JPS62501976A - 非ゲル化ポリオキシアルキレンポリアミンポリマーの生成方法 - Google Patents

非ゲル化ポリオキシアルキレンポリアミンポリマーの生成方法

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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】 ポリオキシアルキレン・ポリアミドの反応生成物とその陽イオン・電気メッキへ の通用 本発明は、ポリオキシアルキレン・ポリアミドから作った、−ゲル化されない反 応物質と、これらの反応生成物の陽イオン・電気メッキでの使用に関わるもので ある。
電気メッキは、被覆をつけるプロセスとして、電圧をかけた下でのフィルム形成 構成物の付着減少を用いるものである。電気メツキ法は塗装業においてますます 重要な地位を占めつつある。なぜなら、非泳動メッキ法に比較して、電気・メッ キ法による塗料の使用は優れており、優れた耐蝕性を発揮すると共に、周辺環境 の汚染も少ないからである。当初は、電気メッキは陰極に、塗装しようとするパ ーツを用いていた。この技術は俗に陰イオン・メッキ法と呼ばれていた。ところ が、1972年に陽イオン・メッキ法が市場に導入された。この時以来、陽イオ ン・メッキ法の役割はますます重要になり、現在では、電気メツキ法といえばこ れを指すほどになっている。
世界中で生産されている自動車の80%以上が、その第一層を陽イオン・メッキ で行っている。他の適用分野は、自動車アクセサリ−1農業用設備機器、家庭用 品・家電器、鋼製家具、建築材料・金具等の下塗り、または−回塗りの仕上げ層 である。
工業分野で用いられている電気メッキに絡む深刻な問ンホールやクレータ−がそ れである。塗装膜に生じる欠陥の原因は不幸にして多種多様であるが、その中で ももフとも基本的な原因は、電気メツキ浴中の不純物、汚染物質の介在と考えら れる。これらはたとえば、メッキ用部品と共にバスの中に入ってくるオイルとか 、前処理用化学物質である。この問題に対する一つの解決策は、これら不純物、 汚染物質を除去することである。しかし、工業的規模でそれを行うことは容易で はない。
US特許第4423166号では、メッキ膜の外観改良のために陽イオン・メッ キ液に加える添加剤を提案している。この添加剤は、ポリエボクサイドと、ポリ オキシアルキレン化ポリアミンとを反応させてできた、ゲル化しない物質である 。残念ながら、表面性状はこれによって改善されても、この反応剤はメッキ膜の 、後工程で付着させる物質、つまり穴ふさぎ、仕上げ塗装、各種ボンドに対する 付着性に問題を生じてしまう。
本発明による添加剤は、電気メツキ被膜の表面性状の改善目的で陽イオン・メッ キ液中に添加されるものである。ただ外観を改善するのみでなく、この添加剤は 、仕上げ塗装など後工程で通用される物質の付着性をそれほど低下させることは ない。
本添加剤は、ある種のポリオキシアルキレン化ポリアミンをモノエボクサイドに 反応させてできる。ゲル化しない物質およびこれにアミノ群または水酸群に反応 できるグループを含んだある多機能物質を任意に加えたちのである。
通常は、まずポリオキシアルキレン化ポリアミンをモノエボクサイドに反応させ 、その後任意に、これを、ポリオキシアルキレン化ポリアミンと接触していない 一次アミノ群または二次アミノ群のようなアミンと反応できるグループ、または 水酸群と反応できるブルームを包含する多機能物質と再び反応させるものである 。これらグループ(水酸基)は、ポリオキシアルキレン化ポリアミンとの反応時 にモノエポクサイドの連鎖を解く過程に関与するものである。あるいはまた、最 初にポリオキシアルキレン化ポリアミンを反応性の多機能物質に反応させ、次い でモノエボクサイドに反応させるか、またはポリオキシアルキレン化ポリアミン を同時にモノエポクサイドと反応性多機能物質で反応させるという方法もある。
しかし、ポリオキシアルキレン化ポリアミンをモノエポクサイドとまず反応させ 、次に、任意に、多機能物質と反応させるという順に、従う方法が好ましい。
本発明の実際適用に使用でるきポリオキシアルキレン化ポリアミンとしては、で きればジアミン類、次のような式で表わされるそれ(ジアミン類)を含む例が好 ましい。
ここではR基(複)はすべて同じものであってもよいし、異るものであってもよ く、それぞれ水素とカーボン原子1〜6をもつ下位アクリル基を含むクラスを選 び、またnは約1〜50、できれば5〜35の整数を表わすものとする。このよ うなポリオキシアルキレン化ポリアミンの内ある種のものは、US特許第323 6895号、コラム2、第40−72行により詳細に説明されている。
ポリオキシアルキレン化ポリアミンの調製プロセス(複)はこの特許の例4.5 .6および8〜12、コラム 84〜8に図示されている。US特許第3236 895号の上記の部分はここに参考のために掲げた。
混合ポリオキシアルキレン化ポリアミンというものを使うこともできる。これは 、いろいろな方法で選べる酸化アルキレン・グループ、を含むものである。この 例としては、次のような化学式をもつポリオキリプレピレン・ポリオキシエチレ ン・ポリアミン群を掲げることができここでn+mは1〜50、できれば5〜3 5の価をもち、mは1〜49、できれば5〜30のいずれかで、nは1〜49、 できれば5〜30の価をとる。
上記のポリオキシアルキレン化ポリアミンの他に、ポリオキシアルキレン化ポリ アミンの誘導体を用いることもできる。これら派生物の適当な例として、上記の ようなポリオキシアルキレン化ポリアミンをまずアクリロニトリルと反応させ、 次にその反応生成物に水素添加を行うことによってできるアミノキレン誘導体が ある。このような適当な誘導体の一例は、次の化学式をもつものでここでRとn はすでに記述した意味をもつ。
したがって、本発明の実際適用においては、「ポリオキシアルキレン化ポリアミ ン」という言葉は、アルキレン酸化物グループを含むポリアミンと、できれば一 分子当り一次アミノ群、少なくとも2アミノ群を含むポリアミンとを指すことに なる。できれば、オキシプロピル群を含むポリオキシアルキレン化ポリアミンが 望ましい。
