ＤＭＰ）の混合物 ３．３５重量％、クミルフェノール ２４．４７重量％、ジクミルフェノール ４７．８９重量％、スチレン化フェノール ４．４２重量％、およびα−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノール １２．３重量％の割合に生成されることを確認した。

比較例１
フェノール（１００ｇ、１ｅｑ）に硫酸触媒（０．２５０ｇ、０．００２４ｅｑ）を投入し、α−メチルスチレン（１７５．８ｇ、１．４ｅｑ）を７０℃で１２０分間滴下して９０℃まで反応温度が上昇した。α−メチルスチレンの滴下が完了した後、同一の温度で１時間の間反応をさらに進行させた後、炭酸水素ナトリウム（０．２１４ｇ、０．００２４ｅｑ）を蒸留水に溶解させて、８０℃で添加しつつ６０分間中和させた。生成された溶液を減圧濃縮により水分と残分の化合物を除去した後、濾過フィルターを用いて中和塩を除去することで、精製されたα−メチルスチレン化フェノール組成物を収得した。収得された組成物をＧＣ分析した結果、フェノール ２．１０重量％、トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテン（ＤＭＰ）の混合物 ４．０２重量％、クミルフェノール ４９．５９重量％、ジクミルフェノール ３６．７２重量％の割合に生成されることを確認した。

比較例２
フェノール（１００ｇ、１ｅｑ）に硫酸触媒（０．１８８ｇ、０．００１８ｅｑ）を投入し、α−メチルスチレン（２７６．３ｇ、２．２ｅｑ）を１３０℃で１２０分間滴下して反応温度が１４０℃まで上昇した。α−メチルスチレンの滴下が完了した後、同一の温度で１時間の間反応をさらに進行させた後、炭酸水素ナトリウム（０．１６１ｇ、０．００１８ｅｑ）を蒸留水に溶解させて、８０℃で添加しつつ６０分間中和させた。生成された溶液を減圧濃縮により水分と残分の化合物を除去した後、濾過フィルターを用いて中和塩を除去することで、精製されたα−メチルスチレン化フェノール組成物を収得した。収得された組成物をＧＣ分析した結果、トリメチルフェニルインダン（ＴＭＰＩ）とジフェニルメチルペンテン（ＤＭＰ）の混合物６．８５重量％、クミルフェノール２０．３８重量％、ジクミルフェノール４９．１７重量％の割合に生成されることを確認した。

比較例３
反応器にフェノール（３００ｇ、１ｅｑ）、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）触媒（１．８７６ｇ、０．００６ｅｑ）を入れて１４０℃に加熱した後、スチレン（３８１．６ｇ、１．１５ｅｑ）を１２０分間滴下した。スチレンが滴下されることによって反応温度が１４０℃から１７０℃に上昇した。スチレンを滴下した後、同一の反応温度で１時間さらに反応させた。未反応物を除去するために反応温度を１１０℃に低下させ、反応物に硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）触媒（０．０５ｇ、リン酸に対して２〜１０重量％）を添加した。硫酸が添加されることによって反応温度が１２５℃まで上昇した。その状態で３０分間さらに反応させた。反応物の温度を８０℃に冷却し、ここに炭酸ナトリウム水溶液を前記硫酸触媒と同一の当量比で添加して３０分間中和させた。減圧濃縮および濾過フィルターを用いて生成された中和塩を除去することで、スチレン化フェノール組成物を収得した。収得された混合物をＧＣ分析した結果、モノスチレン化フェノール（ＭＳＰ）の含量がスチレン化フェノールの全体重量を基準で６７重量％であることを確認した。

実験例１
前記実施例および比較例１〜３によって製造された組成物の分析結果を下記表１に示した。

製造例および比較製造例
エポキシ樹脂用希釈剤は、変色防止および耐久性が要求され、従来、ドデシルフェノールがエポキシ樹脂用希釈剤または改質剤で用いられた。エポキシ塗料組成物は、主剤部と硬化剤部に分類された２液型塗料であって、本製造例では添加剤を主剤部に適用した。

前記実施例によって製造されたα−メチルスチレン化フェノール組成物を従来のエポキシ樹脂用希釈剤で用いられたノニルフェノールおよびドデシルフェノールと比較分析するために主剤部を製造した。エポキシ樹脂としては、錦湖Ｐ＆Ｂ化学社製のＫＥＲ−８２８を用い、具体的な配合の割合を下記表２に示した。

