JPS58179271A - 被覆用組成物 - Google Patents

被覆用組成物

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JPS58179271A
JPS58179271A JP6162182A JP6162182A JPS58179271A JP S58179271 A JPS58179271 A JP S58179271A JP 6162182 A JP6162182 A JP 6162182A JP 6162182 A JP6162182 A JP 6162182A JP S58179271 A JPS58179271 A JP S58179271A
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草川 勉
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芳幸 伊藤
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隆司 浜口
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 シ樹脂被覆用組成物に関するものである。
近時塗料は溶剤型から低溶剤型へ徐々に移行しつつある
が、エボキシ樹脂塗料においても低溶剤型塗料、特に水
系塗料の開発が違められている。エポキシ樹脂を水溶性
又は水分散性とするためには、 ■ 界面活性剤を使用してエポキシ樹脂を乳化させる方
法。
■ エポキシ樹脂骨格に極性基を導入して可溶化を図る
方法。
の二つの方法がある。このうち■の方法は、使用した界
面活性剤のため、一般に得られる塗膜の耐水性や耐薬品
性が溶剤型塗料より劣る。■の方法には、極性基として
カルボキシル基を導入するアニオン型と極性基としてア
ミノ基を導入するカチオン型とがあシ、かつて祉アニオ
ン型が主であったが、アニオン型はツルトスプレー試験
のような条件下では耐食性が著しく低下するため、最近
では耐食性のすぐれているカチオン型へ急速に転換が進
められ、自動車用を主に実績があけられている。
しかして現在実用化されているカチオン型水系エポキシ
樹脂塗料としては、エポキシ樹脂に第1級又は第2級ア
ミンを反応させた後酸性物質で中和したものに硬化剤と
して水溶性ブロックイソシアネート化合物を配合した本
のが知られている。しかしながらこのブロックイソシア
ネート化合物を硬化剤としたカチオン聾塗料も、焼付け
にたとえば160〜200℃という高温を賛すること及
び焼付は時にブロック剤に起因する多量の揮発物が発光
するという問題点がある0 しかるに本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、(ただし
Xは二塩基酸からカルボキシル基を除いた残基、R,m
はアルキレ/基、nは0又は正の整数)で表わされるビ
スイミダシリン化合物(A)とエポキシ樹脂(ハ)との
反応物の揮発性の酸による中和物が、水系塗料又はその
他の水系被接用組成物のビヒクルとして好適であること
を見出し、本発明を完成するに至った。
上記(A)と(ハ)との反応物は、(A)中のイZダシ
リン環の第3級細索の触媒作用により(ト)中のエポキ
シ基に(8)中の水酸基が反応してエーテル結合を生成
すると共に、エポキシ基の開1’により新たに水酸基が
生成し、かつ但)を(ト)に比し過剰に用いるのでフリ
ーのエポキシ基も多数残っている化学構造を主としてと
っているものと思われる。即ち本発明は工余キシ基を余
らせてこれを次の硬化に利用するという機構に関するも
のである。従って前述のエポキシ基にアミンを付加後イ
ソシアネート化合物で硬化する従来法とは、同じカチオ
ン型水系エポキシ樹脂の範ちゅうに検するものとit言
え、硬化機構が全く異なる。
本発明の被援用組成物は次のようなすぐれた効果を奏す
る。
(1)水系の組成物であるので、溶剤系のような作業環
