JP2020196804A - Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst - Google Patents

Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP2020196804A
JP2020196804A JP2019103408A JP2019103408A JP2020196804A JP 2020196804 A JP2020196804 A JP 2020196804A JP 2019103408 A JP2019103408 A JP 2019103408A JP 2019103408 A JP2019103408 A JP 2019103408A JP 2020196804 A JP2020196804 A JP 2020196804A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
curing catalyst
bismuth
fatty acid
ethylenediamine
acid bismuth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019103408A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
廣 石川
Hiroshi Ishikawa
廣 石川
直雄 岸原
Tadao Kishihara
直雄 岸原
幸一郎 村田
Koichiro Murata
幸一郎 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amorphous Inc
Original Assignee
Amorphous Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amorphous Inc filed Critical Amorphous Inc
Priority to JP2019103408A priority Critical patent/JP2020196804A/en
Publication of JP2020196804A publication Critical patent/JP2020196804A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

To provide a technology of a fatty acid bismuth-containing curing catalyst suitable for an aqueous electro-deposition coating.SOLUTION: Catalytic activity of fatty acid bismuth which is a material of a curing catalyst is heightened, to an aqueous electro-deposition coating. For that reason, ethylene diamine is mixed with fatty acid bismuth, and both compounds are allowed to exist in the associated form in the aqueous electro-deposition coating. The curing catalyst which is a mixture of fatty acid bismuth and ethylene diamine shows required curing catalytic function with a comparatively small amount of catalyst, since occurrence of hydrolysis by water is suppressed.SELECTED DRAWING: None

Description

この発明は、水系の電着塗料に有用な硬化触媒に関する技術であり、特定のビスマス化合物の触媒活性を高めることにより、有機錫化合物の使用を回避するようにした技術に関する。 The present invention relates to a technique relating to a curing catalyst useful for water-based electrodeposition coating materials, and relates to a technique relating to an increase in the catalytic activity of a specific bismuth compound to avoid the use of an organic tin compound.

一般に、塗装を電気化学的に行う電着塗装は、耐食性、つきまわり性に優れており、自動車のボディーや部品等の塗装に広く使用されている。その塗装工程は、通常、2〜3工程(たとえば、下塗り‐中途塗り‐上塗りの3工程)にわたる。第1段階の下塗りの工程では、塗料と被塗装表面との付着性あるいは密着性を向上し、また、有効な防錆性を与える。そして、次の段階の中途塗りおよび上塗りによって、美観的な塗装面を得る。電着塗装の一般的な背景については、非特許文献1を参照されたい。 In general, electrodeposition coating, in which coating is performed electrochemically, is excellent in corrosion resistance and circumstance, and is widely used for coating automobile bodies, parts, and the like. The coating process usually spans 2-3 steps (eg, undercoat-intermediate coat-topcoat). In the first-stage undercoating step, the adhesion or adhesion between the paint and the surface to be coated is improved, and effective rust prevention is provided. Then, an aesthetically pleasing painted surface is obtained by the next step of intermediate coating and top coating. For the general background of electrodeposition coating, refer to Non-Patent Document 1.

電着塗装に用いる塗料(つまり、電着塗料)は、通常、基体樹脂のほか、その基体樹脂を架橋するための硬化剤を少なくとも含み、その他に着色顔料や添加物を含み、さらに、比較的に多くの水を含み、全体として水系である。 The paint used for electrodeposition coating (that is, electrodeposition paint) usually contains at least a curing agent for cross-linking the base resin in addition to the base resin, and also contains coloring pigments and additives, and is relatively relatively. It contains a lot of water and is water-based as a whole.

このような電着塗料を用いる電着塗装において、塗膜には、適度な硬さと、防食性あるいは耐食性が求められる。そのため、水系の電着塗料には、硬化剤の架橋を促進する硬化触媒が加わる。発明者らは、防食に優れた鉛化合物が有害であることから、それに代わる材料として、特定の焼成組成物を開発し、それを電着塗料中に配合する技術を特許文献1として先に提案した。 In electrodeposition coating using such an electrodeposition coating material, the coating film is required to have appropriate hardness and corrosion resistance or corrosion resistance. Therefore, a curing catalyst that promotes cross-linking of the curing agent is added to the water-based electrodeposition coating material. Since lead compounds having excellent anticorrosion properties are harmful, the inventors have previously proposed as Patent Document 1 a technique for developing a specific firing composition as an alternative material and blending it in an electrodeposition coating material. did.

特許第4204049号公報Japanese Patent No. 4204049

自動車電着塗装技術、鉄と鋼、第66年(1980)第7号、185〜195ページAutomotive Electroplated Coating Technology, Iron and Steel, No. 7, 1980, pp. 185-195

開発した焼成組成物は、防錆性だけでなく、硬化触媒機能をも発揮し、電着塗料用の材料として有用である。そしてまた、ジオクチル錫オキシド(DOTO)などの公知の硬化触媒を付加的に使用することにより、塗膜の防食性をより向上させること、あるいは、電着塗装後の塗膜に対する焼付け温度を低減することができるなどの利点を得る。 The developed firing composition exhibits not only rust prevention but also a curing catalyst function, and is useful as a material for electrodeposition coatings. Further, by additionally using a known curing catalyst such as dioctyl tin oxide (DOTO), the corrosion resistance of the coating film is further improved, or the baking temperature of the coating film after electrodeposition coating is reduced. Get benefits such as being able to.

