JP5900953B2 - Aqueous binder composition for metal surface treatment agent - Google Patents
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
本発明は、金属基材の表面を処理するのに適した、塗装性および貯蔵安定性に優れ、かつ耐食性、密着性、導電性に優れた表面処理皮膜を形成可能な金属表面処理剤用の水性バインダ組成物、この水性バインダ組成物を含有する金属表面処理剤、この金属表面処理剤による金属材料の表面処理方法、並びに上記水性バインダ組成物の製造方法に関する。 The present invention provides a metal surface treatment agent that is suitable for treating the surface of a metal substrate, has excellent paintability and storage stability, and can form a surface treatment film excellent in corrosion resistance, adhesion, and conductivity. The present invention relates to an aqueous binder composition, a metal surface treatment agent containing the aqueous binder composition, a surface treatment method for a metal material using the metal surface treatment agent, and a method for producing the aqueous binder composition.
一般的に金属材料表面への密着性に優れ、金属材料表面に耐食性などを付与する技術として、金属材料表面に、クロム酸、重クロム酸又はそれらの塩を主成分として含有する処理液によりクロメート処理を施す方法、リン酸塩処理を施す方法、主としてクロメートフリーの無機成分により処理を施す方法、シランカップリング剤による処理を施す方法などが知られており、実用に供されている。 In general, as a technology that provides excellent adhesion to the metal material surface and imparts corrosion resistance to the metal material surface, chromate is applied to the metal material surface with a treatment liquid containing chromic acid, dichromic acid or a salt thereof as a main component. A method of performing a treatment, a method of performing a phosphate treatment, a method of performing a treatment mainly with a chromate-free inorganic component, a method of performing a treatment with a silane coupling agent, and the like are known and put into practical use.
クロメートフリーの無機成分による処理を施す技術としては、バナジウム化合物と、ジルコニウム、チタニウム、モリブデン、タングステン、マンガン及びセリウムから選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属化合物とを含有する金属表面処理剤が特許文献1に開示されている。しかしながら、処理皮膜の耐食性、導電性が劣るといった問題があった。 As a technique for performing a treatment with a chromate-free inorganic component, a metal surface treatment agent containing a vanadium compound and a metal compound containing at least one metal selected from zirconium, titanium, molybdenum, tungsten, manganese and cerium is patented. It is disclosed in Document 1. However, there has been a problem that the corrosion resistance and conductivity of the treated film are inferior.
シランカップリング剤を用いる技術としては、アミノ基含有シランカップリング剤とエポキシ基含有シランカップリング剤とを反応させてなるアルコキシシリルを多く有するアルコキシシロキサンと、ポリシロキサンとを含有する、有機溶剤系の表面処理剤が特許文献2に提案されており、この表面処理剤から、基材に対する密着性が改善されたシロキサンフィルムを形成できることが示されている。しかしながら、この表面処理剤は、有機溶剤系であるため、安全衛生上や環境面での問題があり、これらの面で好適な水系とするには液安定性の問題があった。 As a technique using a silane coupling agent, an organic solvent system containing an alkoxysiloxane having a large amount of alkoxysilyl obtained by reacting an amino group-containing silane coupling agent and an epoxy group-containing silane coupling agent, and a polysiloxane The surface treating agent is proposed in Patent Document 2, and it is shown that a siloxane film with improved adhesion to the substrate can be formed from this surface treating agent. However, since this surface treatment agent is based on an organic solvent, there is a problem in terms of safety and hygiene and the environment, and there is a problem of liquid stability in order to make the water system suitable in these aspects.
また、特許文献3には、水性媒体と、(A)特定の2価以上の金属イオン、(B)特定のフルオロ酸、リン酸及び酢酸から選ばれる酸成分、(C)特定の官能基を有するシランカップリング剤及び(D)特定の水溶性フェノール樹脂系重合体とを含有する金属材料用表面処理組成物が開示されている。しかしながら、この表面処理組成物は、液安定性、塗装性が充分でなく、また、処理皮膜の導電性が劣るといった問題があった。 Patent Document 3 includes an aqueous medium, (A) a specific divalent or higher metal ion, (B) an acid component selected from a specific fluoroacid, phosphoric acid and acetic acid, and (C) a specific functional group. The surface treatment composition for metal materials containing the silane coupling agent which has and (D) specific water-soluble phenol resin-type polymer is disclosed. However, this surface treatment composition has a problem that the liquid stability and paintability are not sufficient, and the conductivity of the treatment film is inferior.
さらに、特許文献4には、リン酸系化合物(A)、フルオロ酸(B)、アミノ基含有シランカップリング剤とエポキシ基含有シランカップリング剤の混合物(C)が配合された金属材料表面処理用組成物が開示されている。しかしながら、この組成物は、液安定性、処理皮膜の導電性が未だ充分ではないという問題があった。 Further, Patent Document 4 discloses a metal material surface treatment in which a phosphoric acid compound (A), a fluoro acid (B), a mixture (C) of an amino group-containing silane coupling agent and an epoxy group-containing silane coupling agent are blended. A composition for use is disclosed. However, this composition has a problem that the liquid stability and the conductivity of the treated film are not yet sufficient.
また、特許文献5には、(a)反応性有機基含有シランカップリング剤と該反応性有機基と反応性の基を2個以上有する有機化合物との反応生成物である、官能基であるトリアルコキシシリル基(シラノール基)を2個以上有する化合物、並びに(b)有機酸、リン酸及び錯フッ化物から選ばれる化合物を含有する金属材料用表面処理剤が提案されている。しかしながら、この組成物は、液安定性、処理皮膜の導電性が未だ充分ではないという問題があった。 Patent Document 5 discloses (a) a functional group that is a reaction product of a reactive organic group-containing silane coupling agent and an organic compound having two or more reactive groups with the reactive organic group. There has been proposed a surface treatment agent for metal materials containing a compound having two or more trialkoxysilyl groups (silanol groups) and (b) a compound selected from organic acids, phosphoric acids and complex fluorides. However, this composition has a problem that the liquid stability and the conductivity of the treated film are not yet sufficient.
上記したように、これら従来の技術は、塗装性および液安定性に優れること、かつ耐食性、密着性、導電性に優れた処理皮膜を形成すること、クロメートフリーであることの全てを満足できる水性金属表面処理剤ではなく、実用化に至って依然として問題を抱えている。 As described above, these conventional techniques are excellent in paintability and liquid stability, can form a treatment film excellent in corrosion resistance, adhesion and conductivity, and can be all chromate-free. It is not a metal surface treatment agent, and it still has a problem in practical use.
本発明は、従来技術の有する前記課題を解決して、クロメートフリーであり、塗装性および液安定性に優れ、かつ耐食性、密着性、導電性に優れた表面処理皮膜を形成可能な金属表面処理剤用の水性バインダ組成物を提供することを目的とするものである。また、この水性バインダ組成物を含有する金属表面処理剤、この金属表面処理剤を用いた金属材料の表面処理方法、並びに上記バインダ組成物の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, is a metal surface treatment that is chromate-free, has excellent paintability and liquid stability, and can form a surface treatment film with excellent corrosion resistance, adhesion, and conductivity. It aims at providing the aqueous | water-based binder composition for agents. It is another object of the present invention to provide a metal surface treatment agent containing the aqueous binder composition, a surface treatment method for a metal material using the metal surface treatment agent, and a method for producing the binder composition.
本発明者らは、これらの従来技術の抱える問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アミノ基を有するシランカップリング剤とエポキシ基を有するシランカップリング剤との反応生成物、特定のアルコキシシラン化合物の加水分解生成物、特定の安定化剤及び水を含有せしめてなる組成物であって、該反応生成物は、実質的にエポキシ基を有さず、また、該反応生成物及び上記特定のアルコキシシラン化合物の加水分解生成物は、加水分解性基、アルコキシシリル基の全てが実質的に加水分解されてシラノール基となったバインダ組成物は、液安定性に優れるとともに、表面処理剤用バインダとして適した、耐食性、密着性、導電性に優れた皮膜を形成できること、また、このバインダ組成物を含有する金属表面処理剤が、塗装性および液安定性に優れ、金属材料表面の処理に用いることにより、耐食性、密着性、導電性に優れた皮膜を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the problems of these conventional techniques, the present inventors have obtained a reaction product of a silane coupling agent having an amino group and a silane coupling agent having an epoxy group, and a specific product. A composition comprising a hydrolysis product of an alkoxysilane compound, a specific stabilizer and water, wherein the reaction product has substantially no epoxy group, and the reaction product and The hydrolysis product of the above specific alkoxysilane compound is a hydrolyzable group and a binder composition in which all of the alkoxysilyl group is substantially hydrolyzed to form a silanol group. A coating film excellent in corrosion resistance, adhesion, and conductivity suitable as a binder for adhesives can be formed, and a metal surface treatment agent containing this binder composition is capable of coating properties and liquids. Excellent qualitative, by using the process of the metal surface, corrosion resistance, adhesion, found that can form a film excellent in conductivity, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させてなる反応生成物(A)と、
下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)の加水分解生成物(B)と、有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)と、水とを含有せしめてなる、pH4.0〜10.0のバインダ組成物であって、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合しており、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解されており、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の配合割合が、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となる割合であり、しかも上記安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量が0.1〜2.0の範囲内となる量であることを特徴とする金属表面処理剤用水性バインダ組成物に関する。
That is, the present invention relates to a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, and a silane having at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A reaction product (A) obtained by reacting the coupling agent (b);
The following formula (R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) And at least one stabilizer (C) selected from organic acid, inorganic phosphoric acid, and nitric acid compound. And a binder composition having a pH of 4.0 to 10.0, containing water, wherein the silane coupling agent (a) is based on 1 equivalent of an epoxy group in the silane coupling agent (b). The amino group active hydrogen in the silane coupling agent (a) is blended at a ratio of 1.0 to 5.0 equivalents, and at least a part of the reaction product (A) is composed of the amino group and the epoxy. Group is chemically bonded, and the reaction product (A) is Substantially free of unreacted epoxy groups based on the run coupling agent (b) and substantially all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b). The hydrolysis product (B) / the reaction product (A) is mixed in such a ratio that the hydrolysis product (B) / the reaction product (A) has a solid content. The mass ratio is 0.01 to 2.0, and the amount of the stabilizer (C) is such that the neutralization equivalent of the amino group in the silane coupling agent (a) is 0.1 to 2. It is related with the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents characterized by being the quantity used in the range of 0.
また、本発明は、上記金属表面処理剤用水性バインダ組成物及び防錆剤を含有することを特徴とする金属表面処理剤に関する。 Moreover, this invention relates to the metal surface treating agent characterized by containing the said aqueous binder composition for metal surface treating agents, and a rust preventive agent.
さらに本発明は、上記金属表面処理剤を、金属材料表面に塗布し、乾燥して、金属材料表面に、乾燥皮膜重量0.05〜3.0g/m2の表面処理皮膜を形成することを特徴とする金属材料の表面処理方法に関する。 Furthermore, this invention applies the said metal surface treating agent to the metal material surface, and dries, and forms a surface treatment film | membrane with a dry film weight of 0.05-3.0 g / m < 2 > on a metal material surface. The present invention relates to a surface treatment method for a metal material.
また、本発明は、下記工程1〜3を有することを特徴とする、pHが4.0〜10.0である金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法、
工程1:水性媒体中で、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させて反応生成物(A)の水性液を製造する工程、
工程2:水性媒体中で、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)を加水分解して加水分解生成物(B)の水性液を製造する工程、及び
工程3:工程1で得た反応生成物(A)の水性液と工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程、
該工程1において、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解反応されたものである、に関する。
Moreover, this invention has the following processes 1-3, The manufacturing method of the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents whose pH is 4.0-10.0 characterized by the above-mentioned.
Step 1: In an aqueous medium, a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A step of producing an aqueous liquid of the reaction product (A) by reacting with the silane coupling agent (b) having,
Step 2: In the aqueous medium, the following formula (R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) And a step of producing an aqueous liquid of the hydrolysis product (B) by hydrolyzing at least one alkoxysilane compound (c) represented by (2), and Step 3: the reaction product obtained in Step 1 ( The aqueous liquid of A) and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 were mixed at a solid content mass ratio of 0.01 to 0.01 of the hydrolysis product (B) / the reaction product (A). 2.0, and the amount of at least one stabilizer (C) selected from organic acid, inorganic phosphoric acid and nitric acid compound is the amount of amino groups in the silane coupling agent (a). A step of preparing a product mixture aqueous liquid so that a neutralization equivalent is within a range of 0.1 to 2.0,
In the step 1, the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1 in the silane coupling agent (a) with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It mix | blends in the ratio used as 0-5.0 equivalent, At least one part of the reaction product (A) chemically bonds the said amino group and an epoxy group, and a reaction product (A) is a silane coupling agent ( b) substantially free of unreacted epoxy groups and all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. It is related to that which has been decomposed.
さらに本発明は、下記工程を有することを特徴とする、pHが4.0〜10.0である金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法、
工程1:水性媒体中で、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させて反応生成物(A)の水性液を製造する工程、
工程1A:工程1で得た反応生成物(A)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の反応生成物(A)の水性液を得る工程、
工程2:水性媒体中で、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)を加水分解して加水分解生成物(B)の水性液を製造する工程、
工程2A:工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の加水分解生成物(B)の水性液を得る工程、
及び
工程3A:工程1Aで得た反応生成物(A)の水性液と工程2Aで得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程、
該工程1において、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解反応されたものである、に関する。
Furthermore, this invention has the following process, The manufacturing method of the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents whose pH is 4.0-10.0 characterized by the above-mentioned.
Step 1: In an aqueous medium, a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A step of producing an aqueous liquid of the reaction product (A) by reacting with the silane coupling agent (b) having,
Step 1A: A step of removing the aqueous solution of the reaction product (A) obtained in Step 1 to obtain an aqueous solution of the reaction product (A) having an organic solvent amount of 3% by mass or less,
Step 2: In the aqueous medium, the following formula (R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) A process for producing an aqueous liquid of the hydrolysis product (B) by hydrolyzing at least one alkoxysilane compound (c) represented by:
Step 2A: A step of removing the aqueous solution of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 to obtain an aqueous solution of the hydrolysis product (B) having an organic solvent amount of 3% by mass or less,
And Step 3A: The aqueous solution of the reaction product (A) obtained in Step 1A and the aqueous solution of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2A are converted into the hydrolysis product (B) / the reaction product. The amount of the at least one stabilizer (C) that is mixed so that the solid content mass ratio of (A) is 0.01 to 2.0 and is selected from an organic acid, an inorganic phosphoric acid, and a nitric acid compound is A step of preparing a product mixed aqueous solution so that the neutralization equivalent of amino group in silane coupling agent (a) is within the range of 0.1 to 2.0,
In the step 1, the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1 in the silane coupling agent (a) with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It mix | blends in the ratio used as 0-5.0 equivalent, At least one part of the reaction product (A) chemically bonds the said amino group and an epoxy group, and a reaction product (A) is a silane coupling agent ( b) substantially free of unreacted epoxy groups and all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. It is related to that which has been decomposed.