境の悪化、引火のおそれがない。
(21−液型であるので取扱いやすい。
(31−一液型であるにもかかわらず安定で、長期間の
保存に耐えつる。これは原料ビスイミダシリン化合物(
A>には窒素原子に直結する水素がないので、エポキシ
基との反応が常温では緩漫であり、酸塩の状態ではほと
んど反応しないこと、又N11i換型イミダシリンの立
体構造の特殊性のために、これにエポキシ基を当1以ト
反応させても安定な水溶性又は水分散性樹脂が侍られる
こと、そのほか囚を合成する反応は]出常かなりの高温
と長時間の減圧下で行わf+るため、(8)中に未反応
の低分子アミンの混在が#1とんどないこと、などによ
るのではないかと考えられる。
(4)硬化反応が、約50〜150℃という制御しやす
い温度で行いうる。又薄膜とすれば常温乾燥型とするこ
ともできる。即ち従来のカチオン型水系エポキシ樹脂塗
料の焼付温度160〜200℃に比し焼付条件をゆるや
かにすることができ、工業上有利である。
(5)焼付時の揮発分の発生が少ない。従来のカチオン
型水系エポキシ樹脂においては焼付時インシアネート化
合物のブロック剤の揮発があったが、本発明においては
そのようなことがない。
(6)金属その他の被塗物に塗布したときの塗膜は、硬
く、耐薬品性、耐食性がすぐれているという特長を有し
、かつエポキシ樹脂の脆いという欠点がなく、耐屈曲性
、耐衝撃性にもすぐれている。これは本発明の組成物が
カチオン型エポキシ樹脂であること、回申の二塩基酸残
基の存在が硬化物の内部可塑化に役立っていることなど
のためと思われる。
本発明f(おいてtま式 で表わされるビスイミダシリン化合動因を用いる。ここ
でXは二塩基酸からカルボキシル基を除いた残基、R,
F(’はアルキレン基、nはO又は正の整数である。
−F記ビスイミダシリン化合物(6)は任意の方法によ
り製造できるが、二塩基酸とヒドロキシアルキルエチレ
ンジアミンとを反応させてアミド化し、さらに閉環反応
を行う方法が工業上有利である。この方法においては、
ヒドロキシアルキルエチレンジアミンを過剰に用い、ア
ミド化反応は150〜200″eで、閉環反応(イミダ
シリン化反応)#1180〜260ででかつ漸過的に減
圧度全土けるようにして行うのがよい。
この反応により上式においてn=oの化合物が得られる
。rlが1以上の化合物Fijれにアルキレンオキサイ
ドを付加すれば得られる。
二塩基酸とじてに、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、
セパシン酸、ドデカ2酸、オレイン酸−アクリル酸の付
加反応物である炭素数21の二塩基酸、ダイマー酸など
が用いられ、酒石酸、リンゴ酸などのオキシ酸も用いる
ことができる。なお少量割合であれは三塩基酸が混在し
ていてもよい。ヒドロキシアルキルエチレンジアミンと
しては、ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ヒドロキ
シプロピルエチレンジアミンなどが用いられる。必要に
応じ付加させるアルキレンオキサイドとしてはエチレン
オキザイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ドなどがあけられる。
上式においてXの炭素数にU特に限定はないが、1〜4
0とするのが適当であシ、tlfましくFi4〜38の
範囲から選ぶ。Rの炭素数は2〜4とするのが通常であ
り、好ましくは2とする。
Iの炭素数も2〜4とするのが適当であり、好ましく 
Fi2とする。nけ0〜4或いはそれ以上とするが、n
の数値が大きくなると塗膜の耐水性が低下する軸向にあ
るので、好ましくはnは0とする。
次にエポキシ樹脂σうとしては、ビスフェノールA又は
ビスフェノールFとエピクロルヒドリン又はジクロルヒ
ドリンとを反応させて得られるエポキシ樹脂が好適に用
いられる。そのほかノボラック樹脂のポリグリシジルエ
ーテル、アミノフェノールのポリグリシジルエーテル、