しかし、焼結組成物は、たとえば、300〜1000℃という高温での焼成処理が必要であるため、他の材料に比べてコスト高である。また、DOTOを代表とした有機錫化合物は、環境保全の観点から厳しく規制されている。そのため、そのような問題のある硬化触媒をできるだけ使用しない方向性が望まれる。 However, since the sintered composition requires a firing treatment at a high temperature of, for example, 300 to 1000 ° C., the cost is higher than that of other materials. In addition, organic tin compounds represented by DOTO are strictly regulated from the viewpoint of environmental protection. Therefore, it is desired to avoid using such a problematic curing catalyst as much as possible.

その一方において、電着塗装による塗膜をもつ製品(たとえば、自動車)は、いろいろな環境下で使用される。たとえば、ヨーロッパの一部地域のような零下に至る低温という過酷な環境下、また、そのような過酷さのない日本を含む地域での環境下、など異なる使用環境が存在する。後者の環境下での塗膜には、前者の環境下に求められるような高い防食性などの特性は必要とされない。後者の環境下における塗膜には、高すぎる防食性は無用である。製品のコストを考慮するならば、むしろコスト低減可能な、その環境に適合する特性をもつ塗膜が求められる。 On the other hand, products having a coating film by electrodeposition coating (for example, automobiles) are used in various environments. For example, there are different usage environments, such as in a harsh environment such as a part of Europe where the temperature is as low as below zero, and in a region including Japan where there is no such harshness. The coating film in the latter environment does not require properties such as high anticorrosion properties required in the former environment. Too high corrosion resistance is unnecessary for the coating film in the latter environment. Considering the cost of the product, a coating film having properties suitable for the environment, which can reduce the cost, is required.

以上の観点から、発明者らは、日本を含む一般的な環境で用いる電着塗装技術として、焼成組成物におけるような高温度での焼成処理、および環境保全の面で問題の有機錫化合物をできるかぎり使用しない技術に着目した。 From the above viewpoints, as an electrodeposition coating technique used in a general environment including Japan, the inventors have adopted an organotin compound which is problematic in terms of firing treatment at a high temperature as in a firing composition and environmental protection. We focused on technologies that are not used as much as possible.

そこで、着目した考え方は、脂肪酸ビスマスを水系の電着塗料の硬化触媒として有効に用いることである。水系の電着塗料の中において、脂肪酸ビスマスは水の存在により加水分解されることから、必要以上の量を加えざるをえないという問題があることが分かった。 Therefore, the idea focused on is to effectively use the fatty acid bismuth as a curing catalyst for water-based electrodeposition paints. In water-based electrodeposition paints, fatty acid bismuth is hydrolyzed by the presence of water, so it has been found that there is a problem that an excessive amount must be added.

そこで、この発明は、水系の電着塗料用の硬化触媒として、脂肪酸ビスマスの触媒活性を高めることができる技術を提供することを目的とする。この発明の他の目的については、今後の説明から明らかになるであろう。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of enhancing the catalytic activity of fatty acid bismuth as a curing catalyst for water-based electrodeposition coating materials. Other objects of the present invention will become clear from future description.

この発明の電着技術は、水が加わる水系の電着塗料、より具体的には、水系のカチオン電着塗料を対象とする。そして、この発明の一番のポイントは、水系の電着塗料に対し、硬化触媒の材料である脂肪酸ビスマスの触媒活性を高める手法にある。その手法は、脂肪酸ビスマスにエチレンジアミンを混合し、両化合物を会合させた形態で水系の電着塗料の中に存在させることである。脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物である硬化触媒は、水で加水分解されることが抑制されるため、比較的に少ない触媒量で所要の硬化触媒機能を発揮する。 The electrodeposition technique of the present invention targets a water-based electrodeposition coating material to which water is added, and more specifically, a water-based cationic electrodeposition coating material. The most important point of the present invention is a method for increasing the catalytic activity of the fatty acid bismuth, which is a material for a curing catalyst, with respect to an aqueous electrodeposition coating material. The method is to mix ethylenediamine with bismuth fatty acid and allow both compounds to exist in an aqueous electrodeposition paint in the form of association. Since the curing catalyst, which is a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine, is suppressed from being hydrolyzed by water, it exhibits the required curing catalyst function with a relatively small amount of catalyst.

したがって、この発明は、複数の視点から見ることができる。一つの視点は、水系の電着塗料用の硬化触媒として、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物を用いる点にある。また、別の視点は、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物を硬化触媒として含む、水系の電着塗料としての見方である。さらには、水系の電着塗料用の硬化触媒の製造方法としての見方であり、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとを混合して会合させることにより、水性組成物を得る方法である。 Therefore, the present invention can be viewed from a plurality of viewpoints. One viewpoint is to use a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine as a curing catalyst for water-based electrodeposition paints. Another viewpoint is that it is a water-based electrodeposition coating material containing a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine as a curing catalyst. Furthermore, it is a view as a method for producing a curing catalyst for water-based electrodeposition coating materials, and is a method for obtaining an aqueous composition by mixing and associating fatty acid bismuth and ethylenediamine.