前記主剤部と混合して用いる硬化剤部の配合割合を下記表３に示した。

ジェファーミンＤ−２３０は、ハンツマン（Ｈｕｎｔｓｍａｎ）社製のポリエーテルアミン硬化剤製品である。

前記主剤部および硬化剤部を重量比で１００（主剤部）：１６．８９（硬化剤部）の割合で混合してエポキシ塗料組成物を製造した。

追加的に、貯蔵性能の評価のために前記希釈剤および硬化剤を重量比で１：１の割合で混合してエポキシ塗料組成物を製造した。配合割合は、下記表４に示した。

前記硬化剤は、底材用エポキシ樹脂系塗料用硬化剤のうち最も汎用的に用いられるものである。前記製造例２、比較製造例３および４は、２５℃で撹拌器を用いて３０分間充分に撹拌して製造した。

実験例２：エポキシ塗料組成物の乾燥時間（Ｄｒｙｉｎｇ ｔｉｍｅ）の測定
前記製造例および比較製造例のエポキシ塗料組成物は、主剤部と硬化剤部の混合時に主剤部に含まれたエポキシ樹脂と硬化剤部のアミンが反応して架橋反応（Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ）をすることで乾燥された。

Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ社のＢＫ−Ｄｒｙｉｎｇ ｔｉｍｅ ｒｅｃｏｒｄｅｒを用いて前記エポキシ塗料組成物の乾燥時間を評価し、結果は、下記表５に示した。評価は、２５℃で厚さが４００μｍである塗膜が乾燥するまでかかる時間を測定した。

前記表５を参照すると、従来のドデシルフェノールを希釈剤で用いた比較製造例１の硬化乾燥が最も遅れることを確認することができる。希釈剤でα−メチルスチレン化フェノールを用いた製造例１およびノニルフェノールを用いた比較製造例２は、比較製造例１に比べて硬化乾燥にかかった時間がそれぞれ１４〜１７％程度短縮されたことを確認した。

実験例３：エポキシ塗料組成物の可使時間（Ｐｏｔ−ｌｉｆｅ）および反応速度の測定
可使時間は、エポキシ塗料組成物の混合時点を基準で塗料として使用可能な時間を意味し、可使時間は、ＡＳＴＭ Ｄ−２４７１によって初期混合時点の粘度を基準で粘度が二倍になる時点で定義される。

反応速度は、粘度の変化を測定して混合時点を基準で毎２０分ごとに記録したグラフから計算した。グラフの傾きは、反応速度に比例し、反応速度が速いほど勾配値が大きくなる。

２５℃でＳｈｅｅｎ社のＣｏｎｅ ａｎｄ ｐｌａｔｅ粘度計を用いて粘度を測定し、測定結果は、下記表６および図２に示した。

前記表６を参照すると、従来のドデシルフェノールまたはノニルフェノールを希釈剤で用いた比較製造例１、２と比較して、前記実施例のα−メチルスチレン化フェノールを用いた製造例１のエポキシ塗料組成物の可使時間が約２０％向上したことを確認することができる。

図２の横軸は、時間（単位：分）であり、縦軸は、粘度（単位：ｃｅｎｔｉｐｏｉｓｅ）を示す。図２を参照すると、初盤の粘度変化の傾き（反応速度）は類似であるが、４０分を経過した以後に差が発生する。比較製造例２の傾きが最も大きく、製造例１および比較製造例１は、類似な傾きを示した。

実験例４：エポキシ塗料組成物の耐磨耗性の評価
耐磨耗性は、前記エポキシ塗料組成物を底材に適用するときの重要な機械的物性であって、耐久性を示す尺度中のうち一つである。前記耐磨耗性を測定するためにＡＳＴＭ Ｄ４０６０（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｂｒａｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｙ ｔｈｅ ｔａｂｅｒ ａｂｒａｓｅｒ）によって充分に硬化された塗料に人為的に摩擦環境を造成して塗料の摩耗に対する耐性を測定した。試験前、製造された試片を２５℃で１週間硬化させた後、初期重さを０．１ｍｇ単位まで測定可能な精密秤を用いて測定および記録し、試験が完了した後の重さを同一の秤を用いて測定した後、重さの減少量を記録した。試験条件は、２５℃でＴａｂｅｒ社のＴａｂｅｒ ａｂｒａｓｉｏｎ ｔｅｓｔｅｒを用いて５００ｇの錘２個を印加した後、ＣＳ−１７ Ｗｈｅｅｌを１０００ｃｙｃｌｅ回転させた。評価結果は、下記表７に示した。

