JP6696894B2 - アミノシラン付加物を含むタイコート組成物用の硬化剤 - Google Patents
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Description
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、ここで、HMWA−N(Y)−、p、Q、R1、R2、R3、R4、X、およびZは、本明細書に定める通りであり、式Iのアミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である。
HMWA−{N(Y)−C(R1)2−C(R2)(OH)−X−Z}p (Ia)
本発明の他の詳細は、従属請求項および以下の説明に記載する。
−汚染除去のために洗浄された、または
−汚染除去のために洗浄され且つサンディング、スイーピング等により粗化された、古いエポキシ系被膜上に塗布される。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含む。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)任意に、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含む
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含む。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含む。
エポキシ系バインダ系
本発明の両態様によるタイコート組成物の第1の構成要素は、エポキシ系バインダ系(=エポキシ樹脂を含むバインダ系)である。「エポキシ系バインダ系」という用語は、1つ以上のエポキシ樹脂、任意の硬化剤、任意の反応性エポキシ希釈剤、任意のエポキシ変性剤、および任意の増量樹脂の組み合わせとして解釈されるべきである。
エポキシ系バインダ系は、始端、末端、または環状構造上に配置された1分子当たり1個より多くのエポキシ基を含む芳香族または非芳香族エポキシ樹脂(例えば、水素化エポキシ樹脂)から選択された1つ以上のエポキシ樹脂を、架橋剤として機能する任意の適切な硬化剤と共に含み得る。本発明の一実施形態において、前記エポキシ樹脂は、芳香族エポキシ樹脂群から選択される。他の実施形態において、前記エポキシ樹脂は、各分子上に2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂群から選択される。その具体的な実施形態において、エポキシ樹脂は、ビスフェノールAおよび/またはビスフェノールFに基づく。他の具体的な実施形態において、エポキシ樹脂は、2個以上のビスフェノールA若しくはビスフェノールF単位またはその混合物から成る分子に基づく。他の実施形態において、前記エポキシ樹脂は、各分子上に2個より多くのエポキシ基を有するエポキシ樹脂群から選択される。変形例である具体的な実施形態において、エポキシ樹脂は、ビスフェノールAまたはビスフェノールFに基づくノボラックである。他の具体的な実施形態において、エポキシ樹脂は、ビスフェノールAに基づき、ペンダントヒドロキシル基を含有する。
Epikote 828、Momentive(米国)、ビスフェノールA型
Araldite GY 250、Huntsman Advanced Materials(スイス)、ビスフェノールA型
Epikote 1004、Momentive(米国)、ビスフェノールA型
DER 664−20、Dow Chemicals(ドイツ)、ビスフェノールA型
Epikote 1001 X 75、Momentive(米国)、ビスフェノールA型
Araldite GZ 7071X75BD、Huntsman Advanced Materials(ドイツ)、キシレン中のビスフェノールA型
Araldite GZ 7071X75CH、Huntsman Advanced Materials(スイス)、ビスフェノールA型
DER 352、Dow Chemicals(ドイツ)、ビスフェノールAおよびビスフェノールFの混合物
Epikote 235、Momentive(米国)、ビスフェノールAおよびビスフェノールFの混合物
Epikote 862、Momentive(米国)、ビスフェノールF型
DEN 438−X 80、Dow Chemical Company(米国)、エポキシノボラック
Epikote 1009、Momentive(米国)、ビスフェノールA型
DER 684−EK40、Dow Chemicals(ドイツ)、ビスフェノールA型
Epikote 154、Momentive(米国)、エポキシノボラック
Jeffamine EDR−148、Huntsman Corporation(米国)、トリエチレングリコールジアミン
Jeffamine D−230、Huntsman Corporation(米国)、ポリオキシプロピレンジアミン
Jeffamine D−400、Huntsman Corporation(米国)、ポリオキシプロピレンジアミン
Jeffamine T−403、Huntsman Corporation(米国)、ポリオキシプロピレントリアミン
Ancamine 1693、Air Products(米国)、脂環式ポリアミン付加物
Ancamine X2280、Air Products(米国)、脂環式アミン
Ancamine 2074、Air Products(米国)、脂環式ポリアミン付加物
Ancamide 350 A、Air Products(米国)、ポリアミノアミド
Sunmide CX−105X、Air Products Inc.、マンニッヒ塩基
Epikure 3140硬化剤、Momentive(米国)、ポリアミドアミン
SIQ Amin 2030、SIQ Kunstharze GmbH(ドイツ)、ポリアミドアミン
Epikure 3115X−70硬化剤、Momentive(米国)、ポリアミドアミン
SIQ Amin 2015、SIQ Kunstharze GmbH(ドイツ)、ポリアミドアミン
Polypox VH 40309/12、Dow Chemicals(米国)、ポリオキシアルキレンアミン
CeTePox 1490 H、CTP Chemicals and Technologies for Polymers(ドイツ)、ポリオキシアルキレンアミン
エポキシ硬化剤MXDA、Mitsubishi Gas Chemical Company Inc(米国)、アラルキルアミン
ジエチルアミノプロピルアミン 、BASF(ドイツ)、脂肪族アミン
Gaskamine 240、Mitsubishi Gas Chemical Company Inc(米国)、アラルキルアミン
Cardolite Lite 2002、Cardolite Corporation(米国)、マンニッヒ塩基
Cardolite(NX5454)、ex Cardolite Corporation(米国)、マンニッヒ塩基
Aradur 42 BD、Huntsman Advanced Materials(ドイツ)、脂環式アミン
イソホロンジアミン、BASF(ドイツ)、脂環式アミン
Epikure 3090硬化剤、Momentive(米国)、エポキシを含むポリアミドアミン付加物
Crayamid E260 E90、Arkema(France)、エポキシを含むポリアミドアミン付加物
Crayamid 140、Arkema(France)、アミノポリアミド樹脂
Aradur 943 CH、Huntsman Advanced Materials(スイス)、エポキシを含むアルキレンアミン付加物
Aradur 863 XW 80 CH、Huntsman Advanced Materials(スイス)、エポキシを含む芳香族アミン付加物
Cardolite NC−541、Cardolite Corporation(米国)、マンニッヒ塩基
Cardolite Lite 2001、Cardolite Corporation(米国)、マンニッヒ塩基
Araldite DY−E/BD、Huntsman Advanced Materials(ドイツ)、
Araldite DY−H/BD、Huntsman Advanced Materials(ドイツ)、
Cardura ElOP、Momentive(オランダ)、
Araldite DY−D/CH、Huntsman Advanced Materials(ドイツ)、
Epodil 757、Air Products(米国)、
PEG−400−DEG、Raschig Chemical Division(ドイツ)
a)ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびノボラックから選択された1つ以上のエポキシ樹脂と、
b)マンニッヒ塩基、ポリアミドアミン、ポリオキシアルキレンアミン、アルキレンアミン、アラルキルアミン、ポリアミン、並びにその付加物および誘導体から選択された1つ以上の硬化剤と、
