JP3266292B2 - 水に乳化可能なエポキシ樹脂組成物 - Google Patents

水に乳化可能なエポキシ樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水乳化性(水に乳化可
能な)エポキシ樹脂組成物に関する。別の態様におい
て、本発明は、水乳化性エポキシ樹脂組成物を含有する
水エマルジョンに関する。さらに別の実施態様によれ
ば、本発明は、硬化性エポキシ樹脂水エマルジョンを主
成分とする水性塗料組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決すべき課題】二成分エポキ
シ樹脂塗料系は、一般的に、硬化性エポキシ樹脂と、該
エポキシ樹脂の硬化剤とを含有している。このような系
の一例として、特開昭第74 94,786号について
記載しているケミカルアブストラクト82:126 6
92(1975)に、ビスフェノールAエポキシ樹脂
(エポキシ当量:186〜188)100部と、無水メ
チル−3,6−エンド−メチレンテトラヒドロフタル酸
150部と、2,4,6−トリス(ジメチルアミノ)フ
ェノール10部と、フェニルグリシジルエーテル74部
と、内部エトキシ単位を10個有するp−ノニルフェノ
キシ(ポリエトキシ)エタノール6.68部とから製造
されるワニスが開示されている。さらに、内部エトキシ
単位を11個有するノニルフェノキシ(ポリエトキシ)
エタノール又は外部エトキシ単位を6個有するC18脂肪
酸開始(ポリエトキシ)エタノールも使用できることが
開示されている。一般的に、このような系を、溶媒に分
散するか溶解して、塗料組成物、例えば、ペイント及び
床シーラントを調製する。商業的に使用されているほと
んどの系では、上記した二成分系を有機溶媒に分散する
か溶解している。特に、例えば、ガレージ、多層自動車
駐車場、製造プラント等の囲まれたスペースにおいて、
床シーラントからの溶媒の蒸発により危険が生じる領域
で、有機溶媒の蒸発により環境汚染が起き、そして健康
上の危険が生じるので、上記した有機溶媒系塗料組成物
の使用により重大な環境問題が起きる。一方、硬化エポ
キシ樹脂系塗料は、炭化水素や水性媒体に対して耐性の
ある硬質で耐摩耗性の塗膜を提供する。
【0003】反応性バインダー、即ち、エポキシ樹脂
と、硬化剤とを水に乳化させてなる水性樹脂系が開発さ
れた。即ち、ホーウエル (Howell)による米国特許第
4,289,826号は、金属表面、特に鉄表面や錫表
面に保護塗膜を形成するのに有用な水性組成物を開示し
ている。これらの組成物は、(a)平均分子量が900
〜2,900で1モル当たりのヒドロキシ当量が2.7
〜11.6であるエポキシ樹脂と、(b)アルキル化メ
ラミン−ホルムアルデヒド樹脂と、(c)エポキシ樹脂
とアルキル化メラミン−ホルムアルデヒド樹脂との反応
を促進する酸触媒と、(d)ポリ(プロピレンオキシ
ド)鎖含有内部ブロックと2つの末端ヒドロキシ成分と
を有するブロック共重合体とを含有している。ブロック
共重合体は、親水性と親油性とのバランス(HLB)が
22を超え、分子量が5000〜14000であり、そ
してエポキシ樹脂とメラミン−ホルムアルデヒド樹脂と
の合計に対して2〜12重量%の量で存在しなければな
らない。組成物は、上記した成分を、水溶液中に5〜8
5重量%の総濃度で含有している。
【0004】英国特許第1,533,815号には、革
を処理するのに有用な組成物が開示されている。この組
成物は、1)(a)1モル当たり少なくとも2個のエポ
キシ基を含有し、エポキシド含量が1kg当たり0.9〜
3.2のエポキシド基当量であるエポキシドと、(b)
炭素数16〜22の不飽和酸単量体から誘導される二量
化及び/又は三量化脂肪酸との反応生成物と、2)アル
キルエーテル基を含有するアミノプラスト初期縮合物と
を含有している。これらの組成物は、有機溶媒溶液か、
水性分散液か、水性エマルジョンの形態が好ましい。
【0005】英国特許第1,380,108号には、エ
ポキシ樹脂の安定な水性エマルジョンが開示されてい
る。このエマルジョンは、シクロアルキル、アルカリル
アルケニル、アラルケニル、シクロアルケニル等から選
択されるラジカルを一方の末端に有する効果的な量の酸
化エチレン−酸化プロピレン共重合体を乳化剤として含
有している。このラジカルは、アルキル基の炭素数が3
〜18であるアルキルフェニルラジカルであることが好
ましく、Rがオクチルフェニル、ノニルフェニル又はデ
シルフェニルラジカルであることが特に好ましい。実施
例に開示されている唯一の乳化剤は、アイシーアイ・オ
ーストラリア(ICI Australia )製のテリック200
(Teric 200)である。表面コーティング用のこのよ
うな水性樹脂系は、環境問題や健康問題がずっと少な
い。上記した二成分水分散性エポキシ樹脂系の利点とし
て、環境汚染が少なく、適用中に発生するひどい溶媒臭
が少なく、健康上や安全上の危険が減少し、引火性が減
少し、適用装置の水掃除が減少し、湿ったコンクリート
に対する湿潤性が優れており、そして接着強度や機械強
度が優れていることが挙げられる。
【0006】エポキシ樹脂は疎水性である。エポキシ樹
脂を水分散性にするには、親水性にしなければならな
い。一般的に、エポキシ樹脂は、HLB値が1以下であ
る。通常、界面活性剤を用いて、疎水性エポキシ樹脂を
水に分散させる。このような界面活性剤は、外部からエ
ポキシ樹脂に添加してもよいし、又はポリマーの主鎖を
介した反応により組み込むか、樹脂の側鎖修飾により組
み込んでもよい。米国特許第4,315,044号に
は、水性媒体と、自己乳化性樹脂とを含有しているエポ
キシ分散液が開示されている。この自己乳化性樹脂は、
液状エポキシ樹脂と、ビスフェノールA等の二価アルコ
ールと、ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジ
ルエーテルとの付加反応生成物である。これらのグリコ
ールは市販されており、分子量が5000〜10,00
0である酸化エチレンと酸化プロピレンとのブロック共
重合体であり、そして酸化エチレン50〜90重量%と
酸化プロピレン10〜50重量%を含有している。ヨー
ロッパ特許出願第202,765号には、同様な配合を
利用し、さらに共溶媒としてプロピレングリコールモノ
メチルエーテルを使用したものが開示されている。
【0007】公知の二成分水系エポキシ樹脂乳剤塗料組
成物には、大きな欠点がある。第一に、安定なエマルジ
ョンを発現することが困難である。第二に、固形含量が
高く且つ粘度が低く、したがって、流動性が良好であ
り、被塗工面への適用が容易であるエマルジョンを発現
させることが困難である。公知の系の多くは、一旦乾燥
し硬化した場合の塗布性が悪い。特に、このような塗料
は、支持体に塗布したときに容易には凝集せず、その結
果、塗膜は柔軟性や接着性が乏しい。凝集性は、凝集助
剤を使用することによりある程度改善できる。さらに、
上記の系は、親水性−疎水性バランスが極めて限定され
ており、塗料の配合に柔軟性がほとんどない。
【0008】したがって、安定なエマルジョンを形成す
る乳化性エポキシ樹脂が必要とされている。また、粒子
を形成し、それが容易に凝集して連続フィルムを形成し
て良好な接着性と耐腐食性を提供する内部可塑化エポキ
シ樹脂が必要とされている。さらに、硬化性エポキシ樹
脂の安定な水エマルジョンが必要とされている。さら
に、安定で塗布性、即ち、接着性、靱性、レジリエンス
及び柔軟性が良好なエポキシ樹脂と該エポキシ樹脂の硬
化剤からなる二成分塗料組成物が必要とされている。さ
らに、固形含量が高い上記の配合物が必要とされてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明により、上記の問
題が解決される。より詳細には、本発明によれば、 A)i)40〜95重量部の1種またはそれ以上のポリ
エポキシドと、 ii)0〜15重量部の1種またはそれ以上のポリ芳香族
ヒドロキシ含有化合物と、 iii )0〜10重量部の1種またはそれ以上の連鎖停止
剤と iv )5〜25重量部のの1種またはそれ以上の名目上二
官能性のC12-36 脂肪酸、または不飽和脂肪酸の二量
体、の反応生成物であって、成分i),ii),iii )お
よびiv)の合計量が100重量部である反応生成物を
む、水に乳化可能なエポキシ樹脂組成物であって、さら
に、 B)反応生成物A)100重量部当たり1〜6重量部
、アルキルアリールオキシポリ(プロピレンオキシ)
ポリ(エチレンオキシ)エタノールまたは12-36 ヒド
ロカルビルオキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチ
レンオキシ)エタノール(ヒドロカルビルオキシ部分は