レゾルシンのジグリシジルエーテル、テトラブロモビス
フェノールAのジグリシジルエーテル、ヒドロキシ安り
1香酸のグリシジルエーテル又はエステル、多価アルコ
ールのポリグリシジルエーテル、ポリカルボン酸のポリ
グリシジルエーテル、ポリメチルグリシジルエーテル又
はエステルなども用いられるが、これらはビスフェノー
ルA又はP゛型エポキシ樹脂に比しては塗膜性hIJが
劣るので、それ単独で用いるよシもビスフェノール六叉
はF型エポキシ梱脂と併用するととが多い。
エポキシ樹脂の)の分子量やエポキシ当量には特に制限
はなく、分子量約300〜3800、エポキシ当量約1
50〜3300のものがいずれも用いられる。特に好ま
しい範囲は分子量約330〜3000、エポキシ当量約
170〜2100である。
ビスイミダシリン化合物(A)とエポキシ樹脂(ト)と
の反応比は得られる樹脂の性質に大きな影響を及#了す
。本発明においては(ト)に対しくハ)を岬モル以上用
いる。(ハ)の割合が余りに小さいと塗膜の耐水性、耐
薬品性等の性質が不充分となり、得られる樹脂の安定性
も良くない。麿お(ハ)の割合が余りに大きくなると水
溶性又は水分散性が不足したり、焼付に厳しい条件が要
求されるようになるので、好ましく#′i(ト)1モル
に対しくト)を1、1〜5モル、特に1.2〜L5モル
の範囲から選ぶのがよい。
(8)と(ト)との反応に際し反応溶媒は用いなくても
よい場合があるが、多くの場合は系の増粘を避けるため
溶媒を用いることが望ましい。固型エポキシ樹脂を用い
る場合F′i溶媒の使用が必須となる。溶媒としてはイ
ソプロパツール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ
など水と相溶する溶媒が好ましい。これらの溶媒#′i
、fIk終製品中にその′まま残すことができる。
反応温度と時間は主としてエポキシ樹脂(ハ)の種類に
よって左右され、ビスイミダゾリ/化合物(A)の種類
には余り関係しない。(ト)としてビスフェノールA型
エポキシ樹脂を用いた場合は、一般にエボキ7当にの小
さい樹脂はど反応し十フいので低温、旬時間でよく、エ
ポキシ当量の大きい樹脂はど反応しにくくなるので高温
、長時間となる。
(8)と0−3)との反応後は、反応物を揮発性の酸で
中和する。揮発性の酸とけ、硬化ないし焼付時の温度で
少なくとも部分的に1好ましくは実質−ト完全に抛発す
るような酸を言い、具体的にはギ酸、ILプロピオン酸
、酪酸、乳酸、アクリル酸、メククリル酸、ヘキサヒド
ロ安息香酸7ノ化水素酸、塩酸、臭化水素酸などの有機
又は無機の酸が例示できる。特に好捷[7いWIは酢酸
及び乳酸である。
中和は、系のpHが4〜8.5、%に5〜8となるよう
に行うことが望ましい。中和不足でpHが8を越えると
、充分な親水性が得られず、一方酸の添加が過剰となり
pHが4未満に表ると、対象物が金楓の場合発錆を生じ
るようになる。
この中和と同時に又はその後に、系に適当量の水、或い
はアルコール類やケトン類など水混和性溶剤と水との混
合液を加えて所望の濃度に調整する。この希釈に先立ち
、必要に応じ反応溶媒の回収を行うこともできる。
本発明の被援用組成物は上記で得られた中和物を主剤と
してなるが、そのほか必要に応じ充填剤、顔料、染料、
可塑剤、安定剤、消泡剤、レベリング剤、垂れ防止剤、
防錆剤など公知の添加剤を配合してもよい。又本発明の
趣旨を損わない範囲で他の公知の硬化剤を併用してもよ
い0 本発明の組成物は噴錫、ローラーコーティング、はけ塗
9、浸漬塗り、カーテンフローコート、電着、その他任
意の方法により対象物に塗布される。対象物は金属をは
じめ、スレート板、アスベスト板、木板、合板、プラス
チック面、ガラス、コンクリートなど棟々のものがあげ
られる。
塗布後の硬化ないし焼付けは約50〜is。
1という比較的おだやかな条件で行いつる。もちろんも
っと−温であっても差支えない。又塗布厚、エポキシ樹
脂の種類などを選べば常温硬化もuJ能である。
