JPS6241545B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6241545B2
JPS6241545B2 JP16317980A JP16317980A JPS6241545B2 JP S6241545 B2 JPS6241545 B2 JP S6241545B2 JP 16317980 A JP16317980 A JP 16317980A JP 16317980 A JP16317980 A JP 16317980A JP S6241545 B2 JPS6241545 B2 JP S6241545B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alkyd resin
acid
weight
polyethylene glycol
epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP16317980A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5684760A (en
Inventor
Tsutsukaato Berutoramu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allnex Austria GmbH
Original Assignee
Vianova Resins AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Vianova Resins AG filed Critical Vianova Resins AG
Publication of JPS5684760A publication Critical patent/JPS5684760A/en
Publication of JPS6241545B2 publication Critical patent/JPS6241545B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D167/00Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D167/08Polyesters modified with higher fatty oils or their acids, or with natural resins or resin acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は長期安定性が改良されたポリエチレン
グリコール変性アルキツド樹脂を基材とする風乾
または焼付け塗料用の水性エマルジヨンの製造方
法に関するものである。この方法ではエーテル様
結合ポリエチレングリコール基をもつ脂肪酸エス
テルを通常のアルキツド樹脂原料と反応させアル
キツド樹脂中間体を得、次の段階においてメタク
リル酸および脂肪酸基をもつ酸性ビニル共重合体
でエステル化する。ポリグリコール含量が3〜8
%と比較的低いにもかかわらず生成物が優れた安
定性特性をもつものは安定化基の結合が実質的に
不ケン化性であるためである。 多くの特許明細書において、ポリエチレングリ
コール(PEG)で変性することによる水乳化性
のアルキツド樹脂の製造法が記載されている。ほ
とんどの方法によれば約10〜30%のPEGがエス
テル交換またはエステル化によつてアルキツドに
取り込まれる。(なかでも、米国特許明細書第
2634245号、同第2853459号、同第3133032号、同
第3223659号、同第3379548号、同第3437615号、
同第3437618号、同第3442835号、同第3457206
号、同第3639315号、ドイツ公開明細書第1495032
号または英国特許明細第1038696号および同第
1044821号参照)。 エステル化によるPEGの導入には2つの重大
な欠点がある。すなわち、 1 PEGの水酸基は他のポリオールの水酸酸基
と同比率でしか反応することができない。水で
希釈できる樹脂は過剰の水酸基を用いて調製さ
れるため、PEGの導入は不完全のままとな
る。従つて過剰のPEGが使用されなければな
らず、それは必然的に塗膜の硬度および耐水性
を低下させる。 2 結合したエステル橋は親水性PEG鎖のすぐ
隣りにある。そのためエマルジヨン中において
それらは水による直接の攻撃を受けやすく、従
つてエマルジヨンの貯蔵安定性が乏しい。 PEGを導入を他の方法で行なうことによつ
てエマルジヨンの貯蔵安定性を改良する多くの
試みが行われた。米国特許明細書第4179428号
によれば第1段階でアミン―ホルムアルデヒド
樹脂とPEGをエーテル化し、次にそれをその
過剰の官能基とアルキツド樹脂中間体との反応
により結合することによつて焼付け塗料用の水
で希釈できるアルキツド樹脂が製造される。 ヨーロツパ特許出願第0002488A1号によれば風
乾用アルキツド樹脂エマルジヨンを3段階処理で
製造している。それによればまずPEGを過剰の
低分子アルキルフエノールレゾールと反応させ、
次にレゾールの残存メチロール基を乾性油に反応
させることにより結合させ、レゾールと油との間
にクロマン環結合を生成させる。こうして得られ
たPEG―変性油は水乳化性アルキツド樹脂の製
造における出発物質となる。 いずれの場合にも、2段階以上の反応によりほ
とんど完全なPEGの導入が実現され、従つてそ
の必要量は比較的少量である。さらに予想される
ように、容易にエステル化されるエステル結合
を、より安定性のあるN・メチロール・エーテル
結合または実際的に不鹸化性のフエノール・メチ
ロール・エーテル結合によつて置換することによ
り、実質的に著しく貯蔵安定性を増すことができ
る。記載された方法によれば良好な塗料特性を示
すエマルジヨンが製造され都合のよい条件下、た
とえば/20℃程度の温度で1年間貯蔵することが
できる。 しかしながら、次の理由のためさらに貯蔵安定
性を高める必要がある。 1 エマルジヨンのレオロジー特性は貯蔵時には
げしい変化を受けやすい。調製の直後のエマル
ジヨンは構造粘性を有し、従つてほとんど沈降
の傾向のない揺変性塗料を生じる。貯蔵中に構
造は壊れ、その結果低剪断速度における粘度の
連続的な減少となつて示される。これらの変化
により、貯蔵したエマルジヨンは取扱いおよび
そのエマルジヨンからの塗料の調製において安
定性についての問題が存在する。 2 貯蔵安定性は温度に大きく左右される。 10または20℃の上昇は粘度の著しい低下と凝
固をもたらす。温暖な気候の国では湿度、温度
調節した部屋でしか貯蔵ができない。 3 エマルジヨンから調製された塗料が長期間の
耐久性を必要とする場合、例えば補修用塗料の
場合には全貯蔵期間1年では不足である。 従つて長期間貯蔵することができそしてそれ
らのレオロジー特性に関して貯蔵時に変化を受
けない優れた塗料特性を有するアルキツド樹脂
エマルジヨンが強く要望されている。 ヨーロツパ特許出願第0002488号およびオース
トリア特許明細書第339450号により製造されたエ
マルジヨンの良好な貯蔵安定性は末端カルボキシ
基が加水分解により除去することに原因すると仮
定される。カルボキシ基は芳香族または脂肪族ジ
ーまたはトリカルボン酸、例えば、o―フタール
酸、テトラヒドロフタール酸またはトリメリト酸
の部分エステル化により導入される。それらは中
和されてエマルジヨンの小滴を安定するために必
要な負の電荷をもたらす。それらが除去される程
度に応じエマルジヨンはより粗くそしてより薄く
なりそしてついには凝固する。 文献によれば酸性の部分的エステル化結合のケ
ン化に対する安定性はエステル基とカルボキシ基
間の距離すなわち炭素原子の数とともに増加する
ことは知られている。2個(例えばフタール酸)
または3個(例えばトリメリト酸)をこえる炭素
原子がエステル結合とカルボキシ基の間にある場
合には改良が期待できる。 従つてカルボキシ基を導入するために不飽和油
脂肪酸へのアクリル酸またはメタクリル酸の付加
化合物を使用することによつてさらに安定なエマ
ルジヨンを得ることが試みられた。ドイツ公開明
細書第2416658号によれば、250〜300℃でアクリ
ル酸またはメタクリル酸と共役不飽和脂肪酸との
反応により付加物が製造され、それが公知の方法
に従つてエステル化により処理されてPEG―変
性の水乳化性アルキツド樹脂がとなる。 この方法の欠点は、ポリエチレングリコールが
エステル化によりくみ込まれているので、それが
容易に再分離されることである。エマルジヨンの
十分な安定性を得るためには高い含量のPEG
(5〜15%、実施例においては8.5〜9.5%)が使