脂肪酸ビスマスは、C4-15脂肪酸ビスマスが好ましく、特にはトリオクチル酸ビスマスが良い。また、エチレンジアミンは、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、N−ジ(2−アミノエチル)エタノールアミン、N,N,N’,N’‐テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’‐テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、から選択して用いる。具体的には、次のような形態である。
(1)トリス(2−エチルヘキサノアート)ビスマスとN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンとの混合物。
(2)トリス(2−エチルヘキサノアート)ビスマスとN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンとの混合物。
(3)トリネオデカノアートビスマスとN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンとの混合物。
(4)トリネオデカノアートビスマスとN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンとの混合物。
As the fatty acid bismuth, C 4-15 fatty acid bismuth is preferable, and bismuth trioctylate is particularly preferable. Ethylenediamine includes N- (2-aminoethyl) ethanolamine, N-di (2-aminoethyl) ethanolamine, N, N, N', N'-tetrax (2-hydroxyethyl) ethylenediamine, N, N. , N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, is used by selection. Specifically, it has the following form.
(1) A mixture of tris (2-ethylhexanoate) bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine.
(2) A mixture of tris (2-ethylhexanoate) bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine.
(3) A mixture of trineodecanoate bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine.
(4) A mixture of trineodecanoate bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine.

このような混合物は、混合により会合した形態になる。会合とは、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの同一分子が水素結合、電荷移動結合、疎水結合などの比較的弱い結合を通じて、比較的に規則性の良い集合体を作ることである。そのため、エチレンジアミンと混合された脂肪酸ビスマスは、脂肪酸ビスマス単独の場合に比べて、水による加水分解が受けにくくなり、結果的に、硬化触媒機能をより有効に発揮する、と考えられる。使用する硬化触媒の量は、基体樹脂の固形分に対してビスマス含量が0.1〜10%、好ましくは0.5〜2%である。 Such a mixture becomes an associative form by mixing. The association is that the same molecule of fatty acid bismuth and ethylenediamine forms a relatively regular aggregate through relatively weak bonds such as hydrogen bonds, charge transfer bonds, and hydrophobic bonds. Therefore, it is considered that the fatty acid bismuth mixed with ethylenediamine is less susceptible to hydrolysis by water as compared with the case of the fatty acid bismuth alone, and as a result, the curing catalyst function is more effectively exhibited. The amount of the curing catalyst used is 0.1 to 10%, preferably 0.5 to 2%, with respect to the solid content of the substrate resin.

このような脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンの混合物は、電着塗料、具体的にはカチオン電着塗料の硬化触媒として有用に用いることができる。さらには、それを含む電着塗料として提供することができる。これらの混合物を電着塗料用組成物として用いる際、取扱い上、特に制限されることはなく、通常の顔料分散法と同様に行うことができる。たとえば、分散用樹脂中に予め混合物を分散させて分散ペーストを作製し、それを配合することができる。なお、顔料分散用樹脂としては、カチオン電着塗料用として通常用いる、エポキシ系4級アンモニウム塩型樹脂、アクリル系4級アンモニウム塩型樹脂等を挙げることができる。 Such a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine can be usefully used as a curing catalyst for electrodeposition coating materials, specifically, cationic electrodeposition coating materials. Furthermore, it can be provided as an electrodeposition coating material containing the same. When these mixtures are used as the composition for electrodeposition coating material, there are no particular restrictions on handling, and the same can be performed in the same manner as in the usual pigment dispersion method. For example, a dispersion paste can be prepared by previously dispersing the mixture in a dispersion resin, and the mixture can be blended. Examples of the pigment dispersion resin include an epoxy-based quaternary ammonium salt-type resin and an acrylic-based quaternary ammonium salt-type resin, which are usually used for cationic electrodeposition paints.

基体樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂から誘導される、数平均分子量が100〜10000、好ましくは、1000〜3000のものを利用でき、基体樹脂の塩基当量は40〜150(ミリ当量/100g)、好ましくは、60〜100(ミリ当量/100g)である。 As the base resin, one derived from a bisphenol type epoxy resin having a number average molecular weight of 100 to 10,000, preferably 1000 to 3000 can be used, and the base resin has a base equivalent of 40 to 150 (milli equivalent / 100 g). Preferably, it is 60 to 100 (milli equivalent / 100 g).

架橋剤としては、ブロックポリイソシアネート化合物を用いる。ブロック化イソシアネート架橋剤は、イソシアネートのブロック剤と多官能性イソシアネートとの付加反応により得ることができる。イソシアネートのブロック剤は100〜200℃に加熱した時、ブロックを解離して遊離のイソシアネート基を再生するものが望ましい。たとえば、カプロラクタム、フェノール、エタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ブチルセロソルブ、メチルエチルケトキスム等である。また、多官能性イソシアネート化合物としては、脂肪酸、脂環式または芳香族ポリイソシアネートを用いる。たとえば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよびそのイソシアネート体等である。 A blocked polyisocyanate compound is used as the cross-linking agent. The blocked isocyanate cross-linking agent can be obtained by an addition reaction between an isocyanate blocking agent and a polyfunctional isocyanate. It is desirable that the isocyanate blocking agent dissociates the block and regenerates free isocyanate groups when heated to 100 to 200 ° C. For example, caprolactam, phenol, ethanol, 2-ethylhexyl alcohol, butyl cellosolve, methyl ethyl ketokisum and the like. Further, as the polyfunctional isocyanate compound, a fatty acid, an alicyclic or aromatic polyisocyanate is used. For example, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and its isocyanates.