c)飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチレート、酢酸ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、変性芳香族炭化水素樹脂の共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体等のスチレンコポリマ、アクリル樹脂、ヒドロキシ−アクリレート共重合体、脂肪酸、環化ゴム、エポキシエステルから選択された1つ以上の増量樹脂と、を含む。
a)ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびノボラックから選択された1つ以上のエポキシ樹脂と、
b)マンニッヒ塩基、ポリアミドアミン、ポリオキシアルキレンアミン、アルキレンアミン、アラルキルアミン、ポリアミン、並びにその付加物および誘導体から選択された1つ以上の硬化剤と、
c)ビニルイソブチルエーテル、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体等のスチレンコポリマ、アクリル樹脂、ヒドロキシ−アクリレート共重合体、脂肪酸、環化ゴム、エポキシエステルから選択された、1つ以上の増量樹脂と、を含む。
a)ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびノボラックから選択された1つ以上のエポキシ樹脂と、
b)マンニッヒ塩基、ポリアミドアミン、ポリオキシアルキレンアミン、アルキレンアミン、アラルキルアミン、ポリアミン、並びにその付加物および誘導体から選択された1つ以上の硬化剤と、
c)ビニルイソブチルエーテル、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体から選択された1つ以上の増量樹脂と、を含む。
a)エポキシ当量が150〜300である1つ以上のビスフェノールAエポキシまたはビスフェノールFエポキシ樹脂と、
b)1つ以上のマンニッヒ塩基またはその付加物および誘導体と、
c)ビニルイソブチルエーテル、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体から選択された1つ以上の増量樹脂と、を含み得る。
a)ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびノボラックから選択された1つ以上のエポキシ樹脂と、
b)ビニルイソブチルエーテル、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体等のスチレンコポリマ、アクリル樹脂、ヒドロキシ−アクリレート共重合体、脂肪酸、環化ゴム、エポキシエステルから選択された1つ以上の増量樹脂と、を含む。
a)ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびノボラックから選択された1つ以上のエポキシ樹脂と、
b)アクリル樹脂、ビニルイソブチルエーテル、塩化ビニルおよびビニルイソブチルエーテルの共重合体から選択された1つ以上の増量樹脂と、を含む。
タイコート組成物において、エポキシ系バインダ系(成分i)の合計量は、実体積でタイコート組成物の10〜90%、例として20〜70%、例えば30〜50%の範囲である。他の実施形態において、エポキシ系バインダ系(成分i)の前記合計量は、実体積でタイコート組成物の20〜60%、例えば20〜40%である。他の実施形態において、エポキシ系バインダ系(成分i)の前記合計量は、実体積でタイコート組成物の10〜60%、例として10〜40%、例えば15〜30%である。他の実施形態において、エポキシ系バインダ系(成分i)の前記合計量は、実体積でタイコート組成物の40〜90%、例として50〜80%、例えば50〜60%である。
本発明の第1の態様によるタイコート組成物は、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択される1つ以上の接着促進剤を含む。本発明の第2の態様において、この成分は、任意である。本発明の他の一実施形態において、タイコート組成物は、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択される接着促進剤を含まない。他の実施形態において、タイコート組成物は、接着促進剤を全く含まない。
本発明の両態様において、タイコート組成物は、上記式(I)のアミノシラン付加物を含む。式(I)において、HMWA−N(Y)−は、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基、好ましくは4個以上のアミノ基を含む高分子量アミン(High−Molecular Weight Amine)部分である。一実施形態において、HMWA部分は、少なくとも1個のフェノール部分を含む。HMWA部分は、少なくとも1個のC7−20脂肪族部分、例えばアルカンおよびアルケンから独立して選択されたC7−20脂肪族部分を含み得る。特定の実施形態において、前記少なくとも1個のC7−20脂肪族部分は、アルカンおよびアルケンの群から選択され、前記アルケンは、5つまでの二重結合、例えば4つまでの二重結合、好ましくは1つ、2つ、または3つの二重結合を含み得る。具体的な実施形態において、前記少なくとも1個のC12−17脂肪族部分は、独立して、(CH2)7CH=CH(CH2)5CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3、および(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2から成る群から選択される。好ましくは、HMWA部分は、C7−20アルキルフェノール(特に、カルダノール)と、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であり、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させる。
pは1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは2〜10である。
−Q−は、−C(R1)2−C(R2)(OH)−、−C(=O)−N(R3)−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−O−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−N(R4)−、および
−Zは、分子式:
−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3
を有する分岐または直鎖オルガノシロキサン部分であり、Raは、それぞれ独立して、C1−8直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択される。一実施形態において、Raは、C1−8直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、C1−6アルコキシ、およびC3−6アルケニルオキシから成る群から選択され、例えばC1−6アルコキシおよびC3−6アルケニルオキシから成る群から選択される。好適な実施形態において、Raは、C1−6アルコキシ、例えばC1−2アルコキシである。好適には、−Zは、−CH2−Si(OCH3)3である。好ましくは、−Zは、直鎖オルガノシロキサン部分である。−Zの定義において、qは、0以上5以下の整数であり、好適には、qは、1または0である。
−KBM−303:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリメトキシシラン(信越化学工業、日本)、KBM−403、[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン(信越化学工業、日本)、
−KBE−402:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]メチルジエトキシシラン(信越化学工業、日本)、
−KBE−403:[3−(グリシジオキシ)プロピル]トリエトキシシラン(ShinEtsu、Japan)、
−Silquest A−186:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリメトキシシラン(Momentive、米国)、
−Silquest A−187:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、(Momentive、米国)、
−CoatOSil 1770:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリエトキシシラン(Momentive、米国);
