JPH10273515A - 自己乳化機能を有するエポキシ樹脂及びその組成物 - Google Patents
自己乳化機能を有するエポキシ樹脂及びその組成物Info
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- JPH10273515A JPH10273515A JP9081044A JP8104497A JPH10273515A JP H10273515 A JPH10273515 A JP H10273515A JP 9081044 A JP9081044 A JP 9081044A JP 8104497 A JP8104497 A JP 8104497A JP H10273515 A JPH10273515 A JP H10273515A
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Abstract
に使用される乳化安定性、耐水性の優れた自己乳化機能
を有するエポキシ樹脂及びその組成物を提供することを
目的とする。 【構成】末端イソシアネート基含有化合物のイソシアネ
ート基と、分子内に2個以上エポキシ基を持つエポキシ
樹脂のエポキシ基との反応により得られ、オキサゾリド
ン環を分子内に有することを特徴とするエポキシ当量2
50〜10,000g/eqの自己乳化機能を有するエ
ポキシ樹脂及び該自己乳化機能を有するエポキシ樹脂を
特定の割合で含む自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組
成物であり、更にアミン系硬化剤を配合してなる水性硬
化性組成物よりなるものである。
Description
剤、サイジング剤等に使用される乳化安定性、耐水性の
優れた自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組成物に関す
るものである。
由で世界的にVOC総量規制強化の方向に進んでいる。
塗料分野、特に屋外で大量の有機溶剤を使用する重防食
塗料分野においてはハイソリッド化、無溶剤化、弱溶剤
化が進んでいるが、中でも水性樹脂は作業環境、取り扱
い作業性などの面において有利であり各種の水性樹脂の
開発が活発に行なわれている。
のエポキシ樹脂が使用されているがエポキシ樹脂は一般
に疎水性でありこれを水性化する為には界面活性剤を添
加して乳化分散させたエポキシ樹脂エマルションが一般
的に用いられている。しかし通常の界面活性剤はエポキ
シ基と反応する官能基を持っていないため、使用した界
面活性剤が硬化エポキシ樹脂中に単独で残り耐水性、機
械的な安定性を悪化させるという問題点がある。これら
の問題点を解決する手段として界面活性剤の末端を変性
して官能基を導入し硬化エポキシ樹脂中に界面活性剤が
単独で残らないようにする工夫がなされているが何れも
十分な性能を有しているとは言い難く更なる性能の向上
が望まれている。
単独で残った界面活性剤が引き起こす問題点であるエポ
キシ樹脂エマルジョンの貯蔵性、及び硬化エマルジョン
の耐水性を改良した自己乳化機能を有するエポキシ樹脂
およびその組成物を提供することにある。
を解決すべく鋭意研究した結果、末端イソシアネ−ト基
含有化合物とエポキシ樹脂の反応により得られ、オキサ
ゾリドン環を分子内に有することを特徴とする自己乳化
機能を有するエポキシ樹脂、及びその組成物がこれらの
問題点を解決するのに最適な手段であることを見出し本
発明を完成するに到った。
有化合物と、分子内に2個以上エポキシ基を持つエポキ
シ樹脂のエポキシ基との反応により得られ、オキサゾリ
ドン環を分子内に有することを特徴とするエポキシ当量
250〜10,000g/eqの自己乳化機能を有する
エポキシ樹脂及び該自己乳化機能を有するエポキシ樹脂
を特定の割合で含む自己乳化機能を有するエポキシ樹脂
組成物であり、更にアミン系硬化剤を配合してなる水性
硬化性組成物よりなるものである。
含有化合物はポリアルキレングリコール化合物とポリイ
ソシアネート化合物とをイソシアネート基/水酸基の当
量比が1.5〜3.0の割合で反応させて得られる。イ
ソシアネート基/水酸基の当量比が1.5より小さいと
重合が進み分子量が大きくなり過ぎる為であり、3.0
より大きいと反応に供しないイソシアネートが多くなる
為である。
ール化合物は分子量500〜15,000好ましくは
2,000〜10,000である。分子量が500より
も小さいと乳化性が悪くなり、15,000よりも大き
いと耐水性が損なわれるためである。ポリアルキレング
リコール化合物としては、エチレングリコール及びプロ
ピレングリコールのブロック共重合体、ポリエチレング
リコール化合物等が挙げられるが、好ましくはポリエチ
レングリコール化合物である。
の代表的な例としては2,4−トリレンジイソシアネー
ト、2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ト
リメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ナ
フタレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジ
イソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシ
アネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソ
シアネート、トリジンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、ノルボルネンジイソシアネ−ト及びこ
れらの混合物等が挙げられるが、好ましくは2,4−ト
リレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシア
ネート等の芳香族ジイソシアネートである。
ソシアネート化合物の反応は公知の方法で行うことが出
来る。具体的な方法としてはポリアルキレングリコール
を溶融加熱してガスパージ、減圧により系内の水分を除
去した後ポリイソシアネート化合物と触媒存在下、或い
は無触媒で50℃〜150℃にて0.5〜10時間反応
させることにより末端イソシアネート化合物を製造する
ことが出来る。反応に用いられる触媒としては、トリエ
チルアミン、ジメチルベンジルアミン、ピリジンなどの
3級アミン、ジブチルスズジラウレートなどの有機金属
化合物等が挙げられる。反応に用いる触媒量は変性に用
いられるポリイソシアネート化合物に対して10〜5,
000ppmである。
脂に用いる分子内にエポキシ基を2つ以上持つエポキシ
樹脂は特に限定されることはなく、公知のエポキシ樹脂
を全て使用することが出来る。このようなエポキシ樹脂
としてビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹
脂、ビスフェノールC型エポキシ樹脂、ビスフェノール
AD型エポキシ樹脂、液状ビスフェノール型エポキシ樹
脂の分子蒸留品等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビ
フェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エ
ポキシ樹脂、ネオペンチルグリコールジグリシジルエー
テル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパントリグルシジルエーテル、
1.6ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪
族ポリグリシジルエーテル、グリシジルアミン型エポキ
シ樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの市
販エポキシ樹脂としては東都化成社製YD−127,Y
D−128,YD−134,YD−011,YD−01
2,YD−013,YD−014,YD−017,YD
−019,YD−901,YD−902,YD−90
3,YD−904,YD−907,YD−909,YD
F−170,YDF−175S,YDF−2001,Y
DF−2004,YD−8125,YDF−8170,
ST−3000,ST−4000,YDPN−638,
YDCN−701,YDCN−702,YDCN−70
3,YDCN−704,PG−202,PG−207,
YH−300等が挙げられる。
脂は上記末端イソシアネート基含有化合物のイソシアネ
ート基と、分子内に2個以上エポキシ基を持つエポキシ
樹脂のエポキシ基との反応により得られ、オキサゾリド
ン環を分子内に有することを特徴とするエポキシ当量2
50〜10,000g/eqの自己乳化機能を有するエ
ポキシ樹脂である。エポキシ当量が250g/eqより
も小さいと乳化安定性に劣る物となり10,000g/
eqよりも大きいと耐水性に劣る物となる。
に2個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂との反応はエ
ポキシ基/イソシアネート基の当量比が1.5〜5.0
の割合で行う必要がある。当量比が1.5より小さいと
過剰な重合が進みゲル化が起こり易く、またイソシアネ
ート基同士の重合によりイソシアヌレート環を生成し易
くなるためであり、エポキシ基とイソシアネート基の反
応率を高めるためにはエポキシ基が多少過剰にある方が
よい。また当量比が5.0より大きいと未反応のエポキ
シ樹脂が多くなり過ぎて本発明の自己乳化機能を有する
エポキシ樹脂組成物の乳化力が落ちるためである。
シ樹脂の反応は公知の方法により行うことができる。具
体的な反応方法としては得られた末端イソシアネート含
有化合物にエポキシ樹脂と触媒類を添加して110℃〜
200℃で1〜10時間反応させることにより分子鎖内
にオキサゾリドン環を有する自己乳化機能を有するエポ
キシ樹脂を得ることが出来る。
アミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
ピリジンなどの3級アミン、トリフェニルホスフィン、
トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン等の
ホスフィン類、テトラメチルアンモニウムクロライド、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、トリフェ
ニルホスホニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウ
ムイオダイド等の4級アンモニウム塩、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ金属酸化物等が挙げられる。反応に用い
られる触媒量は末端イソシアネート基含有化合物に対し
て100〜100,000ppm,好ましくは1,00
0〜10,000ppmである。
より得られるオキサゾリドン環を分子内に有する公知の
エポキシ樹脂としては、たとえば特開平8−10924
5号公報及び特開平5−43657号公報に報告されて
いる。しかしながら従来公知のオキサゾリドン環を有す
るエポキシ樹脂は無溶剤及び溶剤希釈タイプであり、本
発明の目的とする自己乳化機能を有するエポキシ樹脂に
ついては報告されていなかった。
脂組成物は本発明自己乳化機能を有するエポキシ樹脂5
〜50重量部と、少なくとも1種以上の分子内に2個以
上エポキシ基を持つエポキシ樹脂50〜95重量部の混
合物である。
シ樹脂組成物は本発明自己乳化機能を有するエポキシ樹
脂5〜50重量部と、少なくとも1種以上の分子内に2
個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂40〜90重量
部、芳香族フェノールを5〜40重量部の反応生成物で
ある。
に占める本発明自己乳化機能を有するエポキシ樹脂の割
合は上記よりも多いと耐水性、塗膜物性に悪影響を及ぼ
し、少ないと乳化安定性に劣る物となる。
組成物に用いる分子内にエポキシ基を2つ以上持つエポ
キシ樹脂も本発明自己乳化機能を有するエポキシ樹脂に
用いるエポキシ樹脂同様に特に限定されることはなく、
公知のエポキシ樹脂を全て使用することが出来る。
組成物に用いる芳香族フェノールとしてはビスフェノー
ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェ
ノールC、ビスフェノールAD、フェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラック、アルキルフェノールノボラ
ック及びこれらの混合物等が挙げられるが、好ましくは
ビスフェノールA、ビスフェノールFである。
と分子内に2個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂と芳
香族フェノールの反応は公知の方法により行うことがで
きる。具体的な反応方法としては本発明自己乳化機能を
有するエポキシ樹脂と分子内に2個以上エポキシ基を持
つエポキシ樹脂と芳香族フェノールと触媒類を添加して
110℃〜200℃で1〜10時間反応させることによ
り自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組成物を得ること
が出来る。
アミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
ピリジンなどの3級アミン、トリフェニルホスフィン、
トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン等の
ホスフィン類、テトラメチルアンモニウムクロライド、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、トリフェ
ニルホスホニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウ
ムイオダイド等の4級アンモニウム塩、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ金属酸化物等が挙げられる。反応に用い
られる触媒量は芳香族フェノールに対して100〜10
0,000ppm,好ましくは500〜10,000p
pmである。
脂または樹脂組成物は必要に応じて水と混合して水性分
散体として使用することが出来る。自己乳化機能を有す
るエポキシ樹脂又は樹脂組成物と水の割合は特に制限は
ないが、重量比で30〜75:25〜70の範囲が好ま
しい。水分量は一般に少ない方が好ましいが少なすぎる
と粘度が高くなりすぎて作業性が悪くなる為であり、ま
た多すぎるとエマルションの安定性が悪くなり、塗膜に
したときの乾燥性が悪くなるためである。
樹脂組成物は必要に応じて有機溶剤を使用することが出
来る。その割合は自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組
成物全体に対して0〜20重量部の範囲が好ましい。上
記の範囲を超えると有機溶剤削減という水性樹脂の特徴
が損なわれるためである。また有機溶剤は必要に応じ減
圧蒸留により除去することができる。
には、必要に応じて有機溶剤に溶解した後、水を徐々に
加えて乳化分散を行う。分散にはホモジナイザー等の高
せん断力の撹拌機を使用してもよい。
脂組成物は単独で用いることも出来るが、必要に応じて
C10アルコールグリシジルエーテル、1.6ヘキサン
ジオールジグリシジルエーテル等の反応性希釈剤、石油
