JP3185051B2 - エポキシ樹脂水性分散体 - Google Patents
エポキシ樹脂水性分散体Info
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Description
剤、サイジング剤等に使用される乳化安定性、耐水性の
優れたエポキシ樹脂水性分散体に関するものである。
理由で世界的にVOC総量規制強化の方向に進んでい
る。塗料分野、特に屋外で大量の有機溶剤を使用する重
防食塗料分野においてはハイソリッド化、無溶剤化、弱
溶剤化が進んでいるが、中でも水性樹脂は作業環境、取
り扱い作業性などの面において有利であり各種の水性樹
脂の開発が活発に行なわれている。
のエポキシ樹脂が使用されているがエポキシ樹脂は一般
に疎水性でありこれを水性化する為には界面活性剤を添
加して乳化分散させたエポキシ樹脂エマルションが一般
的に用いられている。しかし通常の界面活性剤はエポキ
シ基と反応する官能基を持っていないため、使用した界
面活性剤が硬化エポキシ樹脂中に単独で残り耐水性、機
械的な安定性を悪化させるという問題点がある。これら
の問題点を解決する手段として界面活性剤の末端を変性
して官能基を導入し硬化エポキシ樹脂中に界面活性剤が
単独で残らないようにする工夫がなされているが何れも
十分な性能を有しているとは言い難く更なる性能の向上
が望まれている。
単独で残った界面活性剤が引き起こす問題点であるエポ
キシ樹脂エマルジョンの貯蔵安定性、及び硬化エポキシ
樹脂の耐水性を改良したエポキシ樹脂水性分散体を提供
することにある。
を解決すべく鋭意研究した結果、末端イソシアネ−ト基
含有化合物とエポキシ樹脂の反応により得られ、オキサ
ゾリドン環を分子内に有することを特徴とするエポキシ
樹脂を乳化剤として使用した水性分散体がこれらの問題
点を解決するのに最適な手段であることを見出し本発明
を完成するに到った。
00のポリエチレングリコールとポリイソシアネート化
合物とをイソシアネート基/水酸基の当量比が1.5〜
3.0の割合で反応させた末端イソシアネート基含有化
合物(a)と分子内に2個以上エポキシ基を持つエポキ
シ樹脂(b)を、(a)のイソシアネート基と(b)の
エポキシ基とをエポキシ基/イソシアネート基の当量比
が1.5〜5.0の割合で反応させたもので、オキサゾ
リドン環を分子内に有するエポキシ当量250〜10,
000g/eqのエポキシ樹脂(A)と少なくとも1種
以上の分子内にエポキシ基を持つエポキシ樹脂(B)及
び水(C)とからなり、その割合が重量比で(A):
(B)=5〜50:50〜95であり、且つ{(A)+
(B)}:(C)=30〜75:25〜70であること
を特徴とするエポキシ樹脂水性分散体であり、更にアミ
ン硬化剤を配合してなる水性硬化性組成物よりなるもの
である。
含有化合物はポリエチレングリコールとポリイソシアネ
ート化合物とをイソシアネート基/水酸基の当量比が
1.5〜3.0の割合で反応させて得られる。イソシア
ネート基/水酸基の当量比が1.5より小さいと重合が
進み分子量が大きくなり過ぎる為であり、3.0より大
きいと反応に供しないイソシアネートが多くなる為であ
る。
ルは分子量500〜15,000、好ましくは2,00
0〜10,000である。分子量が500よりも小さい
と乳化性が悪くなり、15,000よりも大きいと耐水
性が損なわれるためである。
の代表的な例としては2,4−トリレンジイソシアネー
ト、2,6−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、ヘキサメチレンジイソシアネート、ト
リメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ナ
フタレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジ
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、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソ
シアネート、トリジンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、ノルボルネンジイソシアネ−ト及びこ
れらの混合物等が挙げられるが、好ましくは2,4−ト
リレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシア
ネート等の芳香族ジイソシアネートである。
ート化合物の反応は公知の方法で行うことが出来る。具
体的な方法としてはポリエチレングリコールを溶融加熱