電着塗料の組成物の中和、水溶化に際しては、基体樹脂およびブロック化イソシアネート架橋剤を蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、スルファミン酸等の有機酸を中和剤として水性媒体中に分散することにより行う。 When neutralizing or water-solubilizing the composition of the electrodeposition coating, the substrate resin and the blocked isocyanate cross-linking agent are dispersed in an aqueous medium using an organic acid such as formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, and sulfamic acid as a neutralizing agent. Do it by.

また、電着塗料の組成物には、塗料添加剤として、たとえば、チタン白、カーボンブラック、タルク、クレー、シリカ等の顔料を顔料分散用樹脂で分散し、顔料ペーストとして添加することができる。また、必要に応じて他の防錆顔料、たとえば、リン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム、メタホウ酸バリウム等や、表面調整剤、有機溶剤などの塗料添加剤を配合することができる。 Further, as a paint additive, pigments such as titanium white, carbon black, talc, clay, and silica can be dispersed in the composition of the electrodeposition paint with a pigment dispersion resin and added as a pigment paste. Further, if necessary, other rust preventive pigments such as aluminum phosphate, aluminum phosphomolybate, barium borate and the like, and paint additives such as a surface conditioner and an organic solvent can be blended.

脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンの混合物を含む、この発明の電着塗料の組成物は、通常のカチオン電着塗装により基材表面に塗装する。カチオン電着塗料組成物は、固形分濃度が15〜25重量%に脱イオン水で調整し、pHを5.5〜7.0の範囲に調整した電着塗料組成物からなる電着浴を20〜30℃に保ち、電圧100〜400Vの条件で行う。この場合、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物は、過度な酸性や塩基性を示すものではなく、電着浴のpHの調整も容易である。 The composition of the electrodeposition coating material of the present invention, which comprises a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine, is applied to the surface of the substrate by ordinary cationic electrodeposition coating. The cationic electrodeposition coating composition is an electrodeposition bath comprising an electrodeposition coating composition having a solid content concentration of 15 to 25% by weight adjusted with deionized water and a pH adjusted to a range of 5.5 to 7.0. The temperature is kept at 20 to 30 ° C., and the voltage is 100 to 400 V. In this case, the mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine does not exhibit excessive acidity or basicity, and the pH of the electrodeposition bath can be easily adjusted.

電着による塗膜の膜厚は、たとえば10〜50μmであり、塗膜の焼付け温度は、たとえば140℃〜170℃、好ましくは150℃〜170℃である。そのような一般的な焼付け温度により、耐食性は勿論、塗装面の良好な平滑性などを得ることができる。
以下、製造例および実施例により、この発明をさらに具体的に説明する。

〔硬化触媒の調整あるいは製造〕
The film thickness of the coating film by electrodeposition is, for example, 10 to 50 μm, and the baking temperature of the coating film is, for example, 140 ° C. to 170 ° C., preferably 150 ° C. to 170 ° C. With such a general baking temperature, not only corrosion resistance but also good smoothness of the painted surface can be obtained.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples and Examples.

[Adjustment or manufacture of curing catalyst]

製造例1
1000mlのナスフラスコに窒素ガス雰囲気下100gのBiCAT8210[Shepherd社製(トリオクチル酸ビスマス28wt%Bi)]と50gのブチルセロソルブを加えた。次に外温40℃で30分攪拌後、N,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン130gを徐々に加えた。反応系内は発熱が観測され、黄色から赤褐色に変化した。外温50℃にて1時間反応することにより標記水性組成物280gを得た。ビスマス濃度は10wt%の定量的収率であった。
Manufacturing example 1
To a 1000 ml eggplant flask, 100 g of BiCAT8210 [manufactured by Shepherd (bismuth trioctylate 28 wt% Bi)] and 50 g of butyl cellosolve were added under a nitrogen gas atmosphere. Next, after stirring at an outside temperature of 40 ° C. for 30 minutes, 130 g of N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine was gradually added. Fever was observed in the reaction system, and the color changed from yellow to reddish brown. The reaction was carried out at an outside temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain 280 g of the title aqueous composition. The bismuth concentration was a quantitative yield of 10 wt%.

製造例2
500mlのナスフラスコに窒素ガス雰囲気下72gのBiCAT8210[Shepherd社製(トリオクチル酸ビスマス28%Bi)]と68gのブチルセロソルブを加えた。次に外温40℃にてN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン60gを徐々に加えた。
反応系内は発熱が観測され、黄色から赤褐色に変化した。外温50℃にて1時間反応することにより標記水性組成物200gを得た。ビスマス濃度は10wt%の定量的収率であった。
Manufacturing example 2
72 g of BiCAT 8210 [manufactured by Shepherd (bismuth trioctylate 28% Bi)] and 68 g of butyl cellosolve were added to a 500 ml eggplant flask in a nitrogen gas atmosphere. Next, 60 g of N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine was gradually added at an outside temperature of 40 ° C.
Fever was observed in the reaction system, and the color changed from yellow to reddish brown. The reaction was carried out at an outside temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain 200 g of the title aqueous composition. The bismuth concentration was a quantitative yield of 10 wt%.