不発ψ」の被援用組成物は、一般塗料用、電着塗料用、
印刷用など広く植機用に用いることができる。
次に実施、例をあけて本発明の被援用組成物をさらにト
明する。以下「%」とあるのは重量%を表わすものとす
る。
実施例1 ダイマー酸(ヘンケル日本株式会社製〕(−葉グイA2
16 ) 28 of (0,5−v−ル)ととドロキ
シエチルエチv、/シアミン151Sy(15モル)と
をかくはん機、温度針、還流冷却管、検水管を備えた反
応器に仕込み、150−180℃で3時間反応させた。
この間18yの水が検水管に流出した。ついで約3時間
かけて180℃から210eまでゆっくシと加熱昇温し
、その間常圧から約10a+Hfまで漸進的に減圧度を
上げた。これによりさらに189の水と過剰のアミンが
流出した。以上の操作により 弐ROHROH (ただし、X /d 034B66〜62、Ri;i 
CH4CH2)で表わされるビスイミダシリン化合物の
コノ1り色の粘稠液体約345yが得られた。
次に上記で得たビスイミダシリン化合物35y(Q、0
5モル)と予メsl!i!l)Iシテオイたヒスフェノ
ールA型固型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ株式会
社製エビコー)1001、エボキシ当鍵450〜500
、分子量約900)の80%ブチルセロソルブ溶液12
5y(α11モル)とをかくはん機、温度計、還流冷却
管を備えた反応器に仕込み、かきまぜながら60〜80
℃に加熱した。反応が進むに従って系はしだいに増粘し
た。30分後50%酢酸水溶液8yを投入して中和し、
さらに水188yを投入したところ、淡黄色半透明の樹
脂液356yが得られた。この樹脂液の樹脂分#′i3
8%、pH1J66、粘度はガードナーホルトでHであ
った。
この樹脂温を容器に入れて室内に保存したが、2ケ月を
経ても硬化、分離を起さず、粘度の変化もなかった。
又この樹脂液をベーカーアプリケーターを使って鋼板上
に塗布し、130−eで30分間焼付けて、20±2μ
の膜厚の塗膜を得、塗膜物性を測定した。
以上の結果を第1表に示す 実施例2 実施例1で得たビスイミダゾリ/化合物35y<α05
モル)とビスフェノールA型固型エポキシ樹脂(油化シ
ェルエポキシ株式会社製エピコート1004、エポキシ
当量900〜10001分子量約1400)の70%ブ
チルセロソルブ溶液200y(a、1モル)とを反応器
に仕込み、60〜70′cに20分間、さらに70〜s
o’cで200分間反応せ、ついで50%酢酸水溶液7
yを投入して中和し、水218yを加えて稀釈したとこ
ろ、エマルシ17460fが得られた。このエマルジW
ンの樹脂分は38%、pHFi6.7、粘度はガードナ
ーホルトでF−Gであった。
コノエマルシランの安定性及びこのエマルシランを鋼板
上に塗布し、130℃で30分間焼付けたときの塗膜物
性を第1表に示す。
実施例3 実施例1で得たビスイミダシリン化合物35y(α05
モル)、ビスフェノールF 型fl状エポキシ樹脂(大
日本インキ化学工業株式会社製エビク1ン8301エポ
キシ当量175、分子量350 ) 70 y(0,2
モル)及びエチルセロソルブ20yを反応器に仕込み、
かきまぜながら加熱していったところ、60℃で内容混
合物が透明になった。70〜80′cで加熱を継続する
と、系はしだいに増粘していった。30分俵反応を終了
し、50%酢酸水溶液7yを加えて中和し、水130y
を加えて稀釈したところ、エマルシ箆ン2629 カ得
うh*。コノx −r #シ=a ン(r) 41f 
B’tl 分N’、 40%、pHId 6.7、粘度
はガードナーホルトでUであった。
このエマルシランの安定性及びこのエマルシランを鋼板
上に塗布し、130−cで30分間焼付けたときの塗膜
物性を第1表に示す。
実施例4 実施例1で得たビスイミダゾリ/化合物35y (o、