できればこのポリアミンは分子!(平均数で)が約137〜3600、とくに約 400〜aoooのもの、とりわけ800から2500までのものがもっともよ い。これらポリアミンは次の分子当量をもっことが好ましい。
つまり、アミンの水素基について約34〜900の当量、とくに約100〜75 0のもの、とりわけ200〜625のものがよい。分子当量の決定に際しては、 −次アミンを2機能なものと考える。3600よりはるかに多い分子量をもつ上 位アルキレン酸化物、つまりC3より上位の酸化アルキレンを含む物質は、水溶 性に劣るので敬遠したほうがよい。
本発明の実用化に用いられるモノエポクサイドは、次の化学式をもつものから選 ぶことができる。
ここで、R1基とR2基は同じであっても異るものであってもよく、それぞれ水 素、またアーボン原子数1〜18をもつサイクルアルキル基1個を含むアルキル 基1、炭素原子数6〜18のアリル基、置換アルキル基および−CH20Rヨ  と る。ここでR3はサイクロアルキル基、および置換アリル基を統合するアルキリ 基(1)であり、置換アリル基においてはアルキル・グループは炭素原子6〜1 8を含むものである。R1とR2とは非置換、置換いずれであってもよく、ただ 置換する物質がエポクサイドのポリオキシアルキレン化ポリアミンとの反応に介 入せず、また反応混合物をゲル化させるような性質をもたず、またゲル化させる ような条件で用いられないという前提が守られればよい、望ましいモノエポクサ イドとしては、1゜2−エポキシ−グループを含み、かつ次の化学式をもつもの を挙げることができる。
ここでR1は水素またはメチル基であり、R2は水素および、炭素原子数ができ れば1〜18のサイクロアルキル基と、炭素原子数6〜18のアリル基、置換ア ルキル(−CH20Rヨと である。ここでR3はサイクロアルキル基、置換アリル基を含む置換アルキル基 、アリル基、サイクロアルキル基を統合する一つのアルキル基であり、ここでア ルキルグループの含む炭素原子は1〜18、またはアリルグループの含む炭素原 子数は6〜18である。R1基とR2基は置換、非置換いずれであってもよく、 ただ置換物質がエボクサイドとポリオキシアルキレン化ポリアミンとの反応に介 入せず、また反応混合物をゲル化させる性質をもたず、ゲル化させるような条件 では用いられないという条件が満たされていればよいものとする。
適当なモノエボクサイドの例としては、カーボン原子数2〜30を含む酸化アル キレン(複)とくに酸化エチレン、酸化プレピレン、1.2ブチレン酸(tJl 、1. 2ペンテン酸化物、1.2ドデセン酸化物、スチレン酸化物、グリシド ールなどを挙げることができる。その他の適当な物質の例としてモノアシッドグ リシディル・エステルがあり、これらは例えば、 モノアシッド グリシディル エステル グリシディルメタクリレート、グリシ ディル アセテート、グリシディル ブチレートグリシディル パルミテート、 グリシディルローレートまたカードラEという商品名で市販されているグリシデ ィル・エステル系剤がある。その他の適当な物質としては、プチルグリシディエ テール。
2−エチルへクシルグリシディエテール、フェノールグリシディレテール、バラ −(チルドブチール)フェニール−グリシディのような様々なアルコールやフェ ノールのグリシディル・エステルがある。これらよりは利用価値が劣るが、やは り使用できる物質としては、2.3−ブチレン酸化物、4−フェノキシ−2,3 ブチレン酸化物を挙げることができる。好ましいのはブチルグリシディエーテル と、酸化スチレンである。
上に述べたように、ポリオキシアルキレン化ポリアミンのモノエボクシドとの反 応を先行させることが望しいが、任意に反応生成物を、すべての乱されない残留 アミノ群に対して反応するか、もしくは、モノエボクシドの開環から形成される 。つまり、 あるいは介在するすべての水酸基に対して反応するグループを含む多機能物質に 再び反応させることができる。
多機能物質の鎖への反応を継続させることにより、ポリオキシアルキレン化ポリ アミンの反応生成物は分子量を増加させて伸び、これによって、フィルムのねば っき、浸透能が弱い、電極でのガス発生のような障害が軽減される。
適当な多機能物質の例として、ポリアクリレート、ポリイソシアネート、ポリカ ーホキシリツク酸、ポリエボク・シト等を挙げる。
これら物質の望ましい分子量は1000以下、とくに望ましいのは100〜60 0である。
ポリアクリレートの例としては、分子当り少なくとも2つのアルファ、ベーター エチレン不飽和カルボニル群を含むもの、つまり次の構造をもつグループを含む ものを挙げる。
ここでR4は水素(この方が好ましい)、または、カーボン原子数1〜4の、メ チル基のような下級アルキル基である。
不飽和カルボニル群は、通常窒素または水素の一原子と結合し、次のような化学 式で表わされる。
ここでR4は、先に定義したものと同じ。アルファ、ベーターエチレン不飽和カ ルボニル群が結合する有機基は、アルキル基、アリル基、置換アリル基などの中 から選ぶことができるが、ただし、置換基では置換物質がアミノ基との反応をあ まり阻害することがないという条件がつく。有機基の分子量は500以下である ことが望ましい。
ポリアクリレートとの反応の望ましい方法は、ポリオキシアルキレン化ポリアミ ンに結合したアミン群にまずミヒャエル反応を起させるものである。あるいはま た、アミノ基移転またはエステル化移転によって反応を行わせることもできる。