本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物においては、シランカップリング剤に基づく加水分解性基が実質的に全てシラノール基に加水分解され、また、シラノール基の縮合が適度に抑制されるとともに、未反応のエポキシ基を実質的に有さない(A)成分と、アルコキシシラン化合物(c)を加水分解反応させてなる加水分解生成物(B)成分と、特定の安定化剤(C)と、水とを含有せしめてなるものであって、(B)成分の存在によって(A)成分の安定性が向上されており、液安定性に優れ、金属表面処理剤用のバインダとして優れた性能を発揮できるものである。 In the aqueous binder composition for a metal surface treatment agent of the present invention, substantially all hydrolyzable groups based on the silane coupling agent are hydrolyzed to silanol groups, and condensation of silanol groups is moderately suppressed. A component (A) substantially free of unreacted epoxy groups, a hydrolysis product (B) component obtained by subjecting an alkoxysilane compound (c) to a hydrolysis reaction, and a specific stabilizer (C) In addition, the presence of the component (B) improves the stability of the component (A), improves the liquid stability, and is excellent as a binder for a metal surface treatment agent. It can demonstrate its performance.
本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物を用いた金属表面処理剤は、塗装性および液安定性に優れ、かつ耐食性、密着性、導電性に優れた、皮膜中に6価クロムなどの公害規制物質を含まないクロメートフリー金属表面処理皮膜を形成することができる。 The metal surface treatment agent using the aqueous binder composition for a metal surface treatment agent of the present invention is excellent in paintability and liquid stability, excellent in corrosion resistance, adhesion, and conductivity, and in the film such as hexavalent chromium. It is possible to form a chromate-free metal surface treatment film that does not contain pollution control substances.
また、本発明の表面処理用組成物を用いた表面処理方法により、金属材料の表面に、両立が困難であった耐食性と導電性の両者ともに優れ、かつ密着性にも優れた皮膜を形成することができる。かかる本発明は、環境保全や表面処理された金属材料のリサイクル性などにも寄与できるものである。 In addition, the surface treatment method using the composition for surface treatment of the present invention forms a film on the surface of a metal material that is excellent in both corrosion resistance and conductivity, which are difficult to achieve at the same time, and in excellent adhesion. be able to. The present invention can contribute to environmental preservation and recyclability of surface-treated metal materials.
さらに、本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法において、脱溶剤工程を有する場合には、シランカップリング剤やアルコキシシラン化合物の加水分解によって生じたアルコールなどを除去でき、バインダ組成物を非危険物とできるとともに、固形分割合の向上を行うことができ、また、特定の安定化剤を含有することにより、脱溶剤工程、及び脱溶剤工程後においても水性バインダ組成物の液安定性を保持できるものである。 Furthermore, in the method for producing an aqueous binder composition for a metal surface treatment agent of the present invention, when it has a solvent removal step, alcohol generated by hydrolysis of a silane coupling agent or an alkoxysilane compound can be removed, and the binder composition The product can be made a non-hazardous material, the solid content ratio can be improved, and by containing a specific stabilizer, the liquid of the aqueous binder composition can be removed even after the solvent removal step and the solvent removal step. It can maintain stability.
以下に、本発明に係る金属表面処理剤用水性バインダ組成物、およびこのバインダ組成物を用いた金属表面処理剤、さらには、この金属表面処理剤を使用した金属材料の表面処理方法、また、上記水性バインダ組成物の製造方法について詳細に説明する。
まず、金属表面処理剤用水性バインダ組成物について説明する。
Hereinafter, an aqueous binder composition for a metal surface treatment agent according to the present invention, a metal surface treatment agent using the binder composition, a surface treatment method of a metal material using the metal surface treatment agent, and The method for producing the aqueous binder composition will be described in detail.
First, the aqueous binder composition for metal surface treatment agent will be described.
金属表面処理剤用水性バインダ組成物
本発明の金属材料表面処理用バインダ組成物は、2種以上のシランカップリング剤を反応させてなる反応生成物(A)と、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)の加水分解生成物(B)と、安定化剤(C)と、水とを含有せしめてなる、pH4.0〜10.0好ましくはpH6.0〜10.0のバインダ組成物である。
Aqueous binder composition for metal surface treatment agent The metal composition surface treatment binder composition of the present invention comprises a reaction product (A) obtained by reacting two or more silane coupling agents with the following formula: R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) PH 4.0 to 10.0, comprising a hydrolysis product (B) of at least one alkoxysilane compound (c) represented by (2), a stabilizer (C), and water. A binder composition having a pH of 6.0 to 10.0 is preferred.
反応生成物(A)
本発明組成物における反応生成物(A)は、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを付加反応及び加水分解反応させてなるものである。
Reaction product (A)
The reaction product (A) in the composition of the present invention comprises a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and water. It is obtained by subjecting a silane coupling agent (b) having a decomposable group to an addition reaction and a hydrolysis reaction.
上記反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが付加反応により化学結合している。シランカップリング剤(b)中のエポキシ基は付加反応に消費され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さない。また、反応生成物(A)においては、シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解されたものである。反応生成物(A)は、重量平均分子量500〜20000、好ましくは1000〜10000を有することが好適である。
本明細書において、「加水分解性基」と「アルコキシシリル基」との両者の包括して、「加水分解性官能基」ということがある。
In at least a part of the reaction product (A), the amino group and the epoxy group are chemically bonded by an addition reaction. The epoxy group in the silane coupling agent (b) is consumed in the addition reaction, and the reaction product (A) is substantially free of unreacted epoxy groups based on the silane coupling agent (b). Moreover, in the reaction product (A), all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. The reaction product (A) preferably has a weight average molecular weight of 500 to 20000, preferably 1000 to 10,000.
In the present specification, the “hydrolyzable group” and the “alkoxysilyl group” are sometimes collectively referred to as “hydrolyzable functional group”.
本明細書において、「加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解」される、又は「アルコキシシリル基の全てが実質的にシラノール基に加水分解」されるとは、核磁気共鳴スペクトル分析(NMR)において、加水分解性官能基のピークが認められない状態を意味し、通常、「加水分解性官能基のうちの95%以上がシラノール基に加水分解」されていることを表す。また、本明細書において、「未反応のエポキシ基を実質的に有さない」とは、核磁気共鳴スペクトル分析(NMR)において未反応のエポキシ基のピークが認められない状態を意味し、通常、「エポキシ基のうち未反応のエポキシ基の割合が5%以下」であることを表す。 In this specification, "all hydrolyzable groups are substantially hydrolyzed to silanol groups" or "all alkoxysilyl groups are substantially hydrolyzed to silanol groups" In spectral analysis (NMR), it means a state in which no peak of hydrolyzable functional group is observed, and usually indicates that “95% or more of hydrolyzable functional groups are hydrolyzed to silanol groups”. . Further, in the present specification, “substantially having no unreacted epoxy group” means a state in which no peak of unreacted epoxy group is observed in nuclear magnetic resonance spectrum analysis (NMR). , "The ratio of the unreacted epoxy group in the epoxy group is 5% or less".
また、本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した保持時間(保持容量)を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間(保持容量)によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。ゲルパーミエーションクロマトグラフ装置として、「HLC−8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel GMHHR−L」(商品名、東ソー社製)を1本使用し、検出器として、示差屈折率計を使用し、 移動相:ジメチルホルムアミド(トリエタノールアミン0.5質量%含む)、測定温度:25℃、流速:1mL/minの条件下で測定することができる。 Moreover, in this specification, the weight average molecular weight is the retention time (retention capacity) of a standard polystyrene having a known molecular weight measured under the same conditions as the retention time (retention capacity) measured using a gel permeation chromatograph (GPC). Is a value obtained by converting to a molecular weight of polystyrene. As a gel permeation chromatograph apparatus, "HLC-8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) is used, and as a column, "TSKgel GMHHR-L" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) is used as a detector. As a mobile phase: dimethylformamide (including 0.5% by mass of triethanolamine), measurement temperature: 25 ° C., and flow rate: 1 mL / min.
シランカップリング剤(a)(以下、「(a)成分」と略称することがある。)は、1分子中に少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤である限り、特に制限されるものではない。上記加水分解性基は、特に制限されるものではないが、好適なものとして、珪素元素に直接結合するアルコキシシリル基を挙げることができる。 The silane coupling agent (a) (hereinafter sometimes abbreviated as “component (a)”) has at least one primary or secondary amino group and hydrolyzable group in one molecule. As long as it is a silane coupling agent, it is not particularly limited. The hydrolyzable group is not particularly limited, and preferred examples include an alkoxysilyl group directly bonded to silicon element.
シランカップリング剤(a)の具体例としては、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なかでもN−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランを好適に使用することができる。 Specific examples of the silane coupling agent (a) include N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2- Aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and the like. Among these, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane are used. It can be preferably used.
シランカップリング剤(b)(以下、「(b)成分」と略称することがある。)は、1分子中に少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤である限り、特に制限されるものではない。上記加水分解性基は、特に制限されるものではないが、好適なものとして、珪素元素に直接結合するアルコキシシリル基を挙げることができる。 The silane coupling agent (b) (hereinafter sometimes abbreviated as “component (b)”) is a silane coupling agent having at least one epoxy group and hydrolyzable group in one molecule. As long as it is not particularly limited. The hydrolyzable group is not particularly limited, and preferred examples include an alkoxysilyl group directly bonded to silicon element.
シランカップリング剤(b)の具体例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なかでもγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを好適に使用することができる。 Specific examples of the silane coupling agent (b) include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, and the like. Of these, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and γ-glycidoxypropyltriethoxysilane can be preferably used.
反応生成物(A)の生成に用いられるシランカップリング剤(a)とシランカップリング剤(b)との配合割合は(b)成分中のエポキシ基1当量に対し、(a)成分中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量、好ましくは1.5〜4.0当量、さらに好ましくは2.0〜3.5当量となる割合で配合される。 The blending ratio of the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) used for the production of the reaction product (A) is 1 equivalent to the epoxy group in the component (b) and The amount of the active hydrogen of the amino group is 1.0 to 5.0 equivalents, preferably 1.5 to 4.0 equivalents, more preferably 2.0 to 3.5 equivalents.
(a)成分が、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシランである場合は、1分子中にアミノ基が2個の活性水素を有するため、3−アミノプロピルトリメトキシシラン1モルは、活性水素基2当量を有する。また、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランの場合は、1分子中に2個の活性水素を有する1級アミノ基と1個の活性水素を有する2級アミノ基を有し、1分子中に合計で3個の活性水素を有するため、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン1モルは、活性水素基3当量を有することとなる。 When the component (a) is, for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, the amino group has two active hydrogens in one molecule, and therefore 1 mol of 3-aminopropyltrimethoxysilane is an active hydrogen group. 2 equivalents. N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane has a primary amino group having two active hydrogens and a secondary amino group having one active hydrogen in one molecule. And since it has a total of three active hydrogens in 1 molecule, 1 mol of N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane will have 3 equivalents of active hydrogen groups.
反応生成物(A)は、水性媒体中で、シランカップリング剤(a)とシランカップリング剤(b)とを付加反応及び加水分解反応させることによって得ることができる。また、反応生成物(A)は、有機溶剤中又は無溶剤下で、(a)成分と(b)成分とを付加反応させ、さらに、この付加反応物を、酸中和剤を含有する水性媒体中で加水分解反応させることによって得ることもできる。 The reaction product (A) can be obtained by subjecting the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) to addition reaction and hydrolysis reaction in an aqueous medium. The reaction product (A) is an addition reaction between the component (a) and the component (b) in an organic solvent or in the absence of a solvent, and the addition reaction product is further added to an aqueous solution containing an acid neutralizer. It can also be obtained by a hydrolysis reaction in a medium.
本明細書において、「水性媒体」とは、水、又は水を80重量%以上含有する水とその他液体との混和液であって、(a)成分、(b)成分、及び(a)成分と(b)成分との反応生成物(A)や、アルコキシシラン化合物(c)及びこの加水分解生成物(B)を溶解又は分散できる液体を意味する。上記混和液におけるその他液体としては、有機溶剤、中和剤及び/又は界面活性剤などを挙げることができる。 In the present specification, the “aqueous medium” is water or a mixed liquid of water containing 80% by weight or more of water and other liquids, and includes (a) component, (b) component, and (a) component. And a liquid capable of dissolving or dispersing the reaction product (A) of the component (b), the alkoxysilane compound (c) and the hydrolysis product (B). Examples of the other liquid in the mixed liquid include an organic solvent, a neutralizing agent, and / or a surfactant.
上記混和液における有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤を好適に使用することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテルなどを挙げることができる。 As the organic solvent in the mixed solution, a water-soluble organic solvent can be preferably used, and examples thereof include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, ethylene glycol, propylene glycol, and ethylene glycol monobutyl ether. it can.
上記混和液における中和剤としては、例えば、酸中和剤として、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、2−エチルへキサン酸、乳酸、コハク酸、グルタル酸、クエン酸、メタクリル酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、ヒドロキシメタンビスホスホン酸、p−トルエンスルホン酸などの有機酸;塩酸、硫酸、リン酸、硝酸などの無機酸を挙げることができ、塩基性中和剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア水などの無機塩基性化合物;モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、N,N−ジメチルアミノエタノールなどのアミン化合物を挙げることができる。 Examples of the neutralizing agent in the mixed solution include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, 2-ethylhexanoic acid, lactic acid, succinic acid, glutaric acid, citric acid, methacrylic acid, 1- Organic acids such as hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, hydroxymethane bisphosphonic acid, p-toluenesulfonic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, and the like, Inorganic basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, aqueous ammonia; monoethylamine, diethylamine, triethylamine, diisopropylamine, triisopropylamine, dibutylamine, monoethanolamine, diethanolamine, mono (2-hydroxypropyl) ) Amine, N, N-dimethylaminoethanol It can be mentioned amine compounds.
上記混和液における界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子系界面活性剤、反応性界面活性剤等、公知の界面活性剤を使用することができる。
前記水性媒体が含有する酸中和剤としては、上記混和液における酸中和剤として挙げたものを使用することができる。
Examples of the surfactant in the above mixed liquid include known anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, polymer surfactants, reactive surfactants, and the like. Activators can be used.
As an acid neutralizer which the said aqueous medium contains, what was mentioned as an acid neutralizer in the said liquid mixture can be used.
加水分解生成物(B)
本発明組成物における加水分解生成物(B)は、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18、好ましくは1〜4の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)の加水分解生成物(B)である。
上記アルコキシシラン化合物(c)(以下、「(c)成分」と略称することがある。)としては、トリアルコキシシラン化合物、ジアルコキシシラン化合物、モノアルコキシシラン化合物であることができるが、水性媒体中への溶解性の点などから、トリアルコキシシラン化合物を80質量%以上含有するもの、なかでもトリアルコキシシラン化合物からなるものが好適である。
Hydrolysis product (B)
The hydrolysis product (B) in the composition of the present invention has the following formula (R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, n Is an hydrolysis product (B) of at least one alkoxysilane compound (c) represented by:
The alkoxysilane compound (c) (hereinafter sometimes abbreviated as “component (c)”) may be a trialkoxysilane compound, a dialkoxysilane compound, or a monoalkoxysilane compound. From the viewpoint of solubility in the inside, those containing 80% by mass or more of trialkoxysilane compounds, especially those comprising trialkoxysilane compounds are preferred.
上記トリアルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、メチルトリス(メトキシエトキシ)シラン、エチルトリス(メトキシエトキシ)シラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシ)シラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどを挙げることができる。これらのうち、特にメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリス(メトキシエトキシ)シラン、エチルトリス(メトキシエトキシ)シランが好ましい。 Examples of the trialkoxysilane compound include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, Pentiltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, methyltris (methoxyethoxy) silane, ethyltris (methoxyethoxy) silane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxy Examples thereof include silane, vinyltris (methoxyethoxy) silane, phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane. Of these, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, methyltris (methoxyethoxy) Silane and ethyltris (methoxyethoxy) silane are preferred.