用されねばならない。 さらにまた、引用された条件では最大15%のア
クリル酸を有する付加物が生成するが一方では使
用したアクリル酸またはメタクリル酸の17〜45%
が末反応で残存するため、それを蒸留で除去しな
ければならない。エマルジヨンの十分な安定化の
ためには約20mgKOH/gの酸価を必要とするこ
とを考慮すると、それに必要な2.58%アクリル酸
の付加物形成のためには少くとも14.6%の脂肪酸
(アルキツド樹脂基準)を用いなければならな
い。水希釈性風乾アルキツド樹脂は脂肪酸を通常
30〜40%含むので、上記の量は存在する脂肪酸の
約半量である。この脂肪酸成分はフイルム架橋の
ために失われるとみられる。それは付加物生成に
よつてブロツクされていない二重結合が中間体の
製造のときに高い反応温度によつて、二量化によ
つて失われるからである。これはドイツ公開明細
書第2416658号に従つて製造される生成物の乾性
が比較的乏しいことを説明するものである。 現在のところ、本質的な特性即ち、貯蔵安定性
並びに乾燥速度のいずれについても十分満足でき
るような生成物はない。さらに、ヨーロツパ特許
第0002488号に従つて製造した生成物の用途はフ
エノールレゾールおよび高度に不飽和の油の含有
量のために大きく制約される。生成物は暗色であ
り強い黄色化傾向をもつ。そのため明るい着色仕
上げ向けには処方することができない。その用途
はプライマー、充填剤および着色工業用エナメル
に限定される。 そこで、一方ではPEGが特定のエーテル化生
成物の形でアルキツド樹脂に導入され、他方では
カルボキシ基が酸性共重合体の形で導入されるな
らば、総合的に良好な性能をもつ汎用の水乳化性
アルキツド樹脂が得られることを見出した。 従つて本発明はポリエチレングリコールで変性
されたアルキツド樹脂を基材とする改良された風
乾および焼付け塗料用の水性エマルジヨンを製造
する方法において、 (a) 触媒の存在下で100ないし150℃において平均
分子量500ないし5000のポリエチレングリコー
ルの1モルと一般式 (式中、Xは炭素数2ないし8のアルキル
基、Yは炭素数7ないし11のアルキレン基であ
り、Zは炭素数1ないし10の飽和の脂肪酸、脂
環式、または芳香族の炭化水素基である。)の
1,2エポキシ化合物の1.7ないし2.1モルから
得られた反応生成物であつて、前記反応生成物
のエポキシ価が0.02以下、好ましくは0.01以下
であるか、または (aa) エポキシ含量が4ないし9%であるエ
ポキシ化グリセライド油と、その有効オキシ
ラン基にたいして0.8ないし0.95モルの分子
量500ないし3000のモノアルコキシエチレン
グルコールとの反応生成物を、 (b) 次の反応段階でエステル交換によりポリオー
ル、脂肪酸および/または油脂、および必要に
応じて芳香族モノカルボン酸および/またはジ
カルボン酸と反応させ、酸価が15以下好ましく
は5mgKOH/g、ヒドロキシル価が50ないし
250mgKOH/gであり、ポリエチレングリコー
ル部分が3.3ないし15重量%であるアルキツド
樹脂中間体を生成させ、 (c) このアルキツド樹脂中間体50〜90重量%を、 メタクリル酸6〜40重量%、 ヨウ素価が少なくとも125の不飽和油脂肪酸
20〜55重量%および 二重結合の他に他の官能基を有しないビニル
および/またはビニリデン化合物の1種または
それ以上20〜70重量%、からなる共重合体10〜
50重量%と、170ないし200℃において、酸価10
ないし35mgKOH/g、および固有粘度(クロ
ロホルム、20℃)6ないし15ml/g、および
PEG含量3ないし8%が得られるまでエステ
ル化し、 (d) こうして得られた変性アルキツド樹脂をアン
モニアまたはアミンによりカルボキシ基を中和
し、有機補助溶媒を最大20重量%添加して水に
乳化させる、 ことを特徴とする方法に関するものである。 本発明によれば最上質の風乾および焼付け塗料
として理想的なアルキツド樹脂エマルジヨンを製
造することができる。特にそれらは長期間にわた
つて、また温和範囲より広い温度範囲にわたり優
れた貯蔵安定性を示す。さらにそれらは乾燥力お
よびフイルム性能に関してあらゆる要求に応じ
る。 本発明のエマルジヨンの優れた性能は巧みに設
計された分子構造によるものであり、本質的な特
徴は組み込まれた安定化のための親水基の加水分
解に対するできる限りの抵抗性によるものであ
る。 成分(a)は種々の方法で構成することができる。 上述した一般式の化合物は一価アルコールとモ
ノ不飽和の脂肪酸とのエステルのエポキシ化によ
り得られる。具体例はラウロレイン酸、ミリスト
レイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸または
エルカ酸である。オレイン酸のエステルのエポキ
シ化生成物が特に適当である。アルコール成分は
1〜10個の炭素原子を有する一価の飽和脂肪族、
脂環式および芳香族アルコールである。 エポキシ化は公知の方法で即ち、過酸化水素と
ギ酸とで行なわれる。一般式による生成物は1分
子当り1個の1,2―エポキシ基を含有し、少な
くとも75%濃度の工業的混合物で存在しなければ
ならない。この型の製品は市販されており、デー
タシートにはn―アルキル―またはi―アルキル
エポキシ脂肪酸エステルとして明示されている。 適当なポリエチレングリコールの平均分子量は
500〜5000である。それらは触媒の存在下、1:
1.7ないし1:2.1モル比でエポキシ化合物とエー
テル化により反応させる。理想的な場合には、こ
の反応ではPEG分子の両側に脂肪酸エステルを
エーテル結合で結合させる。工業方法ではPEG
から水を同伴剤の助けで真空蒸留により除去し、
触媒を添加しそして100〜150℃に加熱する。次に
数時間かけてエポキシ化合物を添加し、エポキシ
価が0.02好ましくは0.01以下になるまでその温度
に維持する。適当な触媒は例えば硫酸、過塩素
酸、塩化アルミニウムおよび三フツ化ホウそのお
よびエーテレートである。 こうして得られたエーテル化生成物(ポリエチ
レングリコールジエーテル)は、次に約250℃で
リサージまたは水酸化カルシウムのような適当な
存在で、最初に使用したモノエポキシ化合物から
の一価アルコールを脱離し、アルキツド樹脂製造
で通常使用される化合物、例えばポリオール、脂
肪酸および/または油など、並びに必要に応じ芳
香族モノカルボン酸および/またはジカルボン酸
の一部とエステル交換により反応させる。中間生
成物から遊離したアルコールは蒸留により定量的
に除去される。次に、ジカルボン酸の残部を、必
要に応じさらにポリオールおよび/または脂肪酸
と共に添加し、公知の方法で調製したアルキツド
樹脂中間体の酸価が15mgKOH/g以下、好まし
くは5mgKOH/g以下に下がりそして固有粘度
4〜10ml/g(クロロホルム、20℃)を得るまで
エステル化する。アルキツド樹脂のための原料は
当業者に公知であるのでここでは詳細な列挙は行
わない。別の製法としては、まずPEG変性脂肪
酸エステルを除く他のすべての成分を酸価15mg
KOH/g以下を有するアルキツド樹脂に加工
し、次いでこのアルキツド樹脂にポリエチレング
リコールジエーテルをエステル交換により組み入
れる方法も可能である。アルキツド樹脂の代わり
にビスフエノールA型のエポキシ樹脂の脂肪酸エ
ステルまたはスチロール―アリルアルコール―共
重合体の脂肪酸エステルを使用することができ
る。 好適にはアルキツド脂肪中間体は、脂肪酸含有
量がエポキシ化合物からのものを含めて1〜60
%、および水酸基価50〜250mgKOH/gであるよ
うに処方するべきである。生成物のPEG―含有
量は3.3〜15%にある。均一なアルキツド樹脂中
間体の代わりに、必要ならばPEGを含まない成
分との混合物もまた使用することができる。 最終生成物においては、PEG鎖およびエステ
ル結合との間に少なくとも7個の炭素原子を含む
アルキル鎖がある。従つて加水分解によるPEG
の分離は実質的に妨げられる。PEGとエポキシ
基のエーテル化反応中に生成した第二級水酸基が
アルキツド中間体の製造中に再エステル化および
エステル化に関与することは、過剰の第一級水酸
基の立体障害のために排除することができる。 成分(a)の他の型(aa)は、エポキシ酸素含有量
4〜9%を有するエポキシ化グリセリド油とエポ
キシ化油のオキシラン基1モル当りモノアルコキ
シポリエチレングリコール0.8〜0.95モルとを反
応させて得られる。このポリグリコール基の平均
分子量は500ないし3000が好ましい。 本発明に従つて使用されるエポキシ化グリセリ
ド油はヨウ素価100〜180を有する乾性油、特に大
豆油の、過酸によるエポキシ化により得られる市
販品である。他のエポキシ化油はアマニ油、ヒマ