望ましいポリアクリレートの種類と、有機ポリオールをアクリル酸かまたメタグ リル酸と反応させて作ることができる化合物である。こうした化合物の適応な例 としては、エチレングリコール・ジアクリレート、1,4−ブタンディオール・ ジメタクリレート、1.6ヘキサンデイオール・ジアクリレート、ビスフェノー ルA・ジアクリレート、ジエチレンクリコール・ジアクリレート、トリメチロー ルプロパン・トリアクリレートを挙げることができる。アルファーベーク・エチ レン不飽和カルボニル群を含むその他の適当な物質には、ポリイソシアネート、 できればトルエン・ジイソシアネートのようなジイソシアネートをアクリルエス テルおよびメタクリル・エステルと反応させてできる生成物がある。これらエス テルは、水素基をもつもので、例えば、2−ハイドロクシエチル・アクリレート 、またはハイドロクシプロピル・メタクリレートがそれである。またポリエボク シド、望ましくは、ビスフェノールAのジグリシディル・エステルのようなジエ ボクシドのアクリル酸またはメタグリル酸との反応生成物、またポリオールのエ ーテル化移転反応生成物、ここでは、エチレングリコール、1.4−ブクンデイ オール、1.6ヘキサンデイオールなどのディオール類を、N−アルコキシメチ ルアクリルアミドまたはメタクリルアミド、とくにN−ブトキシメタクリルアミ ドに反応させるのが望ましい。
本発明の実用化に使用できるポリイソシアネートとしては、アミノ・グループに も、水酸グループにも反応できる有機ポリイソシアネート類がある。これらの中 でとくに都合がよいのは、トリメチレン・ジイソシアネート、テトラメチレン・ ジイソシアネート、ヘキサメチレン・ジイソシアネート、1.6ジイソシアネー ト、2,4゜4−トリメチルヘキサン、2.2.4−)リメチルベキサンの1, 6−ジイソシアネートのようなアリフェート化合物である。また、ジイソシアネ ート、1.4−シクロヘキサンのようなシクロアルキレン化合物である;また、 P−フェニレン ジイソシアネートのようなアロマチックコンパウンドである; また、4.4° −ジイフエニレ−ンメタンのジイソシアネート、2,4−又は 2,6−ドリユエンのジイソシアネート、またそれらの異性体を含むアリファテ ィックーアロマテインク化合物である。
トリイソシアネートのような上級ポリイソシアネートも望ましいとはいえないが 使用することはできる。−例として、トリフェニールメタンの4.4’ 、4” −トリイソシアネートを挙げておこう。同様に上記の有機ポリイソシアネート( 複)を、イソシアネートグループが水酸グループに対して過剰になるようにポリ マー・ポリオールと反応させて得られるNGOプレポリマーがある。適当なポリ マー・ポリオールの例としては、ポリヵプロラクトーンーボリオールを含むポリ エテールーボリオールとポリエステル−ポリオールを挙げておこう。
本発明の実用に使用できるポリカルボキシリンク酸には、ハイドロオキシル・グ ループまたは一次または二次アミノ群と反応できるものを挙げることができよう 。これには酸自身のみでなく、それらの反応機能的等細物、つまり、cl −c 4のアルコール類から得られる無水物と、その下級アルキル・エステル類が含ま れる。適当な物質の例としては、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸 、テトラヒドロフクール酸、ヘクサヒドロフクール酸、アディピック酸、アゼラ イツク酸、セパシック酸、またはこれに準するものがある。
本発明の実用に使用できるポリエポクシドとしては、反応済みのポリオキシアル キレン化ポリアミンの残留アミノ群に反応できるものがある。さらにまた、ポリ オキシアルキレン化ポリアミンを、ポリエボクシドに対して反応性のあるカーポ ジリック酸の機能をもたせるように変化させることもできる。その−例を以下に 挙げておく。
適当なポリエポクシドの例は、少なくとも2つ、理想的には1分子当り2つだけ のエポクシド群を含むものである。ポリエボクシドは、よく知られたポリフェノ ールのポリグリシディックエステルのなんらかの一つ、たとえばビフェノールA のようなビフェノールであってよい。
また、エチルグリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールのよう なポリアルコールのポリグリシディフクエテールを用いることも可能である。ま た、上に述べたような、ポリカルボキシリンク酸のポリグリシディックエステル を用いることもできる。
本発明による反応生成物を作ることができるような反応条件は難しいものではな く、極端なものでもない。たとえば、窒素中、例えば50〜200℃の、反応を 惹起するのに十分な温度下で、モノエポクシドをポリオキシアルキレン化ポリア ミンに加えることができる。エポクシドの機能性の消失のおかげで、反応の進行 を分光分析で追うことができ、また滴定で追跡することもできる。
反応は通常、少くとも1時間続き、代表的には1時間ないし100時間とする。
多機能物質を、反応温度以下の温度で、反応させる混合物に加えることができ、 この後、反応を触発するために徐々に温度を上げていくことができる。以降の、 粘性増大により、連鎖の延長反応を追うことができ、さらにまた分光分析により 、NGOまたはエポクシドを決定することもできる。以降の反応の時間と温度は 、どのような反応剤を選ぶか、またその分量と、触媒を使うがどうかによって左 右される。
お互いに反応させるポリオキシアルキレン化ポリアミン、モノエボクシドおよび 多機能物質のそれぞれの分量は大きなスパンで変化させうる。ポリオキシアルキ レン化ポリアミンの各当量について、モノエポクシドの当量は少なくとも0.0 1なければならない。モノエポクシドの当量が過剰になることは、ポリアミン当 量当り、1゜7当量を土建る量になると、なんの益もないにしても、とくに不利 となるようには思われない。当量間の望ましい間隔は0.05〜1.5、とりわ け0.1〜1.3であるのがよい。(アミン当量に対するモノエボクシドとして )。ここで当量という言葉は、分子内の反応グループ数を指す。
多機能物質の量は、アミン当量または水酸当量光たり、1当景以下、より望まし いのは、0.7当量である。
本発明による反応生成物は、他の物質、例えばその末端で部分的にブロックされ たポリイソシアネーBlとの反応のおかげで、変化させることができる。これら の物質は、メッキ膜の硬化に寄与し、また例えば末端保譲剤としてジメチレタノ ラニンのような中和できるアミンを用いることによって反応生成物の分散を促進 することもできる。部分的に末端をブロックされたポリイソシアネートの他に、 本発明による反応生成物は、末端を全面的にブロックされたポリシアネートと一 緒にすることも可能である。