上記モノ−もしくはジ−アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシランなどのモノアルコキシシラン;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、ジプロピルトリメトキシシランなどのジアルコキシシランなどを挙げることができる。 Examples of the mono- or di-alkoxysilane compound include monoalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylpropoxysilane, triethylmethoxysilane, and triethylethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, and dimethyldi Examples thereof include dialkoxysilanes such as propoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, methylethyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, and dipropyltrimethoxysilane.
加水分解生成物(B)は、上記アルコキシシラン化合物(c)を、例えば、酸中和剤を含有する水性媒体中で加水分解反応させることによって得ることができる。加水分解生成物(B)は、アルコキシシラン化合物(c)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解されたものであることが好ましい。加水分解生成物(B)は、一部縮合していてもよく、重量平均分子量として、好ましくは100〜5000、さらに好ましくは100〜2000を有することが好適である。 The hydrolysis product (B) can be obtained by, for example, subjecting the alkoxysilane compound (c) to a hydrolysis reaction in an aqueous medium containing an acid neutralizer. The hydrolysis product (B) is preferably one in which all of the hydrolyzable groups based on the alkoxysilane compound (c) are substantially hydrolyzed to silanol groups. The hydrolysis product (B) may be partially condensed, and preferably has a weight average molecular weight of 100 to 5,000, more preferably 100 to 2,000.
本発明の水性バインダ組成物において、反応生成物(A)と加水分解生成物(B)との配合割合は、加水分解生成物(B)/反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0、好ましくは0.03〜1.0、さらに好ましくは0.05〜0.5となる割合である。 In the aqueous binder composition of the present invention, the mixing ratio of the reaction product (A) and the hydrolysis product (B) is such that the solid content mass ratio of hydrolysis product (B) / reaction product (A) is 0. The ratio is 0.01 to 2.0, preferably 0.03 to 1.0, and more preferably 0.05 to 0.5.
安定化剤(C)
安定化剤(C)は、本発明の水性バインダ組成物の液安定性の向上に寄与する成分であり、水性バインダ組成物や水性バインダ組成物を用いた金属表面処理剤中における反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)のシラノール基の縮合反応を抑制し、液安定性を向上させるものである。また、安定化剤(C)は、表面処理剤から形成される表面処理皮膜の耐食性の向上に役立つ場合もある。
安定化剤(C)は、有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも1種の酸である。
Stabilizer (C)
The stabilizer (C) is a component that contributes to the improvement of the liquid stability of the aqueous binder composition of the present invention, and the reaction product (in the aqueous binder composition or the metal surface treatment agent using the aqueous binder composition ( The condensation reaction of silanol groups of A) and the hydrolysis product (B) is suppressed, and the liquid stability is improved. The stabilizer (C) may be useful for improving the corrosion resistance of the surface treatment film formed from the surface treatment agent.
The stabilizer (C) is at least one acid selected from organic acids, inorganic phosphoric acids, and nitric acid compounds.
上記有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、2−エチルへキサン酸、乳酸、コハク酸、グルタル酸、クエン酸、メタクリル酸などの有機カルボン酸;アミノトリメチレンホスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、ヒドロキシメタンビスホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸などの有機ホスホン酸;p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などの有機スルホン酸などを挙げることができる。 Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, 2-ethylhexanoic acid, lactic acid, succinic acid, glutaric acid, citric acid, and methacrylic acid; aminotrimethylenephosphonic acid, 1-hydroxy Organic phosphonic acids such as ethane-1,1-diphosphonic acid, hydroxymethanebisphosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid; organic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid and dodecylbenzenesulfonic acid Can do.
上記無機リン酸としては、リン酸(オルトリン酸)、縮合リン酸及び亜リン酸などを挙げることができる。縮合リン酸はメタリン酸及びポリリン酸を包含する。メタリン酸は環状のリン酸縮合物であって、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸等を包含し、ポリリン酸は鎖状のリン酸縮合物であって、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸等を包含する。
上記安定化剤(C)として使用できる硝酸系酸化合物としては、硝酸、亜硝酸を挙げることができる。
上記安定化剤(C)のうち、なかでも、蟻酸、酢酸、乳酸、リン酸、硝酸が好適である。これらの安定化剤は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
Examples of the inorganic phosphoric acid include phosphoric acid (orthophosphoric acid), condensed phosphoric acid, and phosphorous acid. Condensed phosphoric acid includes metaphosphoric acid and polyphosphoric acid. Metaphosphoric acid is a cyclic phosphoric acid condensate, including trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, etc., and polyphosphoric acid is a chain phosphoric acid condensate, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrapolyphosphoric acid Etc.
Nitric acid acid compounds that can be used as the stabilizer (C) include nitric acid and nitrous acid.
Among the stabilizers (C), formic acid, acetic acid, lactic acid, phosphoric acid, and nitric acid are preferable. These stabilizers can be used alone or in combination of two or more.
上記安定化剤(C)の配合量は、反応生成物(A)の製造に用いられるシランカップリング剤(a)中のアミノ基1当量に対して、0.1〜2.0当量、好ましくは0.2〜1.0当量であることが各成分の溶解性や水性バインダ組成物の液安定性の面から好適である。なかでも安定化剤(C)の一部として、リン酸を、反応生成物(A)の製造に用いられるシランカップリング剤(a)中のアミノ基1当量に対して、0.03〜0.6当量、好ましくは0.05〜0.5当量含有することが水性バインダ組成物の液安定性の面から好適である。 The blending amount of the stabilizer (C) is 0.1 to 2.0 equivalents, preferably 1 to 2.0 equivalents, based on 1 equivalent of an amino group in the silane coupling agent (a) used for the production of the reaction product (A). Is preferably 0.2 to 1.0 equivalent from the viewpoint of the solubility of each component and the liquid stability of the aqueous binder composition. Among these, as part of the stabilizer (C), phosphoric acid is used in an amount of 0.03 to 0 with respect to 1 equivalent of an amino group in the silane coupling agent (a) used for the production of the reaction product (A). .6 equivalents, preferably 0.05 to 0.5 equivalents, is suitable from the viewpoint of liquid stability of the aqueous binder composition.
本明細書において、前記加水分解反応及び付加反応によって得られる反応生成物(A)や加水分解反応によって得られる加水分解生成物(B)は、水性媒体中に溶解ないしは分散された液の状態で得られるが、この反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)の水性媒体中に存在する酸中和剤は、上記安定化剤(C)の条件である、有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも1種の酸であることを満たせば、そのまま本発明組成物における安定化剤(C)とすることができる。 In the present specification, the reaction product (A) obtained by the hydrolysis reaction and the addition reaction and the hydrolysis product (B) obtained by the hydrolysis reaction are in a liquid state dissolved or dispersed in an aqueous medium. The acid neutralizer present in the aqueous medium of the reaction product (A) and hydrolysis product (B) is an organic acid, inorganic phosphoric acid, which is a condition of the stabilizer (C). And at least one acid selected from nitric acid-based acid compounds, the stabilizer (C) in the composition of the present invention can be used as it is.
反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)を混合した水性媒体が、上記安定化剤(C)を上記量的範囲内で含有し、かつpHが4.0〜10.0の範囲であれば、さらに安定化剤(C)を追加配合することなく、そのまま、本発明の水性バインダ組成物として使用することもできる。一方、反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)を混合した水性媒体において、上記安定化剤(C)の量が上記量的範囲内より少ない場合、上記量的範囲内とするため、安定化剤(C)を追加配合することが必要である。 The aqueous medium in which the reaction product (A) and the hydrolysis product (B) are mixed contains the stabilizer (C) within the above quantitative range, and the pH is in the range of 4.0 to 10.0. If so, it can also be used as it is as the aqueous binder composition of the present invention without further blending the stabilizer (C). On the other hand, in the aqueous medium in which the reaction product (A) and the hydrolysis product (B) are mixed, when the amount of the stabilizer (C) is less than the above quantitative range, the amount is within the above quantitative range. It is necessary to add a stabilizer (C).
上記反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)を混合し、安定化剤(C)量を上記量的範囲に調整した生成物混合水性液は、必要に応じてpH調整して、本発明の水性バインダ組成物として使用することができるが、この生成物混合水性液を脱溶剤することがより好ましい。脱溶剤前に、生成物混合水性液に水を配合して希釈してもよい。この脱溶剤の工程は、液安定性が悪化しやすい工程であるが、脱溶剤工程の前に反応生成物(A)及び加水分解生成物(B)を混合した水性媒体における安定化剤(C)量を上記量的範囲に調整することによって、液の安定性を保持することができたものである。 The product mixture aqueous liquid in which the reaction product (A) and the hydrolysis product (B) are mixed and the amount of the stabilizer (C) is adjusted to the above quantitative range is adjusted to pH as necessary. Although it can be used as the aqueous binder composition of the present invention, it is more preferable to remove the solvent of the product mixed aqueous liquid. Before removing the solvent, the product mixed aqueous liquid may be diluted with water. This solvent removal step is a step in which the liquid stability tends to deteriorate, but the stabilizer (C) in the aqueous medium in which the reaction product (A) and the hydrolysis product (B) are mixed before the solvent removal step. ) By adjusting the amount to the above quantitative range, the stability of the liquid could be maintained.
この脱溶剤の条件は、上記生成物混合水性液中の、加水分解によって生成したアルコールなどの有機溶剤を除去でき、かつ液安定性に支障がない限り、特に制限されるものではなく、通常、50〜90℃の温度で0.5〜20時間程度減圧蒸留することが好適である。脱溶剤工程による液pHの変化は小さいが、脱溶剤中や脱溶剤後のバインダ組成物のpHを安定化剤(C)の添加によって調整することができる。 The solvent removal conditions are not particularly limited as long as the organic solvent such as alcohol generated by hydrolysis can be removed in the product mixture aqueous liquid and there is no problem with liquid stability. It is preferable to perform distillation under reduced pressure at a temperature of 50 to 90 ° C. for about 0.5 to 20 hours. Although the change in the liquid pH due to the solvent removal step is small, the pH of the binder composition during or after the solvent removal can be adjusted by adding the stabilizer (C).
また、反応生成物(A)の水性媒体と加水分解生成物(B)の水性媒体とを、それぞれ別々に脱溶剤した後、両者を混合して本発明の水性バインダ組成物とすることもできる。
本発明の金属材料表面処理用バインダ組成物は、pH4.0〜10.0、好ましくはpH6.0〜10.0の範囲内である。また、本発明のバインダ組成物は、固形分割合が、5〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%の範囲内であることがさらに好ましい。
Alternatively, the aqueous medium of the reaction product (A) and the aqueous medium of the hydrolysis product (B) can be removed separately, and then mixed together to obtain the aqueous binder composition of the present invention. .
The binder composition for surface treatment of a metal material of the present invention has a pH of 4.0 to 10.0, preferably a pH of 6.0 to 10.0. Moreover, it is preferable that the solid content ratio of the binder composition of this invention is 5-30 mass%, and it is still more preferable that it exists in the range of 5-20 mass%.
さらに本発明のバインダ組成物は、有機溶剤量が3質量%以下であって、バインダ組成物が引火点を有さない非危険物であること好適である。また、本発明のバインダ組成物は、固形分濃度10質量%としたとき、測定温度20℃、B型回転粘度計にて60rpmの条件にて測定した液粘度が、2.5mPa・s以下であることが、液流動性の点から好ましい。
金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法
本発明の、pHが4.0〜10.0である金属表面処理剤用水性バインダ組成物は、例えば、下記製造方法(I)や後記製造方法(II)によって得ることができる。
Further, the binder composition of the present invention is preferably a non-hazardous material having an organic solvent amount of 3% by mass or less and having no flash point. The binder composition of the present invention has a liquid viscosity of 2.5 mPa · s or less measured at a measurement temperature of 20 ° C. and a B-type rotational viscometer at 60 rpm when the solid content concentration is 10% by mass. It is preferable from the viewpoint of liquid fluidity.
Method for Producing Aqueous Binder Composition for Metal Surface Treatment Agent The aqueous binder composition for a metal surface treatment agent having a pH of 4.0 to 10.0 according to the present invention is, for example, the following production method (I) or a production method described later. (II).
製造方法(I)
本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法(I)は、下記工程1〜3を有する。
工程1:水性媒体中で、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させて反応生成物(A)の水性液を製造する工程、
工程2:水性媒体中で、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)を加水分解して加水分解生成物(B)の水性液を製造する工程、及び
工程3:工程1で得た反応生成物(A)の水性液と工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程。
該工程1において、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解反応されたものである。工程1で得られる反応生成物(A)は、重量平均分子量500〜20000を有することが好ましい。
Manufacturing method (I)
The manufacturing method (I) of the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents of this invention has the following processes 1-3.
Step 1: In an aqueous medium, a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A step of producing an aqueous liquid of the reaction product (A) by reacting with the silane coupling agent (b) having,
Step 2: In the aqueous medium, the following formula (R) 4-n- Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) And a step of producing an aqueous liquid of the hydrolysis product (B) by hydrolyzing at least one alkoxysilane compound (c) represented by the following formula: and Step 3: the reaction product obtained in Step 1 ( The aqueous liquid of A) and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 were mixed at a solid content mass ratio of 0.01 to 0.01 of the hydrolysis product (B) / the reaction product (A). 2.0, and the amount of at least one stabilizer (C) selected from organic acid, inorganic phosphoric acid and nitric acid compound is the amount of amino groups in the silane coupling agent (a). A step of preparing a product mixed aqueous solution so that a neutralization equivalent is within a range of 0.1 to 2.0.
In the step 1, the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1 in the silane coupling agent (a) with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It mix | blends in the ratio used as 0-5.0 equivalent, At least one part of the reaction product (A) chemically bonds the said amino group and an epoxy group, and a reaction product (A) is a silane coupling agent ( b) substantially free of unreacted epoxy groups and all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. It has been decomposed. The reaction product (A) obtained in step 1 preferably has a weight average molecular weight of 500 to 20000.
工程1
上記工程1において、上記シランカップリング剤(a)、シランカップリング剤(b)は、前記本発明の水性バインダ組成物の反応生成物(A)の項で説明したものと同じものを使用することができる。
上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量、好ましくは1.5〜4.0当量、さらに好ましくは2.0〜3.5当量となる割合で配合される。
また、工程1の水性媒体には、シランカップリング剤(a)のアミノ基1.0当量に対して0.1〜1.0当量、好ましくは0.1〜0.5当量となる量の酸中和剤が配合されていることが溶解性などの点から好ましい。
Process 1
In the step 1, the same silane coupling agent (a) and silane coupling agent (b) as those described in the section of the reaction product (A) of the aqueous binder composition of the present invention are used. be able to.
In the silane coupling agent (a), the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1.0 to 5.0 with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It is blended at a ratio of equivalents, preferably 1.5 to 4.0 equivalents, more preferably 2.0 to 3.5 equivalents.
Further, the aqueous medium of Step 1 is an amount of 0.1 to 1.0 equivalent, preferably 0.1 to 0.5 equivalent, relative to 1.0 equivalent of the amino group of the silane coupling agent (a). It is preferable from the point of solubility that an acid neutralizing agent is blended.