12-36 脂肪アルコールまたは12-36 脂肪酸の残基で
ある)を含む界面活性剤、を含むことを特徴とする組
物が提供される。要素A)、以下「反応生成物A」と
称する。
【0010】別の態様によれば、本発明により、上記エ
ポキシ樹脂反応生成物と界面活性剤からなる高固形分水
性エマルジョンが提供される。さらに別の態様におい
て、本発明により、上記したエポキシ樹脂塗料組成物
と、上記エポキシ樹脂組成物の水溶性か、水分散か、水
乳化性の硬化剤とを含有する水性エマルジョンを含んで
なる塗料組成物が提供される。
【0011】本発明の水乳化性エポキシ樹脂組成物は、
安定な水性エマルジョン及び二成分塗料組成物の製造を
可能とする。上記塗料組成物は、良好な安定性、湿潤性
及び粘度特性を示す。さらに、このような塗料組成物か
ら製造した塗膜は、接着凝集性、柔軟性及び靱性が良好
である。
【0012】本明細書において使用される用語「エマル
ジョン」とは、水懸濁液として保持した上記したエポキ
シ樹脂組成物の安定な混合物である。この場合、連続相
は水であり、分散相はエポキシ樹脂組成物である。本明
細書において使用される用語「乳化性」とは、安定な水
中油形エマルジョンを形成できることを意味する。本明
細書で使用される用語「安定なエマルジョン」とは、周
囲温度で6か月間か、40℃で4週間後でも、エポキシ
樹脂組成物が底に沈降したり、固形ケーキを形成しない
エマルジョンを意味する。
【0013】本明細書において使用される用語「ポリエ
ポキシド」とは、1分子当たり平均して1個を超えるエ
ポキシ成分を含有する化合物か、化合物の混合物を意味
する。これには、部分改良エポキシ樹脂、即ち、ポリエ
ポキシドとポリヒドロキシ炭化水素との反応生成物が含
まれる。この反応生成物は、1分子当たり平均1個を超
える未反応エポキシドを含有している。ポリエポキシド
(ポリヒドロキシ炭化水素のポリグリシジルエーテル)
は、エピハロヒドリンとポリヒドロキシ炭化水素又はハ
ロゲン化ポリヒドロキシ炭化水素とを反応させることに
より製造される。このような製造法は、当該技術分野に
おいて周知である〔カーク・オスマー・エンサイクロペ
ディア・オブ・ケミカル・テクノロジー(Kirk-Othmer
Encyclopedia of Chemical Technology )、第3版、第
9巻、第267〜289頁参照〕。エピハロヒドリン
は、式1
【0014】
【化13】
【0015】(式中、Yはハロゲン、好ましくはクロロ
又はブロモ、最も好ましくはクロロであり、Rは水素又
はC1-4 アルキル、最も好ましくはメチルである)で表
される。
【0016】「ポリヒドロキシ炭化水素」とは、炭化水
素主鎖と、平均1個を超える第一又は第二ヒドロキシ成
分、好ましくは平均2個以上の第一又は第二ヒドロキシ
成分を有する化合物を意味する。「ハロゲン化ポリヒド
ロキシ炭化水素」とは、一個以上のハロゲンで置換され
たポリヒドロキシ炭化水素を意味する。ヒドロキシ成分
は、芳香族、脂肪族又は脂環族成分に結合していてもよ
い。好ましい種類のポリヒドロキシ炭化水素及びハロゲ
ン化ポリヒドロキシ炭化水素としては、ビスフェノール
類、ハロゲン化ビスフェノール類、水素化ビスフェノー
ル類、ノボラック樹脂、即ち、フェノール類と単純アル
デヒド類、好ましくはホルムアルデヒドとの反応生成
物、及びポリアルキレングリコール類が挙げられる。フ
ェノールとアルデヒド、好ましくはホルムアルデヒドと
の反応生成物は、その製造方法とともに周知である。こ
のような生成物は、一般的に、ノボラック樹脂と呼ばれ
る。
【0017】本発明に有用であるポリヒドロキシ化合物
は、式2
【0018】
【化14】
【0019】(式中、Aはアリール成分;アルキル若し
くはハロ成分で置換されたアリール成分;アリール成分
が、直接結合、アルキレン、ハロアルキレン、シクロア
ルキレン、カルボニル、スルホニル、スルフィニル、酸
素若しくはイオウにより接続されており、必要に応じ
て、一種以上のアルキル又はハロ成分で置換されている
ポリアリール成分;又はアルデヒドとフェノールのオリ
ゴマー反応生成物であり、uは1より大きな正の実数で
ある)で表される。
【0020】より好ましいポリヒドロキシ炭化水素及び
ハロゲン化ポリヒドロキシ炭化水素としては、式3〜7
【0021】
【化15】
【0022】
【化16】
【0023】(式中、R1 は、それぞれ独立してC1-10
アルキレン、C1-10ハロアルキレン、C4-10シクロアル
キレン、カルボニル、スルホニル、スルフィニル、酸
素、イオウ、直接結合又は式8
【0024】
【化17】
【0025】で表される成分であり、R2 は、それぞれ
独立してC1-3 アルキル又はハロゲンであり、R3 は、
それぞれ独立してC1-10アルキレン又はC5-50シクロア
ルキレンであリ、R4 は、それぞれ独立して水素、メチ
ル、ハロメチル又はエチルであるが、但し、エチレンユ
ニットの一つのR4 がエチルであるならば他のR4 は水
素であり、Qは、それぞれ独立して4価のC1-10ヒドロ
カルビル成分であり、Q′は、それぞれ独立して水素、
シアノ又はC1-14アルキル基であり、aは、それぞれ独
立して0又は1であり、mは、それぞれ独立して0〜4
の整数であり、m′は、それぞれ独立して0〜3の整数
であり、pは、0〜10の正の実数であり、qは、1〜
80の正の実数であり、そしてtは、平均1〜6の数で
ある)で表されるものが挙げられる。
【0026】より好ましいポリヒドロキシ炭化水素は、
式3,4及び6で表されるものである。R1 は、C1-3
アルキレン、C1-3 ハロアルキレン、カルボニル、イオ
ウ又は直接結合であることが好ましく;直接結合、プロ
ピレン又はフッ素化プロピレン(=C(CF3 2 −)
であることがより好ましく;プロピレンであることが最
も好ましい。R2 は、メチル、ブロモ又はクロロである
ことが好ましく;メチル又はブロモであることが最も好
ましい。R3 は、C1-3 アルキレンか、式9
【0027】
【化18】
【0028】(式中、tは、平均1以上で6以下の数で
あり、好ましくは、1〜3の数であり、最も好ましくは
1である)で表される多環式化合物であることが好まし
い。m′は、0〜2の整数であることが好ましい。m
は、0〜2の整数であることが好ましい。pは、0〜8
の正の実数であることが好ましく、0〜4の正の実数で
あることがより好ましい。
【0029】qは、2〜40の正の実数であることが好
ましく、2〜20の実数であることがより好ましく、5
〜15の実数であることが最も好ましい。uは、1を超
え10以下であることが好ましく、1を超え3以下であ
ることがより好ましく、1.9〜2.1であることが最
も好ましい。
【0030】好ましいポリヒドロキシ炭化水素として
は、ジヒドロキシフェノール類及びポリアルキレングリ
コール類等が挙げられる。好ましいジヒドロキシフェノ
ールとしては、フェノール基と反応しない置換基を含有
するものが挙げられる。このようなフェノール類の具体
例としては、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン;2,2−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)プロパン;2,2−ビス(3,5−ジ
クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン;ビス(4
−ヒドロキシフェニル)メタン;1,1−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)−1−フェニルエタン;1,1′−
ビス(2,6−ジブロモ−3,5−ジメチル−4−ヒド
ロキシフェニル)プロパン;ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)スルホン;ビス(4−ヒドロキシフェニル)スル
フィド;レゾルシノール及びヒドロキノンが挙げられ
る。ジヒドロキシフェノール化合物は、2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノール
A)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェノール)メタ
ン(ビスフェノールF)及び2,2−ビス(4−ヒドロ
キシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパンが好まし
い。
【0031】本明細書で使用される用語「シクロアルキ
レン」とは、単環及び多環炭化水素成分を意味する。本
明細書で使用される用語「ハロアルキル」とは、炭素鎖
と、ハロゲンで置換された一個以上の水素とを有する化
合物を意味する。また「ハロアルキル」は、水素原子の