してガスパージ、減圧により系内の水分を除去した後ポ
リイソシアネート化合物と触媒存在下、或いは無触媒で
50℃〜150℃にて0.5〜10時間反応させること
により末端イソシアネート化合物を製造することが出来
る。反応に用いられる触媒としては、トリエチルアミ
ン、ジメチルベンジルアミン、ピリジンなどの3級アミ
ン、ジブチルスズジラウレートなどの有機金属化合物等
が挙げられる。反応に用いる触媒量は変性に用いられる
ポリイソシアネート化合物に対して10〜5,000p
pmである。
分子内にエポキシ基を2つ以上持つエポキシ樹脂(B)
は特に限定されることはなく、公知のエポキシ樹脂を全
て使用することが出来る。このようなエポキシ樹脂とし
てビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF
型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールC型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型
エポキシ樹脂、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂の分
子蒸留品等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノ
ール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ
樹脂、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、
ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリ
メチロールプロパントリグルシジルエーテル、1,6ヘ
キサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族ポリグ
リシジルエーテル、グリシジルアミン型エポキシ樹脂及
びこれらの混合物等が挙げられる。これらの市販エポキ
シ樹脂としては東都化成社製YD−127,YD−12
8,YD−134,YD−011,YD−012,YD
−013,YD−014,YD−017,YD−01
9,YD−901,YD−902,YD−903,YD
−904,YD−907,YD−909,YDF−17
0,YDF−175S,YDF−2001,YDF−2
004,YD−8125,YDF−8170,ST−3
000,ST−4000,YDPN−638,YDCN
−701,YDCN−702,YDCN−703,YD
CN−704,PG−202,PG−207,YH−3
00等が挙げられる。
エポキシ樹脂(A)は上記末端イソシアネート基含有化
合物(A)のイソシアネート基と、分子内に2個以上エ
ポキシ基を持つエポキシ樹脂のエポキシ基との反応によ
り得られ、オキサゾリドン環を分子内に有することを特
徴とするエポキシ当量250〜10,000g/eq好
ましくは300〜5,000g/eqのエポキシ樹脂で
ある。エポキシ当量が250g/eqよりも小さいと乳
化安定性に劣る物となり10,000g/eqよりも大
きいと耐水性に劣る物となる。
シ基を2つ以上持つエポキシ樹脂との反応はエポキシ基
/イソシアネート基の当量比が1.5〜5.0の割合で
行う必要がある。当量比が1.5より小さいと過剰な重
合が進みゲル化が起こり易く、またイソシアネート基同
士の重合によりイソシアヌレート環を生成し易くなるた
めであり、エポキシ基とイソシアネート基の反応率を高
めるためにはエポキシ基が多少過剰にある方がよい。ま
た当量比が5.0より大きいと未反応のエポキシ樹脂が
多くなり過ぎて乳化力が落ちるものとなる。
シ樹脂の反応は公知の方法により行うことができる。具
体的な反応方法としては得られた末端イソシアネート含
有化合物にエポキシ樹脂と触媒類を添加して110℃〜
200℃で1〜10時間反応させることにより分子鎖内
にオキサゾリドン環を有するエポキシ樹脂を得ることが
出来る。
アミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
ピリジンなどの3級アミン、トリフェニルホスフィン、
トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン等の
ホスフィン類、テトラメチルアンモニウムクロライド、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、トリフェ
ニルホスホニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウ
ムイオダイド等の4級アンモニウム塩、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ金属酸化物等が挙げられる。反応に用い
られる触媒量は末端イソシアネート基含有化合物に対し
て100〜100,000ppm,好ましくは1,00
0〜10,000ppmである。
より得られるオキサゾリドン環を分子内に有する公知の
エポキシ樹脂としては、たとえば特開平8−10924
5号公報及び特開平5−43657号公報に報告されて
いる。しかしながら従来公知のオキサゾリドン環を有す
るエポキシ樹脂は無溶剤及び溶剤希釈タイプであり、本
発明の目的とするエポキシ樹脂水性分散体については報
告されていなかった。
ゾリドン環を分子内に有するエポキシ当量250〜1
0,000g/eqのエポキシ樹脂(A)と少なくとも
1種以上の分子内にエポキシ基を持つエポキシ樹脂
(B)及び水(C)とからなり、その割合が重量比で
(A):(B)=5〜50:50〜95であり、且つ
{(A)+(B)}:(C)=30〜75:25〜70
であることを特徴とするとするものである。
キサドリゾン環を分子内に有するエポキシ樹脂(A)5
〜50重量部とエポキシ樹脂(b)40〜90重量部、
フェノール化合物を5〜40重量部を反応させたエポキ
シ樹脂(D)及び水(C)とからなり、その割合が
(D):(C)=30〜75:25〜70であることを
特徴とするものである。
リドン環を分子内に有するエポキシ樹脂(A)の割合は
上記よりも多いと耐水性、塗膜物性に悪影響を及ぼし、
少ないと乳化安定性に劣る物となる。
(C)の割合は上記よりも少ないと粘度が高すぎて作業
性が悪くなり、多すぎると低粘度化により安定性が悪く
なりまた塗膜にしたときの乾燥性が悪くなる。
用いられる分子内にエポキシ基を2つ以上持つエポキシ
樹脂(b)も上記エポキシ樹脂(B)に用いるエポキシ
樹脂同様に特に限定されることはなく、公知のエポキシ
樹脂を全て使用することが出来る。
香族フェノールとしてはビスフェノールA、ビスフェノ
ールF、ビスフェノールS、ビスフェノールC、ビスフ
ェノールAD、フェノールノボラック、クレゾールノボ
ラック、アルキルフェノールノボラック及びこれらの混
合物等が挙げられるが、好ましくはビスフェノールA、
ビスフェノールFである。
シ樹脂(A)と分子内に2個以上エポキシ基を持つエポ
キシ樹脂(B)と芳香族フェノールの反応は公知の方法
により行うことができる。具体的な反応方法としてはオ
キサゾリドン環を分子内に有するエポキシ樹脂と分子内
に2個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂と芳香族フェ
ノールと触媒類を添加して110℃〜200℃で1〜1
0時間反応させることによりエポキシ樹脂(D)を得る
ことが出来る。
アミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
ピリジンなどの3級アミン、トリフェニルホスフィン、
トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン等の
ホスフィン類、テトラメチルアンモニウムクロライド、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、トリフェ
ニルホスホニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウ
ムイオダイド等の4級アンモニウム塩、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ金属酸化物等が挙げられる。反応に用い
られる触媒量は芳香族フェノールに対して100〜10
0,000ppm,好ましくは500〜10,000p
pmである。
要に応じて有機溶剤を使用することが出来る。その割合
はオキサドリゾン環を分子内に有するエポキシ樹脂
(A)と少なくとも1種以上の分子内にエポキシ基を持
つエポキシ樹脂(B)の合計量又はエポキシ樹脂(D)
に対して重量比で0〜20の範囲が好ましい。上記範囲
を超えると有機溶剤削減という水性樹脂の特徴が損なわ
れるためである。また、有機溶剤は必要に応じ減圧蒸留
により除去することができる。
は、必要に応じて有機溶剤に溶解した後、攪拌しながら
水を徐々に加えて乳化分散を行う。分散にはホモジナイ
ザー等の高せん断力の撹拌機を使用してもよい。
用いることも出来るが、必要に応じてC10アルコールグ
リシジルエーテル、1,6ヘキサンジオールジグリシジ
ルエーテル等の反応性希釈剤、石油樹脂、クマロンイン