−Silquest A−Link 25:3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(Momentive、米国);
−Silquest A−Link 35:3−(トリメトキシリル)プロピルイソシアネート(Momentive、米国)、
−Dynasylan GLYMO:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン(Evonik、ドイツ)。
Phenalkamineは、HMWA−{N(Y)−H}p型構造の一例である。Phenalkaminesは、本質的には、アミン、ホルムアルデヒド、およびカルダノールのマンニッヒ反応により形成されるマンニッヒ塩基である。カルダノールは、メタ位において不飽和C15炭素鎖により置換されたフェノールである。反応成分の化学量論に応じて、異なる生成物を形成することができる。本発明において有用なマンニッヒ塩基は、例えば、フェノール、t−ブチルフェノール、ビスフェノールA、およびノニルフェノールから調製することもできる。
反応は、熱を加え、蒸留により生成水を除去して行われる。形成された生成物は、置換フェノール(この例ではカルダノール)、ホルムアルデヒド、およびポリアミン(この例では、エチレンジアミン)の個別の比により決定される。高分子量マンニッヒ塩基の形成は、ポリアミン/ホルムアルデヒド比を低減することにより達成され、スキーム2に示す構造が得られる。構造は、3つのジアミン部分全てにおいても分岐することができる。
高分子量アミンは、代わりに、アミノ官能性樹脂(好ましくは、ポリアミン)を、準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂またはエポキシ官能性反応性希釈剤と反応させ、HMWA構成要素を形成することにより提供してもよい。これの一般的な例は、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、BAC(1分子当たり4個の反応性水素)のエポキシとの反応である。1分子当たり2個の反応性エポキシ基を有するビスフェノールAエポキシと、1分子当たり平均3.6個の反応性エポキシ基を有するノボラックエポキシとの重量比1:1の混合物が、この例となる。反応は、好ましくは、粘度を低下させるために溶媒中で行われる。エポキシ:水素比は、溶液中で加工可能な粘度、好ましくは50000cStを下回る粘度を有する付加物を得るために、実験に基づいて選択される。実際には、このエポキシ:水素比は、エポキシおよびアミン原料に応じて、1:100〜15:100、より好ましくは2:100〜10:100の範囲となる。反応が完了すると、実質的に全てのエポキシ基が反応し、HMWA−{N(Y)−H}pの一般構造を有する高分子量アミンが形成される。
上述した式HMWA−{N(Y)−H}pのアミンは、更に、準化学量論的量の有機官能性シランと反応させ、高分子量アミノシラン付加物を得る。有機官能性シランは、分子内に有機官能基を有し且つケイ素原子に直接結合した少なくとも1個の加水分解性基を有するシランである。通常、有機官能性シランは、分子内にケイ素原子を1個のみ有するが、一部のシランは、複数のケイ素原子を有する。
Q’−X−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3 (III)
−X−は、ヒドロキシルおよびC1−C4アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC1−6アルキレン、−(CO)−、−NR*−、−O−、−NR*−C(=O)−NR*−、−NR*−C(=O)−、−C(=O)−NR*、−アリーレン、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、R*は、HおよびC1−6アルキルから選択される。好適には、Xは、C1−6アルキレンである。この定義には、Xがポリ(アルキルエーテル)、ポリアミン、ポリアミド、またはポリウレアリンカ部分であるリンカ部分Xが含まれる。Raは、それぞれ独立して、C1−8直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択される。好適には、Raは、−(OCH3)から選択される。qは、0以上5以下の整数であり、好適には、qは、1または0である。Q’は、1級または2級アミンと反応して、式Iに定義した−Q−を形成することが可能な有機官能基である。好ましくは、Q’は、エポキシド基である。
KBM−303:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリメトキシシラン、信越化学工業、日本
KBM−403:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、信越化学工業、日本
KBE−402:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]メチルジエトキシシラン、信越化学工業、日本
KBE−403:[3−(グリシジオキシ)プロピル]トリエトキシシラン、信越化学工業、日本
Silquest A−186:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリメトキシシラン、Momentive、米国
Silquest A−187:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、Momentive、米国
CoatOSil 1770:[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル、)エチル]トリエトキシシラン、Momentive、米国
Silquest A−Link 25:3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート、Momentive、米国
Silquest A−Link 35:3−(トリメトキシリル)プロピルイソシアネート、Momentive、米国
Dynasylan GLYMO:[3−(グリシジルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、Evonik、ドイツ
−Si(Ra)3
が含まれ、ここで、Raは、それぞれ独立して、C1−8直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択される。好適には、Raは、メトキシまたはメチルエチルアミノキシル基から選択される。
水捕捉剤として、タイコート組成物は、更に、式(II):
Si(Rb)v(ORc)4−v (II)
のアルキルオキシシランを1つ以上含んでよく、ここで、RbおよびRcは、Raについて請求項1に定める通りであり、vは、1、2、または3である。
市販の有用なアルキルオキシシランの例には以下が含まれる。
Dynasylan VTMO:ビニルトリメトキシシラン、Evonik、ドイツ
Dynasylan MTMS:メチルトリメトキシシラン、Evonik、ドイツ
Silane A 171:ビニルトリメトキシシラン、Momentive、米国
Silquest A 1630:メチルトリメトキシシラン、Momentive、米国
溶媒の例には、メタノール、エタノール、プロパノール、およびブタノール等のアルコールと、ホワイトスピリット、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、およびナフサ溶媒等の脂肪族、脂環式、および芳香族炭化水素と、酢酸メトキシプロピル、酢酸n−ブチル、および酢酸2−エトキシエチル等のエステルと、オクタメチルトリシロキサンと、それらの混合物とが含まれる。
(i)非反応性流体、例としてオルガノポリシロキサン、例えばポリジメチルシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、石油、およびそれらの組み合わせ、
(ii)界面活性剤、例としてアルキルフェノールエチレンオキシド縮合物(アルキルフェノールエトキシレート)等のプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドの誘導体、リノール酸のエトキシル化モノエタノールアミド等の不飽和脂肪酸のエトキシル化モノエタノールアミド、ドデシル硫酸ナトリウム、および大豆レシチン、
(iii)湿潤剤および分散剤、例としてM. Ash and I. Ash,“Handbook of Paint and Coating Raw Materials, Vol. 1”, 1996, Gower Publ. Ltd., Great Britain, pp 821-823 and 849-851に記載のもの、
(iv)増粘剤および沈降防止剤、例としてコロイドシリカ、水和ケイ酸アルミニウム(ベントナイト)、アルミニウムトリステアレート、アルミニウムモノステアレート、キサンタンガム、クリソタイル、焼成シリカ、水素添加ヒマシ油、有機変性粘土、ポリアミドワックス、およびポリエチレンワックス、および