前記表７を参照すると、重さ減少量がそれぞれ９６ｍｇ、９５ｍｇである比較製造例１および２に比べて、製造例１は、７０ｍｇとして最も低い重さ減少量を示して、耐磨耗性が最も優れた。

実験例５：エポキシ塗料組成物の耐候性の評価
前記エポキシ塗料組成物に人為的な紫外線を印加して塗料の光沢変化を測定して耐候性を評価した。試験に用いられた装備は、Ｑ−ＬａｂのＱＵＶ装置を用い、光沢測定装備は、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ社のＴｒｉ−ａｎｇｌｅ ｇｌｏｓｓ ｍｅｔｅｒを用いて測定した。試験前、製作された試片を２５℃で１週間硬化させた後、初期の光沢を測定して記録し、試験装備に投入した後、ＱＵＶ−Ａを印加して１０時間単位で総４０時間の間の光沢値の変化を記録して下記表８に示した。

前記表８を参照すると、初期光沢値は、製造例１が最も優れ、比較製造例１および２は、多少低い初期光沢値を示した。４０時間が経過した後の光沢減少率は、製造例１が６０％減少で最も低く、比較製造例１および２は、７４％以上の高い光沢減少率を示して、製造例１の耐候性が最も優れることを確認することができる。

実験例６：エポキシ塗料組成物の付着性能の評価
付着性能は、全ての塗料において最も基本になる物性であって、被導体の保護性能および塗料自体の機械的物性に対する基準になる。硬化された塗料は、被導体と物理化学的な結合を通じて付着され、付着性能は、被導体と硬化された塗料の間の付着性能と硬化された塗料自体の凝集力によって決定される。

ＡＳＴＭ Ｄ４５４１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｕｌｌ−Ｏｆｆ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｕｓｉｎｇ Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒｓ）によって付着性能を評価した。長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの炭素鋼（Ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ）を溶媒洗浄した後、サンドペーパーで６００回前処理し、塗料を２ｍｍの厚さで塗装して試片を準備した。前記試片を２５℃で１週間硬化させた後、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ社のＥｌｃｏｍｅｔｅｒ １０８ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｏｌｌｙ ｔｅｓｔｅｒのドリーをＨｅｎｋｅｌ社のＬｏｃｔｉｔｅ ４０１接着剤で付着して準備し、４時間以上が経過した後に脱着して付着力および剥離様相を記録した。試験は、同一の方法で２回実施し、試験結果は、下記表９に示した。

前記表９を参照すると、比較製造例１および２はいずれも被導体の表面と硬化された塗料の間の剥離である界面破壊（Ａｄｈｅｓｉｏｎ ｆａｉｌｕｒｅ）が現われ、製造例１では界面破壊が現われなくて付着性能が最も優れた。

付着力が１０Ｍｐａである比較製造例１に比べて、製造例１および比較製造例２は、１２ＭＰａ、１３ＭＰａで優れた付着力を示した。

実験例７：エポキシ塗料組成物の貯蔵性能の評価
一般的なフェノール系誘導体希釈剤の場合には、エポキシ塗料用硬化剤で用いられるアミン系化合物との反応を通じて構造的な変異が発生して赤色または黄色への変色が発生する。本発明で製造したα−メチルスチレン化フェノールの変色有無を評価するために、希釈剤および硬化剤を混合して製造例２、比較製造例３および４のエポキシ塗料用組成物を製造した。

前記製造例２、比較製造例３および４を製造直後にガードナー色相を測定および記録し、その後、ガラス密閉容器に入れて５０℃のオーブンに保管して２日単位でガードナー色相を測定および記録した。ガードナー色相は、Ｎｉｐｐｏｎ Ｄｅｎｓｈｏｋｕ社のＯＭＥ−２０００を用いて測定し、試験結果は、下記表１０および図３に示した。

図３の横軸は、時間（単位：日）であり、縦軸は、ガードナー指数（Ｇａｒｄｎｅｒｉｎｄｅｘ）である。前記表１０および図３を参照すると、一般的なフェノール系誘導体希釈剤の変色様相を示した比較製造例３および４に比べて、製造例２の変色程度が最も低くて貯蔵安定性に優れることを確認することができる。