全てがハロゲン原子により置換された化合物をも意味す
る。本明細書で使用される用語「アルキレン」とは、二
価のアルキル成分を意味する。
【0032】本発明に有用なポリエポキシドは、式10
【0033】
【化19】
【0034】(式中、A,R及びuは、上記で定義した
通りである)で表される。
【0035】ポリエポキシドは、反応生成物(A)が顕
著に架橋しないように選ぶことが好ましい。高架橋反応
生成物は、ゲルを形成し、良好な塗膜を形成しない。反
応生成物(A)がゲルを形成しない限りは、多少分岐鎖
が存在してもよい。1分子当たりのエポキシドの平均数
(即ち、式10におけるu)は、2.25以下が好まし
く、1.9〜2.1であることがより好ましい。
【0036】ポリエポキシドは、式11〜15
【0037】
【化20】
【0038】
【化21】
【0039】(式中、R,R1 ,R2 ,R3 ,R4
a,m,m′,q及びtは、前記で定義した通りであ
り;rは、0〜40の正の実数であり;そしてsは、0
〜10の正の実数である)で表されるものの一つである
ことがより好ましい。rは、0〜10の正の実数である
ことが好ましく、1〜5の正の実数であることがより好
ましい。sは、0〜8の正の実数であることが好まし
く、0〜4の正の実数であることがより好ましい。符号
p,q,r及びsは、平均数を表す。これは、それらが
適用される化合物が一般的に、p,q,r及びsが適用
される単位の分布を有する化合物の混合物であることに
よる。
【0040】もし式13で表されるポリエポキシドが反
応生成物Aの製造に用いられるならば、sは、ゲルの形
成が生じる段階までは反応生成物が架橋しないように選
ばれなければならない。sは、0〜0.25が好まし
い。反応生成物Aにおいては、使用されるポリエポキシ
ドは、好ましくは、式11,12又は14で表されるも
のである。別の好ましい実施態様においては、反応生成
物Aにおいて使用されるポリエポキシドは、式11及び
12で表されるポリエポキシド85〜100重量%と式
14で表されるポリエポキシド0〜15重量%である。
より好ましい実施態様においては、反応生成物において
使用されるポリエポキシドの85〜100%が式11で
表されるものであり、そして0〜15%が式14で表さ
れるものである。さらに好ましい実施態様においては、
反応生成物Aに使用されるポリエポキシドは、式11で
表されるものである。
【0041】本発明に有用な連鎖停止剤として、当業者
において公知のエポキシ樹脂連鎖停止剤を挙げることが
できる。一般的に、連鎖停止剤は、エポキシ成分と反応
する成分を含有する活性水素含有単官能化合物である。
連鎖停止剤は、最終エポキシ樹脂の分子量を減少させる
役割を果たす。連鎖停止剤は、下式
【0042】
【化22】
【0043】(式中、BはC6-20ヒドロカルビル成分で
あり、そしてDはO,NH,COO又はSである)で表
されるものであることが好ましい。Bは、C7-20アルキ
ル置換アリール成分か、C12-18 飽和又は不飽和炭化水
素鎖であることが好ましい。Bは、さらに好ましくは、
アルキル置換フェニル成分か、C12-18 飽和又は不飽和
炭化水素鎖である。好ましい連鎖停止剤としては、パラ
(t−ブチル)フェノール及びアマニ油脂肪酸が挙げら
れる。
【0044】該エポキシ樹脂組成物の骨格に反応させた
反応生成物Aは名目上二官能性脂肪酸または不飽和脂
肪酸のダイマーである。本発明で使用する「名目上二官
能性」なる用語は、化合物の混合物の大部分が二官能性
を有することを意味し、ここで該混合物は幾分かの単官
能性化合物と幾分かのより多官能性の化合物とを含む。
二官能性とは、該化合物が2つの酸基を有することを意
味する。本発明において好ましいその例は、平均して約
2のカルボン酸基を有する炭素原子数12〜36の脂肪
酸または不飽和脂肪酸のダイマーである。不飽和脂肪酸
のダイマーは不飽和脂肪酸の反応生成物であって、該反
応は該カルボン酸における不飽和炭化水素鎖の二重結合
を介して起こり、該反応は通常遊離基誘起付加反応を通
して行われる。このように名目上二官能性の脂肪酸また
は脂肪酸のダイマーは、好ましくは以下の式17に対応
するものである。
【0045】
【化23】
【0046】ここで、Wは直鎖または分岐鎖の飽和また
は不飽和の、炭素原子数12〜36の炭化水素鎖を表
し、wは1以上の正の実数、好ましくは1.8〜2.2
5である。
【0047】「反応生成物A」において、種々の成分の
量は、該反応生成物Aが末端グリシジルエーテル部分と
所定の諸特性とをもつように選択される。ポリ(芳香族
ヒドロキシル含有化合物)はポリエポキシドを促進し、
かつ該反応生成物Aのエポキシ当量を増大するように機
能する。該ポリ(芳香族ヒドロキシル含有化合物)が存
在する場合、これは目標とする該反応生成物Aのエポキ
シ当量を達成するのに十分な量で存在する。該連鎖停止
剤は該反応生成物Aの等量を減じ、かつ架橋を防止し
て、該反応生成物の粘度を減ずるように機能する。該連
鎖停止剤が存在する場合、これは目的とする分子量およ
び反応生成物Aの粘度を達成するのに十分な量で存在す
る。名目上二官能性の炭素原子数12〜36の脂肪酸ま
たは不飽和脂肪酸のダイマーは該反応生成物から調製さ
れる被膜の塗布適性を高め、特に耐薬品性、可撓性およ
び接着性を改善できる。該名目上二官能性の炭素原子数
12〜36の脂肪酸または不飽和脂肪酸のダイマーは該
反応生成物Aから調製される被膜の塗布適性を高めるの
に十分な量で存在する。
【0048】本発明において有用な脂肪酸ダイマーの形
成を可能とする直鎖アルケニル酸の例は、2−ヘキセン
酸(イソヒドロアスコルビン酸)、3−ヘキセン酸(ヒ
ドロソルビン酸)、トランス−2−ヘプテン酸、2−オ
クテン酸、2−ノネン酸、4−デセン酸(オブツシル
酸)、9−デセン酸(カプロレイン酸(caproleic
))、10−ウンデセン酸(ウンデシレン酸)、3−
ドデセン酸(リンデル酸)、トリデセン酸、9−テトラ
デセン酸(ミリストレイン酸)、ペンタデセン酸、シス
−9−ヘキサデセン酸(シス−9−パルミトレイン
酸)、トランス−9−ヘキサデセン酸(トランス−9−
パルミトレイン酸)、9−ヘプタデセン酸、シス−6−
オクタデセン酸(ペトロセリン酸)、トランス−6−オ
クタデセン酸(ペトロセライジン酸)、シス−9−オク
タデセン酸(オレイン酸)、トランス−9−オクタデセ
ン酸(エライジン酸)、シス−11−オクタデセン酸、
およびトランス−11−オクタデセン酸(バクセン
酸)。
【0049】場合によっては、ポリ(芳香族ヒドロキ
シ)炭化水素を該反応生成物の骨格に反応させることが
できる。ここで、用語「ポリ(芳香族ヒドロキシ)炭化
水素」とは、1以上の芳香環に結合した1以上のヒドロ
キシル基を含む化合物を意味する。いくつかの態様にお
いて、該ポリ(芳香族ヒドロキシ)含有化合物は種々の
数の芳香族ヒドロキシ基を有する化合物の混合物を意味
し、ここで該芳香族ヒドロキシル基の平均の数は1より
大きい。好ましいポリ(芳香族ヒドロキシ)含有化合物
は式2の化合物に対応するものである。好ましくは、式
2のアリール部分はフェニル部分(即ち、ポリフェノー
ル系化合物)である。より好ましい態様において、該ポ
リ(芳香族ヒドロキシ)含有化合物は式3および5に対
応する化合物である。該ジフェノール系化合物がより好
ましく、ジヒドロキシフェノールが最も好ましい。該ポ
リ(芳香族ヒドロキシ)含有化合物の平均の官能価、即
ちヒドロキシル部分の数は、好ましくは該反応生成物が
ゲルを形成しないように選択される。好ましくは、平均
の官能価(即ち、式2のu)は2.25または好ましく
は1.0以上2.25まで、より好ましくは1.9〜
2.1である。式5に関連して、pは好ましくは0〜
0.25の範囲である。
【0050】本発明において、反応生成物Aは、40〜
95重量部の一種以上のポリエポキシド、0〜15重量
部の一種以上のポリ(芳香族ヒドロキシ)炭化水素、0
〜10重量部の連鎖停止剤、および5〜25重量部の一
種以上の名目上二官能性の炭素原子数12〜36の脂肪
酸またはそのダイマーの一種以上の反応生成物であり、
ここで該反応生成物Aにおける該成分の重量部の和は1
00である。好ましい態様において、該反応生成物A
は、60〜80重量部の一種以上のポリエポキシド、0
〜10重量部の一種以上のポリ(芳香族ヒドロキシ)炭
化水素、0〜5重量部のエポキシ連鎖停止剤、および5
〜15重量部の一種以上の名目上二官能性の炭素原子数
12〜36の脂肪酸またはそのダイマーを含む。好まし
くは、該反応生成物Aは200〜1000、より好まし
くは300〜500の範囲内のエポキシ当量(EEW)
を有する。
【0051】このような反応を実施する手順は当分野で
周知である。例えば、H.リー(Lee )およびK.ネビ