樹脂、クマロンインデン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹
脂等の非反応性希釈剤より選ばれた1種又は2種以上の
樹脂を所望の目的範囲で含有せしめることが出来る。ま
た本発明の自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組成物に
は、各種用途に応じてタルク、炭酸カルシウム、シリ
カ、カーボンなどの充填材や、ベンガラ、酸化チタン、
硫化亜鉛、酸化鉄などの顔料及び増粘剤、消泡剤、可塑
剤などの添加剤を適量配合することが出来る。
ミン系硬化剤を用いることが出来る。ポリアミノアミド
類、エポキシ樹脂アミンアダクト、脂肪族ポリアミン、
変性ポリアミン、第3アミン、ヒドラジド、イミダゾー
ル等通常のエポキシ樹脂に使用される硬化剤が使用可能
であるが、特にポリアミノアミド類、エポキシ樹脂アミ
ンアダクト等が好ましい。本発明の水性硬化性樹脂組成
物は前記の自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組成物を
含有する水性分散体にアミン系硬化剤を配合するのが一
般的であるが、コンクリ−ト面の保護塗料等の場合に
は、施工現場において自己乳化機能を有するエポキシ樹
脂組成物にアミン系硬化剤及び水を加えて水性硬化性組
成物とすることが出来る。
樹脂及は末端に官能基であるエポキシ基を持つ為、末端
に官能基を持たない通常の界面活性剤を使用した場合の
ように界面活性剤が硬化塗膜中に単独で残存する事がな
い。また本発明の自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組
成物は乳化安定性に優れ、その硬化塗膜は耐食性、耐水
性に優れたものである。
本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。
例 実施例1 撹拌機、温度計、冷却管及び窒素ガス導入装置を備えた
硝子製4ツ口の反応装置に分子量3200のポリエチレ
ングリコール480g(0.15モル)を仕込み窒素ガ
スを導入120℃まで加熱溶融、脱水した。その後70
℃まで冷却しコロネートT−80(日本ポリウレタン
(株)製2,4TDI 80wt%、2,6TDI 2
0wt%含有品)55.7g(0.32モル)を仕込み
80℃で5時間保持した。次にエポトートYD−128
(東都化成社製ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂;
エポキシ当量187g/eq)180g(0.48モ
ル)を仕込み120℃まで昇温し触媒としてテトラメチ
ルアンモニウムブロマイド0.8部を添加し150℃で
5時間反応させIR測定によるイソシアネート消失を確
認した。得られた自己乳化機能を有するエポキシ樹脂の
エポキシ当量は1120g/eqであった。
硝子製4ツ口の反応装置に分子量3200のポリエチレ
ングリコール256g(0.08モル)分子量8000
のポリエチレングリコール560g(0.07モル)を
仕込み窒素ガスを導入120℃まで加熱溶融、脱水し
た。その後70℃まで冷却しコロネートT−80を5
5.7g(0.32モル)を仕込み80℃で5時間保持
した。次にエポトートPG−207(東都化成社製ポリ
プロピレングリコールジグリシジルエーテル;エポキシ
当量320g/eq)218g(0.34モル)を仕込
み120℃まで昇温し触媒としてテトラメチルアンモニ
ウムブロマイド1.2部を添加し150℃で5時間反応
させIR測定によるイソシアネート消失を確認した。得
られた自己乳化機能を有するエポキシ樹脂のエポキシ当
量は3,210g/eqであった。
10部とエポトートYD−128(エポキシ当量187
g/eq)90部を混合してエポキシ当量204g/e
qの樹脂を得た。
10部とエポトートYD−011(東都化成社製ビスフ
ェノールA型固形エポキシ樹脂;エポキシ当量470g
/eq)90部を混合してエポキシ当量499g/eq
の樹脂を得た。
10部とエポトートYD−128(エポキシ当量187
g/eq)70部、ビスフェノールA20部を仕込み触
媒としてトリフェニルホスフィン0.1部を添加して1
50℃で5時間反応させエポキシ当量495g/eqの
樹脂を得た。
硝子製4ツ口の反応装置に分子量400のポリエチレン
グリコール60g(0.15モル)を仕込み窒素ガスを
導入120℃まで加熱溶融、脱水した。その後70℃ま
で冷却しコロネートT−80を55.7g(0.32モ
ル)を仕込み80℃で5時間保持した。次にエポトート
YD−128(エポキシ当量187g/eq)180g
(0.48モル)を仕込み120℃まで昇温し触媒とし
てテトラメチルアンモニウムブロマイド0.2部を添加
し150℃で5時間反応させIR測定によるイソシアネ
ート消失を確認した。得られた樹脂のエポキシ当量は4
75g/eqであった。
D−128(エポキシ当量187g/eq)90部を混
合してエポキシ当量199g/eqの樹脂を得た。
3部とエポト−トYD−128(エポキシ当量187g
/eq)97部を混合してエポキシ当量192g/eq
の樹脂を得た。
60部とエポト−トYD−128(エポキシ当量187
g/eq)40部を混合してエポキシ当量373g/e