上に記述した諸反応は、溶剤の中でも、溶剤なしにも起りうる。溶剤は、エポク シド群、アミノ群、水酸群、イソシアネート群、カルボキシリンク酸群、不飽和 基群とのような各種の機能性(機能物質と)、実用化される反応条件の下で反応 しない溶剤とする。適応な溶剤としては、各種ハイドロカーボン、エテール エ ステルがある。溶剤の使用量は反応混合体の総重量に対して0〜90%、とくに 好ましいのは約5〜50%である。
本発明による反応生成物はゲル化しないもの、つまり、ヴアルカナイジングをほ とんど起さず、適切な溶剤に溶かした後に、その粘性が計測できるものである。
反応生成物の内在的粘性は、その分子量を示す一つの指標である。また、ゲル化 した反応生成物は、その分子量がほとんど無制限であるので、測るにはあまりに 高い内在的粘性を示す。
本発明による反応生成物の例を挙げておく。
−ポリオキシプロピレン化ジアミン(分子量約2000)1モル(4当景、っま り4Hの置換)。
−モノエボクシド化ブチルグリシジルエーテルまたは酸化スチレン2モル(2当 量)。
−1,6−へクサンディオールのディアクリレート、1/2モル(1当量)。
一ポリオキシプロピレン化ジアミン(分子量約2000)71モル(4当量)。
一ブチルグリシディルエーテルまたは酸化スチレン4モル(4〜5当量)。
−イソフォロン・ジイソシアネート0.1〜1モル(0゜2〜2当量)。
イソシアネートの量を増加させると反応生成物の分子量も増加し、これを投入す る電気メッキ溶の浸透力も増加させうる。
上記の諸反応のシーケンスで起る鎖の伸びの外に、これ以外の反応シーケンスを いろいろ用いることができる。
たとえば、次の反応剤からゲル化しない反応生成物を作ることができる。
一ポリオキシアルキレン化ジアミン(分子量約2000)1モル(4当量)。
一モノエポクシド4モル(4当量)。
−無水酸2モル(無水物2当量)。
−あるジエポクシドの1モル(2当量)。
以上の例において、モノエポキシドとのポリオキシアルキレン化ポリアミンの反 応は、分子当り平均4の水酸基を含む反応生成物を生み出すことになる。次にこ の生成物を無水物に反応させることにより、分子当り平均2個の水酸グループと 2個のカーボキシリンク酸群を含む反応生成物を作り出すことができる。次にこ の生成物を、カーホキシリツク酸とエポクシド群との反応を介して、ジエボクシ ドによる鎖の伸長反応を起させることができる。また、次の反応剤を用いて反応 生成物を調製することもできる。
−ポリオキシアルキレン化ジアミン1モル(分子量約2000)1モル(4当量 )。
−あるモノエポキシド4モル(4当量)。
−ディオール1モル(2当量)。
この例において、ポリオキシアルキレン化ポリアミンは、モノエポキシドと反応 してテトロールを作る。次にこの反応でできた生成物を部分的に末端がブロック されたジイソシアネートと反応させることにより、平均2つの水酸グループと2 つの末端がブロックされたイソシアネート・グループを含む生成物を作れる。そ こでこの反応生成物に、ディオールを使って鎖伸長反応を起させる。
この時に両方を、末端でブロックされたジイソシアネート群を切離すのに十分な 温度で熱するが、これによりまた、ディオールとの反応のおかげで鎖が引き伸ば せるのである。
反応生成物をカチオン電着塗装に使用するためには、最低その一部をなんらかの 酸で中和させてアミノ塩を形成するか、またはなんらかのモノエポキシドおよび 酸の超過分とともに第4級化し、第4級アンモニウム塩を形成する。これに適し た酸としては、ギ酸、乳酸、酢酸等の有機酸、およびリン酸等の無機酸がある。
中和の程度は個々の反応生成物によるが、通常は反応生成物を溶解分散するに必 要なだけの量の酸を加える。
反応生成物はそれ自体で分散可能な場合と、界面活性剤と結合して分散可能とす る場合がある。反応生成物の伝統的な分散手法としては、これを染料用破砕結合 剤あるいは電気泳動用樹脂の一部と結合し、混合物を水溶液中に分散する方法が ある。
こめ発明による反応生成物は、自動車など複雑な形状の物を電気原動力式で塗装 するときに使用する、浸透力の高い、カチオン電着塗装で電着可能な樹脂(おも に塗膜形成樹脂)と組み合わせた場合、とくに有用である。
この発明中に使用する意味での浸透力とは、補強部分と陰極から保護された部分 を完全に被覆するカチオン樹脂の能力のことである。この浸透力を計る方法とし ては、フォードの電池試験やゼネラルモータースの電池試験等、各種の方法が提 案されてきた。[ジャーナル・オブ・ペイント・テクノロジーJ41 No、5 35461−471頁(1969年)掲載のブルーワー他論文、また「米国化学 学会 を機塗装・プラスチック化学分会未定稿版」掲載のギルクリスト他論文を 参照。
アミノ塩グループを含む樹脂の他、第4級アンモニウム塩をふくむ樹脂も使用で きる。これら樹脂の例としては、有機ポリエポキシドと第3級アミノ酸塩との反 応により生成したもの等がある。このような樹脂は、ボッソおよびウィズマーの 取得による米国特許第3962165.3975346号および4001156 号に記述しである。この他のカチオン樹脂の例としては、デボナの取得による米 国特許第3793278号にあるような三元スルホニウム塩グループをふくむ樹 脂がある。同様に、欧州特許申請第12463号にあるような、カチオン電着塗 装で電着でき、エステル鋼管反応を通じて硬化する樹脂を使用することもできる 。
この発明による、塗装成分中の反応生成物の量は、通常0.1〜50%、とくに 0.5〜20%、また樹脂の乾燥抽出物の全重量にもとづく重量比では1〜10 %である。カチオン電着塗装で電着できる主要な塗膜形成樹脂は50〜99%、 また樹脂の乾燥抽出物の全重量にもとづく重量では75〜95%存在する。
主要なフィルム状陽イオン樹脂および本発明による反応生成物以外に、水性分散 物質中に、樹脂の乾燥抽出に関与するその他の有機物質が存在することがある。