ワリ油、綿実油などから得られる。それらの油の
エポキシ酸素含有量は4〜9%の範囲である。 モノアルコキシポリエチレングリコール
(APG)として平均分子量500〜30000を有する生
成物を使用する。そのアルコキシ基としては1〜
4個の炭素原子をもつものがよい。 出来るだけ定量的にAPGを結合するためにわ
ずかに過剰のエポキシ基を本発明に従つて用い
る。本発明に対してオキシラン基1モル当り
APG0.8〜0.95モル割合が有利であることがわか
つた。この場合エポキシ化油の高い官能性のため
にAPGを使用することがポリエチレングリコー
ルよりむしろ有利であることがわかつた。 反応は第16〜17および26〜34頁で引用した方法
に従つて実施する。反応はエポキシ価でみて
APGのヒドロキシ基の少なくとも95%の反応率
が達成されるまで反応を続ける。そのときオキシ
ラン基が開く時に生成する第二級水酸基が立体障
害のために実際には反応しないと見なされる。 APG―エーテルのその後の処理はPEGエーテ
ルについて示した方法に従つて実施する。APG
エーテルの完全な組み込みはいずれの場合でも
240〜250℃の反応温度を維持する90分の反応時間
で達成される。またAPGエーテルの量はポリエ
チレングリコール含有量がアルキツド樹脂中間体
の3.3〜15%の部分に相当するように選択され
る。 この変性による成分(a)の可能性に関係して、使
用される市販のそして経済的な原料範囲は、観察
される最終生成物の安定性に悪影響を与えること
なく、実質的に広げられる。 本発明によればエマルジヨンの安定化に必要な
カルボキシ基の導入のために メタクリル酸6〜40重量%、 ヨウ素価が少なくとも125を有する乾性脂肪酸
20〜55重量%および 二重結合の他に反応基を持たないビニルおよ
び/またはビニリデン化合物、特にアクリル酸の
化合物の一種、またはそれ以上20―70%のフリー
ラジカル重合により得られる重合体を使用する。 これらの中間体の製造のために適当な乾性脂肪
酸は脱水ヒマシ油脂肪酸または異性化脂肪酸のよ
うな共役二重結合をもつか、または工業用大豆
油、サフロールまたはアマニ油脂肪酸のような孤
立した二重結合をもつものである。孤立した不飽
和結合をもつ脂肪酸は、その弱い反応性のために
過剰に用いられなければならない。脂肪酸が重合
中完全に反応しない場合にはその残部はエステル
化中にアルキツド樹脂中間体に組み込まれる。出
来るだけ高い重合収率が目標となければならな
い。 適当なビニルおよびビニリデン化合物はスチレ
ン、ビニルトルエン、または酢酸、プロピオン酸
またはヴアサテイツク(Versatic)酸のビニルエ
ステルである。市販のアクリル酸またはメタクリ
ル酸のエステルが好ましい。その選択は、とりわ
けアルキツド樹脂中間体との相溶性に従つてなさ
れる。通常は最良の相溶性を有する重合体がまた
最良の乳化作用を示す。 重合は80〜140℃、好ましくは90〜110℃で行な
われる。適当な開始剤はすべてこの温度でラジカ
ルを生成し分離する化合物である。ジベンゾイル
パーオキサイドが好ましい開始剤である。分子量
を限定するためにtert―ドデシルメルカプタンの
ような重合用連鎖移動剤を使用する。 重合の終点は、不揮発性残渣量が一定になつた
時、即ち、揮発性モノマーが反応混合液から実質
的に消失した時に到達されたものとみなされる。 引用した条件では脂肪酸の二量化のような副反
応は実質的に抑制される。従つて共重合しなかつ
た脂肪酸は未変化で残り、それらの酸化的架橋能
力はアルキツド樹脂中間体への導入後まで保持さ
れる。 メタクリル酸のカルボキシ基は重合反応後は第
三級構造を示し、従つて反応性は低下する。従つ
てアルキツド樹脂と重合体樹脂間の反応において
それらは実質的に未変化のままであり、中和後エ
マルジヨンの安定化に役立つ。最終生成物におい
ては、安定化カルボキシレート基とエステル橋と
の間に脂肪酸の長鎖の疎水性アルキルがあつて加
水分解的分裂は強く妨げられる。 ビニル化合物およびアクリレートの導入は重合
体の相溶性範囲および両性(amphipatic)特性
を調節するのに役立つ。それによつて一方ではア
ルキツド成分との相溶性の調整により重合体のよ
り容易な組み込みが行なわれ、他方では重合体が
充分に組み込まれないかあるいは後で分離される
場合でも乳化効果が得られる。 アルキツド樹脂中間体および重合体は、重合体
の脂肪酸カルボキシ基の完全なエステル化の後、
酸価10〜35、好ましくは12〜25mgKOH/gおよ
び固有粘度6〜15mgKOH/g(クロロホルム、
20℃になるように170〜200℃で結合させる。最終
生成物のPEG含有量は好適には3〜8%の範囲
である。 樹脂は有機補助溶媒最大20%好ましくは5〜15
%で希釈し、樹脂のカルボキシ基50〜100%を中
和するのに十分な量のアンモニアまたは有機アミ
ンを含有する水中に40〜80℃の温度で乳化する。
適当な補助溶媒は第1にn―ブタノールまたはエ
チレングリコールブチルエーテルのようなアルコ
ールまたはエーテルアルコールである。適当なア
ミンは例えばトリエチルアミンまたはジメチルエ
タノールアミンである。 本発明に従つて調製されるエマルジヨンは実施
例に示す通り、風乾および焼付け塗料の基材とし
て有用であり、そして任意の通常の方法によつて
塗装される。焼付け塗料の調製においては水と相
溶性のアミン―ホルムアルデヒド樹脂を架橋剤と
して添加する。 ドイツ公開明細書第2809840号から“水分散性
エポキシ変性アルキツド樹脂”が知られている。
エポキシ化合物の型(1分子当り少なくとも2個
のエポキシ基を有する芳香族化合物)および製法
(PEGによる直接エステル化により導入)によれ
ば、上記の明細書は本発明には関係ない。 次の実施例は本発明の方法を具体的に説明する
ものである。部または%は特にことわらない限り
すべて重量基準である。固有粘度の記載値はクロ
ロホルム中20℃で測定する。 () ポリエチレングリコール―ジエーテルの
製造(成分a) 表に挙げた組成に従つてポリエチレングリコ
ール―ジエーテル(PGDA¨)を次の方法で製造
する。 ポリエチレングリコールからを水を除去するた
めにトルオール10%を添加し、混和物を120℃に
加熱して留出が終るまで真空下で維持する。次い
で温度を110℃に下げ、BF3錯体を添加する。次
いでエポキシ脂肪酸エステルを2時間かけて連続
的に添加し、エポキシ価が0.01以下に下がるまで
110℃の温度に維持する。
The present invention relates to a process for producing aqueous emulsions for air-drying or baking paints based on polyethylene glycol-modified alkyd resins with improved long-term stability. In this method, a fatty acid ester having ether-like linked polyethylene glycol groups is reacted with a conventional alkyd resin raw material to obtain an alkyd resin intermediate, which is then esterified with methacrylic acid and an acidic vinyl copolymer having fatty acid groups in the next step. Polyglycol content is 3-8
The reason why the product has excellent stability properties despite the relatively low % is due to the fact that the binding of the stabilizing group is substantially unsaponifiable. A number of patent specifications describe the preparation of water-emulsifiable alkyd resins by modification with polyethylene glycol (PEG). Most methods incorporate approximately 10-30% PEG into the alkyd by transesterification or esterification. (Among others, U.S. Patent Specification No.