工程1において、反応生成物(A)の水性液は、前記シランカップリング剤(a)とシランカップリング剤(b)とを、水性媒体中で、又は有機溶剤中もしくは無溶剤下で反応させる工程を経て製造することができる。 In step 1, the aqueous solution of the reaction product (A) is reacted with the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) in an aqueous medium, or in an organic solvent or without a solvent. It can be manufactured through a process.
本発明の製造方法、工程1において、まず、水性媒体中で付加反応及び加水分解反応を行う工程を経て反応生成物(A)の水性液を製造する方法について、代表的な製造方法である、製法1と製法2について説明する。 In the production method of the present invention, step 1, first, a method for producing an aqueous liquid of the reaction product (A) through a step of performing an addition reaction and a hydrolysis reaction in an aqueous medium is a typical production method. Production method 1 and production method 2 will be described.
〔反応生成物(A)の水性液の製法1〕
反応生成物(A)の水性液の製法1は、水性媒体中に、アミノ基を有する(a)成分を添加し、(a)成分に基づく加水分解性基を加水分解させた後、酸中和剤を配合し、ついエポキシ基を有する(b)成分を添加し加水分解反応及び付加反応させて、反応生成物(A)の水性液を得る方法である。
[Production Method 1 of Aqueous Liquid of Reaction Product (A)]
In the production method 1 of the aqueous liquid of the reaction product (A), the component (a) having an amino group is added to an aqueous medium, the hydrolyzable group based on the component (a) is hydrolyzed, In this method, an aqueous liquid of the reaction product (A) is obtained by adding a compatibilizer and then adding the component (b) having an epoxy group, followed by hydrolysis and addition reaction.
この製法1において、(a)成分は、アミノ基を有し、一般的に水溶性を有するので、上記水性媒体は、水であることができるが、必要に応じて溶解性向上、pH調整などのため、酸中和剤、有機溶剤及び/又は界面活性剤などを含有する混和液であってもよい。 In this production method 1, since the component (a) has an amino group and is generally water-soluble, the aqueous medium can be water, but if necessary, solubility improvement, pH adjustment, etc. Therefore, it may be a mixed solution containing an acid neutralizer, an organic solvent, and / or a surfactant.
上記製法1において、水性媒体中に(a)成分を添加すると、加水分解反応により発熱するので、急激な反応を防止するため、(a)成分の添加を徐々に行うことが好ましい。急激な反応が起こると、加水分解反応によって生じたシラノール基の縮合反応が急激に起こりやすく、粒子化、ゲル化が生じやすくなる。 In the production method 1, when the component (a) is added to the aqueous medium, heat is generated by the hydrolysis reaction. Therefore, in order to prevent a rapid reaction, it is preferable to gradually add the component (a). When a rapid reaction occurs, the condensation reaction of silanol groups generated by the hydrolysis reaction is likely to occur rapidly, and particleization and gelation are likely to occur.
水性媒体中での(a)成分に基づく加水分解性基の加水分解反応によりシラノール基が生成する。その後、この生成した反応物溶液に酸中和剤を配合し、ついで、(b)成分を添加する。上記生成した反応物溶液を酸中和するのに用いられる酸中和剤の量は、中和後の反応物溶液中において、シランカップリング剤(a)のアミノ基1.0当量に対して0.1〜1.0当量、好ましくは0.1〜0.5当量となる量が好適である。水性媒体中に予め酸中和剤が配合されている場合には、反応物溶液への酸中和剤の配合量を上記中和当量範囲となるよう調整すればよい。この酸中和剤の配合により、通常、得られる反応生成物(A)の水性液のpHを4〜10とすることが好ましく、pH6〜10とすることがさらに好ましい。上記反応物溶液に(b)成分を添加する時点において、(a)成分の加水分解性基の全部又は多くが加水分解されていることが好ましいが、加水分解性基の一部のみが加水分解されていてもよい。 A silanol group is generated by a hydrolysis reaction of a hydrolyzable group based on the component (a) in an aqueous medium. Thereafter, an acid neutralizing agent is blended in the resulting reaction solution, and then component (b) is added. The amount of the acid neutralizing agent used for acid neutralization of the generated reactant solution is 1.0 equivalent of the amino group of the silane coupling agent (a) in the reactant solution after neutralization. An amount of 0.1 to 1.0 equivalent, preferably 0.1 to 0.5 equivalent is suitable. When an acid neutralizing agent is blended in advance in the aqueous medium, the blending amount of the acid neutralizing agent in the reactant solution may be adjusted to be in the neutralization equivalent range. Usually, the pH of the aqueous liquid of the reaction product (A) obtained is preferably 4 to 10, more preferably 6 to 10, by blending this acid neutralizer. It is preferable that all or most of the hydrolyzable groups of the component (a) are hydrolyzed at the time of adding the component (b) to the reactant solution, but only a part of the hydrolyzable groups are hydrolyzed. May be.
上記酸中和された反応物溶液に(b)成分を添加した液は、(a)成分に基づくアミノ基と、(b)成分に基づくエポキシ基との付加反応、及び加水分解性基の加水分解反応が行われ、反応生成物(A)の水性液を得ることができる。これらの反応は、20〜100℃で0.5〜20時間、好ましくは40〜90℃で1〜10時間程度にて行うことが好適である。 The solution obtained by adding the component (b) to the acid-neutralized reactant solution is an addition reaction between the amino group based on the component (a) and the epoxy group based on the component (b), and the hydrolysis of the hydrolyzable group. A decomposition reaction is performed, and an aqueous liquid of the reaction product (A) can be obtained. These reactions are preferably carried out at 20 to 100 ° C. for 0.5 to 20 hours, preferably at 40 to 90 ° C. for about 1 to 10 hours.
〔反応生成物(A)の水性液の製法2〕
反応生成物(A)の水性液の製法2は、酸中和剤を含有する水性媒体中にて、エポキシ基を有する(b)成分の加水分解性基を加水分解させた後、アミノ基を有する(a)成分を添加して加水分解反応及び付加反応させて、反応生成物(A)の水性液を得る方法である。
[Method 2 for producing aqueous solution of reaction product (A)]
In the production method 2 of the aqueous liquid of the reaction product (A), the hydrolyzable group of the component (b) having an epoxy group is hydrolyzed in an aqueous medium containing an acid neutralizing agent, and then the amino group is converted. This is a method for obtaining an aqueous liquid of the reaction product (A) by adding the component (a) having a hydrolysis reaction and an addition reaction.
この製法2において、(b)成分は、一般に水への溶解性が劣るため、酸中和剤を含有する水性媒体を使用することが好ましい。水性媒体が酸中和剤を含有することによって、加水分解性基の加水分解を促進でき、反応物の水溶解性を向上することができる。 In this production method 2, since the component (b) is generally poor in solubility in water, it is preferable to use an aqueous medium containing an acid neutralizer. When the aqueous medium contains an acid neutralizing agent, hydrolysis of the hydrolyzable group can be promoted, and water solubility of the reaction product can be improved.
上記製法2において、水性媒体中に(b)成分を添加する際には、急激な反応を防止するため、(b)成分の添加を徐々に行うことが好ましい。水性媒体中に(b)成分を添加すると、(b)成分中の加水分解性基の加水分解が進行しシラノール基が生成する。この生成した反応物において、(b)成分の加水分解性基の全部又は多くが加水分解されていることが好ましいが、加水分解性基の一部のみが加水分解されていてもよい。 In the said manufacturing method 2, when adding (b) component in an aqueous medium, in order to prevent rapid reaction, it is preferable to add (b) component gradually. When the component (b) is added to the aqueous medium, hydrolysis of the hydrolyzable group in the component (b) proceeds to generate a silanol group. In the produced reaction product, it is preferable that all or most of the hydrolyzable groups of the component (b) are hydrolyzed, but only a part of the hydrolyzable groups may be hydrolyzed.
ついで、上記反応物溶液に、(a)成分を添加し、(a)成分に基づくアミノ基と、(b)成分に基づくエポキシ基との付加反応、及び加水分解性基の加水分解反応を行い、反応生成物(A)の水性液を得ることができる。 Next, the component (a) is added to the reactant solution, and an addition reaction between an amino group based on the component (a) and an epoxy group based on the component (b) and a hydrolysis reaction of the hydrolyzable group are performed. An aqueous liquid of the reaction product (A) can be obtained.
(a)成分添加後の上記反応は、通常、20〜100℃で0.5〜20時間、好ましくは40〜90℃で1〜10時間程度にて行うことが好適である。上記反応物溶液に(a)成分を添加した際において、液中に配合されている酸中和剤の量は、(a)成分のアミノ基1.0当量に対して0.1〜1.0当量、好ましくは0.1〜0.5当量となる量であることが好適である。この酸中和剤の配合により、通常、反応生成物(A)の水性液のpHを4〜10とすることが好ましく、pH6〜10とすることがさらに好ましい。 (A) It is suitable to perform the said reaction after component addition normally at 20-100 degreeC for 0.5 to 20 hours, Preferably it is 40 to 90 degreeC in about 1 to 10 hours. When the component (a) is added to the reactant solution, the amount of the acid neutralizing agent blended in the liquid is 0.1 to 1. with respect to 1.0 equivalent of the amino group of the component (a). It is suitable that the amount is 0 equivalent, preferably 0.1 to 0.5 equivalent. In general, the pH of the aqueous liquid of the reaction product (A) is preferably 4 to 10, more preferably 6 to 10, by blending the acid neutralizer.
つぎに、(a)成分と(b)成分とを無溶媒で又は有機溶剤中で反応させる工程を経てシラン反応物(c)の水性液を製造する製法3について説明する。 Next, Production Method 3 for producing an aqueous liquid of the silane reactant (c) through a step of reacting the component (a) and the component (b) without solvent or in an organic solvent will be described.
〔反応生成物(A)の水性液の製法3〕
反応生成物(A)の水性液の製法3は、有機溶剤中で又は無溶剤下で、シランカップリング剤(a)と、シランカップリング剤(b)とを、アミノ基とエポキシ基との反応に基づき付加反応させ、ついで該付加反応物を、水及び酸中和剤を含有する水性媒体中に溶解ないし分散させ、加水分解反応させて、反応生成物(A)の水性液を得る方法である。
[Method 3 for producing aqueous solution of reaction product (A)]
In the production method 3 of the aqueous liquid of the reaction product (A), the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are combined with an amino group and an epoxy group in an organic solvent or in the absence of a solvent. A method in which an addition reaction is carried out based on the reaction, and then the addition reaction product is dissolved or dispersed in an aqueous medium containing water and an acid neutralizing agent and subjected to a hydrolysis reaction to obtain an aqueous liquid of the reaction product (A) It is.
上記製法3は、まず、(a)成分と(b)成分とを、有機溶剤中で又は無溶剤下で、アミノ基とエポキシ基との反応に基づき付加反応させる。この付加反応は発熱反応であり、急激な反応を抑制することが好ましく、例えば、両者を徐々に混合し混合終了後、例えば、30分間〜2時間程度撹拌して、反応が収まってきた段階で、60〜90℃で1〜20時間程度加熱して付加反応を行うことが好適である。有機溶剤中で反応させる場合には、有機溶剤としては、水溶性で、かつ後工程での脱溶剤が容易であるものが好ましく、具体例として、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノールなどの低沸点水溶性溶剤を挙げることができる。 In the production method 3, first, the (a) component and the (b) component are subjected to an addition reaction based on the reaction between an amino group and an epoxy group in an organic solvent or in the absence of a solvent. This addition reaction is an exothermic reaction, and it is preferable to suppress an abrupt reaction. For example, after the two are gradually mixed and mixed, for example, stirring is performed for about 30 minutes to 2 hours, and the reaction is settled. It is preferable to carry out the addition reaction by heating at 60 to 90 ° C. for about 1 to 20 hours. When the reaction is carried out in an organic solvent, the organic solvent is preferably water-soluble and easy to remove in the subsequent step. Specific examples include low-boiling water such as ethanol, isopropanol, and n-propanol. Can be mentioned.
上記付加反応終了後、付加反応物を、酸中和剤を含有する水性媒体中に溶解ないし分散させ、加水分解反応させることによって反応生成物(A)の水性液を得ることができる。上記加水分解反応は、付加反応物を、酸中和剤を含有する水性媒体中に溶解ないし分散させ、例えば、20〜100℃で0.5〜20時間、好ましくは40〜90℃で1〜10時間程度反応させることによって行うことができる。上記付加反応物に配合される水性媒体中の酸中和剤の量は、使用される(a)成分のアミノ基1.0当量に対して、通常、0.1〜1.0当量、好ましくは0.1〜0.5当量となる量であることが好適である。この酸中和剤により、通常、得られる反応生成物(A)の水性液のpHを4〜10とすることが好ましく、pH6〜10とすることがさらに好ましい。
上記製法1〜3などによって得られる反応生成物(A)の水性液は、水性液に基づき、反応生成物(A)の固形分が3〜30質量%、好ましくは5〜20質量%の範囲内であることが好適である。
After completion of the addition reaction, the addition reaction product is dissolved or dispersed in an aqueous medium containing an acid neutralizing agent and subjected to a hydrolysis reaction, whereby an aqueous solution of the reaction product (A) can be obtained. In the hydrolysis reaction, the addition reaction product is dissolved or dispersed in an aqueous medium containing an acid neutralizing agent. For example, 20 to 100 ° C. for 0.5 to 20 hours, preferably 40 to 90 ° C. The reaction can be carried out for about 10 hours. The amount of the acid neutralizing agent in the aqueous medium to be blended with the addition reaction product is usually 0.1 to 1.0 equivalent, preferably 1.0 equivalent to the amino group 1.0 equivalent of the component (a) used. Is preferably in an amount of 0.1 to 0.5 equivalent. With this acid neutralizer, the pH of the aqueous solution of the reaction product (A) obtained is usually preferably 4 to 10, more preferably pH 6 to 10.
The aqueous liquid of the reaction product (A) obtained by the above production methods 1 to 3 is based on the aqueous liquid, and the solid content of the reaction product (A) is 3 to 30% by mass, preferably 5 to 20% by mass. It is preferable to be within.
工程2
工程2において、上記アルコキシシラン化合物(c)は、前記本発明の水性バインダ組成物の加水分解生成物(B)の項で説明したものと同じものを使用することができる。
Process 2
In step 2, the same alkoxysilane compound (c) as that described in the section of the hydrolysis product (B) of the aqueous binder composition of the present invention can be used.
加水分解生成物(B)は、水性媒体中でアルコキシシラン化合物(c)を加水分解反応させることによって得ることができる。 The hydrolysis product (B) can be obtained by hydrolyzing the alkoxysilane compound (c) in an aqueous medium.
上記加水分解反応は、必要に応じて酸中和剤を含有する、水性媒体中に溶解ないし分散させ、通常、pH2〜8の条件下で、例えば、20〜100℃で0.5〜20時間、好ましくは40〜90℃で1〜10時間程度反応させることによって行うことができる。アルコキシシラン化合物(c)が溶解し難い場合には、アルコキシシラン化合物(c)の溶解性を向上させるため水性媒体中にメタノールなどの低沸点アルコール溶剤を配合することが好ましい。
このようにして得られる加水分解生成物(B)の水性液は、水性液に基づき、加水分解生成物(B)の固形分が3〜30質量%、好ましくは5〜20質量%の範囲内であることが好適である。
The hydrolysis reaction is dissolved or dispersed in an aqueous medium containing an acid neutralizer as necessary, and is usually pH 2 to 8 at, for example, 20 to 100 ° C. for 0.5 to 20 hours. The reaction can be carried out preferably at 40 to 90 ° C. for about 1 to 10 hours. When the alkoxysilane compound (c) is difficult to dissolve, it is preferable to blend a low-boiling alcohol solvent such as methanol in the aqueous medium in order to improve the solubility of the alkoxysilane compound (c).