当該有機物質は、ポリカプロラクトンのような可塑剤、ピグメント粉砕媒質、n −ブタノールやオクタツールのような炭素原子4〜10を存する脂肪族モノール をもったフタル酸のエステルのような高沸点エステルを含む。同様に、エチレン オキシドおよび/またはプロピレンとフェノールとの反応生成物(クレゾール、 ノニルフェノール、ビスフェノールA等)のような脂肪酸族と芳香族ポリエ−チ ルポリオルが存在することがある。さらに、界面活性剤、湿化剤、あわ立ち防止 剤が存在することがある。
例になっているものは、アルキリミダブリン、アセチレンアルコールとシリコー ンを含む。使用時には、当該物質は樹脂乾燥抽出物重量ベースで25重量パーセ ントまで存在する。水性分散樹脂の固形物含有量は、水性分散物質の全重量ベー スで少くとも0.5重量パーセント、通常は約1から50重量パーセントである 。
水性分散物質は、水板外に、合着用溶剤を含むことがある。使用可能な合着用溶 剤は、炭化水素、アルコール、エステル、ケトンを含む。特殊合着用溶剤は、イ ソプロパツール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、イソフォロン、4−メ トキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコール、プロピレングリコ ールおよびエチレングリコールモノエチレン、モノブチレン、モノへキシルエー テルを含む6合着用溶剤の量は極度に不都合な量ではなく、水性媒質の総合重量 ベースで、通常は約0゜01〜40重景パーセントで、望ましい量は約0.05 〜25重量パーセントである。
ピグメントの組成は、若干の場合、分散物質中に内包される。当該組成は、通常 のタイプで、酸化鉄、酸化鉛、塩化ストロンチウム、カーボンブランク、粘土、 二酸化チタン、タルク、硫酸バリウム、ならびに、カドミウムエロー、クロムエ ロー等のような着色ピグメントを含む。
分散物のピグメントの濃度は、通常は、ピグメントと樹脂の比率で占めされる。
本発明においては、実際には、ピグメントと樹脂の比率は、通常、0.02〜1 :1の範囲にある。
電気的に導体となる陽極と、電気的に導体となる陰極とを水性分散物と接触させ る。この場合、コーティングされるのは陰極である。水性分散物と接触させた後 、コーティング組成とを持った付着フィルムを陰極に取り着け、通常、他のタイ プのコーティングの電着の際の条件と同様である。印加電圧は、最低1ポルトか ら最高数千ボルトまで変えることが可能であるが、標準的には50〜500ボル トである。電流密度は、通常、1068〜161.5A/m (0,5〜15A /1nch2)の範囲であり、電着期間中は減少する傾向がある。これは、絶縁 フィルムの形成を示すものである。
本発明によるコーティングの組成は、特に、鋼、アルミニウム、銅、マグネシウ ムのような金属等、一連の電気導体基質に適用可能である。これらの基質には、 金属プラスチック材、導体カーボン被覆材も含まれる。
電着によりコーティングを行った後、コーティング部分は、高温(90℃〜26 0℃)で約1時間30分の間焼成し、硬化される。
以下の各側は、本発明を例証するものであるが、本発明の詳細を限定するもので はない。各側および記述で使用されているパーセンテージとポーションは、特に 指示がある場合を除き、重量である。
炭上Å 以下の成分の混合物から、通常の陽イオン樹脂を調製E P ON 8291  702.2 702.2PCP−02002263,4263,4キシレン 6 1.6 − ビスフェノールA I97.8 197.8ペンジルジメチラミン 3.8− N−メチルエタノラミン 59.1 59.1フエノキジブロバノール 126 .9 −酢酸 29.5 − カチオン界面活性剤429.3 脱イオン水 2553.1 − 1、エピクロルヒドリンとビオフェノールAを反応させて生成したエポキシ樹脂 、エポキシド当量188、シェルケミカル社が市販。
2、ポリカプロラフトルジオール、ユニオンカーバイド社が市販。
3、ポリウレタン、クロスタリンカー、2−エチルヘキサノールを用いてトルエ ンジイソシアナート(2,4′/2.61の異性体の80/20の混合物)の末 端基で反応を部分的にとめ(half−capping) 、その生成物をモル 比3:1でトリメチロルプロパンと反応させて生成する。クロスタリンカーは2 −エトキシエタノール中に溶液のかたちで存在する。
4、アルキルイミダシリン(ガイギー・インダストリアル・ケミカル社によりG EIGY AMINE Cといつ名称で市販120重量分、アセチレンアルコー ル(エアープロダクト・アンド・ケミカルズ社より5URFYNOL 104と いう名称で市販)120重量分、2−プトキセタノール120重量分、脱イオン 水221重量分および氷酢酸19重量分を混合して生成される界面活性剤。
反応器の中にEPON829、PCP−0200およびキシレンを入れ、窒素雰 囲気で210℃で加熱した。
ついで、水分を除去するために還流で反応を約0.5時間保持した。反応混合物 の温度を150℃に下げ、ビスフェノールAとペンジルジメチラミン(触媒)1 .6を加えた。反応混合物を150〜190℃で加熱し、同温度で約1.5時間 保持し、温度を130℃に下げた。そノ後、触媒のペンジルジメチラミンの残り 部分を加工、ガードナーホールド(Gardner−Holdt )換算粘度( 2−エトキセタノール中で樹脂の乾燥抽出物が50%の溶液)がpに等しくなる まで、130℃で2.5時間、反応混合物を保持した。
次に、ポリウレタン・クロスタリンカー、ジケチミン誘導体およびN−メチルエ タノラミンを加え、反応混合物の温度を110℃にして同温度で1時間保持した 。この後、フェノキシプロパノールを加え、反応混合物を酢酸、脱イオン水およ びカチオン界面活性剤の混合物の中にいれつつ水中で分散させた。
■1旦 以下の成分の混合物からポリオキシアルキレンボラミジェファミンD−2000 1’4056 4056 Bへキサネジオール 226 226 2ジアクリレ ート 乳酸(88%) 204 − − 脱イオン水 107 − − シェフアミンD−2000は、分子量2000のポリオキシプロピレンジアミン でジェファーソンケミカル社により市販されている。