No. 2634245, No. 2853459, No. 3133032, No. 3223659, No. 3379548, No. 3437615,
Same No. 3437618, Same No. 3442835, Same No. 3457206
No. 3639315, German Publication Specification No. 1495032
or British Patent Specification No. 1038696 and British Patent Specification No.
(See No. 1044821). Introduction of PEG by esterification has two significant drawbacks. That is, the hydroxyl groups of 1 PEG can only react in the same proportion as the hydroxyl groups of other polyols. Water-dilutable resins are prepared with an excess of hydroxyl groups, leaving PEG incorporation incomplete. Therefore, an excess of PEG must be used, which necessarily reduces the hardness and water resistance of the coating. 2 The attached ester bridge is immediately adjacent to the hydrophilic PEG chain. They are therefore susceptible to direct attack by water in emulsions, and the storage stability of the emulsions is therefore poor. Many attempts have been made to improve the storage stability of emulsions by other methods of introducing PEG. According to US Pat. No. 4,179,428, baking paints are prepared by etherifying the amine-formaldehyde resin and PEG in a first step and then combining it by reaction of its excess functional groups with an alkyd resin intermediate. An alkyd resin is produced that can be diluted with water. According to European Patent Application No. 0002488A1, an air-drying alkyd resin emulsion is produced in a three-step process. According to this, PEG is first reacted with an excess of low-molecular-weight alkylphenol resol,
The remaining methylol groups of the resol are then reacted with the drying oil to form a chroman ring bond between the resol and the oil. The PEG-modified oil thus obtained serves as the starting material in the production of water-emulsifiable alkyd resins. In either case, almost complete incorporation of PEG is achieved by two or more reaction steps, and therefore the amount required is relatively small. Furthermore, as expected, by replacing the easily esterified ester linkage by a more stable N-methylol-ether linkage or a practically unsaponifiable phenol-methylol-ether linkage, Storage stability can be substantially increased. According to the method described, emulsions are produced which exhibit good coating properties and can be stored under convenient conditions, for example at temperatures of the order of /20 DEG C., for one year. However, it is necessary to further improve storage stability for the following reasons. 1. The rheological properties of emulsions are subject to severe changes during storage. Immediately after preparation, the emulsion has a structural viscosity and thus results in a thixotropic paint with little tendency to sedimentation. During storage, the structure breaks down, resulting in a continuous decrease in viscosity at low shear rates. Because of these changes, storage emulsions present stability problems in handling and in the preparation of coatings from the emulsions. 2. Storage stability is highly dependent on temperature. An increase of 10 or 20°C results in a significant decrease in viscosity and coagulation. In countries with warm climates, storage can only be done in rooms with controlled humidity and temperature. 3. If the paints prepared from emulsions require long-term durability, for example in the case of refinish paints, a total storage period of one year is insufficient. There is therefore a strong need for alkyd resin emulsions that can be stored for long periods of time and have excellent coating properties that do not undergo changes on storage with respect to their rheological properties. It is hypothesized that the good storage stability of the emulsions produced according to European Patent Application No. 0002488 and Austrian Patent Specification No. 339450 is due to the hydrolytic removal of the terminal carboxy groups. Carboxy groups are introduced by partial esterification of aromatic or aliphatic di- or tricarboxylic acids, such as o-phthalic acid, tetrahydrophthalic acid or trimellitic acid. They are neutralized to provide the necessary negative charge to stabilize the emulsion droplets. Depending on the extent to which they are removed, the emulsion becomes coarser and thinner and eventually solidifies. It is known from the literature that the stability of acidic partially esterified bonds against saponification increases with the distance between the ester group and the carboxy group, ie, with the number of carbon atoms. 2 (e.g. phthalic acid)
Alternatively, improvement can be expected when more than three carbon atoms (for example, trimellitic acid) are present between the ester bond and the carboxy group. Attempts have therefore been made to obtain more stable emulsions by using addition compounds of acrylic or methacrylic acid to unsaturated oil fatty acids to introduce carboxy groups. According to DE 2416658, adducts are prepared by reaction of acrylic or methacrylic acid with conjugated unsaturated fatty acids at 250-300°C, which are treated by esterification according to known methods. PEG-modified water-emulsifiable alkyd resin. A disadvantage of this method is that since the polyethylene glycol is incorporated by esterification, it is easily reseparated. High PEG content is required to obtain sufficient stability of the emulsion.
(5-15%, in the example 8.5-9.5%) should be used. Furthermore, the conditions cited produce adducts with up to 15% acrylic acid, while 17-45% of the acrylic or methacrylic acid used.
remains in the final reaction and must be removed by distillation. Considering that an acid value of approximately 20 mg KOH/g is required for sufficient stabilization of the emulsion, at least 14.6% fatty acids (alkyd resin standards) shall be used. Water-reducible, air-dried alkyd resins typically contain fatty acids.