(v)染料、例として1,4−ビス(ブチルアミノ)アントラキノンおよび他のアントラキノン誘導体、トルイジン染料等。
顔料およびフィラーは、本発明に関連して、接着性との関係が僅かであり、共にタイコート組成物に添加し得る構成要素と見做されるものである。「顔料」は、通常、最終的なタイコートを不透明および非透光性にすることを特徴とし、「フィラー」は、通常、タイコートを非透光性にしないため、塗装された組成物の下の任意の材料を隠すことに有意に寄与しないこと特徴とする。
タイコート組成物は、塗料製造分野において一般的に用いられる任意の適切な手法により調製し得る。したがって、様々な構成要素を、ミキサ、高速分散機、ボールミル、パールミル、粉砕機、3本ロールミル等を利用して混ぜ合わせてよい。タイコート組成物は、一般に、使用直前に組み合わせて完全に混合するべき2成分または3成分系として調製および出荷される。本発明による塗料は、パトロンフィルタ、ワイヤギャップフィルタ、ウェッジワイヤフィルタ、メタルエッジフィルタ、EGLM turnocleanフィルタ(Cuno)、DELTAストレインフィルター(Cuno)、およびJenagストレイナフィルタ(Jenag)を用いて、或いは振動濾過により、濾過し得る。適切な調製方法の例は、実施例に記載している。
表面に汚損除去塗装系を塗布する方法が提供され、前記方法は、(a)タイコート組成物を表面に塗布するステップを備え、前記タイコート組成物は、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)アミノシラン付加物であり、
I.第1のマンニッヒ型反応において、C7−20アルキルフェノール(特に、カルダノール)と、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、およびテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とを反応させ、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物と、を含み、
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であり、
更に(b)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップを備える。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)任意に、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)アミノシラン付加物であり、
I.第1のマンニッヒ型反応において、C7−20アルキルフェノール(特に、カルダノール)と、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、およびテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とを反応させ、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物と、を含み、
更に(b)縮合硬化型タイコートをステップ(a)のタイコートに塗布するステップと、(c)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップと、を備える。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)アミノシラン付加物であり、
I.第1の反応において、アミノ官能性樹脂(好ましくは、ポリアミン)を準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂またはエポキシ官能性反応性希釈剤と反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物と、を含み
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であり、
更に(b)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップを備える。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)任意に、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)アミノシラン付加物であり、
I.第1の反応において、アミノ官能性樹脂(好ましくは、ポリアミン)を準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂またはエポキシ官能性反応性希釈剤と反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物と、を含み、
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であり、
更に(b)縮合硬化型タイコートをステップ(a)のタイコートに塗布するステップと、(c)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップと、を備える。
他の実施形態において、本発明は、表面を有する基材と、前記表面上のタイコートとを備える物品を提供し、タイコートは、タイコート組成物から調製され、前記タイコート組成物は、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択される1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−N(Y)−Q−X−Z (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、HMWA、−N(Y)−、Q、X、およびZは、上述した通りとなる。
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)任意に、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択される1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−N(Y)−Q−X−Z (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、HMWA、−N(Y)−、Q、X、およびZは、上述した通りであり、前記物品は、追加として、前記第1のタイコート上の縮合硬化型タイコートを備える。
他の実施形態において、本発明は、硬化剤組成物を提供する。この実施形態の第1の態様において、硬化剤組成物は、式(Ia)または(Ib)のアミノシラン付加物を含む。
式IaおよびIbにおいて、HMWA−{N(Y)−}pは、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、−N(Y)−は、それぞれ、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC1−4アルキルから選択され、前記HMWA 部分は、少なくとも1つのフェノール部分および少なくとも1つのC7−20脂肪族部分を含む。少なくとも1つのC7−20脂肪族部分は、例えば、独立して、(CH2)7CH=CH(CH2)5CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3、および(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2から選択される。HMWA−{N(Y)−}p部分は、C7−20アルキルフェノール(特に、カルダノール)と、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であり、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させる。
式IaおよびIbにおいて、pは、1〜20、好ましくは1〜15である。
式IaおよびIbにおいて、−X−は、C1−C4アルキルから選択される1つ以上の置換基により任意に置換され得るC1−6アルキレン、−O−、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分である。好適には、Xは、C1−6アルキレンである。この定義には、Xがポリ(アルキルエーテル)リンカ部分であるリンカ部分Xが含まれる。
−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3
を有する分岐または直鎖オルガノシロキサン部分であり、Raは、それぞれ独立して、C1−8直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択され、但し少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6アルキリデンアミノキシルから選択される。好適には、−Zは、−CH2−Si(OCH3)3である。