シェフアミンD−2000とブチルグリサイジルエーテルの最初の分を窒素雰囲 気の反応器に入れ、固定粘度(Q−R)とエポキシ当量10000以上になるま で130℃で加熱した。
温度を120℃にして、ヘキサネジオールジアクリレートを加えた。反応混合物 をガードナーホールド(Gardner−)1o1dt )粘度が■になるまで 130℃で約7時間保持した。
温度を80℃に下げ、乳酸と水を加えた。5分後に、ブチルグリサイジルエーテ ルの残りの部分を加え、酸価が6以下になるまで、80℃で約8時間の間、反応 混合物を保持した。
例:C 分子量2000のポリオキシエチレンジアミンをブチルグリサイジルエーテルと 以下のように反応させた。
炭分 里1分 乾燥抽出物 IL シェフアミンD−2000200020004メチリシブチルケトン 25−一 ジエフアミンD−2000とブチルグリサイジルエーテルを窒素雰囲気の反応器 に入れ、180℃で加熱した。
同温度で反応混合物を、エポキシ族の95%がなくなるまで、すなわち、エポキ シ当量10000以上になるまで保持した。次に、反応混合物の温度を120℃ に下げ、メチリシブチルケトンを加え、真空で反応混合物を純化ジメチルエタノ ラミンにより末端基の反応を半分でとめた(half−capping)イソフ ォロンジイソシアナートを、以下の反応混合物から調製した。
ジメチルエタノラミン 89 89 1メチリシブチルケトン 1フ イソフォロンジイソシアナートとメチリシブチルケトンを窒素雰囲気の反応器に 入れ、40℃で加熱した。温度が50℃を越えないように2〜3時間にわたリジ メチルエタノラミンを徐々に加えた。ついで、反応混合物を、NGO当量が32 0〜340になるまで1.5時間保持2−エチルヘキサノールを用いてトルエン ジイソシアナートの凝縮(異性体2.4.100%)により末端基で反応を半分 でとめた(half−capping)イソシアン酸塩を調製した。
2−エチルヘキサノール 133 133 1.02メチリシブチルケトン 1 6 ■二り 例:Cのポリオキシプロピレンジアミンとブチルグリサイジルエーテルの反応生 成物(平均ヒドロキシル価=4)を例:Dと例二Eの末端基で反応を部分的にと めたポリ不ソシアナートと、以下の成分を使用して反応さ例ICの反応生成物  1273 1273 2例:Dの末端基で反応を 343 325 1.05部 分的にとめた イソシアン酸塩 2−ブトキシェタノール 97 乳酸(純度:水中で88%)86 例:へのカチオン界面剤 63 脱イオン水 3108 例;Cの生成物と例:Eの末端基で反応を部分的にとめたイソシアン酸塩と窒素 雰囲気の反応器に入れて、100℃で加熱した。同温度で30分後に赤外線で反 応混合物を検査したが、NGO族はまったく検知されなかった。ついで、例=D の末端基で反応を部分的にとめたイソシアン酸塩を加えた。温度100℃で2時 間保持し、その後、2−ブトキシェタノールを加えた。乳酸、脱イオン水、カチ オン界面活性剤の混合液に樹脂を入れながら、水中で分散させた。ついで、この 分散物質を脱イオン水を用いて36%に稀釈した。
炭工旦 分子量2000のポリオキシプロピレンジアミンを工チルヘキシル−グリサイジ ルエーテルと、以下のように反応させた。
社 重量分 乾燥抽出物 」 ジx 7 y ミンD−2000200020004メチリシブチルケトン 2 50 シェフアミンD−2000とエチルヘキシル−グリサイジルエーテルとを窒素雰 囲気の反応器に入れ、180℃で加熱した。同温度で反応混合物を、エポキシ族 が96%消費されるまで、すなわち、エポキシ当量が1o。
00以上になるまで保持した。その後、反応混合物の温度、120℃に下げ、メ チリシブチルケトンを加えた。
ついで、反応混合物を真空で純化した。
例:H ポリオキシプロピレンニディアミンと例Cのブチルグリシジルエーテルの反応生 成物を、イゾフォロンジイソシアナート及び例り、Eの末端基で反応を部分的に とめたポリイゾシアナートを、以7下の通り反応させた。
社 重量分 析出物 1 例:C7638763812 例:D 1308 1240 4 例:E 1292 1228 4 気の中で、全てのNCO族を消費するまで、110〜120℃でイゾフォロンジ イソシアナートを反応させた。
次に、10℃で、例Eで末端基で反応を部分的にとめたイソシアナートをゆっく り加えた。全てのイソシアナート族を消費した時、同じ方法で例りとの反応を続 行した。
以下の成分の混合を使い、−Cにパチン)USNo4432850の例1に記載 されている通り、ポリエポキシ=ポリオキシアルキルニポリアミンの樹脂の水溶 分散物質を準備した。
訂 里l立 シェフアミン D−20001415,9EPON 10011 489.1 2−ブトキシェタノール 179.8 ポリウレタンクロスリン、’7− 1814.31、エポキシ523に8亥当し 、シェル ケミカル カンパニーで入手できるビスフェノールAのポリグリシジ ルフェーテル。
2、モル比3:1により、2−ブトキシェタノールとこの生成物のトリメチルオ ルプロパンへの反応から、反応なかばでとめたトルエンジイソシアート(異性体 2.4/2.6の混合物80/20)から形成するポリウレタンクロスリンカ− 。
クロスリンカ−は、2−エトキシエタノール中の70%の溶液である。
シェフアミンD−X訃oooを、EPONlooIの?各法を2−ブトキシェタ ノールに加える前に、窒素雰囲気の反応基に入れ、90℃に熱した。反応混合物 は、110℃に熱し、2時間保持し、次に、ポリウレタンロスリンカーを加えた 。
分散を行うため、反応混合物は、反応混合物の重量分3700、乳酸の重量分5 0.3、例Aのカチオン界面活性剤の重量分75.3及び脱ミネラル水の重量分 4676.1を組合せて分散した。