Since it contains 30-40%, the above amount is about half of the fatty acids present. This fatty acid component appears to be lost due to film crosslinking. This is because double bonds that are not blocked by adduct formation are lost by dimerization during the preparation of the intermediate due to the high reaction temperatures. This explains the relatively poor drying properties of the products produced according to DE 24 16 658. At present, there are no products that are fully satisfactory with respect to any of the essential properties, namely storage stability and drying rate. Furthermore, the use of the products produced according to European Patent No. 0002488 is severely limited due to the content of phenolic resols and highly unsaturated oils. The product is dark in color and has a strong tendency to yellow. Therefore, it cannot be formulated for brightly colored finishes. Its use is limited to primers, fillers and colored industrial enamels. Therefore, if, on the one hand, PEG is introduced into the alkyd resin in the form of a specific etherification product, and on the other hand, the carboxyl group is introduced in the form of an acidic copolymer, a general-purpose water resin with good overall performance can be used. It has been found that emulsifiable alkyd resins can be obtained. Accordingly, the present invention provides a method for producing improved aqueous emulsions for air-drying and baking coatings based on alkyd resins modified with polyethylene glycol, comprising: 1 mole of polyethylene glycol from 500 to 5000 and the general formula (wherein, a reaction product obtained from 1.7 to 2.1 moles of a 1,2 epoxy compound of (b) the reaction product of an epoxidized glyceride oil with an epoxy content of 4 to 9% and a monoalkoxyethylene glycol with a molecular weight of 500 to 3000 in an amount of 0.8 to 0.95 mol based on its available oxirane groups; It is reacted with polyols, fatty acids and/or fats and oils, and aromatic monocarboxylic acids and/or dicarboxylic acids as necessary by transesterification, and the acid value is 15 or less, preferably 5 mgKOH/g, and the hydroxyl value is 50 to 50.
250mgKOH/g and an alkyd resin intermediate having a polyethylene glycol moiety of 3.3 to 15% by weight, (c) 50 to 90% by weight of this alkyd resin intermediate, 6 to 40% by weight of methacrylic acid, and an iodine value of 6 to 40% by weight. is at least 125 unsaturated fatty acids
Copolymers 10 to 55% by weight and 20 to 70% by weight of one or more vinyl and/or vinylidene compounds having no other functional groups besides double bonds
50% by weight and an acid value of 10 at 170 to 200°C.
from 35 mg KOH/g, and from 6 to 15 ml/g, and an intrinsic viscosity (chloroform, 20°C) from 6 to 15 ml/g, and
esterification until a PEG content of 3 to 8% is obtained; (d) the carboxyl groups of the modified alkyd resin thus obtained are neutralized with ammonia or amines and emulsified in water by adding up to 20% by weight of an organic co-solvent. The present invention relates to a method characterized by the following. According to the present invention, it is possible to produce an alkyd resin emulsion that is ideal as a top quality air-drying and baking paint. In particular, they exhibit excellent storage stability over long periods of time and over a wider than mild temperature range. Furthermore they meet every demand regarding drying power and film performance. The excellent performance of the emulsions of the invention is due to the well-designed molecular structure, the essential feature being the possible resistance to hydrolysis of the incorporated stabilizing hydrophilic groups. Component (a) can be constituted in a variety of ways. Compounds of the above-mentioned general formula are obtained by epoxidation of esters of monohydric alcohols and monounsaturated fatty acids. Specific examples are lauroleic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid or erucic acid. Epoxidation products of esters of oleic acid are particularly suitable. The alcohol component is a monovalent saturated aliphatic having 1 to 10 carbon atoms,
Cycloaliphatic and aromatic alcohols. Epoxidation is carried out in a known manner, namely with hydrogen peroxide and formic acid. The products according to the general formula must contain one 1,2-epoxy group per molecule and be present in technical mixtures with a concentration of at least 75%. Products of this type are commercially available and are specified in the data sheets as n-alkyl- or i-alkyl epoxy fatty acid esters. The average molecular weight of suitable polyethylene glycol is
500-5000. In the presence of a catalyst, they are 1:
It is reacted with an epoxy compound by etherification in a molar ratio of 1.7 to 1:2.1. Ideally, this reaction would attach fatty acid esters to both sides of the PEG molecule through ether bonds. PEG in industrial methods
water is removed by vacuum distillation with the help of an entraining agent,
Add catalyst and heat to 100-150°C. The epoxy compound is then added over several hours and maintained at that temperature until the epoxy number is below 0.02, preferably 0.01. Suitable catalysts are, for example, sulfuric acid, perchloric acid, aluminum chloride and boron trifluoride and its etherates. The etherified product thus obtained (polyethylene glycol diether) is then desorbed from the monohydric alcohol from the initially used monoepoxy compound in the presence of a suitable solution such as Lissage or calcium hydroxide at about 250°C. , with compounds commonly used in the production of alkyd resins, such as polyols, fatty acids and/or oils, and optionally with some aromatic monocarboxylic and/or dicarboxylic acids by transesterification. The alcohol liberated from the intermediate product is quantitatively removed by distillation. The remainder of the dicarboxylic acid is then added, if necessary, along with further polyols and/or fatty acids to reduce the acid value of the alkyd resin intermediate prepared by known methods to below 15 mgKOH/g, preferably below 5 mgKOH/g, and Esterify until an intrinsic viscosity of 4-10 ml/g (chloroform, 20° C.) is obtained. Raw materials for alkyd resins are well known to those skilled in the art, so a detailed enumeration will not be given here. Another manufacturing method is to first mix all other ingredients except the PEG-modified fatty acid ester with an acid value of 15 mg.
It is also possible to process the alkyd resin into an alkyd resin having KOH/g or less and then incorporate polyethylene glycol diether into this alkyd resin by transesterification. Instead of the alkyd resins, fatty acid esters of epoxy resins of the bisphenol A type or fatty acid esters of styrene-allylic alcohol copolymers can be used. Suitably the alkyd fatty intermediates have a fatty acid content of 1 to 60, including those from epoxy compounds.
%, and a hydroxyl value of 50 to 250 mgKOH/g. The PEG content of the product lies between 3.3 and 15%. Instead of homogeneous alkyd resin intermediates, mixtures with PEG-free components can also be used, if desired. In the final product there is an alkyl chain containing at least 7 carbon atoms between the PEG chain and the ester bond. Therefore, PEG by hydrolysis
separation is substantially prevented. The involvement of secondary hydroxyl groups generated during the etherification reaction of PEG and epoxy groups in re-esterification and esterification during the preparation of alkyd intermediates is excluded due to steric hindrance of excess primary hydroxyl groups. be able to. Another type (aa) of component (a) is obtained by reacting an epoxidized glyceride oil having an epoxy oxygen content of 4 to 9% with 0.8 to 0.95 mol of monoalkoxypolyethylene glycol per mole of oxirane groups of the epoxidized oil. can get. The average molecular weight of this polyglycol group is preferably 500 to 3,000. The epoxidized glyceride oil used according to the invention is a commercial product obtained by epoxidation of drying oils, in particular soybean oil, with an iodine number of 100 to 180, with peracids. Other epoxidized oils are obtained from linseed oil, sunflower oil, cottonseed oil, etc. The epoxy oxygen content of these oils ranges from 4 to 9%. As monoalkoxypolyethylene glycol (APG) products with an average molecular weight of 500 to 30,000 are used. The alkoxy group is 1-
One having 4 carbon atoms is preferable. A slight excess of epoxy groups is used according to the invention in order to bind the APG as quantitatively as possible. per mole of oxirane group for the present invention.
A molar proportion of APG of 0.8 to 0.95 has been found to be advantageous. In this case it has been found to be advantageous to use APG rather than polyethylene glycol due to the high functionality of the epoxidized oil. The reaction is carried out according to the methods cited on pages 16-17 and 26-34. Look at the reaction in terms of epoxy value.
