JP5735473B2 - 両親媒性ブロックコポリマーにより靭性を付与したエポキシ樹脂及びそれらから製造される室温硬化型ハイソリッドコーティング - Google Patents
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Description
混合されたスプレー可能な配合物(ウェットペイント)に関連する「ハイソリッド」とは、当該配合物が、溶媒1リットル当り420g未満を含有することを意味する。
(a)エポキシ樹脂;
(b)当該エポキシ樹脂組成物が硬化すると、得られた硬化したエポキシ樹脂組成物の靭性が向上するような、少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマー、ここで、前記非混和性ブロックセグメントは、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含む;及び
(c)60℃未満の温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:
を含む室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物に向けられている。
本発明のコポリマーの使用をまた、エポキシ樹脂系多機能コーティングに予見することができる。上記コーティングは、衝撃及び腐食保護と、機械及び車両の金属表面の振動緩和処理とのために用いられる。
PEO−PBO−PEOトリブロックコポリマーを製造するために用いられた基本手順は、米国特許第5,600,019号明細書の例1に基づいている。この手順に対する修正を以下に列挙する。PEO−PBO−PEOトリブロック最終生成物は、重合開始剤/モノマーの以下のモル比を含有していた。
プロピレングリコールを1モル/ブチレンオキシドを56モル/エチレンオキシドを62モル
プロピレングリコール及びKOH水溶液(固形分46重量%)を用いた。KOH水溶液を、9重量%の最終触媒濃度を与える量で反応器に添加した。水は、反応生成物から除去しなかった。
ブチレンオキシドを二つのバッチに添加した。BOの量を、中間体のブチレンオキシドブロックが約1000の数平均分子量(Mn)を有するように調整した。
液状生成物を得るために、エチレンオキシド及びブチレンオキシドの混合物(80/20重量%)を、上記パートBで調製したブチレンオキシドに添加した。この段階において少量のブチレンオキシドを導入すると、PEOが結晶化して固体を形成しようとする傾向が乱される。最終トリブロックが約6800g/モルの数平均分子量を有するように、添加される混合物の量を調整した。最終反応混合物を60℃に冷却し、次に、ケイ酸マグネシウム床を通して中和して、PEO−PBO−PEO最終トリブロックコポリマーを得た。
この例において、以下の6つの系を用いた:3つの未変性エポキシ系(Air ProductsのAncamide 2353を用いた硬化を1つ、Air ProductsのAncamine 1618を用いた硬化を1つ、そしてCardoliteのNC541LVを用いた硬化を1つ);及び上述の予備例Aを用いて調製した、10重量%のPEO−PBO−PEOトリブロックコポリマー靭性付与剤を用いて変性した3つの変性エポキシ系。この例において用いた3種の硬化剤に関する情報を、表1に記載する。
(a)エポキシ樹脂;
(b)当該エポキシ樹脂組成物が硬化すると、得られた硬化したエポキシ樹脂組成物の靭性が増すような、少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマー、ここで、前記非混和性ブロックセグメントは、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含む;及び
(c)60℃未満の周辺温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:
を含む硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物。
[2]
前記両親媒性ブロックコポリマーが、少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ポリエーテルブロックコポリマーであり、前記混和性ブロックセグメントが少なくとも一つのポリエーテル構造を含む、[1]に記載の組成物。
[3]
前記非混和性ブロックセグメントが、前記非混和性ブロックセグメントのポリエーテル構造が少なくとも4個の炭素原子を有する少なくとも一つ又は二つ以上のアルキレンオキシドモノマー単位を含有する条件の下、ポリエーテル構造の少なくとも一つを含む、[1]に記載の組成物。
[4]
前記窒素含有硬化剤がアミン硬化剤である、[1]に記載の組成物。
[5]
前記窒素含有硬化剤が、ポリアミド、芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環式アミン、アミドアミン、フェンアルキルアミン、シロキサンアミン、ケチミン、アミンのエポキシ付加物、及びそれらの混合物から成る群から選択される[1]に記載の組成物。
[6]
前記両親媒性ポリエーテルブロックコポリマーが、ジブロック、直鎖のトリブロック、直鎖のテトラブロック、高次の複数ブロック構造、分岐鎖ブロック構造、又は星型ブロック構造から成る群から選択される、[1]に記載の組成物。
[7]
前記混和性ブロックセグメントが、ポリエチレンオキシドブロック、プロピレンオキシドブロック、又はポリ(エチレンオキシド−co−プロピレンオキシド)ブロックを含有し;そして前記非混和性ブロックセグメントが、ポリブチレンオキシドブロック、ポリヘキシレンオキシドブロック、又はポリドデシレンオキシドブロックを含有する、[1]に記載の組成物。
[8]
前記両親媒性ブロックコポリマーの前記混和性セグメントの少なくとも一つが、ポリ(エチレンオキシド)であり;そして前記両親媒性ブロックコポリマーの前記非混和性セグメントの少なくとも一つが、ポリ(ブチレンオキシド)である、[1]に記載の組成物。
[9]
前記両親媒性ブロックコポリマーが、ポリ(エチレンオキシド)−ポリ(ブチレンオキシド)又はポリ(エチレンオキシド)−ポリ(ブチレンオキシド)−ポリ(エチレンオキシド)である、[1]に記載の組成物。
[10]
前記両親媒性ブロックコポリマーが1000〜30,000の分子量を有する、[1]に記載の組成物。