ル (Neville )のエポキシ樹脂ハンドブック (the Hand
bookof Epoxy Resins),1967,マグロウヒル (McG
raw Hill ),ニューヨークおよび米国特許第2,63
3,458号;同第3,477,990号;同第3,8
21,243号;同第3,907,719号;同第3,
975,397号および同第4,071,477号を参
照のこと。好ましくは、該成分を触媒の存在下で接触さ
せ、所定のエポキシ当量を達成するまで反応する。該ポ
リエポキシド化合物と、一種以上の名目上二官能性の炭
素原子数12〜36の脂肪酸またはそのダイマー、連鎖
停止剤およびポリヒドロキシ化合物との反応生成物Aの
調製を容易にするために使用する触媒は、エポキシ部分
と活性水素含有化合物との反応に関連して、当業者には
周知である。有用な触媒の例は、亜鉛カルボキシレー
ト、有機亜鉛キレート化合物、トリアルキルアルミニウ
ム、4級ホスホニウムおよびアンモニウム塩、3級アミ
ンおよびイミダゾール化合物を包含する。好ましい触媒
はイミダゾール化合物である。特に好ましい触媒は2−
フェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、1−
メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾ
ールおよび4,4′−メチレンビス(2−エチル−4−
メチルイミダゾール)である。この触媒は、一般に使用
するポリエポキシ化合物、一種以上の名目上二官能性の
炭素原子数12〜36の脂肪酸またはそのダイマー、連
鎖停止剤およびポリヒドロキシ炭化水素の総重量基準
で、0.01〜2重量%、好ましくは0.02〜1重量
%、最も好ましくは0.02〜0.1重量%の量で使用
する。
【0052】該ポリエポキシド、一種以上の名目上二官
能性の炭素原子数12〜36の脂肪酸またはそのダイマ
ー、随意成分としての連鎖停止剤および随意成分として
のポリヒドロキシ炭化水素はそのままの状態、即ち溶媒
の不在下であるいは存在下で反応できる。使用すること
のできる溶媒としては、典型的にはエポキシ促進反応
(epoxy advancement reactions )用の溶媒として使用
されているものを使用することができる。好ましい溶媒
は芳香族炭化水素類、芳香族炭化水素類とアルカノール
類との混合物、グリコール類、グリコールエーテル類お
よびケトン類を含む。中でも好ましいのは、グリコール
類およびグリコールエーテル類である。熱の調節が望ま
しい場合には、溶媒中での反応が有利である。というの
は、溶媒の存在が該反応の良好な熱の調節を可能とする
からである。
【0053】この反応は、好ましくは80℃以上の温度
にて実施する。というのは、80℃以下では、該反応は
遅すぎるからである。好ましくは、該反応は230℃以
下の温度にて実施する。というのは、かかる温度以上で
は該ポリマーが極めて迅速に反応し、酸化副生成物の存
在のために望ましからぬ着色を起こすからである。より
好ましくは、反応温度の上限は200℃またはそれ以下
である。より好ましくは、反応温度の下限は150℃ま
たはそれ以上である。この反応に使用できる温度は溶媒
の有無およびその性質に依存する。一般に、該反応混合
物を発熱が起こるまで加熱し、次いで温度を上記のよう
な好ましい温度に維持するように調節する。
【0054】該ポリエポキシド促進反応は、一種以上の
名目上二官能性の炭素原子数12〜36の脂肪酸または
そのダイマー、場合により存在する連鎖停止剤および場
合により存在するポリヒドロキシ炭化水素と、所定のエ
ポキシ当量を有する促進されたポリエポキシドとの反応
生成物を与えるように、十分な時間進められる。好まし
くは、反応時間は30分以上、より好ましくは2時間以
上である。好ましくは、最大反応時間は10時間以下、
より好ましくは4時間以下である。
【0055】この反応はバッチ添加法または連続添加法
の何れにより実施してもよい。バッチ式添加法では、全
ての反応試薬が反応器に添加され、上記の条件の下で反
応に付される。連続添加法では、例えばプラグ流反応器
内で、過剰量のポリエポキシドにアミンが連続的に添加
され、該材料は上記のようにして反応する。
【0056】好ましい態様において、反応生成物Aは以
下の式18に相当する。
【0057】
【化24】 ここで、Tは以下の式で示される一種を表し、
【0058】
【化25】
【0059】ここで、W,R,A,B,D,r,t,u
およびは上記定義通りである。
【0060】更に好ましい態様では、該反応生成物Aは
以下の式19:
【0061】
【化26】
【0062】ここで、R,A,T,Wおよびrは上記定
義通りである。
【0063】安定なエマルジョンを形成することのでき
る組成物を形成するために、アルキルアリールオキシポ
リ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオキシ)エタノ
ールまたは炭素原子数12〜36のヒドロカルビルオキ
シポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオキシ)エ
タノール(ここで、該ヒドロカルビルオキシ部分は炭素
原子数12〜36の脂肪アルコールの残基である)を含
む界面活性剤を、安定なエマルジョンを形成することの
できる組成物を形成するのに十分な量で添加する。好ま
しくは、該界面活性剤は以下の式20に対応するもので
ある。
【0064】
【化27】
【0065】ここで、Mはアルキル置換アリール部分ま
たは直鎖または分岐鎖の飽和もしくは不飽和の炭素原子
数12〜36の炭化水素鎖であり、R5 は水素原子、メ
チル基またはエチル基であり、xは20〜95の範囲の
正の実数であり、yは15〜100の範囲の正の実数で
あり、M,xおよびyは、該界面活性剤が9〜16の範
囲のHLB値をもつように選択され、かつ各単位:−
(CR5 HCR5 H−O)−に対して1つのR5 がエチ
ル基である場合には、他方は水素でなければならないこ
とを条件とする。Mは、好ましくは、アルキル置換アリ
ール部分であり、より好ましくは炭素原子数6〜20の
アルキル置換フェニル基であり、更に好ましくは炭素原
子数6〜12のアルキル置換フェニル基であり、最も好
ましくはノニル置換フェニル基である。該界面活性剤
は、より好ましくは以下の式21:
【0066】
【化28】
【0067】ここで、R5 ,xおよびyは上記定義通り
であり、R7 は各場合においてそれぞれ独立に炭素原子
数6〜20のアルキルまたはアルケニル基である。R7
は、好ましくは炭素原子数6〜12のアルキルであり、
最も好ましくはノニル基である。
【0068】本発明で使用する界面活性剤は、しばしば
残留ポリグリコールを含み、該ポリグリコールはエチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマ
ーである。このような化合物は、これが上記の如き界面
活性剤の調製に使用した工程において除去し得なかった
副生成物であるが故に存在する。
【0069】好ましくは、該界面活性剤は反応生成物A
100重量部当たり1〜6重量部の量で存在する。よ
り好ましくは、該界面活性剤は反応生成物A 100重
量部当たり3〜4重量部の量で存在する。この界面活性
剤は、より好ましくは9〜12の範囲のH−L−B値を
有する。
【0070】場合により、該反応生成物Aおよび該界面
活性剤を含む乳化性の組成物は、更に水中での該エポキ
シエマルジョンを安定化するのに十分な量の有機溶媒を
も含む。好ましくは、かかる溶媒は該反応生成物A 1
00重量部当たり、20重量部まで、より好ましくは1
〜10重量部、最も好ましくは1〜5重量部の量で存在
する。別の態様では、該溶媒は、好ましくは該反応生成
物Aと該界面活性剤との総量100重量部当たり、20
重量部まで、より好ましくは1〜10重量部、最も好ま
しくは1〜5重量部の量で存在する。好ましい溶媒はア
ルキレングリコールを基本とするグリコール類およびそ
のエステル、アルキルまたはヒドロキシアルキル置換ベ
ンゼン類、低級アルカノール類、γ−ブチロラクトン、
γ−カプロラクトンおよびn−メチルピロリドンを含
む。好ましいアルキレングリコールはエチレン、プロピ
レンおよびブチレンオキシドを基本とするものである。
該グリコールエーテルはかかるグリコールのアルキルエ
ーテルである。好ましいグリコールはプロピレンオキシ
ドとブチレンオキシドとを基本とするものであり、好ま
しいグリコールエーテルはプロピレンおよびブチレング
リコールの低級アルキルエーテルである。最も好ましい
グリコールエーテルはプロピレングリコールの低級アル
キルエーテルである。好ましい溶媒の例はプロピレング
リコールのメチルエーテル、ベンジルアルコール、イソ