The aqueous liquid of the hydrolysis product (B) thus obtained has a solid content of the hydrolysis product (B) of 3 to 30% by mass, preferably 5 to 20% by mass, based on the aqueous liquid. It is preferable that
工程3
上記工程3において、安定化剤(C)は、前記本発明の水性バインダ組成物の安定化剤(C)の項で説明したものと同じものを使用することができる。
Process 3
In the step 3, the same stabilizer (C) as that described in the section of the stabilizer (C) of the aqueous binder composition of the present invention can be used.
工程3は、上記工程1で得た反応生成物(A)の水性液と、上記工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液とを、前記所定割合で混合し、かつ安定化剤(C)の量を前記所定量に調整して、生成物混合水性液を調製する工程である。 In step 3, the aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in the above step 1 and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in the above step 2 are mixed at the predetermined ratio and stabilized. In this step, the amount of the agent (C) is adjusted to the predetermined amount to prepare a product mixed aqueous liquid.
反応生成物(A)の水性液と加水分解生成物(B)の水性液との配合割合は、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0、好ましくは0.03〜1.0、さらに好ましくは0.05〜0.5となる割合である。 The mixing ratio of the aqueous liquid of the reaction product (A) and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) is such that the solid content mass ratio of the hydrolysis product (B) / the reaction product (A) is 0.00. The ratio is 01 to 2.0, preferably 0.03 to 1.0, and more preferably 0.05 to 0.5.
安定化剤(C)の量は、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量が0.1〜2.0、好ましくは0.2〜1.0の範囲内となるよう調整される。また、安定化剤(C)の一部として、リン酸を、反応生成物(A)の製造に用いられるシランカップリング剤(a)中のアミノ基1当量に対して、好ましくは0.03〜0.6当量、さらに好ましくは0.05〜0.5当量含有することが、得られる生成物混合水性液の液安定性などの面から好適である。 The amount of the stabilizer (C) is adjusted so that the neutralization equivalent of the amino group in the silane coupling agent (a) is in the range of 0.1 to 2.0, preferably 0.2 to 1.0. Is done. Further, as part of the stabilizer (C), phosphoric acid is preferably 0.03 with respect to 1 equivalent of the amino group in the silane coupling agent (a) used for the production of the reaction product (A). It is preferable from the viewpoint of the liquid stability of the resulting product mixed aqueous liquid that it is contained in an amount of ˜0.6 equivalent, more preferably 0.05 to 0.5 equivalent.
上記工程1〜3により得られる生成物混合水性液を、本発明のバインダ組成物とすることができるが、さらに下記工程4を経ることにより、生成物混合水性液中の有機溶剤量が低減され、引火点を有さない非危険物であるバインダ組成物とすることができる。 Although the product mixed aqueous liquid obtained by the above steps 1 to 3 can be used as the binder composition of the present invention, the amount of the organic solvent in the product mixed aqueous liquid is reduced by further passing through the following step 4. The binder composition can be a non-hazardous material having no flash point.
工程4
工程4は、上記工程3で調製された生成物混合水性液を脱溶剤して、バインダ組成物における固形分割合が、5〜30質量%であり、かつバインダ組成物における有機溶剤量が3質量%以下であって、バインダ組成物が引火点を有さない非危険物とする工程である。
Process 4
In step 4, the product mixed aqueous liquid prepared in step 3 above is removed, the solid content in the binder composition is 5 to 30% by mass, and the amount of organic solvent in the binder composition is 3%. %, And the binder composition is a non-hazardous material having no flash point.
上記工程3で調製された生成物混合水性液は、脱溶剤する前に、必要に応じて、水を混合して希釈してもよい。 The product mixed aqueous liquid prepared in the above step 3 may be diluted by mixing with water as necessary before removing the solvent.
脱溶剤工程は、液安定性が悪化しやすい工程であるが、本発明製造方法においては、脱溶剤工程の前に、工程3において生成物混合水性液は、安定化剤(C)量が調整されることによって、液の安定性を保持することができるものである。 The solvent removal step is a step in which the liquid stability is likely to deteriorate, but in the production method of the present invention, the amount of stabilizer (C) is adjusted in the product mixed aqueous liquid in step 3 before the solvent removal step. As a result, the stability of the liquid can be maintained.
この脱溶剤の条件は、生成物混合水性液中の、加水分解によって生成したアルコールなどの有機溶剤を除去でき、液安定性に支障がない限り、特に制限されるものではなく、通常、50〜90℃の温度で0.5〜20時間程度減圧蒸留することが好適である。脱溶剤工程による液pHの変化は小さいが、脱溶剤中や脱溶剤後の生成物混合水性液であるバインダ組成物のpHが上記範囲外となる場合には、安定化剤(C)(中和剤)の添加によってpHを調整することができる。
上記製造方法(I)において、工程4の後、必要に応じて、固形分調整、pH調整のため、水、中和剤などを配合することができる。
The solvent removal conditions are not particularly limited as long as the organic solvent such as alcohol produced by hydrolysis can be removed from the product mixed aqueous liquid, and the liquid stability is not hindered. It is preferable to carry out distillation under reduced pressure at a temperature of 90 ° C. for about 0.5 to 20 hours. When the pH of the binder composition, which is the product mixture aqueous solution during or after solvent removal, is outside the above range, the stabilizer (C) (medium The pH can be adjusted by the addition of a hydrating agent.
In the said manufacturing method (I), after process 4, water, a neutralizing agent, etc. can be mix | blended for solid content adjustment and pH adjustment as needed.
製造方法(II)
上記製造方法(I)の工程3において、前記工程1で得られる反応生成物(A)の水性液と、上記工程2で得られる加水分解生成物(B)の水性液とを混合するが、本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法(II)においては、この両者の水性液を混合する前に、反応生成物(A)の水性液及び加水分解生成物(B)の水性液のそれぞれを、別々に脱溶剤する工程を有する製造方法である。
Manufacturing method (II)
In the step 3 of the production method (I), the aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in the step 1 and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in the step 2 are mixed. In the manufacturing method (II) of the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents of this invention, before mixing both these aqueous liquids, the aqueous liquid of a reaction product (A) and a hydrolysis product (B) of It is a manufacturing method which has the process of removing each solvent separately.
本発明の金属表面処理剤用水性バインダ組成物の製造方法(II)は、下記工程1、1A、2、2A及び3Aを有する。
工程1:上記製造方法(I)における工程1と同じ工程、
工程1A:工程1で得た反応生成物(A)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の反応生成物(A)の水性液を得る工程、
工程2:上記製造方法(I)における工程2と同じ工程、
工程2A:工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の加水分解生成物(B)の水性液を得る工程、及び
工程3A:工程1Aで得た反応生成物(A)の水性液と工程2Aで得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程。
The manufacturing method (II) of the aqueous | water-based binder composition for metal surface treating agents of this invention has the following process 1, 1A, 2, 2A, and 3A.
Step 1: the same step as Step 1 in the production method (I),
Step 1A: A step of removing the aqueous solution of the reaction product (A) obtained in Step 1 to obtain an aqueous solution of the reaction product (A) having an organic solvent amount of 3% by mass or less,
Step 2: The same step as Step 2 in the production method (I),
Step 2A: Step of removing the aqueous solution of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 to obtain an aqueous solution of the hydrolysis product (B) having an organic solvent amount of 3% by mass or less, and Step 3A: The aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in the step 1A and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in the step 2A are converted into the hydrolysis product (B) / the reaction product (A). The amount of at least one stabilizer (C) mixed so that the solid mass ratio is 0.01 to 2.0 and selected from organic acid, inorganic phosphoric acid and nitric acid compound is silane coupling. A step of preparing a product mixed aqueous liquid so that the neutralization equivalent of amino group in agent (a) is within the range of 0.1 to 2.0.
上記工程1Aにおいて、脱溶剤前に、工程1で得た反応生成物(A)の水性液に、必要に応じて、水、安定化剤(C)などを混合することができる。
上記工程2Aにおいて、脱溶剤前に、工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液に、必要に応じて、水、安定化剤(C)などを混合することができる。
In step 1A, before removing the solvent, water, a stabilizer (C), and the like can be mixed with the aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in step 1 as necessary.
In the above step 2A, before removing the solvent, water, a stabilizer (C) and the like can be mixed with the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in step 2 as necessary.
上記工程3Aは、前記製造方法(I)の工程3において、工程1で得た反応生成物(A)の水性液のかわりに、工程1Aで得た脱溶剤後の反応生成物(A)の水性液を使用し、かつ工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液のかわりに、工程2Aで得た脱溶剤後の加水分解生成物(B)の水性液を使用する以外は、前記製造方法(I)の工程3と同様の工程である。 In step 3A of the production method (I), in place of the aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in step 1, the reaction product (A) after removal of the solvent obtained in step 1A is used in the step 3A. Except for using the aqueous liquid and using the aqueous liquid of the hydrolyzed product (B) after removal of the solvent obtained in Step 2A in place of the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2. This is the same step as step 3 of the production method (I).
本発明の製造方法(I)又は(II)によって得られるバインダ組成物のpHは、4.0〜10.0、好ましくはpH6.0〜10.0の範囲内である。また、本発明製造方法によるバインダ組成物は、その固形分割合が、5〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%の範囲内であることがさらに好適である。 The binder composition obtained by the production method (I) or (II) of the present invention has a pH of 4.0 to 10.0, preferably pH 6.0 to 10.0. Moreover, it is preferable that the solid content rate of the binder composition by this invention manufacturing method is 5-30 mass%, and it is further more preferable that it exists in the range of 5-20 mass%.
また、本発明のバインダ組成物を製造する他の方法として、例えば、上記製造方法(II)において、工程2Aを除いた製造方法、すなわち、脱溶剤した反応生成物(A)の水性液と、脱溶剤していない加水分解生成物(B)の水性液を混合する製造方法を挙げることができ、また、上記製造方法(II)において、工程1Aを除いた製造方法、すなわち、脱溶剤していない反応生成物(A)の水性液と、脱溶剤した加水分解生成物(B)の水性液を混合する製造方法などを挙げることができる。 Further, as another method for producing the binder composition of the present invention, for example, in the production method (II), a production method excluding Step 2A, that is, an aqueous liquid of the reaction product (A) which has been desolvated, The manufacturing method which mixes the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) which is not solvent-removed can be mentioned, Moreover, in the said manufacturing method (II), the manufacturing method except process 1A, ie, solvent removal is carried out. Examples thereof include a production method in which an aqueous liquid of a reaction product (A) not present and an aqueous liquid of a hydrolyzed product (B) that has been desolvated are mixed.
金属表面処理剤
本発明の金属表面処理剤は、上記金属表面処理剤用バインダ組成物及び防錆剤を含有するものである。
Metal surface treatment agent The metal surface treatment agent of this invention contains the said binder composition for metal surface treatment agents, and a rust preventive agent.
上記防錆剤としては、マンガン、コバルト、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、チタン、バナジウム、ジルコニウム、スズ、カルシウム、珪素、タングステン、モリブデン、ハフニウム及びアルミニウムなどの金属の金属化合物;無機リン酸、有機リン酸を挙げることができる。かかる金属化合物としては、例えば炭酸塩、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、フルオロ酸及びその塩、酸化物等であることができる。これらの金属化合物は、無水物であっても存在する場合の水和物であってもよい。 Examples of the rust preventive agent include manganese, cobalt, zinc, magnesium, nickel, titanium, vanadium, zirconium, tin, calcium, silicon, tungsten, molybdenum, hafnium and aluminum metal compounds; inorganic phosphoric acid, organic phosphoric acid Can be mentioned. Examples of such metal compounds include carbonates, phosphates, nitrates, sulfates, acetates, fluoro acids and salts thereof, oxides, and the like. These metal compounds may be anhydrides or hydrates when present.
上記金属化合物の代表例として、塩基性炭酸ジルコニウム(ZrCO4・ZrO2・8H2O)、炭酸ジルコニウムアンモニウム、硫酸ニッケル、硝酸ジルコニウム、硫酸バナジル、硫酸ジルコニウム、硝酸アルミニウム、酢酸ニッケル、酢酸ジルコニウム、酸化バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム;六フッ化チタン酸( H2TiF6)、六フッ化ジルコニウム酸(H2ZrF6)、六フッ化ケイ酸(H2SiF6)、六フッ化ハフニウム酸(H2HfF6)、六フッ化アルミニウム酸(H3AlF6)、四フッ化ホウ酸(HBF4)等のフルオロ酸、これらのフルオロ酸の塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛塩など)が挙げられる。上記金属化合物のうち、なかでも、チタン、バナジウム、ジルコニウムの金属化合物が好適である。 Representative examples of the metal compounds include basic zirconium carbonate (ZrCO 4 .ZrO 2 .8H 2 O), ammonium zirconium carbonate, nickel sulfate, zirconium nitrate, vanadyl sulfate, zirconium sulfate, aluminum nitrate, nickel acetate, zirconium acetate, oxidation Vanadium, ammonium metavanadate; hexafluorotitanic acid (H 2 TiF 6 ), hexafluorozirconic acid (H 2 ZrF 6 ), hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), hexafluorohafnium acid (H 2 Fluoro acids such as HfF 6 ), hexafluoroaluminum acid (H 3 AlF 6 ), tetrafluoroboric acid (HBF 4 ), and salts of these fluoro acids (eg, sodium salt, potassium salt, lithium salt, ammonium salt) , Amine salts, zinc salts, etc.). Among the above metal compounds, titanium, vanadium, and zirconium metal compounds are preferable.
防錆剤として使用することができる無機リン酸の具体例としては、リン酸(オルトリン酸)、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリンなどを挙げることができ、有機リン酸の具体例としては、アミノトリメチレンホスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、1−ヒドロキシメタン−1,1−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸等を挙げることができる。これらのうち、なかでも、リン酸、ヒドロキシメタンビスホスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸が好適である。 Specific examples of inorganic phosphoric acid that can be used as a rust inhibitor include phosphoric acid (orthophosphoric acid), trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrapolyphosphoric acid, Specific examples of the organic phosphoric acid include aminotrimethylenephosphonic acid, 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, 1-hydroxymethane-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid. Etc. Among these, phosphoric acid, hydroxymethane bisphosphonic acid, and 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid are preferable.
これらの防錆剤として使用し得る上記金属化合物、無機リン酸、有機リン酸は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 These metal compounds, inorganic phosphoric acid, and organic phosphoric acid that can be used as these rust inhibitors can be used alone or in combination of two or more.
金属表面処理剤における上記防錆剤の配合量は、耐食性、導電性及び表面処理剤の安定性の面から、反応生成物(A)と加水分解生成物(B)との合計固形分100質量部に対して、0.1〜100質量部であることが好ましく、0.5〜60質量%であることがより好ましい。 The compounding quantity of the said rust preventive agent in a metal surface treating agent is 100 mass of total solid content of a reaction product (A) and a hydrolysis product (B) from the surface of corrosion resistance, electroconductivity, and the stability of a surface treating agent. The amount is preferably 0.1 to 100 parts by mass and more preferably 0.5 to 60% by mass with respect to parts.