Continue the reaction until a conversion of at least 95% of the hydroxy groups of APG is achieved. The secondary hydroxyl group formed when the oxirane group opens is considered not to actually react due to steric hindrance. Further processing of the APG-ether is carried out according to the method described for the PEG ether. APG
The complete incorporation of the ether is in any case
Achieved with a reaction time of 90 minutes maintaining a reaction temperature of 240-250°C. The amount of APG ether is also chosen such that the polyethylene glycol content corresponds to a portion of 3.3 to 15% of the alkyd resin intermediate. In connection with the possibilities of component (a) by this modification, the range of commercially available and economical raw materials used is substantially widened without adversely affecting the observed stability of the final product. According to the invention, for the introduction of carboxy groups necessary for the stabilization of the emulsion, 6 to 40% by weight of methacrylic acid, a dry fatty acid with an iodine value of at least 125;
Use of polymers obtained by free radical polymerization of 20-55% by weight and 20-70% of vinyl and/or vinylidene compounds, especially one of the compounds of acrylic acid, which have no reactive groups other than double bonds. do. Suitable drying fatty acids for the preparation of these intermediates are those with conjugated double bonds, such as dehydrated castor oil fatty acids or isomerized fatty acids, or isolated double bonds, such as technical soybean oil, safrole or linseed oil fatty acids. It has double bonds. Fatty acids with isolated unsaturated bonds must be used in excess due to their weak reactivity. If the fatty acid is not completely reacted during polymerization, its remainder is incorporated into the alkyd resin intermediate during esterification. The highest possible polymerization yield must be aimed at. Suitable vinyl and vinylidene compounds are styrene, vinyltoluene, or vinyl esters of acetic, propionic or Versatic acids. Commercially available esters of acrylic or methacrylic acid are preferred. The selection is made according to, inter alia, compatibility with the alkyd resin intermediate. Usually the polymer with the best compatibility also exhibits the best emulsifying effect. Polymerization is carried out at 80-140°C, preferably 90-110°C. All suitable initiators are compounds that generate and separate radicals at this temperature. Dibenzoyl peroxide is a preferred initiator. Polymerization chain transfer agents such as tert-dodecyl mercaptan are used to limit the molecular weight. The end point of the polymerization is considered to have been reached when the amount of non-volatile residue becomes constant, ie when the volatile monomer has substantially disappeared from the reaction mixture. Under the conditions cited, side reactions such as dimerization of fatty acids are substantially suppressed. The uncopolymerized fatty acids thus remain unchanged and their oxidative crosslinking ability is retained until after their introduction into the alkyd resin intermediate. The carboxy group of methacrylic acid exhibits a tertiary structure after the polymerization reaction, and therefore its reactivity decreases. Therefore, in the reaction between the alkyd resin and the polymer resin, they remain substantially unchanged and serve to stabilize the emulsion after neutralization. In the final product, the presence of a long chain hydrophobic alkyl of the fatty acid between the stabilizing carboxylate group and the ester bridge strongly prevents hydrolytic cleavage. The introduction of vinyl compounds and acrylates serves to adjust the compatibility range and amphipatic properties of the polymer. On the one hand, this results in easier incorporation of the polymer by adjusting the compatibility with the alkyd component, and on the other hand, an emulsifying effect is obtained even if the polymer is not fully incorporated or is subsequently separated off. After complete esterification of the fatty acid carboxy groups of the polymer, the alkyd resin intermediate and polymer are
Acid value 10-35, preferably 12-25 mgKOH/g and intrinsic viscosity 6-15 mgKOH/g (chloroform,
Combine at 170-200°C to 20°C. The PEG content of the final product is preferably in the range 3-8%. The resin should contain up to 20% organic co-solvent, preferably 5-15
% and emulsify at a temperature of 40 to 80 °C in water containing a sufficient amount of ammonia or organic amine to neutralize 50 to 100% of the carboxyl groups of the resin.
Suitable auxiliary solvents are primarily alcohols or ether alcohols, such as n-butanol or ethylene glycol butyl ether. Suitable amines are, for example, triethylamine or dimethylethanolamine. Emulsions prepared in accordance with the present invention are useful as bases for air-dried and baked paints, as shown in the examples, and are applied by any conventional method. In the preparation of baking paints, water-compatible amine-formaldehyde resins are added as crosslinking agents. A "water-dispersible epoxy-modified alkyd resin" is known from DE 2809840.
According to the type of epoxy compound (aromatic compound with at least two epoxy groups per molecule) and the method of preparation (introduced by direct esterification with PEG), the above specifications are not relevant to the present invention. The following examples illustrate the method of the invention. All parts or percentages are by weight unless otherwise specified. The stated values of intrinsic viscosity are determined at 20°C in chloroform. () Production of polyethylene glycol-diether (component a) Polyethylene glycol-diether (PGDA¨) is produced according to the composition listed in the table by the following method. Toluene 10% is added to remove water from the polyethylene glycol and the mixture is heated to 120° C. and kept under vacuum until distillation is complete. The temperature is then lowered to 110° C. and the BF 3 complex is added. Next, epoxy fatty acid ester was added continuously over 2 hours until the epoxy value decreased to 0.01 or less.
Maintain temperature at 110°C.

【表】 () APG―エーテルの製造(APG¨A)(成分
aa)表2に挙げた組成に従つてAPGA¨を次の
方法に調製する。 APGから水を脱離するためにトルオール10%
を添加し、混和物を120℃に加熱して留出が終る
まで真空下にこの温度に維持する。次いで温度を
110℃に低下させ、BF3錯体を添加する。次いで
エポキシ化グリセリド油を5時間かけて連続的に
添加し、エポキシ価によつてAPGの水酸基が少
なくとも95%の反応率が認められるまで温度を
110℃に維持する。
[Table] () APG - Production of ether (APG¨A) (components
aa) Prepare APGA¨ according to the composition listed in Table 2 in the following manner. 10% toluene to desorb water from APG
is added and the mixture is heated to 120° C. and maintained at this temperature under vacuum until the end of distillation. Then the temperature
Lower to 110 °C and add BF 3 complex. Epoxidized glyceride oil was then added continuously over a period of 5 hours, and the temperature was increased until at least 95% conversion of the hydroxyl groups of APG was observed according to the epoxy value.
Maintain at 110°C.