デン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂等の非反応性希釈
剤より選ばれた1種又は2種以上の樹脂を所望の目的範
囲で含有せしめることが出来る。また本発明のエポキシ
樹脂水性分散体には、各種用途に応じてタルク、炭酸カ
ルシウム、シリカ、カーボンなどの充填材や、ベンガ
ラ、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化鉄などの顔料及び増粘
剤、消泡剤、可塑剤などの添加剤を適量配合することが
出来る。
ミン系硬化剤を用いることが出来る。ポリアミノアミド
類、エポキシ樹脂アミンアダクト、脂肪族ポリアミン、
変性ポリアミン、第3アミン、ヒドラジド、イミダゾー
ル等通常のエポキシ樹脂に使用される硬化剤が使用可能
であるが、特にポリアミノアミド類、エポキシ樹脂アミ
ンアダクト等が好ましい。
に官能基であるエポキシ基を持つ為、末端に官能基を持
たない通常の界面活性剤を使用した場合のように界面活
性剤が硬化塗膜中に単独で残存する事がない。また乳化
安定性に優れ、その硬化塗膜は耐食性、耐水性に優れた
ものである。
本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。
硝子製4ツ口の反応装置に分子量3200のポリエチレ
ングリコール480g(0.15モル)を仕込み窒素ガ
スを導入120℃まで加熱溶融、脱水した。その後70
℃まで冷却しコロネートT−80(日本ポリウレタン
(株)製2,4TDI 80wt%、2,6TDI 2
0wt%含有品)55.7g(0.32モル)を仕込み
80℃で5時間保持した。次にエポトートYD−128
(東都化成社製ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂;
エポキシ当量187g/eq)180g(0.48モ
ル)を仕込み120℃まで昇温し触媒としてテトラメチ
ルアンモニウムブロマイド0.8部を添加し150℃で
5時間反応させIR測定によるイソシアネート消失を確
認した。得られた自己乳化機能を有するエポキシ樹脂の
エポキシ当量は1120g/eqであった。
硝子製4ツ口の反応装置に分子量3,200のポリエチ
レングリコール256g(0.08モル)分子量8,0
00のポリエチレングリコール560g(0.07モ
ル)を仕込み窒素ガスを導入120℃まで加熱溶融、脱
水した。その後70℃まで冷却しコロネートT−80を
55.7g(0.32モル)を仕込み80℃で5時間保
持した。次にエポトートPG−207(東都化成社製ポ
リプロピレングリコールジグリシジルエーテル;エポキ
シ当量320g/eq)218g(0.34モル)を仕
込み120℃まで昇温し触媒としてテトラメチルアンモ
ニウムブロマイド1.2部を添加し150℃で5時間反
応させIR測定によるイソシアネート消失を確認した。
得られた自己乳化機能を有するエポキシ樹脂のエポキシ
当量は3,210g/eqであった。
D−128(エポキシ当量187g/eq)90部を混
合してエポキシ当量204g/eqの樹脂を得た。
D−011(東都化成社製ビスフェノールA型固形エポ
キシ樹脂;エポキシ当量470g/eq)90部を混合
してエポキシ当量499g/eqの樹脂を得た。
D−128(エポキシ当量187g/eq)70部、ビ
スフェノールA20部を仕込み、触媒としてトリフェニ
ルホスフィン0.1部を添加して150℃で5時間反応
させエポキシ当量495g/eqの樹脂を得た。
硝子製4ツ口の反応装置に分子量400のポリエチレン
グリコール60g(0.15モル)を仕込み窒素ガスを
導入120℃まで加熱溶融、脱水した。その後70℃ま
で冷却しコロネートT−80を55.7g(0.32モ
ル)を仕込み80℃で5時間保持した。次にエポトート
YD−128(エポキシ当量187g/eq)180g
(0.48モル)を仕込み120℃まで昇温し触媒とし
てテトラメチルアンモニウムブロマイド0.2部を添加
し150℃で5時間反応させIR測定によるイソシアネ
ート消失を確認した。得られた樹脂のエポキシ当量は4
75g/eqであった。
D−128(エポキシ当量187g/eq)90部を混
合してエポキシ当量199g/eqの樹脂を得た。
−128(エポキシ当量187g/eq)97部を混合
してエポキシ当量192g/eqの樹脂を得た。
60部とエポト−トYD−128(エポキシ当量187
g/eq)40部を混合してエポキシ当量373g/e
qの樹脂を得た。
ロピレングリコ−ルのブロック共重合体)10部とエポ
ト−トYD−128(エポキシ当量187g/eq)9