プロピルアルコール、ブチロラクトン、γ−カプロラク
トン、n−メチルピロリドンおよびキシレンである。か
くして、該乳化性組成物は反応生成物A、界面活性剤
(B)および(C)ここに記載の如き有機補助溶媒を含
むことができる。
【0071】もう一つの態様では、本発明は(1)50
〜70重量%の、(a)40〜90重量部の二価フェノ
ールのグリシジルエーテルと、(b)5〜35重量部の
二価フェノールと、(c)5〜25重量部の脂肪酸ダイ
マーと、(d)1〜10重量部のp−t−ブチルフェノ
ールおよび/または脂肪酸モノマーとの反応生成物(こ
こで、該エポキシ樹脂の分子量は500〜2000の範
囲内にある)を含む組成物および(2)樹脂固形分重量
基準で1〜25重量%の水−不混和性の炭素原子数8〜
20の脂肪族モノエポキシド反応性希釈物または高沸点
で低粘度の液状炭化水素樹脂(例えば、エクソンケミカ
ル (Exxon Chemical)社のアクトレル (Actrel):商標
名、 bp 330〜355℃)を含む乳化性組成物を提供
する。かかる水−不溶性希釈物は、該エポキシ樹脂の固
体粒子を被覆することによってその凝集性を改善し、か
つ改良された剪断、凍結−解凍抵抗、保存粘性安定性お
よび塗料光沢を有する水性エマルジョンを与える。炭素
原子数8〜20の脂肪族モノエポキシドの利点は、ポリ
アミド硬化剤を含む該水性エマルジョン処方物を基板に
塗布した後に、該処方物の室温での硬化中に膜−形成性
被膜中に組み込まれることである。
【0072】もう一つの態様において、該乳化性組成物
は、更に多官能性ポリエポキシド化合物を含み、該化合
物は該硬化被膜に付随的な架橋の導入を可能とする。こ
のような多官能性ポリエポキシド化合物は、好ましくは
1分子当たり2.25を越える平均のエポキシ基数を有
する。このような化合物の例は、式10においてuが
2.25を越える化合物に相当する。より好ましくは、
式13においてsが0.25を越える、好ましくは1〜
4の化合物に相当する。このような化合物は界面活性
剤、反応生成物A(かかる材料の水性エマルジョンに、
あるいは更にエポキシ樹脂硬化剤をも含む水性乳化組成
物に添加された)と配合できる。好ましくは、該多官能
性ポリエポキシド化合物は、反応生成物A 100部当
たり、1〜25部、より好ましくは5〜10部の量で存
在する。多官能性ポリエポキシドが添加されたこの態様
においては、前に記載したように、十分な量の界面活性
剤を添加して、全組成物を分散させる。この界面活性剤
は、反応生成物Aと関連ずけた上記の如き添加量を有す
る多官能性ポリエポキシドに係わる比と同様な比率で添
加される。
【0073】本発明の別の態様では、水性エマルジョン
を本発明の乳化性組成物から形成する。このようなエマ
ルジョンは、該反応生成物A、該界面活性剤、随意成分
としての上記の有機補助溶媒、随意成分としての多官能
性ポリエポキシド化合物および水を含む。このような乳
化性組成物の固形分濃度は、硬化剤の存在下で該組成物
を基板に塗布し、該水および場合により存在する有機補
助溶媒を蒸発せしめることにより、該基板上に連続被膜
を形成するのに十分な値である。固形分濃度が高すぎる
と、該組成物は著しく粘稠となり、均一な被膜を形成で
きなくなり、一方該固形分濃度が低すぎると、たるみお
よび垂れ下がりにより連続被膜が形成できなくなる。該
固形分濃度は好ましくは40〜80%、より好ましくは
50〜70%である。固形分濃度とは、ここでは該水性
エマルジョン中の反応生成物A、該界面活性剤および前
に述べた随意成分を意味する。該エマルジョンは、25
℃において、好ましくは(ブルックフィールドモデルR
Vスピンドル(BrookfieldModel RV Spindle ) No.
5、20rpm )100〜1000 mPa・s、より好まし
くは500〜1000 mPa・sを有する。
【0074】安定なエマルジョンは、反応生成物A、界
面活性剤、随意成分としての有機補助溶媒、随意成分と
しての多官能性ポリエポキシドおよび水を接触させるこ
とにより調製できる。このような接触法は当分野で周知
であって、当業者はかかる方法を容易に特許請求した本
発明の組成物に適合できるであろう。該エマルジョンの
好ましい形成法においては、高速度攪拌を利用する。水
は、好ましくは等量ずつ徐々に添加する。好ましい態様
において、反応生成物A、界面活性剤、および随意成分
としての有機補助溶媒に、1000〜2000rpm で攪
拌しつつ固形分濃度90%に達するまで該水を添加す
る。この混合物を1000〜2000rpmにて約10分
間攪拌する。次いで、該樹脂の重量基準で5〜20重量
%の水を少量ずつ継続的に添加する。この水は攪拌しつ
つ徐々に添加すべきである。好ましくは、乳化を容易に
するために、各添加後約10分間攪拌する。この操作
を、所定の固形分濃度に達するまで継続する。添加温度
は、安定なエマルジョンが形成される任意の温度であり
得る。該添加温度は、好ましくは25〜80℃、より好
ましくは25〜40℃である。
【0075】本発明の別の態様では、本発明は二液型被
覆組成物に係わり、その一方は上記の水性エマルジョン
を含み、かつ他方はエポキシ樹脂を硬化し、かつ連続被
膜を形成するのに十分な量で該エポキシ樹脂硬化剤、即
ち硬化剤を含む水性分散液、エマルジョンまたは溶液を
含む。一般に、水溶性、水分散性または乳化性の、エポ
キシ樹脂用の任意の公知の硬化剤が該被覆組成物で使用
できる。本発明で使用する該硬化剤は水分散性のもので
あり得る。非分散性の硬化剤を使用する態様では、かか
る硬化剤を含む分散体中に、十分な量の乳化剤を存在せ
しめて、水中で安定な、該硬化剤を含む完全な分散体と
すべきである。
【0076】本発明において使用できる好ましい硬化剤
は、水溶性または水分散性のものであり、かつ1分子当
たり2個よりも多くの活性水素原子を含むものであり、
例えばジアミンおよびポリアミンまたはかかるポリアミ
ンとエポキシ樹脂との付加生成物、例えば過剰当量のイ
ソホロンジアミンとビスフェノールAのジグリシジルエ
ーテルとの反応生成物(ここで、該反応生成物は、好ま
しくはアミン当量115を有する)、変性ポリアミドお
よびアミドアミン、並びにアクリル酸無水物(arylic a
nhydrides )を包含する。ポリアミンが好ましい。ま
た、米国特許第4,227,621号に記載されている
ような、ビニルカルボン酸のアミノアルキル化共重合体
およびその塩も硬化剤として有用である。好ましい硬化
剤は脂肪族ポリアミン、ポリグリコールジアミン、ポリ
オキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリ
アミン、アミドアミン、イミダゾリン、反応性ポリアミ
ド、ケチミン、アリール脂肪族ポリアミン(例えば、キ
シリレンジアミン)、脂環式アミン(例えば、イソホロ
ンジアミンまたはジアミノシクロヘキサン)、メタンジ
アミン、3,3−ジメチル−4,4−ジアミノ−ジシク
ロヘキシルメタン、複素環式アミン(アミノエチルピペ
ラジン)、芳香族ポリアミン、(メチレンジアニリ
ン)、ジアミノジフェニルスルフォン、マンニッヒ塩
基、フェナルカミン、およびN,N′,N″−トリス
(6−アミノヘキシル)メラミンを包含する。より好ま
しい硬化剤の例としては、変性ポリアミン硬化剤、例え
ばカサミド(Casamid )360(アンカーケミカル(英
国)社 (Anchor Chemicals (UK) Ltd.))またはアミン
−エポキシ付加生成物であるエピリンク(Epilink )D
P 660を挙げることができる。他の有用な硬化剤
は、マンニッヒ塩基群であり得、これらはノニルフェノ
ール、ホルムアルデヒドおよびポリアミン、例えばキシ
リレンジアミンの反応生成物である。このような生成物
はエピリンク(Epilink )DP500なる商標の下でア
クゾ(Akzo)社により市販されている。本発明のエポキ
シ樹脂組成物を十分な量の硬化剤と接触させて、これを
硬化する。好ましくは、(エポキシグリシジルエーテ
ル)当量対硬化剤の当量の比は0.5:1〜2:1、よ
り好ましくは0.6:1.4〜1.4:0.6、更に好
ましくは0.8:1.2〜1.2:0.8、最も好まし
くは0.9:1.1〜1.1:0.9である。
【0077】本発明のエマルジョンは顔料、染料、安定
剤、可塑剤および他の公知の添加物を含むことができ
る。水中に分散または乳化された該処方物は、好ましく
は10〜80%、最も好ましくは50〜70%の固形分
濃度を有する。
【0078】本発明の被覆物を基板に適用し、次いで使
用した水およびあらゆる補助溶媒を蒸発せしめて、被膜
を該基板上に残す。この被膜は数日中に室温の下で硬化
するであろう。高温を使用して該被覆組成物の硬化の迅
速化を図ることができる。このような硬化条件は当業者