【表】 () アルキツド樹脂中間体の製造 アルキツド樹脂中間体の特性を表3に挙げる。 アルキツド樹脂中間体A1:ペンタエリスリトー
ル110g、PGDA¨150g、p―tert―ブチル安息
香酸120g、無水フタール酸60g、アマニ油脂
肪酸20g、亜鉛オクトエート(亜鉛8%)0.8
gおよびカルシウムオクトエート(カルシウム
4%)0.8gを4時間以内で250℃に加熱し、こ
の温度で1時間維持する。この段階で蒸留水の
他に水不溶性液体5gが留出する。全留出液を
排出し廃棄する。次の温度を200℃に下げる。
次に脱水ヒマシ油脂肪酸70gおよび無水フター
ル酸36gを添加する。次に温度を再び200℃に
上げキシロールの共沸循環により酸価3mg
KOH/g以下までエステル化する。樹脂を希
釈せずに排出する。 アルキツド樹脂中間体A2:桐油165g、アマニ油
脂肪酸45g、PGDA¨291g、ペンタエリスリト
ール185g、p―tert―ブチル安息香酸155g、
亜鉛オクトエート(亜鉛8%)0.8gおよびカ
ルシウムオクトエート(カルシウム4%)1.6
gを60分以内に250℃に加熱し、その温度に保
つて水不溶性留出液6gを留出させる。次にバ
ツチを150℃に冷却し、そしてヘキサクロロエ
ンドメチレンテトラヒドロフタル酸130g、テ
トラヒドロフタル酸無水物80gおよびキシロー
ル中50%のトリフニルフオスフアイト0.6gを
添加する。最後に190℃でキシロールで共沸蒸
留して酸価が5mgKOH/g以下になるまでエ
ステル化する。 アルキツド樹脂中間体A3:PA¨G不含のアルキ
ツド樹脂):桐油85g、p―tert―ブチル安息
香酸80g、ペンタエリスリトール95g、安息香
酸30gおよびトール油脂肪酸25gを230℃で2
時間、予備エステル化またはエステル交換す
る。温度を200℃に下げ、フタル酸無水物80g
およびp―tert―ブチルフエノール1モルとホ
ルムアルデヒド2モルからのフエノールレゾー
ル15gを添加する。次に190℃で共沸蒸留でエ
ステル化を完結させる。 アルキツド樹脂中間体A4:アルキツド樹脂中間
体A1を使用して脂肪酸含量のさらに高いアル
キツド樹脂を製造する。p―tert―ブチル安息
香酸120gをp―tert―ブチル安息香酸40gお
よびトール油脂肪酸130gに置き換える。処理
方法は同じである。 アルキツド樹脂中間体A5:トリメチロールプロ
パン285g、ペンタエリスリトール55g、PGD
A¨3105g、ココヤシ油脂肪酸120g、無水フタ
ル酸240g、アジピン酸55g、安息香酸27gお
よびカルシウムオクトエート(カルシウム4
%)1.8gを3時間以内で240℃に加熱し、この
温度に30分間維持する。この段階で水に不溶性
の留出液約8gが留出する。次に共沸蒸留によ
つて酸価が2mgKOH/g以下になるまでエス
テル化する。 アルキツド樹脂中間体A6:アルキツド樹脂中間
体A6はヒドロキシ含有量7.7%を有するスチロ
ール―アリールアルコール共重合体のエステル
化生成物である。この共重合体120g、PGDA¨
20g、カルシウムオクトエート(カルシウム4
%)0.3gおよび亜鉛オクトエート(亜鉛8
%)0.3gを3時間以内に250℃に加熱し、この
温度に1時間保持する。それによつて水不溶性
留出液2gを生成する。次にトール油脂肪酸40
gおよびp―tert―ブチル安息香酸13gを添加
しそして220℃においてキシロールで共沸蒸留
して酸価が2mgKOH/g以下になるまでエス
テル化する。 アルキツド樹脂中間体A7:(アルキツド樹脂中
間体A7はエポキシ樹脂としてエポキシ当量750
〜820を有するビスフエノールAに基づくジエ
ポキシドを有する変性エポキシ樹脂エステルで
ある): トール油脂肪酸40g、p―tert―ブチル安息
香酸13gおよびトリエチルアミン0.2gの混和
物を150℃に加熱する。上に上述のエポキシ樹
脂120gを1時間かけて少量づつ添加する。温
度を180℃に上げカルシウムオクトエート(カ
ルルシウム4%)0.3g、亜鉛オクトエート
(亜鉛8%)0.3gおよびPGDA¨120gを添加す
る。温度を2時間かけて250℃に上げその温度
に60分間保持し、水に不溶性の留出液2gを留
出させる。 次にキシロールで共沸蒸留して220℃で酸価
2mgKOH/g以下まで樹脂をエステル化す
る。 アルキツド樹脂中間体A11:この樹脂はアルキツ
ド樹脂A2に対応するものであつて、そのPGD
A¨297gをAPGA¨194gに置き換えたものであ
る。 250℃におけるエステル交換段階を120分に延
長した。 アルキツド樹脂中間体A12:この樹脂はアルキツ
ド樹脂中間体A―5に対応するものである。た
だしPGDA¨3105gをAPGA¨281gに置き換え、
240℃におけるエステル交換段階を120分に延長
した。
[Table] () Production of alkyd resin intermediate The properties of the alkyd resin intermediate are listed in Table 3. Alkyd resin intermediate A1: 110 g of pentaerythritol, 150 g of PGDA, 120 g of p-tert-butylbenzoic acid, 60 g of phthalic anhydride, 20 g of linseed oil fatty acid, 0.8 g of zinc octoate (zinc 8%)
g and 0.8 g of calcium octoate (4% calcium) are heated to 250° C. within 4 hours and maintained at this temperature for 1 hour. At this stage, 5 g of water-insoluble liquid is distilled out in addition to distilled water. Drain and discard all distillate. Next, lower the temperature to 200℃.
Then 70 g of dehydrated castor oil fatty acid and 36 g of phthalic anhydride are added. Next, the temperature was raised to 200℃ again and the acid value was 3 mg by azeotropic circulation of xylene.
Esterify to below KOH/g. Discharge the resin without diluting it. Alkyd resin intermediate A2: 165 g of tung oil, 45 g of linseed oil fatty acid, 291 g of PGDA, 185 g of pentaerythritol, 155 g of p-tert-butylbenzoic acid,
Zinc octoate (zinc 8%) 0.8g and calcium octoate (calcium 4%) 1.6
g is heated to 250° C. within 60 minutes and kept at that temperature to distill off 6 g of water-insoluble distillate. The batch is then cooled to 150 DEG C. and 130 g of hexachloroendomethylenetetrahydrophthalic acid, 80 g of tetrahydrophthalic anhydride and 0.6 g of 50% triphenyl phosphorite in xylol are added. Finally, it is esterified by azeotropic distillation with xylene at 190°C until the acid value becomes 5 mgKOH/g or less. Alkyd resin intermediate A3: PA¨G-free alkyd resin): 85 g of tung oil, 80 g of p-tert-butylbenzoic acid, 95 g of pentaerythritol, 30 g of benzoic acid and 25 g of tall oil fatty acid at 230°C.
time, pre-esterification or transesterification. Lower the temperature to 200℃ and add 80g of phthalic anhydride.
and 15 g of phenolic resol from 1 mol of p-tert-butylphenol and 2 mol of formaldehyde are added. Next, esterification is completed by azeotropic distillation at 190°C. Alkyd resin intermediate A4: Alkyd resin intermediate A1 is used to produce an alkyd resin with a higher fatty acid content. 120 g of p-tert-butylbenzoic acid is replaced by 40 g of p-tert-butylbenzoic acid and 130 g of tall oil fatty acid. The processing method is the same. Alkyd resin intermediate A5: trimethylolpropane 285g, pentaerythritol 55g, PGD
A¨3105g, coconut oil fatty acid 120g, phthalic anhydride 240g, adipic acid 55g, benzoic acid 27g and calcium octoate (calcium 4
%) 1.8 g within 3 hours to 240°C and maintain this temperature for 30 minutes. Approximately 8 g of water-insoluble distillate is distilled out at this stage. Next, the mixture is esterified by azeotropic distillation until the acid value becomes 2 mgKOH/g or less. Alkyd resin intermediate A6: Alkyd resin intermediate A6 is an esterification product of a styrene-aryl alcohol copolymer with a hydroxy content of 7.7%. 120g of this copolymer, PGDA¨
20g, calcium octoate (calcium 4
%) 0.3g and zinc octoate (zinc 8
%) 0.3g to 250°C within 3 hours and held at this temperature for 1 hour. 2 g of water-insoluble distillate are thereby produced. Next tall oil fatty acid 40
g and 13 g of p-tert-butylbenzoic acid are added and esterified by azeotropic distillation with xylol at 220° C. until the acid number is below 2 mg KOH/g. Alkyd resin intermediate A7: (Alkyd resin intermediate A7 has an epoxy equivalent of 750 as an epoxy resin.