製造例3
500mlのナスフラスコに窒素ガス雰囲気下50gのBiCAT8106[Shepherd社製(ネオデカン酸ビスマス20wt%Bi)]を加えた。次に外温40℃で30分攪拌後、N,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン50gを徐々に加えた。反応系内は発熱が観測され、黄色から赤褐色に変化した。外温50℃にて1時間反応することにより標記水性組成物100gを得た。ビスマス濃度は10wt%の定量的収率であった。
Manufacturing example 3
To a 500 ml eggplant flask, 50 g of BiCAT 8106 [manufactured by Shepherd (bismuth neodecanoate 20 wt% Bi)] was added under a nitrogen gas atmosphere. Next, after stirring at an outside temperature of 40 ° C. for 30 minutes, 50 g of N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine was gradually added. Fever was observed in the reaction system, and the color changed from yellow to reddish brown. The reaction was carried out at an outside temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain 100 g of the title aqueous composition. The bismuth concentration was a quantitative yield of 10 wt%.

製造例4
500mlのナスフラスコに窒素ガス雰囲気下50gのBiCAT8106[Shepherd社製(ネオデカン酸ビスマス20wt%Bi)]と20gのブチルセロソルブを加えた。次に外温40℃にてN,N,N’,N’-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン30gを徐々に加えた。反応系内は発熱が観測され、黄色から赤褐色に変化した。外温50℃にて1時間反応することにより標記水性組成物130gを得た。ビスマス濃度は10wt%の定量的収率であった。
Manufacturing example 4
To a 500 ml eggplant flask, 50 g of BiCAT 8106 [manufactured by Shepherd (bismuth neodecanoate 20 wt% Bi)] and 20 g of butyl cellosolve were added under a nitrogen gas atmosphere. Next, 30 g of N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine was gradually added at an outside temperature of 40 ° C. Fever was observed in the reaction system, and the color changed from yellow to reddish brown. The reaction was carried out at an outside temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain 130 g of the title aqueous composition. The bismuth concentration was a quantitative yield of 10 wt%.

製造例5
500mlのナスフラスコに窒素ガス雰囲気下50gのBiCAT8210[Shepherd社製(トリオクチル酸ビスマス28%Bi)]と25gのブチルセロソルブを加えた。次に外温40℃にて2-[2-(ジメチルアミノ)エチル]メチルアミノエタノール65gを徐々に加えた。反応系内は発熱が観測され、黄色から赤褐色に変化した。外温50℃にて1時間反応することにより標記水性組成物140gを得た。ビスマス濃度は10wt%の定量的収率であった。
〔トリオクチル酸ビスマス10%溶液の調製〕
Production example 5
To a 500 ml eggplant flask, 50 g of BiCAT8210 [manufactured by Shepherd (bismuth trioctylate 28% Bi)] and 25 g of butyl cellosolve were added under a nitrogen gas atmosphere. Next, 65 g of 2- [2- (dimethylamino) ethyl] methylaminoethanol was gradually added at an outside temperature of 40 ° C. Fever was observed in the reaction system, and the color changed from yellow to reddish brown. The reaction was carried out at an outside temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain 140 g of the title aqueous composition. The bismuth concentration was a quantitative yield of 10 wt%.
[Preparation of 10% solution of bismuth trioctylate]

トリオクチル酸ビスマス(BiCAT,8210Shepherd社製)30gに酢酸ブチル270gを加えペイントシェカーで5時間分散して10%溶液300gを得る。

〔クリヤーエマルションの製造〕
Add 270 g of butyl acetate to 30 g of bismuth trioctylate (BiCAT, 8210 Shepherd) and disperse with a paint shaker for 5 hours to obtain 300 g of a 10% solution.

[Manufacturing of clear emulsion]

エポン1004(油化シェル社製のエポキシ樹脂、商品名):475gをブチルセロソルブ:253gに溶解し、ジエチルアミン31gを90〜100℃で滴下し、120℃で3時間保持してアミン価47を持つエポキシーアミン付加物を得た。次に、アミン価100のポリアミド樹脂250gをメチルイソブチルケトン107g溶解し、140〜150℃にて還流脱水し、ポリアミド樹脂の末端アミノ基をケチミン化した。150℃、4時間保持し水の留出が無いことを確認して液温50℃まで冷却後、前記エポキシーアミン付加物に加え、80℃、1時間保持して固形分70%、アミン価66のエポキシーアミノーポリアミド付加樹脂ワニスを得た。キシリレンジイソシアネートのブチルセロソルブブロック物9.4gに、上記のエポキシーアミノーポリアミド付加樹脂ワニス34g,15%酢酸4gを混合し、脱イオン水50gを滴下し、固形分33%のカチオン電着用クリヤーエマルションを得た。
〔顔料分散樹脂の製造〕
Epon 1004 (epoxy resin manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., trade name): 475 g is dissolved in butyl cellosolve: 253 g, and 31 g of diethylamine is added dropwise at 90 to 100 ° C and held at 120 ° C for 3 hours to have an amine value of 47. An amine adduct was obtained. Next, 250 g of a polyamide resin having an amine value of 100 was dissolved in 107 g of methyl isobutyl ketone, reflux dehydrated at 140 to 150 ° C., and the terminal amino groups of the polyamide resin were ketiminated. Hold at 150 ° C for 4 hours, confirm that no water is distilled off, cool to a liquid temperature of 50 ° C, add to the epoxyamine adduct, hold at 80 ° C for 1 hour, solid content 70%, amine value 66. Epoxy-amino-polyamide-added resin varnish was obtained. The above epoxy-amino-polyamide-added resin varnish (34 g) and 15% acetic acid (4 g) are mixed with 9.4 g of butyl cellosolve block product of xylylene diisocyanate, and 50 g of deionized water is added dropwise to obtain a cation electrodeposition clear emulsion having a solid content of 33%. It was.
[Manufacturing of pigment-dispersed resin]