 o sモル)、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ株式会社製エピコート828、エ
ポキシ当量184〜194、分子量約380)40y(
0,105モル)、ビスフェノールA 39固型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製エピコート10
01、エポキシ商量450〜500、分子量約900)
の80%ブチルセロソルブ溶液40y(0,035モル
)及びブチルセロソルブ20fを反応器に仕込み、SO
〜70′cで45分間反応させ、ついで50%酢酸水溶
液7yを加えて中和し、さらに水126yを加えて稀釈
したところ、淡黄色透明の樹脂液268yが得られた。
この樹脂液の樹脂分は40%、pHは6.5、粘度はガ
ードナーホルトでTであった。
この樹脂液の安定性及びこの樹脂液を鋼板上に塗布し、
1301で30分間焼付は九ときの塗膜物性を第1表に
示す。
実施例5 オレイン酸−アクリル酸付加物(ウェストノ(コー社製
ダイアジッド1550)17@y(a5モル)トヒρロ
キシエチルエチレンジアン/156p(1,5モル)と
を実施例1の場合と同様にして反応させることにより、
式 で表わされるビスイミダシリン化合−を得た。
次に上記で得たビスイミダシリン化合物24y(0,0
5モル)、ビスフェノール型固型エボギシ樹脂(油化シ
ェルエポキシ株式会社製エピコート1001、エポキシ
当31450〜500゜分子麺約900)135y(0
,15モル)及びブチルセロソルブ30yを反応器に仕
込み、60〜75mで1時間反応させ、ついで50%乳
酸水溶液7.5yを加えて中和し、さらに水201ンを
加オて稀釈したところ、淡黄色運用の樹脂液397yが
得られた。この樹脂液の樹脂分は40 ’/l+ 1’
pTith」6.6、粘度はガード−t−*ル)f[1
−■であった。
こぐ)樹脂液の安定性及びとの樹脂液を鋼板上f($布
し2、l 3 o−c−r3o9間に付けたときの塗膜
物性を給1表に示す。
実施例6 七パシン酸202f(1モル)とヒドロキシエチルエチ
レンジアミン270y(2−6モル)とを実施例1の場
合と同様にして反応させることによりオクタメチレンビ
スN−ヒドロキシエチルイミダシリンを合成した。
次に上記で得たオクタメチレンビスN−ヒドロキシエチ
ルイミダゾリン10 y(0,03モル)、ビスフェノ
ールA型固型エポキシ樹脂(油化7エルケミカル株式会
社製エピコート1o01、エポキシ当量450〜500
1分子量約900)81f!(α09モル)及びブチル
セロソルブ2Gノを反応器に仕込み、55〜65でで1
時間、65〜75でで15分間反応させ、ついで50%
酢酸水溶液4yを加えて中和し、さらに水122yを加
えて稀釈したところ、半透明の樹脂液237yが得られ
た。この樹脂液の樹脂分は38%、pHは6.6、粘度
はガードナーホルトで鱈であった。
この樹脂液の安定性及びこの樹脂液を鋼板上に塗布し、
130℃で30分間焼付けたときの塗膜物性を第1表に
示す。
エチレンジアミン230y(約22モル)とを実施例1
の場合と同様にして反応させることによりテトラメチレ
ンビスN−ヒドロキシエチルイミダシリンを合成した。
次に上記で得たテトラメチレンビスN−ヒドロキシエチ
ルイミダシリンフノ(約α025モル)、ビスフェノー
ルA型固型エポキシIl&(油化シェルケミカル株式会
社製エピコート1007、エポキシ当賢1750〜21
00、分子%約z9oo)の60%ブチルセロソルブ溶
液150 f/ (0,031モル)及びブチルセロソ
ルブ30yを反応るに仕込み、80〜105℃で60 
分1i、l+反応サセ、ツイテ50%i!11−wR水
溶液3yを加えで中和し、さらに水130yを加えて怖
釈したところ、淡黄色透明の樹脂液が得られた。この樹
脂液の樹脂分Fi30%、pHFi6.5、粘度はガー
ドナーホルトでUであった。
この樹脂液の安定性及びこの樹脂液を鋼板上に塗布し、
130″eで30分間焼付けたときの籟膜物性を第1表
に示す。