A modified epoxy resin ester with a diepoxide based on bisphenol A having a molecular weight of ~820): A mixture of 40 g of tall oil fatty acid, 13 g of p-tert-butylbenzoic acid and 0.2 g of triethylamine is heated to 150°C. 120 g of the above-mentioned epoxy resin is added little by little over 1 hour. The temperature is raised to 180° C. and 0.3 g of calcium octoate (4% callucium), 0.3 g of zinc octoate (8% zinc) and 120 g of PGDA are added. The temperature is increased to 250° C. over 2 hours and held at that temperature for 60 minutes to distill off 2 g of water-insoluble distillate. Next, the resin is esterified by azeotropic distillation with xylol at 220°C to an acid value of 2 mgKOH/g or less. Alkyd resin intermediate A11: This resin corresponds to alkyd resin A2, and its PGD
A ¨297g is replaced with APGA ¨194g. The transesterification step at 250°C was extended to 120 minutes. Alkyd resin intermediate A12: This resin corresponds to alkyd resin intermediate A-5. However, replacing PGDA¨3105g with APGA¨281g,
The transesterification step at 240°C was extended to 120 minutes.

【表】【table】

【表】 % %
【table】 % %

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリエチレングリコールで変性されたアルキ
ツド樹脂を基材とする改良された風乾および焼付
け塗料用の水性エマルジヨンを製造する方法にお
いて、 (a) 触媒の存在下で、100ないし150℃において平
均分子量500ないし5000のポリエチレングリコ
ールの1モルと一般式 (式中、Xは炭素数2ないし8のアルキル
基、Yは炭素数7ないし11のアルキレン基であ
り、Zは炭素数1ないし10の飽和の脂肪族、脂
環式、または芳香族の炭化水素基である。)の
1,2エポキシ化合物の1,7ないし2,1モ
ルから得られた反応生成物であつて、前記反応
生成物のエポキシ価が0.02以下であるか、また
は(aa)エポキシ含量が4ないし9%であるエ
ポキシ化グリセライド油と、その有効オキシラ
ン基にたいして0.8ないし0.95モルの分子量500
ないし3000のモノアルコキシエチレングルコー
ルとの反応生成物を、 (b) 次の反応段階でエステル交換によりポリオー
ル、脂肪酸および/または油脂、および必要に
応じて芳香族モノカルボン酸および/またはジ
カルボン酸と反応させ、酸価が15以下好ましく
は5mgKOH/g、水酸基価が50ないし250mg
KOH/gであり、ポリエチレングリコール部
分が3.3ないし15重量%であるアルキツド樹脂
中間体を生成させ、 (c) このアルキツド樹脂中間体50〜90重量%を、 メタクリル酸6〜40重量%、 ヨウ素価が少なくとも125の不飽和油脂肪酸
20〜25重量%および 二重結合の他に他の官能基を有しないビニル
および/またはビニリデン化合物の1種または
それ以上20〜70重量%、からなる共重合体10〜
50重量%と、170ないし200℃において、酸価10
ないし35mgKOH/g、および固有粘度(クロ
ロホルム、20℃)6ないし15ml/g、およびポ
リエチレングリコール含量3ないし8%が得ら
れるまでエステル化し、 (d) こうして得られた変性アルキツド樹脂をアン
モニアまたはアミンによりカルボキシ基を中和
し、有機補助溶媒を最大20重量%添加して水に
乳化させる、 ことを特徴とする方法。 2 成分(a)において、エポキシ化合物としてモノ
エポキシステアリン酸のn―アルカノールまたは
i―アルカノールエステルを使用する特許請求の
範囲第1項の方法。 3 成分(aa)において、エポキシ化グリセライ
ド油とモノアルコキシポリエチレングリコールの
反応を、モノアルコキシポリエチレングリコール
のヒドロキシ基の少くとも95%が反応するまで行
う特許請求の範囲第1項に記載の方法。 4 (c)においてアルキツド樹脂中間体と共重合体
を酸価が12ないし35mgKOH/gになるまで反応
させる特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
れかに記載の方法。 5 アルキツド樹脂中間体としてビスフエノール
―A系のエポキシ樹脂のまたはスチレン・アリル
アルコール共重合体の脂肪酸エステルを使用する
特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに
記載の方法。 6 成分(a)または(aa)が、予め形成されたアル
キツド樹脂中間体にエステル交換により組込まれ
る特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
に記載の方法。
[Claims] 1. A method for producing an improved aqueous emulsion for air-drying and baking paints based on alkyd resins modified with polyethylene glycol, comprising: (a) a temperature of 100 to 150° C. in the presence of a catalyst; 1 mol of polyethylene glycol with an average molecular weight of 500 to 5000 and the general formula (wherein, X is an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, Y is an alkylene group having 7 to 11 carbon atoms, and Z is a saturated aliphatic, alicyclic, or aromatic carbonized A reaction product obtained from 1,7 to 2,1 moles of a 1,2 epoxy compound (which is a hydrogen group), and the epoxy value of the reaction product is 0.02 or less, or (aa) Epoxidized glyceride oil with an epoxy content of 4 to 9% and a molecular weight of 500 to 0.8 to 0.95 mol based on its available oxirane groups.
(b) in a subsequent reaction step by transesterification with polyols, fatty acids and/or oils, and optionally aromatic monocarboxylic and/or dicarboxylic acids. React, acid value is 15 or less, preferably 5 mgKOH/g, hydroxyl value is 50 to 250 mg
KOH/g and an alkyd resin intermediate having a polyethylene glycol moiety of 3.3 to 15% by weight, (c) 50 to 90% by weight of this alkyd resin intermediate, 6 to 40% by weight of methacrylic acid, and an iodine value. is at least 125 unsaturated fatty acids
Copolymers 10 to 25% by weight and 20 to 70% by weight of one or more vinyl and/or vinylidene compounds having no other functional groups besides double bonds
50% by weight and an acid value of 10 at 170 to 200°C.
(d) The modified alkyd resin thus obtained is esterified with ammonia or an amine until a polyethylene glycol content of 3 to 35 mg KOH/g and an intrinsic viscosity (chloroform, 20°C) of 6 to 15 ml/g and a polyethylene glycol content of 3 to 8% are obtained. A method characterized by neutralizing carboxyl groups, adding up to 20% by weight of an organic co-solvent, and emulsifying it in water. 2. The method according to claim 1, wherein n-alkanol or i-alkanol ester of monoepoxystearic acid is used as the epoxy compound in component (a). 3. The method according to claim 1, wherein in component (aa), the reaction of the epoxidized glyceride oil and the monoalkoxypolyethylene glycol is carried out until at least 95% of the hydroxyl groups of the monoalkoxypolyethylene glycol have reacted. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in (c), the alkyd resin intermediate and the copolymer are reacted until the acid value becomes 12 to 35 mgKOH/g. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein a fatty acid ester of a bisphenol-A epoxy resin or a styrene/allylic alcohol copolymer is used as an alkyd resin intermediate. 6. A method according to any of claims 1 to 5, wherein component (a) or (aa) is incorporated into a preformed alkyd resin intermediate by transesterification.
JP16317980A 1979-11-19 1980-11-19 Manufacture of improved aqueous emulsion of windddried stoving alkyd resin Granted JPS5684760A (en)

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