エポトートYD―128(エポキシ当量187、東都化成社製のエポキシ樹脂、商品名)275g、エポートYD―011(エポキシ当量475、東都化成社製のエポキシ樹脂、商品名)349g、プロピレングリコールモノメチルエーテル342gを仕込み、100℃に昇温後1時間攪拌し、80℃まで冷却した。次に、ジエチルアミノプロピルアミン95g、ジエタノールアミン77gを仕込み、100℃、2時間保持し70℃に冷却した。得られた分散樹脂の固形分は70%であった。この樹脂を顔料分散時、pH6.5となるよう酢酸で中和し、分散処理した。
〔顔料ペーストの調整〕
Epototo YD-128 (epoxy equivalent 187, epoxy resin manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name) 275 g, Eport YD-011 (epoxy equivalent 475, epoxy resin manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name) 349 g, propylene glycol monomethyl ether 342 g The mixture was charged, heated to 100 ° C, stirred for 1 hour, and cooled to 80 ° C. Next, 95 g of diethylaminopropylamine and 77 g of diethanolamine were charged, held at 100 ° C. for 2 hours, and cooled to 70 ° C. The solid content of the obtained dispersed resin was 70%. This resin was neutralized with acetic acid so as to have a pH of 6.5 when the pigment was dispersed, and then dispersed.
[Adjustment of pigment paste]

予め準備したクリヤーエマルション、顔料分散樹脂を用いることにより、表1に示した組成にて分散させ、サンドミルで粉砕、調整し、顔料ペーストおよびカチオン電着塗料を得た。 By using a clear emulsion and a pigment dispersion resin prepared in advance, the mixture was dispersed according to the composition shown in Table 1, pulverized and adjusted with a sand mill to obtain a pigment paste and a cationic electrodeposition coating material.

Figure 2020196804

ここで、実施例1〜5および比較例2のビスマス量は電着塗料固形分の0.7%に調整、それに対し、比較例3のビスマス量は電着塗料固形分の1.4%に調整した。すなわち、比較例3では、ビスマス量を実施例1〜5および比較例2に比べて多く用いた。

実施例1;
トリス(2−エチルヘキサノアート)ビスマスとN,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)
エチレンジアミンとの組成物

実施例2;
トリス(2−エチルヘキサノアート)ビスマスとN,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)
エチレンジアミンとの組成物

実施例3;
トリネオデカノアートビスマスとN,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシエチル)
エチレンジアミンとの組成物

実施例4;
トリネオデカノアートビスマスとN,N,N',N'-テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)
エチレンジアミンとの組成物

実施例5;
トリス(2−エチルヘキサノアート)ビスマスと2-〔2-(ジメチルアミノ)エチル)メチルアミノ〕
エタノールとの組成物
Figure 2020196804

Here, the bismuth amount of Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was adjusted to 0.7% of the electrodeposition paint solid content, whereas the bismuth amount of Comparative Example 3 was adjusted to 1.4% of the electrodeposition paint solid content. That is, in Comparative Example 3, the amount of bismuth was used more than in Examples 1 to 5 and Comparative Example 2.

Example 1;
Tris (2-ethylhexanoate) bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl)
Composition with ethylenediamine

Example 2;
Tris (2-ethylhexanoate) bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl)
Composition with ethylenediamine

Example 3;
Trineodecanoart bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl)
Composition with ethylenediamine

Example 4;
Trineodecanoart bismuth and N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl)
Composition with ethylenediamine

Example 5;
Tris (2-ethylhexanoate) bismuth and 2- [2- (dimethylamino) ethyl) methylamino]
Composition with ethanol

これら実施例1〜5、および参考例である比較例1〜3の顔料ペーストを用いて、電着塗装による塗膜を作成し、塗膜の性能試験を行った。試験に際しては、実施例1〜5および比較例1〜3で得た電着塗料中にリン酸亜鉛処理した0.8×150×70mmの冷延ダル鋼板を浸漬してカソードとし、電着塗装を行った。電着条件は電圧280Vで、膜厚は約20μmを塗装し,水洗後焼き付けた。焼付けはギヤーオーブン中、各温度で20分とした。得られた焼付塗膜の性能試験結果を表2に示す。 Using the pigment pastes of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 as reference examples, a coating film by electrodeposition coating was prepared, and the performance test of the coating film was performed. In the test, a cold-rolled dull steel sheet of 0.8 × 150 × 70 mm treated with zinc phosphate was dipped in the electrodeposition paints obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 to serve as a cathode, and electrodeposition coating was performed. It was. The electrodeposition conditions were a voltage of 280 V, a film thickness of about 20 μm was applied, washed with water, and then baked. Baking was performed in a gear oven for 20 minutes at each temperature. Table 2 shows the performance test results of the obtained baked coating film.