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である。
I.第1のマンニッヒ型反応において、C7−20アルキルフェノール(特に、カルダノール)と、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、およびテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とを反応させ、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物を含む硬化剤組成物が提供され、
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内、より好適には2000〜15000g/molの範囲内である。
I.第1の反応において、アミノ官能性樹脂(好ましくは、ポリアミン)を準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂またはエポキシ官能性反応性希釈剤と反応させて、HMWA、Y、およびpを本明細書に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得てもよく、
アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内、より好適には2000〜15000g/molの範囲内である。
エポキシ樹脂組成物は、本発明の詳細な開示において説明したように、エポキシバインダ(群)と共にバインダエクステンダ、可塑剤、フィラー、顔料等を含む可能性がある。750mlずつ1000ml金属缶(塗料用ブリキ缶)において調製した。
実験用の塗料は、以下の表1および1aに記載の成分および量(湿潤重量、グラム単位)を用いて作成した。
硬化剤(構成要素2)の調製
硬化剤は、2ステップの反応において調製する。高分子量アミン付加物をステップ1で調製した後、新たに形成した高分子量アミンをエポキシシランと反応させる。ステップ1:原料#1〜11を1000ml金属缶(塗料用ブリキ缶)において共に混合する。缶に窒素を10秒間流し、蓋を閉めた。Red Devil Equipment Co.のシングルアーム型電動ペイントシェーカにおいて缶を15分間振盪し、室温(25℃)で1日反応させた。ステップ2:エポキシシラン(原料番号12)およびアルキルトリメトキシシラン(ビニルトリメトキシシラン、原料番号13)を添加した。缶に窒素を10秒間流し、蓋を閉めた。Red Devil Equipment Co.のシングルアーム型電動ペイントシェーカにおいて缶を15分間振盪し、室温で(25℃)1日反応させた。硬化剤は、使用可能な状態となる。
硬化剤は、2ステップの反応において調製する。高分子量アミノシラン付加物をステップ1で調製した後、別個のアミンをステップ2において添加する。ステップ1:原料#1〜11を1000ml金属缶(塗料用ブリキ缶)において共に混合する。缶に窒素を10秒間流し、蓋を閉めた。Red Devil Equipment Co.のシングルアーム型電動ペイントシェーカにおいて缶を15分間振盪し、室温(25℃)で1日反応させた。ステップ2:追加のアミン(原料番号14)を添加した。缶に窒素を10秒間流し、蓋を閉めた。Red Devil Equipment Co.のシングルアーム型電動ペイントシェーカにおいて缶を15分間振盪した。硬化剤は、使用可能な状態となる。
これらの硬化剤は、1ステップの反応において生成される。全ての原料(原料#1〜11)を1000ml金属缶(塗料用ブリキ缶)において共に混合する。缶に窒素を10秒間流し、蓋を閉めた。Red Devil Equipment Co.のシングルアーム型電動ペイントシェーカにおいて缶を15分間振盪し、室温(25℃)で1日反応させた。硬化剤は、使用可能な状態となる。
添加剤は、参考実施例14〜19および21において使用されており、エポキシシランまたはアミノシランを含み、これらは塗布の直前に組成物に添加される。したがって、こうした組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。
組成物1〜3
組成物1〜3は、マンニッヒ塩基1〜3とエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。
組成物4〜5は、ポリアミノアミドとエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(これらの実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含有する。組成物5は、成分1中にフィラー、顔料、およびチキソトロープ要素を含む(市販の防食プライマベース製剤15579−50630)。
組成物6は、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)(1,3−BAC)と準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)、ノボラックエポキシ(ノボラックエポキシ)、およびエポキシシランとの反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。
組成物7は、マンニッヒ塩基1とエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。アミノシラン付加物は、更に、アミノシラン付加物の一部ではないマンニッヒ塩基(マンニッヒ塩基3)を含有する。硬化剤は、更に、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシラン(この例ではビニルトリメトキシシランを使用)、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤、および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。
組成物8および10は、マンニッヒ塩基1および3(組成物8はマンニッヒ塩基3に対応し、組成物10はマンニッヒ塩基1に対応)とエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および液体エポキシ(BPA−エポキシ2)を含む。
組成物9は、組成物8に対応するが、更にビニル樹脂を含む。組成物11は組成物10に対応するが、更にビニル樹脂を含む。
組成物12は、マンニッヒ塩基1〜3とエポキシシランとの反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤、液体エポキシ(BPA−エポキシ2)、およびビニル樹脂を含む。
組成物13は、組成物11に対応するが、アルコキシシランをメタノールに置き換えている。
参考組成物14
組成物14は、塗布の直前に組成物に添加したエポキシシランのみを含有する。したがって、この組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。バインダ系は、マンニッヒ塩基1と準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である高分子量マンニッヒ塩基付加物を含む。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。
参考組成物15は、組成物14と同一だが、エポキシシランを重量で1:1のアミノシラン(Mw=222g/mol)に置き換え、塗布の直前に組成物に添加している。したがって、この組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。
参考組成物16〜17は、塗布の直前に組成物に添加したエポキシシランのみを含有する。したがって、これらの組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。バインダ系は、ポリアミノアミドと準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である高分子量ポリアミノアミド付加物を含む。組成物16は、更に、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含む(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。両組成物は、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。両組成物は、成分1中にフィラー、顔料、およびチキソトロープ要素を含む(市販の防食プライマベース製剤15579−50630)。