[11]
前記両親媒性ブロックコポリマーの混和性セグメント:前記両親媒性ブロックコポリマーの非混和性セグメントの比率が、10:1〜1:10である、[1]に記載の組成物。
[12]
前記両親媒性ブロックコポリマーが、硬化したコーティングの体積に基づいて0.1体積%(vol.%)〜30体積%の量で存在する、[1]に記載の組成物。
[13]
前記エポキシ樹脂が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸又は乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化不飽和二酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、及びそれらの混合物から成る群から選択される、[1]に記載の組成物。
[14]
前記エポキシ樹脂が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル又は多価フェノールのポリグリシジルエーテルである、[1]に記載の組成物。
[15]
前記エポキシ樹脂が、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、ビス(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタ−3−イルメチルヘキサン二酸エステル、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートメチルエステル、及びそれらの混合物から成る群から選択される、[1]に記載の組成物。
[16]
前記エポキシ非混和性ブロックセグメントと同一組成のホモポリマーを包含する、[1]に記載の組成物。
[17]
前記エポキシ混和性ブロックセグメントと同一組成のホモポリマーを包含する、[1]に記載の組成物。
[18]
前記エポキシ非混和性ブロックに混和性を有し、従って、エポキシ熱硬化網目中の前記非混和性ブロックのモルホロジーを変化させるポリマーを包含する、[1]に記載の組成物。
[19]
ポリエポキシドが、150〜3000のエポキシド当量を有する、[1]に記載の組成物。
[20]
溶媒を包含する、[1]に記載の組成物。
[21]
硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物を調製するための方法であって;
(a)エポキシ樹脂;
(b)当該エポキシ樹脂組成物が硬化すると、得られた硬化したエポキシ樹脂組成物の靭性が増すような、少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマー、ここで、前記非混和性ブロックセグメントは、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含む;及び
(c)60℃未満の周辺温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:
を混合することを含む方法。
[22]
コーティングされた基材を調製するための方法であって、下記段階;
(I)前記基材を、下記を含む硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物に接触させる段階;
(a)エポキシ樹脂;
(b)当該エポキシ樹脂組成物が硬化すると、得られた硬化したエポキシ樹脂組成物の靭性が増すような、少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマー、ここで、前記非混和性ブロックセグメントは、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含む;及び
(c)60℃未満の周辺温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:そして
(II)前記室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物を、当該コーティング組成物を硬化させるために十分な時間及び温度において硬化させる段階:
を含む方法。
[23]
[22]に記載の方法により製造されたコーティングされた物品。
Claims (19)
- (a)エポキシ樹脂;
(b)少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマーであって、前記混和性ブロックセグメントおよび前記非混和性ブロックセグメントの両者は、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含み、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂混和性ブロックセグメントは、3個以下の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントは、少なくとも、3個超の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ非混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーが、硬化したコーティングの体積に基づいて0.1体積%〜30体積%の量で存在する、両親媒性ブロックコポリマー;及び
(c)60℃未満の周辺温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:
を含む硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物。 - 前記窒素含有硬化剤がアミン硬化剤である、請求項1に記載の組成物。