色素ペースト 旦元賽囮剋 底光 里叉分 析出物 ジメチルエフノルアミン 87゜2 87.2乳酸の水溶液 117.6 88 .2 2−ブトキシェタノール 39.2 −雰囲気温度に合った反応装置の中で、2 −エチルヘキサツルで反応半ばでとめたジイソシアナートトルエンを、ジメチル エタノールアミンに加えた。混合物には発熱反応が見られ、80℃で1時間攪拌 し、次に2−ブトキシェタノールを加える前に、乳酸を入れた。反応混合物は、 求める四元基素ができるように、65℃で約1時間撹拌した。
色素のためのグライン汐゛−バインダー例:J 以下のものから色素用のグラインダーバインダーをIM 。
EPON 829 722.10 693.20ビスフエノールA 278.4 0 278.40上記に示した四元基素 553 470脱ミネラル水 71. 2 − 2−ブトキシェタノール 1490 −1EPON829とビスフェノールは、 発熱反応を行うため、窒素雰囲気の中で、適当な反応装置に入れ、150〜16 0℃に熱する。150〜160℃で1時間、反応混合物を発熱反応させたままに しておく。次に、反応混合物を、12.00℃に冷やし、2−エチルへキサトー ルで反応半ばでとめたジイソシアナートトルエンを加えた。反応混合物の温度を 1時間110〜120℃に保持し、次に、2−ブトキシェタノールを加えた。反 応混合物は、四元基素を加える前に、85〜90°Cに冷やし、均一化し、水を 加えた。反応混合物の温度は、約1の酸価が得られるまで、80〜85°Cに保 持した。
例二に 以下の通すジブチルスズオキシドを特徴とする特許ペーストを調製した。
!L9L 里1公 例:Jによる色素のグラインダーバインダー 28.3ジブチルスズオキシド  25.0 脱ミネラル水 46.7 上記成分はグラインダーで、ヘソグマンゲージで粉砕サイズNOVまで粉砕した 。
例:L 以下の成分の混合から色素ペーストを調製した。
底光 里1分 二酸化チタン 44.42 けい酸鉛 2.9 カーボンブランク 0.37 例:Jによる色素グラインダー 18.5バインダー 脱ミネラル水 27.51 上記に示した触媒ペースト6.3 上記成分はグラインダーで、ヘングマンゲージで粉砕サイズNO7まで粉砕した 。
カチオン電着によって着されるコーティングの構成以下の例は、カチオン電着に よって沈着し得るコーティングの組成に関するものであるが、好ましくない付着 に影響を与えず、外観の改善のための発明による新しい点火剤を含んでいる。
成分は、カチオン電着により、燐酸亜鉛で前処理したスティールパネルに塗った 。このようにして付着したコーティングは、高温で硬〜められた。硬まったコー ティングの表面状態を判定した。電着で沈着し固まったコーティングは、アルキ ッドとポリエステルを主成分とする様々なコーティング成分で覆った。仕上げ層 が固まり、電着のため、第一層への付着力を判定した。仕上げ層の乾いたフィル ムの厚さは、約35〜40ミクロメートルであった。比較するため、以前の技術 (パテントUSNO4432850)の添加剤を含む成分も判定し、添加剤の無 い成分も判定した。試験の結果は以下の表Iにまと対照として、以下の成分の混 合物を混合し、添加剤無しの、カチオン電着用のバスを準備した。
底光 里見分 例:Aによるカチオン電着用樹脂 1316例;Lによる色素ペースト 210 脱ミネラル水 バスのPHは6.6で、20℃での固着抵抗は、660ohman’であった。
燐酸亜鉛で前処理をしたスティールパネルに、240ボルトの電着バスに2分間 浸し、カチオン電着によるコーティングを行った。この時のバスの温度は、27 ℃であった。湿ったフィルムが、170℃で30分間で固まった。
比較として、以下の成分を混合し、パチン)USN。
4432850によ本添加剤の無いカチオン電着用バスを準備した。
底光 里1分 例:Aによるカチオン電着樹脂 12.70例:■の反応生成物 46 例:lの色素ペースト 210 脱ミネラル水 1440 バスのPHは6.6で、固有抵抗は20℃で680ohmロ゛凰であった。燐酸 塩皮膜処理で前処理を行ったステイールパネルに、カチオン電着と硬化を、例1 に示すよう以下の成分を混合し、樹脂混合物を調製した。
成分 里i健 例:Jによるグラインダーバインダー 27例:Cによる反応生成物 16 脱ミネラル水 37 例:Aによるカチオン樹脂 グラインダーバインダーと例:Cによる反応生成物は、雰囲気温度で20分混合 し、よく攪拌しながら脱ミネラル水を加えた。溶液は30分間攪拌し、例:への カチオン樹脂に加えた。
以下の成分を混合し、例;Cの加える薬品を含むカチオン電着用バスを準備した 。
成分 ll立 上記の樹脂混合物、 1313 例:Lによる色素ペースト 210 脱ミネラル水 1477 バスのPHは6.7で、固有抵抗は20℃で800ohmcffl’であった。
燐酸亜鉛で前処理したステイールのパネルに、例1に示したように、カチオン電 着によるコー ゛ティングを行った。
例:Jによるグラインダーバインダー 27、例二Gの反応生成物 16 脱ミネラル水 37 例:Aのカチオン樹脂 1233 成分は、例3に示すように、混合した。
樹脂混合物の重量分1313、例:Lの色素ペースト合し、カチオン電着バスを 準備した。バスのpHは6゜6で、20℃での固有抵抗は680 ohm cT n−’であった。
燐酸亜鉛で前処理したスティールパネルに、例1に示したように、カチオン電着 によりコーティングを行った。
五工 以下の成分を混合し、樹脂混合物を準備した。
例二Bによる反応生成物 16 脱ミネラル水 37 例:Aのカチオン樹脂 1233 樹脂混合物の重量分1313、例:Lの色素ペーストの重量分210及び脱ミネ ラル水の重量分1477を混合し、カチオン電着バスを準備した。バスのpHは 6゜5で、固有抵抗は20℃で680ohm cm−’であった。、燐酸亜鉛で 前処理したスティールパネルに、例1で示したように、カチオン電着によるコー ティングを行った。
以下の成分を混合し、樹脂混合物を調製した。
訂 里見分 例:Jによるグラインダーバインダー 27例:Hによる反応生成物 18 脱ミネラル水 35 例:Aのカチオン樹脂 1233 樹脂混合物の重量分1333、例:Lの色素ペーストの重量分210及び脱ミネ ラル水の重量分1477を混合し、カチオン電着バスを準備した。バスのpHは 6゜7で、固有抵抗は20℃で740ohm cm→であった。燐酸亜鉛で前処 理をしたスティールパネルに、例1に示すように、カチオン電着によるコーティ ングを行った。