参考組成物18は、塗布の直前に組成物に添加したエポキシシランのみを含有する。したがって、この組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。バインダ系は、ポリアミノアミドと準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である高分子量ポリアミノアミド付加物を含む。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。
組成物19は、組成物18と同一だが、エポキシシランを重量で1:1のアミノシラン(Mw=222g/mol)に置き換え、塗布の直前に組成物に添加している。したがって、この組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。
組成物20は、マンニッヒ塩基1とエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含む。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。組成物は、ポリシロキサン接着促進剤を含まない。
組成物21は、塗布の直前に組成物に添加したエポキシシランのみを含有する。したがって、この組成物は、高分子量アミノシラン付加物を含まない。組成物は、マンニッヒ塩基1と準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である硬化剤を含む。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、固体エポキシ(BPA−エポキシ1)を含む。組成物は、ポリシロキサン接着促進剤を含まない。
組成物22は、マンニッヒ塩基3とエポキシシランおよび準化学量論的量の液体エポキシ(BPA−エポキシ2)との反応生成物である本発明による高分子量アミノシラン付加物を含有する。硬化剤は、式Si(Rb)v(ORc)4−vのアルコキシシランを含有する(この実施例ではビニルトリメトキシシランを使用)。組成物は、更に、シラノール末端ポリジメチルシロキサン接着促進剤および液体エポキシ(BPA−エポキシ2)を含む。組成物は、組成物10と同等だが、フィラーおよび顔料を含み、モデル塗料組成物を形成する。
組成物23は、組成物22に対応するが、組成物22に用いられているものの2倍の量の接着促進剤を含有している。
組成物24は、組成物23に対応するが、シラノール末端接着促進剤を本発明によるVOSキャップ化ポリジメチルシロキサンに置き換えている。
参考組成物25は、組成物24に対応するが、高分子量アミノシランを含有しない。
組成物26は、組成物23に対応するが、更に、他のアミン(m−XDAスチレン付加物)を、本発明による高分子量アミノシラン合成用の原料として含む。
参考組成物27は、組成物23に対応するが、低分子量アミノシランを高分子量アミノシランの代わりに含有する。
組成物28は、組成物23と同じ原料から成るが、硬化剤は、本発明による1ステップの反応において生成されている。
組成物29は、1ステップの反応において調製され、組成物28と同等だが、高分子量アミノシランの合成に用いられるエポキシシランを、本発明による2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランに置き換えている。
ガラス基材
100×150mmの大きさのガラスパネルを機械洗浄し、乾燥させた後で使用した。硝子パネルは、不活性の非多孔性基材として用いた。
サンドブラストした冷延スチールパネル(70×150×3mm)に、市販の防食エポキシプライマ(Hempadur 15570−50630、Hempel A/S)75〜100μ(乾燥膜厚、DFT)をエアレススプレにより塗布した。24時間、室温20℃、相対湿度(RH)40%で乾燥させた後、実験用のタイコート(群)をドクタブレードにより隙間300μでパネルに重ね塗りした。タイコート層は、下の表に示した実験設定による様々な条件(温度、相対湿度)の下で硬化させた後、トップコートを塗布する。トップコート(指定に応じてHempasil X3 87500またはIntersleek(登録商標)970またはIntersleek(登録商標)757)は、ドクタブレードを用いて、乾燥硬化後に乾燥膜厚(DFT)が170μとなるように塗布する。接着試験を行うまでの硬化間隔は、実施例毎に指定する。
塗装の付着を促進するために片側をサンドブラストしたアクリルパネル(150×200×5mm)を、エアスプレにより塗布した市販のエポキシ(HEMPEL’s Light Primer 45551)100μm(DFT)により被覆する。室温で6時間乾燥後、Hempel A/SのHEMPEL’S ANTIFOULING GLOBIC NCT 8190N型の防汚被膜をドクタブレードにより隙間400μmで塗布する。パネルを少なくとも72時間乾燥させた後、平均温度17〜18℃で塩分濃度が37〜38パーミルの範囲の海水に漬ける。防汚塗装したパネルは、72週間に亘り静止状態で恒常的に浸漬する。暴露後、パネルを高圧淡水洗浄により洗浄し、全ての汚れを取り除き、その後、1週間、室温(20℃、40%RH)で乾燥させる。実験用のタイコート(群)をドクタブレードにより隙間150μでパネルに重ね塗りした。タイコート層を8時間、20℃、40%RHで硬化させた後、トップコートを付与する。トップコート(Hempasil X3 87500)は、ドクタブレードを用いて乾燥膜厚(DFT)170μで塗布し、24時間に亘り、タイコートと同じ硬化条件で硬化させた後、接着試験を行う。
温度調節付きのスプレキャビンにおいて、Fine(G)(ISO 8503−1)に等しい表面状態で、最小のSa2 1/2(ISO8501−1)までブラストした軟鋼パネル(150×75×3mm)に、市販のエポキシプライマ(HEMPADUR Quattro 17634)150μm(乾燥膜厚、DFT)をエアレススプレ装置により塗布する。硬化条件(温度および湿度)は、塗布および硬化ステップ全体で最終的な暴露まで一定に保つ。24時間硬化させた後、タイコート組成物を隙間300μmのドクタブレードにより内部幅60mmで塗布し、更に指定された時間に亘り硬化させる。中間タイコートを塗布する場合には、隙間500μmのドクタブレードにより内部幅60mmで塗布し、更に指定された時間に亘り硬化させる。乾燥後、トップコート塗料組成物を隙間400μmのドクタブレードにより内部幅50mmで塗布する。パネルは、24時間硬化させた後、浸漬試験において暴露する。
分子量の決定
分子の大きさは、ゲル浸透クロマトグラフィ(Agilent technologyの1260シリーズ)を用いて測定した。カラムは、2本のPLgel 5μm mixed−Cに続いて、1本のPLgel 5μm 50Å(Polymer Labs)を用い、3本全てを直列に接続した。検出器は、蒸発光散乱検出器(380 ELSD、Agilent technologies)を用いた。ELSD検出器は、ネブライザ温度40℃、蒸発温度35℃、窒素ガス流1.2SLM(標準リットル毎分)で動作させた。測定は、カラム温度を摂氏25.0度とし、濾過済みテトラヒドロフラン(テクニカルグレード、250ppmのtert−ブチルヒドロキシトルエンを阻害剤として含有)に5%メタノールおよび0.5%トリエチルアミン(共にテクニカルグレード)を添加したものを溶離剤として流速1.0ml/分で行った。注入量は、THF(テクニカルグレード)中で略0.02gの濃度の付加物を50μlとした。
表面に対する塗装配合物の接着は、以下の手順によるクロスカット剥離試験により試験する。ナイフを用いて、2本の垂直な切り込みを十字(X)型に入れる。十字の中心から外側へ指を用いて擦ることにより、ポリシロキサン塗装の除去を試みる。
本明細書に記載した浸漬試験は、水への暴露に対する耐性、特に、接着および膨れを判定するために使用し得る。
使用する水は、水道水であり、水温は、22℃で一定に保つ。
パネルは、2週間に亘り暴露し、1週間の暴露後および2週間の暴露後に検査する。
様々な塗料層の接着は、前節「接着試験」において説明した接着試験により評価する。膨れの傾向は、ASTM D 714により評価する。
実施例1
エポキシシランと高分子量アミンとを予め反応させる効果。一定の温度範囲でのトップコートの接着に対する影響。24時間後の接着の評価。ガラス基材を使用した。
代替高分子量アミノシラン付加物の例。20℃での汚損除去トップコートの接着。24時間後の接着の評価。ガラス基材を使用した。
マンニッヒ塩基を含む硬化剤と共に用いる代替エポキシ系バインダ系の例。24時間後の接着の評価。ガラス基材を使用した。
ポリアミノアミドバインダマトリクス
20℃での汚損除去トップコートの接着に対する多孔性基材の影響。24時間後の接着の評価。2種類の基材を比較した:ガラス基材および経年劣化した防汚表面(経年劣化した8190N、Hempel A/S)を有する基材。
様々な汚損除去トップコートの接着
タイコート組成物の様々な表面に対する20℃、40%RHでの接着。24時間後の接着の評価.