本発明の金属表面処理剤は、前記水性バインダ組成物及び上記防錆剤を必須成分として含有するものであり、さらに必要に応じ、有機樹脂成分、ワックス成分、充填剤、有機溶剤などを含有することができる。 The metal surface treatment agent of the present invention contains the aqueous binder composition and the rust inhibitor as essential components, and further contains an organic resin component, a wax component, a filler, an organic solvent, and the like as necessary. be able to.
上記有機樹脂成分は、得られる皮膜の耐食性向上などを目的に配合されるものであり、例えば、水溶性又は水分散性のフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などの有機樹脂成分を挙げることができる。有機樹脂成分を配合する場合、その配合量は、耐食性、導電性などの点から、金属表面処理剤の全固形分に基づいて、固形分量として、0.1〜30質量%、好ましくは0.3〜20質量%の範囲内であることが適している。 The organic resin component is blended for the purpose of improving the corrosion resistance of the resulting film, and examples include organic resin components such as water-soluble or water-dispersible phenol resins, epoxy resins, urethane resins, and acrylic resins. be able to. When the organic resin component is blended, the blending amount is 0.1 to 30% by mass, preferably 0. 0% as the solid content based on the total solid content of the metal surface treatment agent from the viewpoint of corrosion resistance and conductivity. It is suitable to be in the range of 3 to 20% by mass.
上記ワックス成分は、得られる皮膜表面に潤滑性を付与する成分であり、例えば、ポリオール化合物と脂肪酸とのエステル化物である脂肪酸エステルワックス、シリコン系ワックス、フッ素系ワックス、ポリエチレンなどのポリオレフィンワックス、ラノリン系ワックス、モンタンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びカルナウバワックスなどを挙げることができる。これらは、1種で又は2種以上を混合して使用することができる。ワックスを配合する場合、その配合量は、成型加工性、耐食性などの点から、金属表面処理剤の全固形分に対して、固形分量として、0.1〜10質量%、好ましくは0.3〜5質量%の範囲内であることが適している。 The wax component is a component that imparts lubricity to the surface of the obtained film. For example, a fatty acid ester wax that is an esterified product of a polyol compound and a fatty acid, a silicon wax, a fluorine wax, a polyolefin wax such as polyethylene, lanolin System wax, montan wax, microcrystalline wax and carnauba wax. These may be used alone or in combination of two or more. When the wax is blended, the blending amount is 0.1 to 10% by mass, preferably 0.3, as the solid content with respect to the total solid content of the metal surface treatment agent from the viewpoint of molding processability and corrosion resistance. It is suitable to be in the range of ˜5% by mass.
金属表面処理剤に必要に応じて配合できる充填剤としては、ジルコニアゾル、アルミナゾル、シリカゾル(コロイダルシリカ水分散液)等を挙げることができる。また、本発明の金属表面処理剤の水性媒体は、通常、水であるが、例えば、乾燥速度を調整したり、塗工性をよくするため等の目的で少量(例えば水性媒体全体の5質量%以下)のメタノール、エタノール、プロパノールなどの低級アルコール等の有機溶媒を含有する水性媒体であってもよい。この有機溶媒は、水性バインダ組成物を得る際に行う脱溶剤工程において、残留するアルコールなどの有機溶剤であっても、金属表面処理剤を得る際に後添加するものであってもよい。 Examples of the filler that can be added to the metal surface treatment agent as needed include zirconia sol, alumina sol, silica sol (colloidal silica aqueous dispersion), and the like. Further, the aqueous medium of the metal surface treatment agent of the present invention is usually water, but a small amount (for example, 5 mass of the entire aqueous medium) for the purpose of, for example, adjusting the drying speed or improving the coating property. % Or less) may be an aqueous medium containing an organic solvent such as a lower alcohol such as methanol, ethanol or propanol. This organic solvent may be an organic solvent such as alcohol remaining in the solvent removal step performed when obtaining the aqueous binder composition, or may be added later when obtaining the metal surface treatment agent.
本発明の表面処理剤は、建浴用組成物(濃縮液)及び作業用組成物(希釈液)の両方を包含する。建浴用組成物における全固形分濃度は10〜40質量%であるのが好ましく、15〜30質量%であるのがより好ましい。作業用組成物における全固形分濃度は、1〜40質量%であるのが好ましく、5〜30質量%であるのがより好ましい。 The surface treating agent of the present invention includes both a building bath composition (concentrated liquid) and a working composition (diluted liquid). The total solid concentration in the composition for building bath is preferably 10 to 40% by mass, and more preferably 15 to 30% by mass. The total solid concentration in the working composition is preferably 1 to 40% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass.
本発明の表面処理剤を作業用組成物として用いる場合、固形分濃度を10質量%としたとき、測定温度20℃、B型回転粘度計にて60rpmの条件にて測定した粘度が、10mPa・s以下であることが、表面処理剤の塗装性の面から好適である。 When the surface treatment agent of the present invention is used as a working composition, when the solid content concentration is 10% by mass, the viscosity measured under the conditions of a measurement temperature of 20 ° C. and a B-type rotational viscometer at 60 rpm is 10 mPa · It is suitable from the surface of the coating property of a surface treating agent that it is below s.
また、本発明の表面処理剤は、pHが、5.0〜10.0の範囲が好ましく、6.0〜9.0の範囲であることがより好ましい。その際、pH調整剤としては、表面処理用組成物のpHを上げる場合には、アンモニア水、アミン化合物、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩等が用いられ、pHを下げる場合には、前記した酸中和剤として例示した酸で調整することが好ましい。pHが低すぎると、基材表面との反応性が過多になるので、得られる皮膜の成膜性、導電性が不良になる傾向にある。またpHが高すぎると、表面処理用組成物の安定性が低下し、また、得られる皮膜の耐食性が低下する傾向がある。 In addition, the surface treatment agent of the present invention preferably has a pH in the range of 5.0 to 10.0, and more preferably in the range of 6.0 to 9.0. At that time, as the pH adjuster, when raising the pH of the surface treatment composition, ammonia water, amine compound, alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, alkali metal carbonate such as sodium carbonate, etc. are used. In order to lower the pH, it is preferable to adjust with the acid exemplified as the acid neutralizing agent. If the pH is too low, the reactivity with the substrate surface becomes excessive, and the film formability and conductivity of the resulting film tend to be poor. Moreover, when pH is too high, stability of the composition for surface treatment will fall, and there exists a tendency for the corrosion resistance of the membrane | film | coat obtained to fall.
金属材料の表面処理方法
本発明の表面処理方法は、上記金属表面処理剤を、金属材料表面に塗布し、乾燥して、金属材料表面に、乾燥皮膜重量0.05〜3.0g/m2、好ましくは0.1〜1.0g/m2、さらに好ましくは0.2〜0.8g/m2の乾燥質量を有する表面処理皮膜を形成することを特徴とする。
乾燥後の皮膜質量が0.05g/m2未満の場合、金属材料を被覆することが困難になり、耐食性が不十分になる。また乾燥後の皮膜質量が3.0g/m2を超えると、導電性が低下する傾向がある。
Surface treatment method of metal material In the surface treatment method of the present invention, the metal surface treatment agent is applied to the surface of the metal material and dried to give a dry film weight of 0.05 to 3.0 g / m 2 on the surface of the metal material. The surface treatment film having a dry mass of preferably 0.1 to 1.0 g / m 2 , more preferably 0.2 to 0.8 g / m 2 is formed.
When the film mass after drying is less than 0.05 g / m 2 , it becomes difficult to coat the metal material and the corrosion resistance becomes insufficient. On the other hand, when the film mass after drying exceeds 3.0 g / m 2 , the conductivity tends to decrease.
上記金属表面処理剤を塗布する方法は、特に制限されるものではなく、例えば浸漬法、スプレー法、ロールコート法などを用いることができる。金属材料表面上に形成された表面処理剤層の乾燥は加熱乾燥が好ましく、特に制限されるものではないが、通常、加熱温度50〜250℃程度で1〜60秒程度乾燥させることが好ましい。 The method for applying the metal surface treatment agent is not particularly limited, and for example, an immersion method, a spray method, a roll coating method, or the like can be used. The surface treatment agent layer formed on the surface of the metal material is preferably dried by heating, and is not particularly limited, but is usually preferably dried at a heating temperature of about 50 to 250 ° C. for about 1 to 60 seconds.
本発明の金属表面処理剤を塗布する金属材料は、特に制限されるものではなく、例えば、鉄板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金(例えば、鉄−亜鉛、アルミニウム−亜鉛、ニッケル−亜鉛合金など)めっき鋼板、スズめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板等が挙げられる。該金属材料の種類のみならず、寸法、形状などにも特に制限はない。本発明の金属表面処理剤によって表面処理する金属材料としては、なかでも亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板を好適に使用することができる。 The metal material to which the metal surface treatment agent of the present invention is applied is not particularly limited, and for example, iron plate, galvanized steel plate, zinc alloy (for example, iron-zinc, aluminum-zinc, nickel-zinc alloy, etc.) plating A steel plate, a tin plating steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, an aluminum alloy plate, etc. are mentioned. There is no particular limitation on not only the type of the metal material but also the size and shape. As the metal material to be surface-treated with the metal surface treating agent of the present invention, among others, a galvanized steel plate and a zinc alloy plated steel plate can be suitably used.
本発明の金属表面処理剤が貯蔵安定性に優れる理由は、2種以上の互いに反応する反応性基を有するシランカップリング剤の混合物をバインダ成分に用いた組成物においては、貯蔵中に、反応性基同士が反応して貯蔵安定性を低下させることがあるが、本発明の表面処理剤においては、シランカップリング剤が有するアミノ基とエポキシ基とを予め反応させ、未反応のエポキシ基が実質的に残存しない反応生成物(A)を用いるため、貯蔵中にアミノ基とエポキシ基とが反応して貯蔵安定性を低下させることがないこと、また、バインダ成分が、安定化剤(C)によって安定化されており、加水分解されて生成したシラノール基の縮合が抑制されることによるものであると考えられる。本発明者らは、シラノール基が、安定化剤(B)であるリン酸系酸化合物や硝酸系酸化合物などに配位して安定化し、シラノール基同士の反応が抑制されるものと考えている。 The reason why the metal surface treatment agent of the present invention is excellent in storage stability is that, in a composition using a mixture of two or more kinds of silane coupling agents having reactive groups that react with each other as a binder component, the reaction occurs during storage. In the surface treatment agent of the present invention, the amino group and the epoxy group of the silane coupling agent are reacted in advance to cause unreacted epoxy groups to react. Since the reaction product (A) that does not substantially remain is used, the amino group and the epoxy group do not react with each other during storage to reduce the storage stability, and the binder component contains a stabilizer (C It is thought that this is due to the suppression of condensation of silanol groups produced by hydrolysis. The present inventors consider that the silanol group is coordinated and stabilized with a phosphoric acid compound or a nitric acid compound which is the stabilizer (B), and the reaction between the silanol groups is suppressed. Yes.
本発明の金属表面処理剤を塗布した金属表面を加熱し乾燥すると、シランカップリング剤の反応生成物(A)や加水分解生成物(B)中のシラノール基同士の脱水縮合によりシロキサン結合を有する連続皮膜が形成される。上記生成したシロキサン結合を有する難溶性化合物を含む皮膜によるバリアー効果が発揮されるので金属材料の耐食性が向上するとともに、シロキサン結合に基づく皮膜であるため、導電性の低下を抑制できるものと考えられる。また、シランカップリング剤やアルコキシシラン化合物の加水分解で生じたシラノール基は、金属材料表面と反応してオキサン結合を形成し密着性を向上させるとともに耐食性の向上に寄与するものである。 When the metal surface coated with the metal surface treatment agent of the present invention is heated and dried, it has a siloxane bond by dehydration condensation between silanol groups in the reaction product (A) or hydrolysis product (B) of the silane coupling agent. A continuous film is formed. Since the barrier effect of the film containing the poorly soluble compound having a siloxane bond generated as described above is exhibited, the corrosion resistance of the metal material is improved, and since the film is based on the siloxane bond, it is considered that the decrease in conductivity can be suppressed. . In addition, silanol groups generated by hydrolysis of a silane coupling agent or an alkoxysilane compound react with the metal material surface to form an oxane bond to improve adhesion and contribute to improvement of corrosion resistance.
次に実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。本発明はこれらの実施例により限定されるものでない。「部」及び「%」は、特に断りがない限りいずれも質量基準によるものとする。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited by these examples. “Part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
反応生成物(A)の製造
製造例1
還流冷却器、温度計、攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、脱イオン水850部を配合し、氷浴で冷却しながらN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン53部を徐々に投入し溶解させた。ついで、この内容物に酢酸23部を配合して中和した後、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン57部を投入し、30分間攪拌して溶解させた後、89%リン酸水溶液11部を加え、ついで80℃で5時間加熱し反応を完了させ反応生成物の水性液を得た。1H−NMR測定結果からこの反応生成物にはエポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は1.0である。
Production Example 1 of Reaction Product (A)
A separable flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer was mixed with 850 parts of deionized water, and 53 parts of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was added while cooling in an ice bath. Slowly charged and dissolved. Next, after adding 23 parts of acetic acid to this content and neutralizing, 57 parts of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane was added, dissolved by stirring for 30 minutes, and 11 parts of 89% aqueous phosphoric acid solution. And then heated at 80 ° C. for 5 hours to complete the reaction to obtain an aqueous solution of the reaction product. From the result of 1H-NMR measurement, it was confirmed that no epoxy group remained in this reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 1.0.
ついで、この反応生成物の水性液に脱イオン水300部を加えて溶解させた後、60〜70℃で、減圧蒸留にて1000部となるまで濃縮した。このようにして加水分解で生じたアルコールを水分とともに留去した後、200メッシュのフィルターでろ過し、脱溶剤した反応生成物水性液A1を得た。 Next, 300 parts of deionized water was added to the aqueous solution of the reaction product and dissolved, and then concentrated at 60 to 70 ° C. to 1000 parts by vacuum distillation. After the alcohol produced by hydrolysis was distilled off together with moisture in this way, the reaction product aqueous solution A1 was obtained by filtration through a 200 mesh filter to remove the solvent.
反応生成物水性液A1において、固形分は10%、pH6.1であり、ガスクロマトグラフによって測定したアルコール濃度は1.5%未満で、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A1の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3当量である。反応生成物水性液A1の樹脂固形分の重量平均分子量は約4000であった。 In the reaction product aqueous liquid A1, the solid content was 10% and pH 6.1, the alcohol concentration measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A1 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3 equivalents to 1 equivalent of epoxy group of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane used. The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A1 was about 4000.
製造例2
還流冷却器、温度計、攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、脱イオン水850部と酢酸19部を配合し、攪拌しながら、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン61部を徐々に投入し、10分間攪拌して溶解させた。ついで、この中にN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン57部を徐々に投入し30分間攪拌して溶解させた後、89%リン酸水溶液6部を加え、ついで80℃で5時間加熱し反応を完了させ反応生成物の水性液を得た。1H−NMR測定結果からこの反応生成物にはエポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は0.7である。
Production Example 2
In a separable flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, 850 parts of deionized water and 19 parts of acetic acid were blended, and 61 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was gradually added while stirring. Stir for 10 minutes to dissolve. Next, 57 parts of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was gradually added into this, and dissolved by stirring for 30 minutes. Then, 6 parts of 89% aqueous phosphoric acid solution was added, and then 80 parts. The reaction was completed by heating at 5 ° C. for 5 hours to obtain an aqueous solution of the reaction product. From the result of 1H-NMR measurement, it was confirmed that no epoxy group remained in this reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 0.7.