Figure 2020196804

この表2の中において、ゲル分率および耐食性については、比較例1を100として指数で表示している。
他の例(比較例2,3および実施例1〜5)は、比較例1での指数による評価である。この評価において、ゲル分率は100以上の数字で硬化性が向上していることを示し、また、耐食性については、100以下の数で向上を示す評価になる。個々の評価について比較例1を100にした指数で行っているので、当業者には、比較例1〜3、および実施例1〜5の相対的な評価を容易に行うことができるであろう。なお、各試験について説明すると、ゲル分率は日本工業規格のJISK679、また、MIBKラビングは米国試験材料協会のASTMD4752(ここでは、溶剤としてMIBK、つまりメチルイソブチルケトンを用い、それを浸けたガーゼで塗面を10回こすり、〇:わずかに溶ける、△:表層のみ溶解、×:全体に溶け、溶け度合いに応じて×の数が増えるという評価)、鉛筆硬度は日本工業規格JISK5600、そして、耐食性は塗装面にクロスカットを入れた試験片を塩水に浸し、錆の広がり具合を測定、に準じる。
Figure 2020196804

In Table 2, the gel fraction and corrosion resistance are expressed as indexes with Comparative Example 1 as 100.
Another example (Comparative Examples 2 and 3 and Examples 1 to 5) is the evaluation by the index in Comparative Example 1. In this evaluation, a gel fraction of 100 or more indicates that the curability is improved, and a corrosion resistance of 100 or less indicates an improvement. Since each evaluation is performed using an index with Comparative Example 1 set to 100, those skilled in the art will be able to easily perform relative evaluations of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5. .. Explaining each test, the gel fraction is JIS K679 of the Japanese Industrial Standards, and MIBK rubbing is ASTM D4752 of the American Test Materials Association (here, MIBK, that is, methyl isobutyl ketone is used as a solvent, and gauze soaked in it is used. Rubbing the coated surface 10 times, 〇: slightly melts, △: melts only the surface layer, ×: dissolves in the whole, evaluation that the number of × increases according to the degree of melting), pencil hardness is Japanese Industrial Standard JIS K5600, and corrosion resistance Soak a test piece with a crosscut on the painted surface in salt water and measure the spread of rust.

表2には、硬化温度170℃、160℃、150℃、140℃の4段階でのゲル分率、MIBKラビング試験、鉛筆硬度試験、耐食性試験の各結果が示されている。比較例2は硬化触媒としてオクチル酸ビスマスを電着塗料固形分に対してビスマス量として0.7%添加した場合であり、硬化触媒の有機錫(DOTO)を無添加の比較例1の場合に比べて、各性能ともにいずれも優れた結果である。さらに、実施例1〜5は、その比較例2よりもさらに優れた評価結果である。比較例2、および実施例1〜5は、硬化触媒としてのビスマス量が同じであるが、比較例2のBiCAT8210の硬化性能は、実施例1〜5のそれに比べて劣っている。これは、水に不溶なオクチル酸ビスマスが顔料固形分に水分散する際に加水分解を受け、オクチル酸と水酸化ビスマスに変化したことに起因していると考えられる。その点、硬化触媒としてのオクチル酸ビスマスを電着塗料固形分に対して、比較例2の2倍の1.4%添加した比較例3の結果を見た場合においても、加水分解の影響は大きいようである。すなわち、触媒量を増量した比較例2は、触媒量の少ない比較例1に比べれば、若干の性能向上は見られるが、実施例1〜5に比べれば、その性能向上の度合いには大きな差がある。これらから、この発明の考え方、すなわち、脂肪酸ビスマスであるオクチル酸ビスマスとエチレンジアミンとの会合に伴う、水溶性オクチル酸ビスマス塩は、加水分解反応を低下あるいは抑制し、安定になる効果を生み出している。 Table 2 shows the results of the gel fraction, the MIBK rubbing test, the pencil hardness test, and the corrosion resistance test at four stages of curing temperatures of 170 ° C., 160 ° C., 150 ° C., and 140 ° C. Comparative Example 2 is a case where bismuth octylate is added as a curing catalyst in an amount of 0.7% with respect to the solid content of the electrodeposition coating material, and the case where the curing catalyst is organic tin (DOTO) is not added in Comparative Example 1. In comparison, each performance is an excellent result. Further, Examples 1 to 5 are more excellent evaluation results than Comparative Example 2. Comparative Example 2 and Examples 1 to 5 have the same amount of bismuth as a curing catalyst, but the curing performance of BiCAT 8210 of Comparative Example 2 is inferior to that of Examples 1 to 5. It is considered that this is because the water-insoluble bismuth octylate was hydrolyzed when it was dispersed in the pigment solid content and changed to octylic acid and bismuth hydroxide. In that respect, even when the result of Comparative Example 3 in which bismuth octylate as a curing catalyst was added to the electrodeposition coating solid content at 1.4%, which is twice that of Comparative Example 2, the effect of hydrolysis was observed. It seems to be big. That is, in Comparative Example 2 in which the amount of catalyst was increased, a slight improvement in performance was observed as compared with Comparative Example 1 in which the amount of catalyst was small, but there was a large difference in the degree of performance improvement as compared with Examples 1 to 5. There is. From these, the idea of the present invention, that is, the water-soluble bismuth octylate salt associated with the association of bismuth octylate, which is a fatty acid bismuth, with ethylenediamine produces an effect of reducing or suppressing the hydrolysis reaction and stabilizing the hydrolysis reaction. ..