実施例8 ビスフェノールA型固型エポキシ樹脂(油化シェルケミ
カル株式会社製エビコー)tool。
エポキシ当@450〜5001分子量約900)270
y(0,3モル)をブチルセロソルブ80ノに溶解し、
これに実施例7で得たナト2メチレ/ビスN−ヒドロキ
シエチルイミダソリン289 (0,1モル)を加えた
。この混合物を60〜70cで20分間、70〜75℃
で10分間反応させた後50%酢酸水溶液18yを加え
て中和し、さらに水407を加えて稀釈したところ、エ
マルション805yが得られた。このエマルシ誓ンの樹
脂分は37%、pHけ7.0、粘度はガードナーホルト
でJであった。
この樹脂液の安定性及びとの樹脂液を鋼板土に塗布し、
130℃で30分間焼付けたときの塗膜物性を第1表に
示す。
第   l    表 (tl−) 安定性は、室内[2ケ月放置後観察。
コハン目試験は、1MM巾に縦横にカッターで傷をつけ
たときの、セロハン粘着テープによる剥離残数。
鉛籠硬場け、三菱ユニ鉛龜使用、荷重I Kg。
耐衝撃性d1デュボ/衝撃試験器管使用し、500)の
おもり(おもりの先端の球状撃ち型の径1/16インチ
その他)を50cmの高さから落下させ、塗面の損傷を
調べた。
トルエンラビングテストは、トルエンを浸した脱脂綿で
塗布を100往復擦って判定。。
耐沸騰水8は、沸騰水中に3時間浸漬して判定。
耐アルカリ性は、5%苛性ソーダ水溶液中に25℃で4
8時間浸漬して判定。
耐酸性は、5%硫酸中に25Iで48時間+9演じて判
定。
劇ツルトスプレー性は、塩水を150時間スプレー伊の
クロスカット部のサビ幅。
実施例9 実施例7で得たテトラメテレ/ビスN−ヒドロキシエチ
ルイミダシリン1モルにエチレンオキサイドを1〜4モ
ル反応させた本のを用いた1’iかは実施例7と同様の
実験を行った。結果は耐沸水性が実施例7に比しては若
干劣ったほかは実施例7の場合と同様良好であった。
実施例10 実施例1で得たビスイミダシリン化合物7゜9 (0,
1モル)とビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(油化
シェルケミカル株式会社羨エピコート828、エポキシ
当量184〜194、分子量約380)114yとエチ
ルセロソルブsayとを55〜65”eで50分間反応
させてから、50%酢酸水溶液16yを投入して中和し
、さらに水475yで稀釈し、淡黄色透明の樹脂液61
3yを得た。この樹脂液の樹脂分は30%、pHFi6
.6、粘度はガードナーホルトでGであった。
この樹脂液を鋼板に塗布し、室温乾燥させた。
1ケ月後の塗膜を試験した結果は次の通りであった。
ゴパ/目試験     70/100 鉛飯硬度       3H 耐衝撃性       1/8X300X50耐層曲性
       20パス トルエンラビングテスト    100回変化なし1沸
騰水性      異状なし %ト出願人 伊藤製油株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1式 (ただしXけ二塩基酸からカルボキシル基を除いた残基
    、R%ゴはアルキレン基5nFiO又は正の整数)で表
    わされるビスイミダシリン化合物(6)とエポキシ樹脂
    但)との反応−の揮発性の酸による中和物を主剤として
    なる被覆用組成物。 2 Rがエチレン基でnがOである特許請求の範囲第1
    項記載の組成物。 3、  (A)と(ハ)との反応比が、(6)に対しく
    ハ)が等モル以上である特許請求の範囲第1項記載の組
    成物。 4、 (8)との)との反応比が、(A)1モルに対し
    くハ)L1〜5モルである特許請求の範囲第1項記載の
    組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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