ついで、この反応生成物の水性液に脱イオン水300部を加えて溶解させた後、60〜70℃で減圧蒸留にて1000部となるまで濃縮した。このようにして加水分解で生じたアルコールを水分とともに留去し、200メッシュのフィルターでろ過し、脱溶剤した反応生成物水性液A2を得た。 Subsequently, 300 parts of deionized water was added to the aqueous solution of the reaction product and dissolved, and then concentrated to 1000 parts by distillation under reduced pressure at 60 to 70 ° C. Thus, alcohol produced by hydrolysis was distilled off together with moisture, filtered through a 200-mesh filter, and solvent-removed reaction product aqueous liquid A2 was obtained.
反応生成物水性液A2において、固形分は10%、pH6.7であった。ガスクロマトグラフによって測定したアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A2の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3当量である。反応生成物水性液A2の樹脂固形分の重量平均分子量は約4000であった。 In the reaction product aqueous liquid A2, the solid content was 10% and pH 6.7. The alcohol concentration measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A2 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane used. The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A2 was about 4000.
製造例3
還流冷却器、温度計、攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン57部を配合し、これにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン61部を撹拌下にて3時間かけて滴下した。滴下により発熱したが、40℃以下となるよう保持し、滴下終了後、1時間、撹拌下にて熟成、放冷した後、加熱し80℃で5時間反応させた。ついで、酢酸28部と脱イオン水850部を配合して30分間攪拌して反応後の内容物を溶解、加水分解反応させ、ついで89%リン酸水溶液6部を加えてさらに30分間攪拌し、溶解させて反応生成物の水性液を得た。1H−NMR測定結果から、この反応生成物にはエポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は1.0である。
Production Example 3
A separable flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer was mixed with 57 parts of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane 61 was added thereto. The portion was added dropwise over 3 hours under stirring. Although it generated heat | fever by dripping, it hold | maintained to 40 degrees C or less, and after completion | finish of dripping, after ageing | curing | ripening and cooling with stirring for 1 hour, it heated and made it react at 80 degreeC for 5 hours. Next, 28 parts of acetic acid and 850 parts of deionized water were mixed and stirred for 30 minutes to dissolve and hydrolyze the contents after the reaction, then 6 parts of 89% phosphoric acid aqueous solution was added and stirred for another 30 minutes. An aqueous solution of the reaction product was obtained by dissolution. From the result of 1H-NMR measurement, it was confirmed that no epoxy group remained in this reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 1.0.
ついで、この反応生成物の水性液に脱イオン水300部を加えて溶解させた後、60〜70℃で、減圧蒸留にて1000部となるまで濃縮して、加水分解で生じたアルコールを水分とともに留去し、ついで、200メッシュのフィルターでろ過し、脱溶剤した反応生成物水性液A3を得た。 Subsequently, 300 parts of deionized water was added to the aqueous solution of the reaction product and dissolved, and then concentrated at 60 to 70 ° C. to 1000 parts by distillation under reduced pressure. The reaction product aqueous solution A3 was obtained by removing the solvent together and then filtering through a 200 mesh filter to remove the solvent.
反応生成物水性液A3において、固形分は10%、pH6.5であった。ガスクロマトグラフによって測定した反応生成物水性液A3中のアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A3の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3当量である。反応生成物水性液A3の樹脂固形分の重量平均分子量は約4500であった。 In the reaction product aqueous solution A3, the solid content was 10% and the pH was 6.5. The alcohol concentration in the reaction product aqueous liquid A3 measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A3 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane used. The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A3 was about 4500.
製造例4
製造例3において、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランの配合量57部を62部に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの配合量61部を56部に変更し、酢酸の配合量28部を30部に変更する以外は製造例3と同様の操作を行い、反応生成物の水性液を得た。
反応生成物の水性液は、1H−NMR測定結果から、エポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は1.0である。
Production Example 4
In Production Example 3, 57 parts of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was changed to 62 parts, and 61 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was changed to 56 parts. Then, the same operation as in Production Example 3 was carried out except that 28 parts of the acetic acid was changed to 30 parts to obtain an aqueous solution of the reaction product.
From the 1H-NMR measurement result, it was confirmed that no epoxy group remained in the aqueous liquid of the reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 1.0.
この反応生成物の水性液に脱イオン水を加え、減圧蒸留にて脱溶剤して得た反応生成物水性液A4において、固形分は10%、pH6.5であった。ガスクロマトグラフによって測定した反応生成物水性液A4中のアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A4の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3.5当量である。反応生成物水性液A4の樹脂固形分の重量平均分子量は約4000であった。 In the reaction product aqueous solution A4 obtained by adding deionized water to the aqueous solution of the reaction product and removing the solvent by distillation under reduced pressure, the solid content was 10% and the pH was 6.5. The alcohol concentration in the reaction product aqueous liquid A4 measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A4 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3.5 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane used. . The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A4 was about 4000.
製造例5
製造例1において、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン53部を3−アミノプロピルトリエトキシシラン65部に変更し、酢酸の配合量23部を7部に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの配合量61部を70部に、89%リン酸水溶液の配合量6部を3部に変更する以外は、製造例1と同様の操作を行い、反応生成物の水性液を得た。
反応生成物の水性液は、1H−NMR測定結果から、エポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は0.5である。
Production Example 5
In Production Example 1, 53 parts of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane was changed to 65 parts of 3-aminopropyltriethoxysilane, 23 parts of acetic acid was added to 7 parts, and γ- The same operation as in Production Example 1 was performed except that 61 parts of glycidoxypropyltrimethoxysilane was changed to 70 parts and 6 parts of 89% phosphoric acid aqueous solution was changed to 3 parts. An aqueous liquid was obtained.
From the 1H-NMR measurement result, it was confirmed that no epoxy group remained in the aqueous liquid of the reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 0.5.
この反応生成物の水性液に脱イオン水を加え、減圧蒸留にて脱溶剤して得た反応生成物水性液A5において、固形分は10%、pH7.1であった。ガスクロマトグラフによって測定した反応生成物水性液A5中のアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A5の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ基1当量に対する、3−アミノプロピルトリエトキシシランのアミノ基の活性水素の量は2.0当量である。反応生成物水性液A5の樹脂固形分の重量平均分子量は約3000であった。 In the reaction product aqueous solution A5 obtained by adding deionized water to the aqueous solution of this reaction product and removing the solvent by distillation under reduced pressure, the solid content was 10% and the pH was 7.1. The alcohol concentration in the reaction product aqueous liquid A5 measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A5 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of 3-aminopropyltriethoxysilane is 2.0 equivalents relative to 1 equivalent of epoxy group of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane used. The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A5 was about 3000.
製造例6
製造例2において、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン61部をγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン72部に変更する以外は、製造例2と同様の操作を行い、反応生成物の水性液を得た。
反応生成物の水性液は、1H−NMR測定結果から、エポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物の水性液における中和当量は0.7である。
Production Example 6
In Production Example 2, the same operation as in Production Example 2 was carried out except that 61 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was changed to 72 parts of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane. Got.
From the 1H-NMR measurement result, it was confirmed that no epoxy group remained in the aqueous liquid of the reaction product. The neutralization equivalent of the reaction product in the aqueous liquid is 0.7.
この反応生成物の水性液に脱イオン水を加え、減圧蒸留にて脱溶剤して得た反応生成物水性液A6において、固形分は10%、pH6.7であった。ガスクロマトグラフによって測定した反応生成物水性液A6中のアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。反応生成物水性液A6の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3.0当量である。反応生成物水性液A6の樹脂固形分の重量平均分子量は約4000であった。 In the reaction product aqueous solution A6 obtained by adding deionized water to the aqueous solution of the reaction product and removing the solvent by distillation under reduced pressure, the solid content was 10% and the pH was 6.7. The alcohol concentration in the reaction product aqueous liquid A6 measured by gas chromatography was less than 1.5%, and no flash point was observed. The solid content of the reaction product aqueous liquid A6 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3.0 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane used. . The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A6 was about 4000.
製造例7
製造例1において、最初に配合する脱イオン水850部を856部に変更し、かつ反応生成物の水性液に脱イオン水300部を添加せず、かつ減圧蒸留による脱溶剤を行わない以外は、製造例1と同様にして反応生成物水性液A7を得た。
Production Example 7
In Production Example 1, except that 850 parts of deionized water initially blended is changed to 856 parts, 300 parts of deionized water is not added to the aqueous liquid of the reaction product, and no solvent is removed by vacuum distillation. In the same manner as in Production Example 1, a reaction product aqueous solution A7 was obtained.
反応生成物水性液A7は、1H−NMR測定結果から、エポキシ基は残存していないことを確認した。反応生成物水性液A7における中和当量は1.0であり、pH6.1であった。反応生成物水性液A7の固形分は10%であった。ガスクロマトグラフによって測定した反応生成物水性液A7中のアルコール濃度は5.0%であり、引火点は76℃であった。反応生成物水性液A7の固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3.0当量である。反応生成物水性液A7の樹脂固形分の重量平均分子量は約3500であった。 From the 1H-NMR measurement result, it was confirmed that no epoxy group remained in the reaction product aqueous solution A7. In the reaction product aqueous solution A7, the neutralization equivalent was 1.0, and the pH was 6.1. The solid content of the reaction product aqueous solution A7 was 10%. The alcohol concentration in the reaction product aqueous liquid A7 measured by gas chromatography was 5.0%, and the flash point was 76 ° C. The solid content of the reaction product aqueous liquid A7 did not have an alkoxysilyl group, and the alkoxysilyl group was hydrolyzed. The amount of active hydrogen of the amino group of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is 3.0 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane used. . The weight average molecular weight of the resin solid content of the reaction product aqueous liquid A7 was about 3500.
下記表1に製造例1〜7で得た反応生成物水性液の配合、性状などを示す。表1においては水の配合量の記載は省略する。 Table 1 below shows the composition and properties of the reaction product aqueous solutions obtained in Production Examples 1 to 7. In Table 1, description of the blending amount of water is omitted.
製造例8
ビーカー中に、脱イオン水100部、酢酸1部を配合し攪拌した。室温にて、この液中に、メチルトリメトキシシラン27部を攪拌しながら徐々に添加し、添加終了後、30分間攪拌し、無色透明の液体を得た。この液体をナス型フラスコに移し、脱イオン水128部を加えて希釈し、ロータリー型エバポレータで、内容物が128部になるまで濃縮して、メチルトリメトキシシランの加水分解生成物の水性液B1を得た。得られた水性液B1は、固形分10%、pH4であった。
Production Example 8
In a beaker, 100 parts of deionized water and 1 part of acetic acid were mixed and stirred. At room temperature, 27 parts of methyltrimethoxysilane was gradually added to this liquid with stirring. After the addition was completed, the mixture was stirred for 30 minutes to obtain a colorless and transparent liquid. This liquid is transferred to an eggplant-shaped flask, diluted by adding 128 parts of deionized water, concentrated with a rotary evaporator until the content is 128 parts, and an aqueous liquid B1 of a hydrolyzed product of methyltrimethoxysilane. Got. The obtained aqueous liquid B1 had a solid content of 10% and a pH of 4.
製造例9
ビーカー中に、脱イオン水80部、メタノール20部、酢酸1部を配合し攪拌した。室温にて、この液中に、プロピルトリメトキシシラン22部を攪拌しながら徐々に添加し、添加終了後、30分間攪拌し、無色透明の液体を得た。この液体をナス型フラスコに移し、脱イオン水123部を加えて希釈し、ロータリー型エバポレータで、内容物が123部になるまで濃縮して、プロピルトリメトキシシランの加水分解生成物の水性液B2を得た。得られた水性液B2は、固形分10%、pH4であった。
Production Example 9
In a beaker, 80 parts of deionized water, 20 parts of methanol, and 1 part of acetic acid were mixed and stirred. At room temperature, 22 parts of propyltrimethoxysilane was gradually added to this liquid with stirring. After the addition was completed, the mixture was stirred for 30 minutes to obtain a colorless and transparent liquid. This liquid is transferred to an eggplant-shaped flask, diluted with 123 parts of deionized water, concentrated with a rotary evaporator until the content is 123 parts, and an aqueous liquid B2 of a hydrolysis product of propyltrimethoxysilane. Got. The obtained aqueous liquid B2 had a solid content of 10% and a pH of 4.
製造例10
ビーカー中に、脱イオン水80部、エタノール20部、酢酸1部を配合し、攪拌した。室温にて、この液中に、メチルトリエトキシシラン38部を攪拌しながら徐々に添加し、添加終了後、30分間攪拌し、無色透明の液体を得た。この液体をナス型フラスコに移し、脱イオン水139部を加えて希釈し、ロータリー型エバポレータで、内容物が123部になるまで濃縮して、メチルトリエトキシシランの加水分解生成物の水性液B3を得た。得られた水性液B3は、固形分10%、pH4であった。
Production Example 10
In a beaker, 80 parts of deionized water, 20 parts of ethanol, and 1 part of acetic acid were blended and stirred. At room temperature, 38 parts of methyltriethoxysilane was gradually added to this liquid with stirring. After the addition was completed, the liquid was stirred for 30 minutes to obtain a colorless and transparent liquid. This liquid is transferred to an eggplant-shaped flask, diluted by adding 139 parts of deionized water, concentrated with a rotary evaporator until the content is 123 parts, and an aqueous liquid B3 of a hydrolyzed product of methyltriethoxysilane. Got. The obtained aqueous liquid B3 had a solid content of 10% and a pH of 4.
製造例11
ビーカー中に、脱イオン水100部、酢酸1部を配合し攪拌した。室温にて、この液中に、メチルトリメトキシシラン27部を攪拌しながら徐々に添加し、添加終了後、30分間攪拌し、無色透明の液体である、メチルトリメトキシシランの加水分解生成物の水性液B4を得た。得られた水性液B4は、固形分10%、pH2であった。
Production Example 11
In a beaker, 100 parts of deionized water and 1 part of acetic acid were mixed and stirred. At room temperature, 27 parts of methyltrimethoxysilane was gradually added to this liquid while stirring. After the addition was completed, the mixture was stirred for 30 minutes to obtain a hydrolysis product of methyltrimethoxysilane, which was a colorless and transparent liquid. Aqueous liquid B4 was obtained. The obtained aqueous liquid B4 had a solid content of 10% and a pH of 2.
下記表2に製造例8〜11で得た加水分解生成物の水性液の配合、性状などを示す。 Table 2 below shows the composition and properties of the aqueous liquids of the hydrolysis products obtained in Production Examples 8 to 11.
実施例1
製造例1で得た反応生成物水性液A1の量100部に対し、製造例8で得た加水分解生成物水性液B1を5部配合し混合し、pHが6.0未満の場合にはアンモニア水を添加してpH6.0に調整し固形分10%の水性バインダ組成物を得た。
Example 1
When 100 parts of the reaction product aqueous liquid A1 obtained in Production Example 1 is mixed and mixed with 5 parts of the hydrolysis product aqueous liquid B1 obtained in Production Example 8, and the pH is less than 6.0, Ammonia water was added to adjust the pH to 6.0 to obtain an aqueous binder composition having a solid content of 10%.
実施例2〜16及び比較例1
実施例1において、下記表3に示す種類及び配合とする以外、実施例1と同様に行い、各水性バインダ組成物を得た。
Examples 2 to 16 and Comparative Example 1
In Example 1, it carried out similarly to Example 1 except setting it as the kind and mixing | blending shown in following Table 3, and obtained each aqueous | water-based binder composition.