以上のように、この発明の実施例1〜5によれば、硬化触媒のビスマス量が同等の場合に比べて、硬化触媒機能を有効に向上させることが分かる。したがって、硬化触媒の材料である脂肪酸ビスマスの使用量を適量に抑えることができ、硬化触媒およびそれを含む電着塗料として、硬化性に優れたものをリーズナブルな価格で提供することができる。 As described above, according to Examples 1 to 5 of the present invention, it can be seen that the curing catalyst function is effectively improved as compared with the case where the amount of bismuth of the curing catalyst is the same. Therefore, the amount of fatty acid bismuth used as a material for the curing catalyst can be suppressed to an appropriate amount, and a curing catalyst and an electrodeposition coating material containing the same can be provided at a reasonable price.

Claims (6)

基体樹脂と、その基体樹脂を架橋するための硬化剤とを少なくとも含む、水系の電着塗料のための硬化触媒であり、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物から構成される、硬化触媒。 A curing catalyst for water-based electrodeposition coating materials, which comprises at least a substrate resin and a curing agent for cross-linking the substrate resin, and is composed of a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine. 前記脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物は、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとが会合している、請求項1の硬化触媒。
The curing catalyst according to claim 1, wherein the mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine is an association of fatty acid bismuth and ethylenediamine.
基体樹脂と、その基体樹脂を架橋するための硬化剤とを少なくとも含む水系の電着塗料であって、硬化触媒として、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物をさらに備える、電着塗料。 An aqueous electrodeposition coating material containing at least a base resin and a curing agent for cross-linking the base resin, further comprising a mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine as a curing catalyst. 前記脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとの混合物は、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとが会合している、請求項3の電着塗料。
The electrodeposition coating material according to claim 3, wherein the mixture of fatty acid bismuth and ethylenediamine is an association of fatty acid bismuth and ethylenediamine.
基体樹脂と、その基体樹脂を架橋するための硬化剤とを少なくとも含む、水系の電着塗料のための硬化触媒を製造する方法であり、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとを混合して会合させることにより、水性組成物を得ることを特徴とする、硬化触媒の製造方法。
A method for producing a curing catalyst for water-based electrodeposition coating materials, which comprises at least a substrate resin and a curing agent for cross-linking the substrate resin. By mixing and associating fatty acids bismuth and ethylenediamine. A method for producing a curing catalyst, which comprises obtaining an aqueous composition.
基体樹脂と、その基体樹脂を架橋するための硬化剤とを少なくとも含む、水系の電着塗料に用いるためのものであって、ビスマス化合物を含む硬化触媒の触媒活性を高める方法において、脂肪酸ビスマスとエチレンジアミンとを混合して会合させることを特徴とする、硬化触媒の活性化方法。 In a method for increasing the catalytic activity of a curing catalyst containing a bismuth compound, which is intended for use in an aqueous electrodeposition coating material containing at least a base resin and a curing agent for cross-linking the base resin, the fatty acid bismuth is used. A method for activating a curing catalyst, which comprises mixing and associating with ethylenediamine.
JP2019103408A 2019-06-01 2019-06-01 Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst Pending JP2020196804A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019103408A JP2020196804A (en) 2019-06-01 2019-06-01 Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019103408A JP2020196804A (en) 2019-06-01 2019-06-01 Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020196804A true JP2020196804A (en) 2020-12-10

Family

ID=73647757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019103408A Pending JP2020196804A (en) 2019-06-01 2019-06-01 Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020196804A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6265079B1 (en) Cationic electrodeposition coating composition
JP4058841B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition and coating film
JPH0565439A (en) Electrodeposition coating composition
WO2017138445A1 (en) Method for producing cationic electrodeposition coating composition
US8951398B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition
US5298148A (en) Electrodeposition paint compositions
US6362255B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition
WO2020262549A1 (en) Cationic electrodeposition paint composition
JP6546932B2 (en) Thermosetting paint composition
WO2013099750A1 (en) Electrodeposition coating composition, and dissociation catalyst therefor
JPH05239386A (en) Composition for electrodeposition coating
JP2020196804A (en) Curing catalyst for electro-deposition coating, electro-deposition coating, and activation method of curing catalyst
JP6909201B2 (en) Firing composition and its manufacturing method, and electrodeposition paint
WO2022014277A1 (en) Cationic electrodeposition coating composition
JP2022183490A (en) Cationic electrodeposition coating composition, electrodeposited material and method for producing electrodeposited material
JP3874386B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition
JP3124088B2 (en) Electrodeposition coating composition
JP2000191958A (en) Cationic electrodeposition coating composition, formation of multiple coating film and multiple coating film
JP3108513B2 (en) Electrodeposition coating composition
JPH06200192A (en) Electrodeposition coating composition
JP3910698B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition
JPH1180622A (en) Cationic electrocoating composition
JP4309976B2 (en) Electrodeposition paint composition
JP3910695B2 (en) Cationic electrodeposition coating composition
JP2006247614A (en) Method for forming multilayer coating film