タイコート組成物の暴露
タイコート組成物の被膜を塗布し、指定された時間間隔後に汚損除去トップコート(Hempasil X3、87500−59151)を塗布するという意味において、「浸漬試験用パネル」の節において述べた手順に従い、14枚のスチールパネルを作成した。パネルは、浸漬試験に用いた。
パネルA、G、およびC(組成物22、11、および23の比較):組成物は、本発明による高分子量アミノシラン付加物に基づくが、接着促進剤の濃度が異なる。両方の組成物が良好なトップコートの接着を有し、接着試験に合格することが分かった。2種類のレベルの接着促進剤が共に良好なトップコートの接着をもたらすと言える。組成物11は、組成物22のバインダ系であり、2つを比較すると、フィラーおよび顔料の影響が明らかとなる。組成物11および22のトップコートの接着は、浸漬試験中は同等であり、したがって、フィラーおよび顔料の影響は低いと言える。
中間タイコートを含むタイコート組成物の暴露
タイコート組成物の被膜の塗布に続き、指定時間間隔後に中間タイコート(Hempasil X−Tend 27500−23410)を塗布し、指定時間間隔後に汚損除去トップコート(Hempasil X3、87500−59151)の被膜を塗布するという意味において、「浸漬試験用パネル」の節において述べた手順に従い、3枚のスチールパネルを作成した。パネルには浸漬試験を施した。
多数の実施形態および実施例に関連して本発明を説明してきたが、保護の範囲は、これらに限定されず、同封の特許請求の範囲において画定される。
Claims (18)
- 表面に汚損除去塗装系を塗布する方法であって、(a)タイコート組成物を表面に塗布するステップを備え、前記タイコート組成物は、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4 −アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、
ここで、HMWA−{N(Y)−}pは、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、
前記HMWA−{N(Y)−H}p部分は、C7−20−アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であるフェナルカミンであり、
各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC1−4 −アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
−Q−は、−C(R1)2−C(R2)(OH)−、−C(=O)−N(R3)−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−O−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−N(R4)−、および
から選択され、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素およびC1−4 −アルキルから選択され、R 3 およびR 4 は、独立して、水素、C1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、およびアリール−C1−4 −アルキルから選択され、
−X−は、ヒドロキシルおよびC1−C4アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC1−6−アルキレン、−(CO)−、−NR*−、−O−、−NR*−C(=O)−NR*−、−NR*−C(=O)−、−C(=O)−NR*、−アリーレン、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、R*は、HおよびC1−6−アルキルから選択され、
−Zは、分子式:
−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3
を有する部分であり、Raは、それぞれ独立して、C1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4 −アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6 −アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6 −アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、
qは、0以上5以下の整数であり、
前記式Iの前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であり、
更に(b)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップを備える方法。 - 表面に汚損除去塗装系を塗布する方法であって、(a)タイコート組成物を表面に塗布するステップを備え、前記タイコート組成物は、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)任意に、ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC1−4 −アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z}p (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、
ここで、HMWA−{N(Y)−}pは、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、
前記HMWA−{N(Y)−H}p部分は、C7−20−アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であるフェナルカミンであり、
各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC1−4 −アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
−Q−は、−C(R1)2−C(R2)(OH)−、−C(=O)−N(R3)−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−O−、−C(R1)2−C(R1)2−C(=O)−N(R4)−、および
から選択され、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素およびC1−4 −アルキルから選択され、R3およびR4は、独立して、水素、C1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、およびアリール−C1−4 −アルキルから選択され、
−X−は、ヒドロキシルおよびC1−C4アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC1−6 −アルキレン、−(CO)−、−NR*−、−O−、−NR*−C(=O)−NR*−、−NR*−C(=O)−、−C(=O)−NR*、−アリーレン、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、R*は、HおよびC1−6−アルキルから選択され、
−Zは、分子式:
−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3
を有する部分であり、Raは、それぞれ独立して、C1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4 −アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6 −アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6 −アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、
qは、0以上5以下の整数であり、
前記式Iの前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であり、
更に(b)縮合硬化型タイコートをステップ(a)のタイコートに塗布するステップと、(c)続いて汚損除去トップコートを塗布するステップと、を備える方法。 - 前記HMWA部分は、少なくとも1個のフェノール部分を含む、請求項1または2記載の方法。
- 前記HMWA−{N(Y)−H}p部分は、カルダノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であり、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- qは、1または0である、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- pは、1〜15である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- Qは、−C(R1)2−C(R2)(OH)−であり、R1およびR2は、共に水素であり、Xは、C1−6 −アルキレンである、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記タイコート組成物は、更に、式(II):
Si(Rb)v(ORc)4−v (II)
の1つ以上のアルコキシシラン含み、ここで、RbはRaについて請求項1に定める通りであり、RcはC1−C8の直鎖または分岐アルキルであり、vは、1、2、または3である、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 前記タイコート組成物は、更に、縮合触媒を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記iii)アミノシラン付加物が、
I.第1のマンニッヒ型反応において、C7−20アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、およびテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とを反応させ、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させて、HMWA、Y、およびpを請求項1に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物であって、前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である、請求項1に記載の方法。 - 前記iii)アミノシラン付加物が、