- 前記窒素含有硬化剤が、ポリアミド、芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環式アミン、アミドアミン、フェンアルキルアミン、シロキサンアミン、ケチミン、アミンのエポキシ付加物、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記両親媒性ポリエーテルブロックコポリマーが、ジブロック、直鎖のトリブロック、直鎖のテトラブロック、複数ブロック構造、分岐鎖ブロック構造、又は星型ブロック構造から成る群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記混和性ブロックセグメントが、ポリエチレンオキシドブロック、ポリプロピレンオキシドブロック、又はポリ(エチレンオキシド−co−プロピレンオキシド)ブロックを含有し;そして前記非混和性ブロックセグメントが、ポリブチレンオキシドブロック、ポリヘキシレンオキシドブロック、又はポリドデシレンオキシドブロックを含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記両親媒性ブロックコポリマーの前記混和性ブロックセグメントの少なくとも一つが、ポリ(エチレンオキシド)であり;そして前記両親媒性ブロックコポリマーの前記非混和性ブロックセグメントの少なくとも一つが、ポリ(ブチレンオキシド)である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記両親媒性ブロックコポリマーが、ポリ(エチレンオキシド)−ポリ(ブチレンオキシド)又はポリ(エチレンオキシド)−ポリ(ブチレンオキシド)−ポリ(エチレンオキシド)である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記両親媒性ブロックコポリマーが1000〜30,000の分子量を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記両親媒性ブロックコポリマーの混和性ブロックセグメント:前記両親媒性ブロックコポリマーの非混和性ブロックセグメントの比率が、10:1〜1:10である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化不飽和二酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル又は多価フェノールのポリグリシジルエーテルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、ビス(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタ−3−イルメチル)ヘキサン二酸エステル、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートメチルエステル、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントと同一組成のホモポリマーを包含する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと同一組成のホモポリマーを包含する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、150〜3000のエポキシド当量を有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
- 溶媒を包含する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
- 硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物を調製するための方法であって;
(a)エポキシ樹脂;
(b)少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマーであって、前記混和性ブロックセグメントおよび前記非混和性ブロックセグメントの両者は、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含み、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂混和性ブロックセグメントは、3個以下の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントは、少なくとも、3個超の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ非混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーが、硬化したコーティングの体積に基づいて0.1体積%〜30体積%の量で存在する、両親媒性ブロックコポリマー;及び
(c)60℃未満の周辺温度で前記コーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:
を混合することを含む方法。 - コーティングされた基材を調製するための方法であって、下記段階;
(I)前記基材を、下記を含む硬化性の室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物に接触させる段階;
(a)エポキシ樹脂;
(b)少なくとも一つのエポキシ樹脂混和性ブロックセグメントと、少なくとも一つのエポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントとを含有する両親媒性ブロックコポリマーであって、前記混和性ブロックセグメントおよび前記非混和性ブロックセグメントの両者は、ポリエーテル構造を少なくとも一つ含み、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂混和性ブロックセグメントは、3個以下の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーの前記エポキシ樹脂非混和性ブロックセグメントは、少なくとも、3個超の炭素原子を有するアルキレンオキシドから誘導された少なくとも1つのエポキシ非混和性ポリエーテルブロックセグメントであり、前記両親媒性ブロックコポリマーが、硬化したコーティングの体積に基づいて0.1体積%〜30体積%の量で存在する、両親媒性ブロックコポリマー;及び
(c)60℃未満の周辺温度でコーティング組成物を硬化させるために十分な量の窒素含有硬化剤:そして
(II)前記室温硬化型ハイソリッドコーティング組成物を、当該コーティング組成物を硬化させるために十分な時間及び温度において硬化させる段階:
を含む方法。 - 請求項18に記載の方法により製造されたコーティングされた物品。
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