0部を混合してエポキシ当量208g/eqの樹脂を得
た。
製造例7〜10で得られたエポキシ樹脂と有機溶剤(エ
チレングリコールモノブチルエーテル)を表1に示す配
合で混合して攪拌しながらイオン交換水を徐々に加え
て、実施例1〜3及び比較例1〜4のエポキシ樹脂水性
分散体を得た。得られたエポキシ樹脂水性分散体の安定
性を20℃、90日後の外観で評価した。 ○;分離無し、 △;微量水分離有り、 ×;完全分離
(東都化成社製水希釈型アミン系硬化剤;活性水素当量
174g/eq、固形分60%)を配合し、得られた塗
料を軟鋼版SPCC−SB(0.8×70×150m
m)のメチルエチルケトンでの脱脂後にサンドブラスト
処理(エメリー砂#180)を行ったものに、乾燥膜厚
100μmになるように刷毛で塗装し、20℃で一週間
乾燥させた。得られた塗膜の外観、密着性、耐水性、耐
食性の各性能試験を評価した結果を表1の硬化性組成物
の塗膜物性評価欄に示した。尚、塗膜の外観は、目視で
判定した。 ○;良好、 △;やや良好、 ×;不良、 また、密着性は、JIS K−5400の付着性の碁盤
目テープ剥離試験法により評価し、塗膜に100個の1
mm×1mmの碁盤目をも基板に至る深さでカッターナ
イフで切り込みを入れてからセロハンテープを貼って瞬
間的に引き剥がし、基板上に残っている碁盤目数を目視
で判定した。耐水性は20℃のイオン交換水に14日浸
漬して塗膜の外観について目視により次の区分により評
価した。 ○;良好、 △;若干フクレ、白化あり、 ×;著しいフクレ、白化あり、 また、耐食性については、JIS K 5400の耐塩
水噴霧試験に準拠して300時間塩水噴霧した後、塗膜
の外観について目視により次の区分により発錆性を評価
した ○;良好、 △;錆発生により若干フクレあり、 ×;錆発生により著しいフクレあり、
のエポキシ樹脂を乳化剤として使用したエポキシ樹脂水
性分散体から得られる塗膜は密着性、耐水性、耐食性等
に優れている。
Claims (3)
- 【請求項1】 分子量500〜15,000のポリエチ
レングリコールとポリイソシアネート化合物とをイソシ
アネート基/水酸基の当量比が1.5〜3.0の割合で
反応させて得られる末端イソシアネート基含有化合物
(a)と分子内に2個以上のエポキシ基を持つエポキシ
樹脂(b)を、(a)のイソシアネ−ト基と、(b)の
エポキシ基とを、エポキシ基/イソシアネート基の当量
比が1.5〜5.0の割合で反応させたもので、オキサ
ゾリドン環を分子内に有するエポキシ当量250〜1
0,000g/eqのエポキシ樹脂(A)と少なくとも
1種以上の分子内にエポキシ基を持つエポキシ樹脂
(B)及び水(C)とからなり、その割合が重量比で
(A):(B)=5〜50:50〜95であり、且つ
{(A)+(B)}:(C)=30〜75:25〜70
であることを特徴とするエポキシ樹脂水性分散体。 - 【請求項2】オキサゾリドン環を分子内に有するエポキ
シ樹脂(A)が5〜50重量部とエポキシ樹脂(b)4
0〜90重量部、芳香族フェノールを5〜40重量部を
反応させてエポキシ樹脂(D)及び水(C)とからな
り、その割合が(D):(C)=30〜75:25〜7
0であることを特徴とするエポキシ樹脂水性分散体。 - 【請求項3】請求項1及び/又は2記載のエポキシ樹脂
水性分散体とアミン系硬化剤とからなる水性硬化性組成
物。
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JP08104497A JP3185051B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | エポキシ樹脂水性分散体 |
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JP08104497A JP3185051B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | エポキシ樹脂水性分散体 |
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JPH10273515A JPH10273515A (ja) | 1998-10-13 |
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-
1997
- 1997-03-31 JP JP08104497A patent/JP3185051B2/ja not_active Expired - Lifetime
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