には周知である。該被覆組成物は、当分野で公知の任意
の手段、例えば該処方物をスプレー、流延またはロール
塗布することにより、該基板に適用できる。
【0079】
【実施例】下記の例は、説明目的のために含まれてい
て、本書での請求項の範囲を限定することを意図してい
ない。本書中に記載した全ての部およびパーセントは、
別段に表示に無い限り、重量によるものである。
【0080】例1 凝縮器、電動モーター、攪拌器、並びに、加熱マントル
を備えた1リットル・フラスコに、176から185の
エポキシ当量を持つビスフェノールA(2,2−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジル
エーテル465.5g(D.E.R.TM 330,ダウ
ケミカル社の商標)、96.6gのポリオキシプロピレ
ングリコールジグリシジルエーテル(D.E.R.TM
732):79.8gのビスフェノールA:77パーセ
ントの二塩基酸、14パーセントの多塩基酸、及び、9
パーセントの一塩基酸を含む51.1gの二量体化C1
8脂肪酸、並びに、7gのパラ−テルト−ブチルフェノ
ールが充填された。混合物は15分間攪拌された。加熱
が開始された。35分後には、温度は90℃となり、
0.35gのエチルトリフェニルフォスフォニウムアセ
テート溶液(メタノール重量で70パーセント)が添加
された。温度は、発熱の結果として、40分の時間に亙
って165℃から200℃に上昇し、90分間維持され
た。混合物は、その後、冷却された。50分後には、温
度は40℃であった。混合物は2つの部分に分割され
た。その1/2には、約2700の分子量と12のHL
B値のあるノニルフェノキシポリ(プロピレンオキシ)
ポリ(エチレンオキシ)エタノールブロック共重合体1
0.5gが添加された。残りの半分には、分子量約42
00(n=100)のノニルフェノキシポリ(エチレン
オキシ)エタノール10.5gが添加された。( Antar
oxTM CA990,GAF GmbHの商標)。その後、プロピ
レングリコールのモノメチルエーテル( DowanolTM,ダ
ウケミカル社の商標)35gがこれら2つの混合物に添
加された。調製されたエポキシ樹脂のエポキシ当量は4
00であった。
【0081】2つの混合物のエマルジョンは、下記の手
順によって生成された。高速のプロペラ−ブレードの攪
拌器を備えたフラスコに、その混合物は添加された。1
000から2000rpm での攪拌と共に、エポキシ樹脂
のそれぞれ約10パーセントの量で、等量ずつに分け
て、水が添加され、各々の添加の間には、5から10分
の乳化時間を与えた。70重量パーセントの最終的な固
体含有量となるまで水が添加された。ノニルフェノキシ
ポリ(プロピレンオキシ)(ポリエチレンオキシ)エタ
ノールを含有するエマルジョン(乳濁液)は、70パー
セント固体含有量で8000mPa.s/25℃)の粘度を
示した。 AntaroxTM CA990を含有するこの乳濁液
は、数分後に不安定となり、それ以上のテストには使用
できなかった。
【0082】良好なエマルジョンは、等量の変性反応性
ポリアミド( CasamidTM 360,AncamideTM 36
0, Anchor Chemicalの商標)、即ち、1当量のエポキ
シ樹脂は、300gの変性反応性ポリイミドと混合され
た。変性反応性ポリイミドは、水中50パーセントの固
体分散液として導入された。
【0083】このエマルジョンは、ワイヤー塗装棒を使
って、亜鉛メッキした焼き付け機のプレート上に(13
2mm×60mm×2mm)塗布された。塗料は、約60パー
セントの相対湿度にて、室温に於いて(約23℃)7日
間硬化された。塗膜を調査するのに、下記のテスト手順
が用いられた。
【0084】耐溶剤性は、ハンマーの頭がガーゼでカバ
ーされ、メチルエチルケトン(MEK)の中に漬けた2
ポンド(0.9kg)の丸頭ハンマーで擦ることによって
測定された。塗膜の傷が発生するまでの押したり引いた
りする運動による往復の擦りの回数が観察され、記録さ
れた。
【0085】耐薬品性は、1片の綿をテスト液で浸し、
浸した綿を塗膜表面上に置くことで測定された。1週間
の間隔での露出の前とその後に塗膜の硬さが測定され
た。露出表面もまた、目視変化、即ち、光沢の形成、塗
膜の剥がれ、或いは、色の変化に関してチェックされ
た。塗膜表面上の浸した綿は、テスト液の蒸発を避ける
ために、ペトリ皿でカバーされ、シリコングリースでシ
ールされた。
【0086】密着性は下記の通り定量された。塗膜は、
ギリシャ文字の「ラムダ」の形で剃刀の刃を使って、或
いは、DIN53151により規定されるとおり相互の
ブレードの距離が1mmである市販の10枚平行刃のセッ
トを使って、深くけがきされた。1枚のセロファンテー
プを硬質の消しゴムと共に、けがきした全表面上にかぶ
せた:テープは、テストパネルの底部に向けて迅速に引
く事で剥した。
【0087】逆インパクトと直接のインパクトはAST
M D2794の手順によって定量された。スチールパ
ネル上での製剤液分散の一般的な塗布は150ミクロン
のワイヤ塗装棒によって為された。機械的性状に関して
は、1層(40ミクロメーター乾燥)、耐薬品性と食塩
水噴霧試験(ボンダー120)に関しては2層(80ミ
クロメーター乾燥)である。
【0088】水中での2つのエポキシ樹脂エマルジョン
の安定性と、上述のエポキシ樹脂エマルジョンから調製
した塗膜の特性とは、表1に編集してある。
【0089】例2 凝集器、電動モーター、攪拌器、並びに、加熱マントル
を備えた10リットルのスチール反応器に、エポキシ当
量180を持つビスフェノールA(2,2−ビス−(4
−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジルエー
テル(DERTM300,ダウケミカル社の商標)805
9g、839.5gのビスフェノールA:77パーセン
トの二塩基酸、14パーセントの多塩基酸、並びに、9
パーセントの一塩基酸を含有する二量化体C18脂肪酸
(PripolTM 1022, Quantum Oleochemicalsグルー
プの商標)1001.80g、並びに、100gのパラ
−テルト−ブチルフェノールが充填された。混合物は1
5分間攪拌された。加熱が開始された。60分後には、
温度は90℃であり、7.14gのエチルトリフェニル
フォスフォニウムアセテート溶液(メタノール中70重
量パーセント)が添加された。発熱の結果として、温度
は約60分間で165℃から172℃に上昇し、約30
分の間維持された。混合物は、次に、冷やされた。60
分後には、温度は82℃であった。この混合物に、11
12.0gのプロピレングリコールのモノメチルエーテ
ルが添加された。反応器の内容物に、約2700の分子
量のノニルフェノキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ
(エチレンオキシ)エタノールブロック共重合体300
gとプロピレングリコールのモノメチルエーテル111
2gとが添加された。調製されたエポキシ樹脂のエポキ
シ当量は300であった。全体溶液のエポキシ当量は3
33であり、その粘度は25℃にて16000mPa.sで
あった。
【0090】混合物のエマルジョンは、例1に開示され
た手順によって作成された。最終的な固体含有量は、7
0重量パーセントであった。分散液は、25℃で150
00mPa.sの粘度を示す。
【0091】エマルジョンは等量の変性反応性ポリアミ
ド(Casamid 360, Ancamide 360,Anchor Chemi
calsの商標)と接触させた。エポキシ樹脂1当量は、変
性反応性ポリアミド300gと触媒させた。変性反応性
ポリアミドは、水中で50パーセントの固体分散として
導入された。分散物は、例1に記載した通り、亜鉛メッ
キした焼き付け機プレート上に塗装した。水中でのエポ
キシ樹脂エマルジョンの安定性と、エポキシ樹脂エマル
ジョンから調製した塗膜の性状とは、例1に示されるよ
うに定量された。その結果は、表1に編集してある。
【0092】例3 凝縮器、電動モーター、攪拌器、並びに、加熱マントル
を備えた1リットルのフラスコに、176から185の
エポキシ当量のあるビスフェノールA(2,2−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジル
エーテル(D.E.R.TM 330,ダウ・ケミカル社
の商標)720.0g:75.0gのビスフェノール
A:77パーセントの二塩基酸、14パーセントの多塩
基酸、並びに、9パーセントの一塩基酸を含有する二量
体化C18脂肪酸(PripolTM 1022, Quantum Ole
ochemicalsグループの商標)89.5g、並びに、8.