希釈剤に硬化剤を混合した後に常温で２週が経た後、比較製造例３および４は、初期色相に比べて黄色に変化したことを肉眼で確認が可能であるが、製造例２の場合、肉眼で初期色相との差を確認しにくい。

このように、前記実施例によって製造されたα−メチルスチレン化フェノール組成物の場合、比較例１〜３またはノニルフェノール、ドデシルフェノールなど従来の非反応性希釈剤で用いられる物質に比べてエポキシ塗料主剤部、硬化剤部の混用時の相溶性および可塑性を向上させ得、貯蔵安定性も向上させ得ることを確認することができる。

前述した本発明の説明は例示のためのものに過ぎず、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更することなく他の具体的な形態に容易に変更が可能である。したがって、上述した実施例は全ての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。例えば、単一型として説明されている各構成要素は分散して実施することもでき、同様に、分散されたものとして説明されている構成要素を結合された形態で実施することもできる。

本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲により示されるが、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更または変形された形態は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

Claims (13)

1. フェノール系化合物および耐熱性スチレン系化合物が反応して生成される第１化合物 ４０〜１００重量部；
   フェノール系化合物およびスチレン化合物が反応して生成される第２化合物 ２〜１０重量部；
   フェノール系化合物、耐熱性スチレン系化合物、およびスチレン化合物が反応して生成される第３化合物 ２〜２０重量部；ならびに
   トリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量部；
   を含むことを特徴とする、添加剤組成物。
2. 前記第１化合物は、前記フェノール系化合物および前記耐熱性スチレン系化合物の反応比が１：１である化合物および１：２である化合物をそれぞれ１：２〜４の重量比で含むことを特徴とする、請求項１に記載の添加剤組成物。
3. 前記添加剤組成物およびアミン系化合物の混合物を５０℃の条件で保管するときのガードナー色相の変化率が０．５Ｇ／週以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の添加剤組成物。
4. エポキシ樹脂またはエポキシ硬化剤；および
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の添加剤組成物；
   を含むことを特徴とする、エポキシ塗料組成物。
5. 前記エポキシ塗料組成物の可使時間が３０分以上であることを特徴とする、請求項４に記載のエポキシ塗料組成物。
6. （ａ）第１酸触媒の存在下で、フェノール系化合物と耐熱性スチレン系化合物とを反応させて第１生成物を製造するステップ；および
   （ｂ）第２酸触媒の存在下で、前記第１生成物に前記フェノール系化合物１当量を基準でスチレン化合物 ０．３〜１当量を追加で反応させて第２生成物を製造するステップ；を含むことを特徴とする、添加剤組成物の製造方法。
7. 前記第１酸触媒および前記第２酸触媒がそれぞれ硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、リン酸、三フッ化ホウ素錯化合物、クレイ、イオン交換樹脂およびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項６に記載の添加剤組成物の製造方法。
8. 前記第１酸触媒および前記第２酸触媒が同一であるか相異なっていることを特徴とする、請求項７に記載の添加剤組成物の製造方法。
9. 前記フェノール系化合物および前記第１酸触媒の当量比がそれぞれ１：０．０００１〜１であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の添加剤組成物の製造方法。
10. 前記耐熱性スチレン系化合物がα−メチルスチレン、α−エチルスチレン、メチルα−メチルスチレンおよびこれらのうち２以上の混合物からなる群より選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の添加剤組成物の製造方法。
11. 前記フェノール系化合物１当量を基準で前記耐熱性スチレン系化合物を０．１〜３当量反応させることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の添加剤組成物の製造方法。
12. 前記第１生成物は、トリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 １〜１０重量％；クミルフェノール ３０〜７０重量％；ジクミルフェノール １０〜４０重量％；および残部のフェノール；を含むことを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の添加剤組成物の製造方法。
13. 前記第２生成物は、トリメチルフェニルインダンおよびジフェニルメチルペンテンの混合物 ２〜１０重量％；クミルフェノール １０〜５０重量％；ジクミルフェノール ３０〜５０重量％；スチレン化フェノール ２〜１０重量％；およびα−メチルスチレン化フェノールにスチレンが結合されたα−メチルスチレン化フェノール２〜２０重量％；を含むことを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の添加剤組成物の製造方法。