鼾 以下の成分を混合し、カチオン電着バスを準備した。
成分 里旦公 例:Aによるカチオン電着用樹脂 1270例二F側法る反応生成物 46 例:Lによる色素ペースト 210 脱ミネラル水 1474 バスのpHは6.6で、固有抵抗は20℃で700ohmem’であった。
゛ 1、表面状態を目視検査した。0〜5が該当する。0は”非常に良い”であ り、クレータ−が非常に少ないは”非常に悪い”であり、クレータ−が多い。
2、・仕上層に格子状の切込みを入れ、粘着テープを格子ゾーンに貼り、180 °の角度で粘着テープを引いて、格子試験をして付着力を決定する。付着力の良 いコーティングは、粘着テープでは取れないが、付着力の弱いコーティングは、 はがれてしまう。この時0〜5で採点することができる。すなわち0は”非常に 良い”に該当する。つまり、仕上層がはがれない。5は”非常に悪い”であり、 仕上層が完全にはがれてしまう。
3、仕上層は、従来のアルキッドの層であり、ヨーロッパではネロブランク(N ero Black)の商品名でデュポン カンパニーで大写可能である。
4、格子試験による付着力は、上記のように決定されるが、先ず、606の凝縮 された湿気のある部屋(QCTルーム)で、仕上層を塗ったパネルを16時間処 理した後に決定されるのである。
5、仕上層2は従来のアルキッドの仕上層であり、ヨーロッパではリーフグリー ン(Leaf Green )の商品名でコロナ カンパニーで入手可能である 。
6、仕上層3は従来のアルキッドの仕上層であり、ヨーロッパではベージュアト ラス(Boige At1as )の商品名でコロナ カンパニーで入手可能で ある。
7、仕上層4はポリエステルの従来の仕上層であり、ヨーロッパではロソレヴイ  (Rosso Levis )の商品名でレウィス カンパニーで入手可能で ある。
国際調査報告 ANNEX To τHE INτERNAτZON#、L 5EARCF、R E?ORT ON

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ポリオキシアルキルニ(キレン)ポリアミンのモノエポキシド−場合によっ ては、アミノ族と/又はヒドロキシルに反応できる族を含む多機能物質−に対す る反応生成物として特徴のあるカチオン電着への使用に適当なポリオキシアルキ ルニポリアミンの反応非ゲル生成物。 2、特許請求1による反応生成物、特許請求によれば、ポリオキシアルキルニポ リアミンは、先ずモノエポキシドに反応し、次に任意に多機能物質に反応する。 3、特許請求1又は2による生成物、この特許請求によれば、ポリオキシアルキ ルニポリアミンは、酸化プロピレン分を含んでいる。 4、特許請求1〜3のあるものによる生成物。この特許請求によれば、ポリオキ シアルキルニポリアミンはジアミンである。 5、特許請求1〜4のあるものによる生成物。この特許請求によれば、ポリオキ シアルキルポリアミンは、分子量が137−3600である。 6、特許請求1〜5のあるものによる生成物。この特許では、モノエポキシドは 、以下の展開式をもつものの中から選択されている。 ▲数式、化学式、表等があります▼ この式ではR1は水素又はメチル基、R2は水素であり、アルキル基は、サイク ロアルキル、アリール及び置換アルキルとアリール基を含んでいる。 7、特許請求6による生成物。この特許請求では、モノエポキシドは、ブチルグ リシデイルエーテル、2−エチルヘキシルグリシデイルエーテル及び酸化スチレ ンを含むクラスから選択されている。 8、特許請求1〜7のあるものによる生成物。この特許請求では、多機能物質は 、ポリアクリラト(polyacrylates)、ポリイソシアナート(po lyisocyanates)、ポリカルボキシリツク酸(polycarbo xylic)及びポリエポキシド(polyepoxydes)を含むクラスか ら選択されている。 9、特許請求1〜8のあるものによる生成物。この特許請求では、ポリオキシア ルキルニポリアミン、モノエポキシドと多機能物質が、以下の割合で存在してい る。 1:0、01−1、7:0−1.0 10、特許請求1〜9のあるものによる生成物。この特許請求では、アミン当量 と1以上のエポキシド当量の間に関係を持たせるように、ポリオキシアルキルニ ポリアミンを、モノエポキシドと反応させる。この場合、反応生成物は、再びポ リアクリラート【配列があります】と反応する。 11、特許請求1〜9のあるものによる生成物。この特許請求では、ポリオキシ アルキルニポリアミンは先ず、モノエポキシドと反応する。この場合、反応生成 物は再び、ポリイソシアナートと反応する。 12、特許請求1〜11のあるものによる生成物。この生成物は、少なくとも部 分的に酸によって中和される。 13、特許請求1による生成物、これはブロックされたポリイソシアナートの機 能性を含む。 14、特許請求13による生成物。これによると反応生成物が、ブロックされた イゾシアナート【配列があります】族を含んでいる。 15、カチオン電着によって沈着され得る樹脂を含む水性樹脂分散、特許請求1 2の生成物の重量で0.1〜50%。重量のパーセンテージは、樹脂の析出物の 重量に基づく。 16、特許請求15による水分散。これはブロックされたポリイソシアナートを 主成分とする硬化剤を含んでいる。 17、陰極にコーティング材を沈着させるため、陽極と陰極の間に電流を通ずる 陰極と水性樹脂の分散の中に浸した陽極を含む電気回路で、陰極の役割を果す電 導性の表面に、電着によってコーティングするための方法。
JP61501324A 1985-02-27 1986-02-26 非ゲル化ポリオキシアルキレンポリアミンポリマ―の生成方法 Expired - Lifetime JP2532857B2 (ja)

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