実施例17
製造例7で得た反応生成物水性液A7の量100部に対し、製造例11で得た加水分解生成物水性液B4を20部徐々に配合、混合し、無色透明の液体を得た。この液体をナス型フラスコに移し、脱イオン水50部を加えて希釈し、ロータリー型エバポレータで、内容物が120部になるまで濃縮し、pHが6.0未満の場合にはアンモニア水を添加してpH6.0に調整し固形分10%の水性バインダ組成物を得た。
Example 17
20 parts of the hydrolysis product aqueous liquid B4 obtained in Production Example 11 was gradually blended and mixed with 100 parts of the reaction product aqueous liquid A7 obtained in Production Example 7 to obtain a colorless and transparent liquid. Transfer this liquid to an eggplant-shaped flask, dilute it with 50 parts of deionized water, concentrate with a rotary evaporator until the content is 120 parts, and add aqueous ammonia if the pH is less than 6.0. Thus, the pH was adjusted to 6.0 to obtain an aqueous binder composition having a solid content of 10%.
比較例2
製造例8で得た加水分解生成物水性液B1そのものを水性バインダ組成物とした。
Comparative Example 2
The hydrolysis product aqueous liquid B1 itself obtained in Production Example 8 was used as an aqueous binder composition.
比較例3
製造例1で得た反応生成物水性液A1そのものを水性バインダ組成物とした。
Comparative Example 3
The reaction product aqueous liquid A1 itself obtained in Production Example 1 was used as an aqueous binder composition.
水性バインダ組成物の貯蔵試験
実施例1〜17ならびに比較例1〜3で作成した水性バインダ組成物を、各々20℃、30℃、40℃、50℃の各温度で30日間貯蔵し、液状態を、液外観、液粘度に基づき下記基準で貯蔵安定性を評価した。その結果を下記表3に示す。初期の液状態も併せて記載する。液粘度は、測定温度20℃、B型回転粘度計にて60rpmの条件で測定した。
○:液外観は無色〜単黄色透明で、かつ粘度2.5mPa・s以下
△:液外観はわずかな濁り、沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は粘度が2.5mPa・sを超えるが著しい増粘やゲル化は認めらない。
×:液外観はかなりの濁り、沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は著しい増粘もしくはゲル化が認められる。
Storage test of aqueous binder composition The aqueous binder compositions prepared in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3 were stored for 30 days at 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C and 50 ° C, respectively, and in a liquid state The storage stability was evaluated according to the following criteria based on the liquid appearance and liquid viscosity. The results are shown in Table 3 below. The initial liquid state is also described. The liquid viscosity was measured under the conditions of a measurement temperature of 20 ° C. and a B-type rotational viscometer at 60 rpm.
○: The liquid appearance is colorless to single yellow and transparent, and the viscosity is 2.5 mPa · s or less. Δ: The liquid appearance is slightly turbid, precipitates or floats are observed, or the viscosity exceeds 2.5 mPa · s. No thickening or gelation is observed.
X: The liquid appearance is considerably turbid, precipitates or suspended matters are observed, or significant thickening or gelation is observed.
金属表面処理剤の調製
実施例18〜22ならびに比較例4〜6
金属表面処理剤の配合及び液安定性を下記表4に示す。下記表4に示す配合組成となるように各成分を配合し、酢酸又はアンモニア水を用いてpH7.0に調整して各金属表面処理剤を得た。
Preparation Examples 18-22 of Metal Surface Treatment Agents and Comparative Examples 4-6
Table 4 below shows the formulation and liquid stability of the metal surface treatment agent. Each component was blended so as to have the blending composition shown in Table 4 below, and adjusted to pH 7.0 using acetic acid or aqueous ammonia to obtain each metal surface treating agent.
上記表4における貯蔵安定性は、所定の温度で1週間貯蔵した後の液外観及び液粘度に基づいて下記基準で評価した。液粘度は、測定温度20℃、B型回転粘度計にて60rpmの条件で測定した。
○:透明、粘度10mPa・s以下
△:液外観はわずかな濁り、沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は粘度が10mPa・sを超えるが著しい増粘やゲル化は認めらない。
×:液外観はかなりの濁り、沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は著しい増粘もしくはゲル化が認められる。
The storage stability in Table 4 was evaluated according to the following criteria based on the liquid appearance and liquid viscosity after storage at a predetermined temperature for 1 week. The liquid viscosity was measured under the conditions of a measurement temperature of 20 ° C. and a B-type rotational viscometer at 60 rpm.
◯: Transparent, viscosity of 10 mPa · s or less Δ: Liquid appearance is slightly turbid, precipitates or floats are observed, or the viscosity exceeds 10 mPa · s, but no significant thickening or gelation is observed.
X: The liquid appearance is considerably turbid, precipitates or suspended matters are observed, or significant thickening or gelation is observed.
表面処理板の製造
実施例40〜67ならびに比較例7及び8
板厚0.6mm両面電気亜鉛めっき鋼板(EG材、片面の目付量20g/m2)の表面を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル社製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を使用して、温度60℃の条件で2分間スプレー処理により脱脂することにより表面に付着しているゴミや油を除去し、水洗したのちに乾燥した。得られた脱脂処理した亜鉛めっき鋼板に、下記表4に示すように前記実施例及び比較例で得た各金属表面処理剤をロールコート法により塗布し、素材到達温度が100℃になるように20秒間焼付けて表面処理板を得た。金属表面処理剤は、製造後、初期のもの及び20℃で7日間貯蔵後のものを使用した。
Production Examples 40 to 67 of Surface Treatment Plate and Comparative Examples 7 and 8
Concentration 2 in which the surface of a 0.6 mm-thick double-sided electrogalvanized steel sheet (EG material, basis weight 20 g / m 2 on one side) was dissolved with an alkaline degreasing agent (trade name “Chem Cleaner 561B”, manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd.) Using a 2% aqueous solution, degreasing was carried out by spraying for 2 minutes at a temperature of 60 ° C. to remove dust and oil adhering to the surface, washing with water, and drying. As shown in Table 4 below, each metal surface treatment agent obtained in the Examples and Comparative Examples was applied to the obtained degreased galvanized steel sheet by the roll coating method so that the material arrival temperature was 100 ° C. A surface-treated plate was obtained by baking for 20 seconds. As the metal surface treatment agent, the initial one after production and the one after storage at 20 ° C. for 7 days were used.
各実施例及び比較例で調製した金属表面処理剤を用いて作成した各表面処理板について下記試験方法に基づき耐食性及び導電性の試験を行った。その試験結果を下記表5に示す。また、各表面処理板について、後記密着性試験を行った結果は、いずれの表面処理板においても表面処理皮膜の剥離が認められず良好であった。 Each surface-treated plate prepared using the metal surface-treating agent prepared in each example and comparative example was subjected to corrosion resistance and conductivity tests based on the following test methods. The test results are shown in Table 5 below. In addition, the results of the adhesion test described below for each surface-treated plate were good in that no surface-treated film was observed on any of the surface-treated plates.
試験方法:
耐食性:得られた各表面処理板について、各表面処理板の端面部及び裏面部をシールし、JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を行った。試験時間120時間及び240時間での錆の発生程度下記基準により評価した。
a:錆発生が認められない。
b:錆発生が全面積の5%未満。
c:錆発生が全面積の5%以上でかつ10%未満。
d:錆発生が全面積の10%以上でかつ50%未満。
e:錆発生が全面積の50%以上。
Test method:
Corrosion resistance: About each obtained surface treatment board, the end surface part and the back surface part of each surface treatment board were sealed, and the salt spray test (SST) by JISZ2371 was done. The degree of rust generation at 120 hours and 240 hours was evaluated according to the following criteria.
a: Rust generation is not recognized.
b: Rust generation is less than 5% of the total area.
c: Rust generation is 5% or more and less than 10% of the total area.
d: Rust generation is 10% or more and less than 50% of the total area.
e: Rust generation is 50% or more of the total area.
導電性:三菱化学アナリテック(株)製ロレスタGP、ASP端子を用いて、表面処理板の任意の10箇所の表面抵抗値を測定し、10−4Ω以下を示す回数で評価した。
a :10回全て
b :6〜9回
c :1〜5回
d :0回。
Conductivity: Using a Loresta GP and an ASP terminal manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd., surface resistance values at 10 arbitrary positions of the surface treatment plate were measured and evaluated by the number of times of 10 −4 Ω or less.
a: 10 times all b: 6-9 times c: 1-5 times d: 0 times.
密着性試験:各表面処理板の表面処理皮膜面に、カッターナイフにて素地に達するように、10mm四方に1mm×1mmの正方形が100個となるよう碁盤目を作成した。この碁盤目部が外側に押出されるように、エリクセン試験(7mm押し出し)を行った後、押出された加工部にセロハン粘着テープを密着させ、瞬時に剥離させた時に、表面処理皮膜の剥離の程度を評価した。 Adhesion test: A grid was prepared on the surface treatment film surface of each surface treatment plate so that 100 squares of 1 mm × 1 mm were formed in 10 mm square so as to reach the substrate with a cutter knife. After performing the Erichsen test (7 mm extrusion) so that this grid part is extruded to the outside, when the cellophane adhesive tape is brought into close contact with the extruded processed part and instantly peeled off, the surface treatment film is peeled off. The degree was evaluated.
Claims (11)
工程1:水性媒体中で、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させて反応生成物(A)の水性液を製造する工程、
工程2:水性媒体中で、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)を加水分解して加水分解生成物(B)の水性液を製造する工程、
工程3:工程1で得た反応生成物(A)の水性液と工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程、及び
工程4:工程3で調製された生成物混合水性液を脱溶剤して、バインダ組成物における固形分割合が、5〜30質量%であり、かつバインダ組成物における有機溶剤量が3質量%以下であって、バインダ組成物が引火点を有さない非危険物とする工程、
該工程1において、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解反応されたものである。 A method for producing an aqueous binder composition for a metal surface treatment agent having a pH of 4.0 to 10.0, comprising the following steps 1 to 4 :
Step 1: In an aqueous medium, a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A step of producing an aqueous liquid of the reaction product (A) by reacting with the silane coupling agent (b) having,
Step 2: In the aqueous medium, the following formula (R) 4-n-Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) A process for producing an aqueous liquid of the hydrolysis product (B) by hydrolyzing at least one alkoxysilane compound (c) represented by:
Step 3: The aqueous solution of the reaction product (A) obtained in Step 1 and the aqueous solution of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 are combined with the hydrolysis product (B) / the reaction product ( The amount of the at least one stabilizer (C) mixed so that the solid content mass ratio of A) is 0.01 to 2.0 and selected from an organic acid, an inorganic phosphoric acid, and a nitric acid compound is A step of preparing a product mixed aqueous liquid so that a neutralization equivalent of amino group in silane coupling agent (a) is within a range of 0.1 to 2.0, and
Step 4: The product mixed aqueous liquid prepared in Step 3 is removed, the solid content ratio in the binder composition is 5 to 30% by mass, and the amount of organic solvent in the binder composition is 3% by mass or less. The binder composition is a non-hazardous material having no flash point,
In the step 1, the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1 in the silane coupling agent (a) with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It mix | blends in the ratio used as 0-5.0 equivalent, At least one part of the reaction product (A) chemically bonds the said amino group and an epoxy group, and a reaction product (A) is a silane coupling agent ( b) substantially free of unreacted epoxy groups and all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. It has been decomposed.
工程1:水性媒体中で、少なくとも1個の1級又は2級のアミノ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(a)と、少なくとも1個のエポキシ基と加水分解性基とを有するシランカップリング剤(b)とを反応させて反応生成物(A)の水性液を製造する工程、
工程1A:工程1で得た反応生成物(A)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の反応生成物(A)の水性液を得る工程、
工程2:水性媒体中で、下記式
(R)4−n−Si−(X)n
(式中、Rは、反応性を有さない置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜18の炭化水素基を表し、Xは、アルコキシル基を表し、nは1〜3の整数を表す。)で示される少なくとも1種のアルコキシシラン化合物(c)を加水分解して加水分解生成物(B)の水性液を製造する工程、
工程2A:工程2で得た加水分解生成物(B)の水性液を脱溶剤して有機溶剤量が3質量%以下の加水分解生成物(B)の水性液を得る工程、及び
工程3A:工程1Aで得た反応生成物(A)の水性液と工程2Aで得た加水分解生成物(B)の水性液とを、該加水分解生成物(B)/該反応生成物(A)の固形分質量比が0.01〜2.0となるように混合し、かつ有機酸、無機リン酸及び硝酸系酸化合物から選ばれる少なくとも一種の安定化剤(C)の量が、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の中和当量0.1〜2.0の範囲内のとなるよう生成物混合水性液を調製する工程、
該工程1において、上記シランカップリング剤(a)は、シランカップリング剤(b)中のエポキシ基1当量に対し、シランカップリング剤(a)中のアミノ基の活性水素の量が1.0〜5.0当量となる割合で配合され、反応生成物(A)の少なくとも一部は、上記アミノ基とエポキシ基とが化学結合され、反応生成物(A)は、シランカップリング剤(b)に基づく未反応のエポキシ基を実質的に有さず、かつ前記シランカップリング剤(a)及びシランカップリング剤(b)に基づく加水分解性基の全てが実質的にシラノール基に加水分解反応されたものである。 A method for producing an aqueous binder composition for a metal surface treatment agent having a pH of 4.0 to 10.0, comprising the following steps:
Step 1: In an aqueous medium, a silane coupling agent (a) having at least one primary or secondary amino group and a hydrolyzable group, at least one epoxy group and a hydrolyzable group. A step of producing an aqueous liquid of the reaction product (A) by reacting with the silane coupling agent (b) having,
Step 1A: A step of removing the aqueous solution of the reaction product (A) obtained in Step 1 to obtain an aqueous solution of the reaction product (A) having an organic solvent amount of 3% by mass or less,
Step 2: In the aqueous medium, the following formula (R) 4-n-Si- (X) n
(In the formula, R represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted with a non-reactive substituent, X represents an alkoxyl group, and n is an integer of 1 to 3) A process for producing an aqueous liquid of the hydrolysis product (B) by hydrolyzing at least one alkoxysilane compound (c) represented by:
Step 2A: Step of removing the aqueous solution of the hydrolysis product (B) obtained in Step 2 to obtain an aqueous solution of the hydrolysis product (B) having an organic solvent amount of 3% by mass or less, and Step 3A: The aqueous liquid of the reaction product (A) obtained in the step 1A and the aqueous liquid of the hydrolysis product (B) obtained in the step 2A are converted into the hydrolysis product (B) / the reaction product (A). The amount of at least one stabilizer (C) mixed so that the solid mass ratio is 0.01 to 2.0 and selected from organic acid, inorganic phosphoric acid and nitric acid compound is silane coupling. A step of preparing a product mixture aqueous liquid so that the neutralization equivalent of amino group in agent (a) is within the range of 0.1 to 2.0,
In the step 1, the amount of active hydrogen of the amino group in the silane coupling agent (a) is 1 in the silane coupling agent (a) with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the silane coupling agent (b). It mix | blends in the ratio used as 0-5.0 equivalent, At least one part of the reaction product (A) chemically bonds the said amino group and an epoxy group, and a reaction product (A) is a silane coupling agent ( b) substantially free of unreacted epoxy groups and all of the hydrolyzable groups based on the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) are substantially hydrolyzed to silanol groups. It has been decomposed.
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