9gのパラ−テルト−ブチルフェノールが充填された。
混合物は15分の間攪拌された。加熱が開始された。6
0分後に、温度は90℃であり、0.65gのエチルト
リフェニルフォスフォニウムアセテート溶液(メタノー
ル中70重量パーセント)が添加された。温度は、発熱
の結果として、60分の間に165℃から172℃に上
昇し30分間維持された。混合物は、その後、冷やされ
た。60分後には、温度は82℃であり、54gのプロ
ピレングリコールのモノメチルエーテルがその混合物に
添加された。その後で、その混合物には、約2700の
分子量のあるノニルフェノキシポリ(プロピレンオキ
シ)ポリ(エチレンオキシ)エタノールブロック共重合
体( TensiofixTM DW 900,ICI Renory S.Aの商
標)30.7gと、90gの Actrel 400が添加され
た。調製されたエポキシ樹脂のエポキシ当量は300で
あった。混合物の分散液は、例1に記載した手順によっ
て生成された。最終的な固体含有量は、65重量パーセ
ントであった。その粘度は25℃で3920mPa.sであ
った。塗膜は、例1に記載の通り調製され、テストされ
た。水中でのエポキシ樹脂エマルジョンの安定性と、エ
ポキシ樹脂エマルジョンから調製した塗膜の性状とは、
表1に編集してある。
【0093】例4 凝縮器、電動モーター式攪拌器、二重マントル加熱ジャ
ケットを備えた10リットルの反応器に対して、176
から185のエポキシ当量のあるビスフェノールA
(2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン)のジグリシジルエーテル(DER 330*)の6
978.02g:661.5gのビスフェノールAと8
8.73gのパラ−第3−ブチルフェノール、並びに、
77パーセントの二塩基酸、14パーセントの多塩基
酸、9パーセントの一塩基酸を含有する二量体化C18
脂肪酸(PripolTM 1022, Quantum Oleochemicals
グループの商標)の892.26gが添加された。混合
物は15分間攪拌された。加熱が開始された。45分後
には、温度は90℃となり、5.67gのエチルトリフ
ェニルフォスフォニウムアセテート溶液(メタノール中
70重量パーセント)が添加された。70分間に亙って
温度は160℃から175℃に上昇し、25分間175
℃に維持された。混合物は、次に、30分以内に100
℃へと冷やされた。その混合物に、1049,77gの
13−C15アルコールグリシジルエーテル(GrilonitTM
1814,Ems Chemieからの商標)が添加された。温
度は72℃に降下し、約2700の分子量のあるノニル
フェノキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオ
キシ)エタノールブロック共重合体の299.08gが
添加された。その後、525gのプロピレングリコール
のモノエチルエーテルがその混合物に添加された。Gril
onitTM 1814を含めてのエポキシ樹脂のエポキシ当
量は300であった。溶液ポリマーの粘度は25℃にて
10000mPa.sであった。
【0094】エマルジョンは例1に記載の通りに生成さ
れた。65パーセントの最終的な固体含有量に達するま
で、水が加えられた。そのエマルジョンの粘度は25℃
で1500mPa.sであった。
【0095】塗膜は、例1に記載したように調製され、
テストされた。水中でのエポキシ樹脂エマルジョンの安
定性と、塗膜の性状とは、表1に編集してある。
【0096】例5 凝縮器、電動モーター、攪拌器、並びに、加熱マントル
を備えた1リットルのフラスコに、176から185の
エポキシ当量のあるビスフェノールA(2,2−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジル
エーテル(D.E.R.TM 330,ダウ・ケミカル社
の商標)の800g:並びに、77パーセントの二塩基
酸、14パーセントの多塩基酸、9パーセントの一塩基
酸を含有する二量体化C18脂肪酸(Pripol *102
2, * Quantum Oleochemicalsグループの商標)の20
8.00gが添加された。混合物は、20分間室温(約
22℃)で攪拌された。加熱が開始された。20分後、
温度は107℃であり、0.70gのエチルトリフェニ
ルフォスフォニウムアセテート溶液(メタノール中70
重量パーセント)が添加された。温度は、発熱の結果と
して、10分間に亙って165℃から170℃に上昇
し、30分間その状態に維持された。混合物は、次に、
冷やされた。13分後には、温度は100℃であり、そ
の混合物に対し、約2700の分子量のあるノニルフェ
ノキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオキ
シ)エタノールブロック共重合体の31.20gが添加
された。調製されたエポキシ樹脂のエポキシ当量は、2
78であった。樹脂の粘度は25℃で46000mPa.s
であった。
【0097】分散液は、例1に記載した手順で形成され
た。56重量パーセントの最終的な固体含有量に到達す
るまで、水が添加された。分散液の粘度は、25℃で1
0,800mPa.sであった。塗膜は、例1に記載された
ように調製され、テストされた。水中でのエポキシ樹脂
エマルジョンの安定性と、塗膜の性状とは表1に編集し
てある。
【0098】例6 凝縮器、電動モーター、攪拌器、並びに、加熱マントル
を備えた1リットルフラスコへ、176から185のエ
ポキシ当量のあるビスフェノールA(2,2−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジル
エーテル(D.E.R.TM 330,ダウ・ケミカル社
の商標)の778g、42gのビスフェノールA:77
パーセントの二塩基酸、14パーセントの多塩基酸、9
パーセントの一塩基酸を含有する二量体化C18脂肪酸
(Pripol 1022, Quantum Oleochemicalsグループ
の商標)154g、並びに、10.30gのパラ−テル
ト−ブチルフェノールが充填された。加熱が開始され
た。22分後には、温度は100℃で、0.70gのエ
チルトリフェニルフォスフォニウムアセテート溶液(メ
タノール中70重量パーセント)が添加された。温度
は、発熱の結果として約50分で170℃から172℃
に上昇し、35分間維持された。混合物は、その次に、
冷やされた。22分後には、温度は93℃であり、その
混合物に対して、約2700の分子量のあるノニルフェ
ノキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオキ
シ)エタノールブロック共重合体の30.70gが添加
された。その後、94.0gのプロピレングリコールの
モノメチルエーテルが混合物に添加された。調製された
エポキシ樹脂のエポキシ当量は300であり、その粘度
は25℃で290000mPa.sであった。エポキシ樹脂
混合物の分散液は、例1に記載したように調製された。
この分散液は、56重量パーセントの固体レベルと、2
80mPa.s/25℃の粘度とを有する。塗膜は、例1に
記載された通りに調製され、テストされた。分散液と塗
膜の性状は、表1に編集してある。
【0099】例7 凝縮器、攪拌器、電動モーター、並びに、加熱マントル
を備えた1リットルのフラスコに、176から185の
エポキシ当量のあるビスフェノールA(2,2−ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)のジグリシジル
エーテル(D.E.R.TM 330)の616.47
g、135,34gのビスフェノールA、9.9gのパ
ラ−テルト−ブチルフェノール、77パーセントの二塩
基酸、14パーセントの多塩基酸、9パーセントの一塩
基酸を含有する二量体化脂肪酸(PripolTM 1022,
Quantum Oleochemicalsグループの商標)99.0gが
充填された。混合物は、15分の間攪拌された。加熱が
開始された。30分後には、温度は92℃となり、0.
6gのエチルトリフェニルフォスフォニウムアセテート
溶液(メタノール中70重量パーセント)が添加され
た。温度は105℃に上げられた。発熱が始まり、25
分後には205℃でピークとなった。混合液は、1時間
以上の間、165℃の最低温度で反応させた。次に、温
度は20分以内に120℃へと下げられた。次に、9
9.0gのC13−C15アルコールグリシジルエーテル
(GrilonitTM 1814,Ems Chemieの商標)が添加さ
れた。完璧な攪拌の下で、29.7gのノニルフェノキ
シポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチレンオキシ)エ
タノールが添加された。20分後、約80℃での攪拌
で、55gのガンマ−ブチロラクトンと55gのプロピ
レングリコールのモノエチルエーテルが混合物に添加さ
れた。C13−C15アルコールグリシジルエーテルを含む
エポキシ樹脂のエポキシ等価重量は450であった。全
体の混合物のエポキシ当量は、507であると定量され
た。エポキシ樹脂溶液の粘度は25℃で65000mPa.