qの樹脂を得た。
ロピレングリコ−ルのブロック共重合体)10部とエポ
ト−トYD−128(エポキシ当量187g/eq)9
0部を混合してエポキシ当量208g/eqの樹脂を得
た。
ポキシ樹脂とイオン交換水と有機溶剤(エチレングリコ
ールモノブチルエーテル)を表1に示す配合で混合して
乳化安定性を評価した。安定性は20℃、90日後のエ
マルジョンの外観で評価した。 ○;分離無し、 △;微量水分離有り、 ×;完全分離
(東都化成社製水希釈型アミン系硬化剤;活性水素当量
174g/eq、固形分60%)を配合し、得られた塗
料を軟鋼版SPCC−SB(0.8×70×150m
m)のメチルエチルケトンでの脱脂後にサンドブラスト
処理(エメリー砂#180)を行ったものに、乾燥膜厚
100μmになるように刷毛で塗装し、20℃で一週間
乾燥させた。得られた塗膜の外観、密着性、耐水性、耐
食性の各性能試験を評価した結果を表−1の硬化性組成
物の塗膜物性評価欄に示した。尚、塗膜の外観は、目視
で判定した。 ○;良好、 △;やや良好、 ×;不良、 また、密着性は、JIS K−5400の付着性の碁盤
目テープ剥離試験法により評価し、塗膜に100個の1
mm×1mmの碁盤目をも基板に至る深さでカッターナ
イフで切り込みを入れてからセロハンテープを貼って瞬
間的に引き剥がし、基板上に残っている碁盤目数を目視
で判定した。耐水性は20℃のイオン交換水に14日浸
漬して塗膜の外観について目視により次の区分により評
価した。 ○;良好、 △;若干フクレ、白化あり、 ×;著しいフクレ、白化あり、 また、耐食性については、JIS K 5400の耐塩
水噴霧試験に準拠して300時間塩水噴霧した後、塗膜
の外観について目視により次の区分により発錆性を評価
した ○;良好、 △;錆発生により若干フクレあり、 ×;錆発生により著しいフクレあり、
の自己乳化機能を有するエポキシ樹脂を使用した自己乳
化機能を有する水性エポキシ樹脂組成物は乳化性に優
れ、得られる塗膜は密着性、耐水性、耐食性等に優れて
いる。
Claims (7)
- 【請求項1】 ポリアルキレングリコール化合物とジイ
ソシアネート化合物を反応させて得られる末端イソシア
ネート基含有化合物のイソシアネート基と、分子内に2
個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂のエポキシ基との
反応により得られ、オキサゾリドン環を分子内に有する
ことを特徴とするエポキシ当量250〜10,000g
/eqの自己乳化機能を有するエポキシ樹脂。 - 【請求項2】 末端イソシアネート基含有化合物が分子
量500〜15,000のポリアルキレングリコール化
合物とポリイソシアネート化合物とをイソシアネート基
/水酸基の当量比が1.5〜3.0の割合で反応させて
得られることを特徴とする請求項1記載の自己乳化機能
を有するエポキシ樹脂。 - 【請求項3】 末端イソシアネート基含有化合物のイソ
シアネート基と分子内に2個以上エポキシ基を持つエポ
キシ樹脂のエポキシ基とをエポキシ基/イソシアネート
基の当量比が1.5〜5.0の割合で反応させることを
特徴とする請求項1記載の自己乳化機能を有するエポキ
シ樹脂。 - 【請求項4】 請求項1記載の自己乳化機能を有するエ
ポキシ樹脂5〜50重量部と少なくとも1種以上の分子
内に2個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂50〜95
重量部の混合物である自己乳化機能を有するエポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項5】 請求項1記載の自己乳化機能を有するエ
ポキシ樹脂5〜50重量部と、少なくとも1種以上の分
子内に2個以上エポキシ基を持つエポキシ樹脂40〜9
0重量部、芳香族フェノールを5〜40重量部を反応さ
せて得られる自己乳化機能を有するエポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項6】 請求項1〜5記載の自己乳化機能を有す
るエポキシ樹脂、又はエポキシ樹脂組成物を含有するこ
とを特徴とするエポキシ樹脂水性分散体。 - 【請求項7】 請求項4及び/又は5記載の自己乳化機
能を有するエポキシ樹脂組成物とアミン系硬化剤とから
なる水性硬化性組成物。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08104497A JP3185051B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | エポキシ樹脂水性分散体 |
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JP3185051B2 JP3185051B2 (ja) | 2001-07-09 |
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JP (1) | JP3185051B2 (ja) |
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