I.第1の反応において、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)を準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂またはエポキシ官能性反応性希釈剤と反応させて、HMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、
ここで、HMWA−{N(Y)−}pは、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC1−4アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物であって、前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である、請求項1に記載の方法。 - 表面を有する基材と、前記表面上のタイコートとを備える物品であって、前記タイコートは、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC 1−4 −アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z} p (I)
のアミノシラン付加物と、を含み、
ここで、HMWA−{N(Y)−} p は、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、
前記HMWA−{N(Y)−H} p 部分は、C 7−20 −アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であるフェナルカミンであり、
各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC 1−4 アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
−Q−は、−C(R 1 ) 2 −C(R 2 )(OH)−、−C(=O)−N(R 3 )−、−C(R 1 ) 2 −C(R 1 ) 2 −C(=O)−O−、−C(R 1 ) 2 −C(R 1 ) 2 −C(=O)−N(R 4 )−、および
から選択され、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立して、水素およびC 1−4 アルキルから選択され、R 3 およびR 4 は、独立して、水素、C 1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、およびアリール−C 1−4 −アルキルから選択され、
−X−は、ヒドロキシルおよびC 1 −C 4 アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC 1−6 −アルキレン、−(CO)−、−NR * −、−O−、−NR * −C(=O)−NR * −、−NR * −C(=O)−、−C(=O)−NR * 、−アリーレン、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、R * は、HおよびC 1−6 −アルキルから選択され、
−Zは、分子式:
−CH 2 −[Si(R a ) 2 O] q −Si(R a ) 3
を有する部分であり、R a は、それぞれ独立して、C 1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C 1−4 −アルキル、C 1−6 アルコキシ、C 3−6 −アルケニルオキシ、およびC 3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのR a は、C 1−6 アルコキシ、C 3−6 −アルケニルオキシ、およびC 3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、
qは、0以上5以下の整数であり、
のアミノシラン付加物であって、重量平均分子量が500〜20000g/molの範囲内であるアミノシラン付加物とを含むタイコート組成物から調製される、物品。 - 表面を有する基材と、前記表面上の第1のタイコートとを備える物品であって、前記第1のタイコートは、
i)エポキシ樹脂を含むバインダ系と、
ii)ヒドロキシ官能性ポリシロキサンおよびC 1−4 −アルコキシ官能性ポリシロキサンから成る群から選択された1つ以上の接着促進剤と、
iii)式I:
HMWA−{N(Y)−Q−X−Z} p (I)
[式中、HMWA−{N(Y)−} p は、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、
前記HMWA−{N(Y)−H} p 部分は、C 7−20 −アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であるフェナルカミンであり、
各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC 1−4 アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
−Q−は、−C(R 1 ) 2 −C(R 2 )(OH)−、−C(=O)−N(R 3 )−、−C(R 1 ) 2 −C(R 1 ) 2 −C(=O)−O−、−C(R 1 ) 2 −C(R 1 ) 2 −C(=O)−N(R 4 )−、および
から選択され、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立して、水素およびC 1−4 アルキルから選択され、R 3 およびR 4 は、独立して、水素、C 1−8 直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、およびアリール−C 1−4 アルキルから選択され、
−X−は、ヒドロキシルおよびC 1 −C 4 アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC 1−6 −アルキレン、−(CO)−、−NR * −、−O−、−NR * −C(=O)−NR * −、−NR * −C(=O)−、−C(=O)−NR * 、−アリーレン、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、R * は、HおよびC 1−6 −アルキルから選択され、
−Zは、分子式:
−CH 2 −[Si(R a ) 2 O] q −Si(R a ) 3
を有する部分であり、R a は、それぞれ独立して、C 1−8 直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C 1−4 アルキル、C 1−6 アルコキシ、C 3−6 アルケニルオキシ、およびC 3−6 アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのR a は、C 1−6 アルコキシ、C 3−6 アルケニルオキシ、およびC 3−6 アルキリデンアミノキシルから選択され、
qは、0以上5以下の整数である]のアミノシラン付加物を含み、
前記式Iの前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内であるタイコート組成物から調製され、更に前記第1のタイコート上に縮合硬化型タイコートを備える、物品。 - 更に、前記タイコート(群)上に汚損除去塗装を備える、請求項12または13記載の物品。
- 以下の式(Ia)または式(Ib)のアミノシラン付加物を含む硬化剤組成物であって、
HMWA−{N(Y)−C(R1)2−C(R2)(OH)−X−Z}p (Ia)
(Ib)
ここで、HMWA−{N(Y)−}pは、少なくとも一部が1級または2級アミノ基である3個以上のアミノ基を含む部分であり、各−N(Y)−は、2級または3級アミンであり、Yは、水素およびC1−4アルキルから選択され、前記HMWA−{N(Y)−H}p部分は、C7−20−アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、またはテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とのマンニッヒ縮合反応生成物であり、前記HMWA部分は、少なくとも1個のフェノール部分および少なくとも1個のC7−20 −脂肪族部分を含み、
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素およびC1−4アルキルから選択され、
pは、1〜20であり、
−X−は、C1−C4アルキルから選択された1つ以上の置換基により任意に置換され得るC1−6アルキレン、−O−、およびそれらの組み合わせから選択されるリンカ部分であり、
−Zは、分子式:
−CH2−[Si(Ra)2O]q−Si(Ra)3
を有する部分であり、Raは、それぞれ独立して、C1−8 −直鎖または分岐アルキル、ビニル、アリル、アリール、アリール−C1−4 −アルキル、C1−6アルコキシ、C3−6アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、但し、少なくとも1つのRaは、C1−6アルコキシ、C3−6 −アルケニルオキシ、およびC3−6 −アルキリデンアミノキシルから選択され、
qは、0以上5以下の整数であり、
前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である、硬化剤組成物。 - 硬化剤組成物であって、
I.第1のマンニッヒ型反応において、C7−20 −アルキルフェノールと、ホルムアルデヒドと、ジアミン、トリアミン、およびテトラアミンから選択された1つ以上のアミン(群)とを反応させ、任意に準化学量論的量のエポキシ官能性樹脂と更に反応させて、HMWA、Y、およびpを請求項15に定める通りとしたHMWA−{N(Y)−H}p成分を形成すること、および
II.第2の反応において、第1の反応からのHMWA−{N(Y)−H}p成分をエポキシシランと反応させて、アミノシラン付加物を形成することにより得たアミノシラン付加物を含み、
前記アミノシラン付加物の重量平均分子量は、500〜20000g/molの範囲内である、硬化剤組成物。 - 前記C7−20−アルキルフェノールはカルダノールである、請求項16記載の硬化剤組成物。
- 請求項15〜17のいずれかに記載の硬化剤組成物を含むタイコート組成物。
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