sであった。
【0100】エポキシ樹脂混合物のエマルジョンは例1
に記載の通りに調製された。エマルジョンは、65重量
パーセントの固体レベルと、25℃で1720mPa.sの
粘度を持つ。例1に記載したのと同じ塗布手順が採用さ
れた。フィルムは約65マイクロメーターの乾燥厚みを
持ち、光沢があって、丈夫であった。フィルムは、より
低いエポキシ当量では、エポキシ樹脂より、より早く不
粘着性であった。フィルムの性状は、例1に記載された
ように測定され、表1に編集してある。
【0101】例8 エマルジョンは、例7に記載された通り調製された樹脂
混合物から作成された。例1に記載された通りに調製さ
れたエマルジョンは、60パーセントの固体レベル、2
3℃で100mPa.sの粘度、並びに、8のpHを備える。
分散物の100部の中に、178から186のエポキシ
当量を持つビスフェノールAのジグリシジルエーテル、
並びに、115のアミン等価重量をもつ、ベンジルアル
コールに溶解された4,4,−ビス(パラアミノシクロ
ヘキシル)メタンの付加物(AncamineTM 2143, A
nchor Chemicalの商標)の12.2部が混合された。
【0102】塗膜は、例1に記載された通り調製され
た。フィルムは、約65マイクロメーターの乾燥厚みを
持ち、光沢があって、丈夫であった。フィルムは、23
℃と60パーセントの相対湿度にて6時間後に不粘着性
であった。フィルムの性状は、例1に記載されたように
計測され、表1に編集されている。
【0103】例9 加熱マントル、電動モーター駆動式攪拌器、還流凝縮
器、温度制御器と接続された熱電対、並びに、窒素分散
を備えた500mLのフラスコの中に、103.56部の
ビスフェノールAのエポキシ樹脂ポリオキシプロピレン
ジグリシジルエーテル(EEW176−188)、4
1.43部のビスフェノールAのジグリシジルエーテ
ル、75部のビスフェノールA(EEW176−18
5)のジグリシジルエーテルと25部のa−クレシ/グ
リシジルエーテルの(EEW180−188)のブレン
ドの27.6部、並びに、約2700の分子量を持つポ
リフェノール開始のポリ(エチレンオキシド)ポリ(プ
ロピレンオキシド)を含有する4.32部のブロック共
重合体が入れられた。このブロック共重合体は、乳化剤
であった。内容物を40℃にて15分の間攪拌させた。
次に、99部の水を20分間に亙って漸増的に添加し
た。流体の分散は、約400rpm の攪拌器の速度で形成
された。この分散に対して、13.38部のエタノール
アミンが50℃から78℃にて15分以内に添加され
た。エタノールアミン添加の早さは、発熱によって変わ
った。エタノールアミン添加が完了された後、80℃の
温度にて400rpmの速度でその分散液を60分の間攪
拌した。エポキシ樹脂のエポキシ当量は約700であ
り、生成物は、約2から3パーセント(固体エポキシ樹
脂に基づく)の酢酸と完全に溶けた細かい粒子を備え
た。
【0104】このコロイド状エマルジョンに対して、1
14gのポリオキシプロピレンジアミン(約230の分
子量)が77℃にて添加された。発熱は77℃にて始ま
り、88℃でピークとなる。分散液は、その冷却とボト
ル注入前に95℃にて2.5時間攪拌させた。そのエマ
ルジョンは、75パーセントの固体含有量と、25℃に
て約1100mPa.sの粘度を示した。計算されたアミン
水素当量は約AHEW184であった。
【0105】下記のワニスはこの例の樹脂で製剤され
た。176から186のEEWを持つビスフェノールA
のジグリシジルエーテルの65.75部、0.86部の
t−ブチルフェノール、約2700の分子量を持ち、E
EW360で半固体のエポキシ樹脂を持つ2.99部の
ノニルフェノキシポリ(プロピレンオキシ)(ポリエチ
レンオキシ)エタノールブロック共重合体、並びに、1
5部のプロピレングリコールのメチルエーテルとブレン
ドされた7.70部の二量体化されたC18脂肪酸(7
7パーセントの二塩基酸、14パーセントの多塩基酸、
9パーセントの一塩基酸を含有する)をその中に含む半
固体のエポキシ樹脂成分が65パーセントの全体的な固
体含有量にて水中にて乳化された。このエマルジョンの
EEWは約554であった。55.4部のエポキシエマ
ルジョンがこの例の樹脂24.5部と混合された。完全
な混合の後で均質なエマルジョンが形成された。
【0106】透明なフィルムがこの成分から作られた。
この透明なフィルムは、ガラスと金属に極度に付着性が
あり、23℃にて7日間硬化した後では大変柔軟性があ
った。このフィルムは水、希塩酸(10パーセント)、
並びに、希釈苛性曹達に対し耐性があった。乾燥したフ
ィルムはまた、100回以上のMEK(メチルエチルケ
トンの往復摩擦)に耐えた。
【0107】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−33143(JP,A) 特開 昭49−94786(JP,A) 特開 昭50−73949(JP,A) 特開 昭58−162632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 63/00 - 63/10 C08K 5/06 C08G 59/14 C09D 163/00 - 163/10

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記、 A)i)40〜95重量部の1種またはそれ以上のポリ
    エポキシド、 ii)0〜15重量部の1種またはそれ以上のポリ芳香族
    ヒドロキシ含有化合物、 iii )0〜10重量部の1種またはそれ以上の連鎖停止
    iv )5〜25重量部のの1種またはそれ以上の名目上二
    官能性のC12-36 脂肪酸、または不飽和脂肪酸の二量
    体、の反応生成物であって、成分i),ii),iii )および
    iv)の合計量が100重量部である 反応生成物を含む、
    水に乳化可能なエポキシ樹脂組成物であって、さらに、 B)反応生成物A)100重量部当たり1〜6重量部
    の、アルキルアリールオキシポリ(プロピレンオキシ)
    ポリ(エチレンオキシ)エタノールまたはC12-36 ヒド
    ロカルビルオキシポリ(プロピレンオキシ)ポリ(エチ
    レンオキシ)エタノール(ヒドロカルビルオキシ部分は
    12-36 脂肪アルコールまたはC12-36 脂肪酸の残基で
    ある)を含む界面活性剤、 を含むことを特徴とする組成物。
  2. 【請求項2】 成分i)のポリエポキシドの量が60〜
    80重量部である、請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 さらに反応生成物Aの100重量部当た
    り20%までの、プロピレングリコールのアルキルエー
    テル、ポリプロピレングリコールのアルキルエーテル、
    アルキルまたはヒドロキシアルキル置換ベンゼン、低級
    アルカノール、n−メチルピロリドンまたはγ−カプロ
    ラクトンを含む有機溶剤を含む、請求項1または2記載
    の組成物。
  4. 【請求項4】 ポリエポキシドが下記式、 【化1】 に相当し、ポリ(芳香族ヒドロキシ)含有化合物が下記
    式、 【化2】 に相当し、連鎖停止剤が下記式、 B−D−H に相当し、名目上二官能性の脂肪酸が下記式、 【化3】 に相当し、界面活性剤が下記式、 【化4】 に相当し、上式において、Aは独立にアリール部分、ア
    ルキルまたはハロ部分で置換されたアリール部分、アリ
    ール部分が直接結合、アルキレン、ハロアルキレン、シ
    クロアルキレン、カルボニル、スルホニル、スルフィニ
    ル、酸素または硫黄部分により結合され、アリール部分
    がさらに置換されていないか1個またはそれ以上のハロ
    または低級アルキル部分により置換されているポリアリ
    ール部分またはアルデヒドおよびフェノールのオリゴマ
    ー反応生成物であり、BはC7-20ヒドロカルビル部分で
    あり、DはO,NH,−COO、またはSであり、Wは
    直鎖または分枝鎖飽和または不飽和C12-36 炭化水素鎖
    であり、Mはアルキル置換アリール部分、または直鎖ま
    たは分枝鎖飽和または不飽和C12-36 炭化水素鎖であ
    り、Rは水素またはメチルであり、R5 は独立に水素、
    メチルまたはエチルであり、uは1〜2.25であり、
    wは1より大きい数であり、xは20〜95であり、y
    は15〜100であり、ただしM,xおよびyは界面活
    性剤が9〜16のHLB値を有するように選ばれるもの
    とし、またそれぞれの下記、 【化5】 の単位に対して、一方のR5 がエチルである場合、他方
    は水素でなければならないものとする、請求項1,2ま
    たは3記載の組成物。
  5. 【請求項5】 反応生成物(A)が下記式、 【化6】 〔上式中、Tは独立に下記式、 【化7】 (上式中、A,B,D,Rおよびuは請求項4において
    定義したものと同じである)の基であり、rは0〜40
    であり、A,W,R,tおよびwは請求項4において定
    義したものと同じである〕に相当する、請求項1〜4の
    いずれかに記載の組成物。
  6. 【請求項6】 ポリエポキシドが下記式、 【化8】 【化9】 のいずれか一方に相当し、ヒドロキシ化合物が下記式、 【化10】 に相当し、界面活性剤が下記式、 【化11】 に相当し、上式においてR1 は独立にC1-10アルキレン
    1-10ハロアルキレン、C4-10シクロアルキレン、カル
    ボニル、スルホニル、スルフィニル、酸素、硫黄、直接
    結合または下記式、 【化12】 に相当する部分であり、R2 は独立にC1-3 アルキルま
    たはハロゲンであり、R7 は独立にC6-20アルキレンま
    たはアルケニレンであり、Qは独立にC1-10ヒドロカル
    ビル部分であり、Q′は独立に水素、シアノまたはC
    1-14アルキル基であり、mは独立に0〜4の整数であ
    り、R,R 5 ,xおよびyは請求項4において定義した
    ものと同じであり、rは請求項5において定義したもの
    と同じである、請求項1〜5のいずれかに記載の組成
    物。
  7. 【請求項7】 40〜80重量%の請求項1〜6のいず
    れかに記載の組成物および20〜60重量%の水を含
    む、水に乳化されたエポキシ樹脂組成物。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の水に乳化されたエポキシ
    樹脂組成物および水中エポキシ樹脂用硬化剤の分散液、
    エマルジョンまたは溶液を含む、塗料組成物。
  9. 【請求項9】 物品に対して請求項8記載の塗料組成物
    を適用することを含む、物品の塗装方法。
  10. 【請求項10】 表面の少なくとも一部に請求項8記載
    の組成物の硬化された塗装が施されている製品。
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