KR101779089B1 - 습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지 75~95중량%, 에폭시기를 포함하는 반응성 희석제 1~25중량% 및 아민계 경화제 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물{EPOXY RESIN COMPOSITION HAVING EXCELLENT WATER-PROOF AND CURING PROPERTY IN WET CONDITIONS}
본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 습윤, 5℃ 이하의 저온 환경에서 우수한 경화성을 갖는 아민계 경화제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 2개 이상 가지는 수지로, 에폭시기와 경화제 간의 열경화 반응에 의해 경화되어 바닥재, 벽재 등과 같은 마감재로 형성된다. 에폭시 수지는 굴곡강도 등의 기계적 성질이 우수하고 경화할 때 접착성이 우수하여 도료로서도 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 에폭시 수지를 포함하는 조성물은 경화성과 작업성을 향상시키기 위해 희석제와 경화제가 더 포함된다.
한편, 에폭시 수지, 희석제 및 경화제의 종류와 함량을 달리하여 에폭시 수지 조성물을 제조하지만, 종래 에폭시 수지 조성물로는 염수, 습윤, 저온 환경에서도 경화성 및 내수성이 우수한 효과를 제공하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제 10-0835842호(2008.05.30. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 2액형 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 습윤 환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지 75~95중량%, 에폭시기를 포함하는 반응성 희석제 1~20중량% 및 아민계 경화제 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아민계 경화제는 지방족 아민계 경화제, 아미도아민계 경화제 및 phenalkamine계 경화제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 비스페놀계 에폭시 수지의 1g당량은 170~180g/eq일 수 있다.
상기 아민계 경화제의 1g당량은 200~400g/eq일 수 있다.
상기 에폭시 수지 조성물은 소포제 1중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지 조성물은 레벨링제 1중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 5℃ 이하의 저온에서 경화할 수 있는 아민계 경화제를 포함함으로써 수중 또는 습윤 환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지, 희석제 및 경화제의 함량을 최적의 비율로 배합함으로써, 내구성 뿐만 아니라, 굴곡강도 등의 기계적 특성이 우수하다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 에폭시 수지는 내수성, 접착성 및 내약품성이 우수하여 구조물의 접착제 및 코팅제 등으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 이들이 습윤 환경에 노출되는 경우, 내수성 등의 물성이 저하되어 구조물의 본래 상태를 유지하는데 한계점이 있다. 이에 따라, 구조물 보강 작업시 건조 상태를 유지하기 위해 물막이 공사를 하는 등 공사비와 인력, 중장비를 필요로 하는 번거로움이 있다.
따라서, 염수, 습윤, 저온 환경에서도 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물이 필요하다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지 75~95중량%, 반응성 희석제 1~20중량% 및 아민계 경화제 1~20중량%를 포함한다.
비스페놀계 에폭시 수지는 상온에서 액상으로 존재하고, 내수성, 접착성 등이 우수하며, 그 예로 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형 에폭시 수지 등이 있다. 상기 비스페놀계 에폭시 수지의 1g당량은 170~180g/eq일 수 있으며, 이 범위를 벗어나는 경우, 아민브러싱, 미경화, 물성저하 등의 문제점이 발생한다.
에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지 75~95중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 75중량% 미만인 경우, 수지가 적게 포함되어 경화물의 기계적 물성을 충족시키기 어려울 수 있다. 반대로, 함량이 95중량%를 초과하는 경우, 작업성이 저하된다.
반응성 희석제는 에폭시 수지의 우수한 물성을 유지하면서도 조성물의 점도를 낮추는 물질을 총칭하는 것으로, 에폭시기를 포함하는 희석제이다.
에폭시기를 포함하는 희석제는 에폭시기를 포함하는 1관능기 또는 2관능기를 포함하며, 1관능기와 2관능기를 모두 포함하는 희석제일 수 있다.
에폭시 수지 조성물은 반응성 희석제 1~20중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 1중량% 미만인 경우, 조성물의 점도와 유리 전이 온도가 증가될 수 있다. 반대로, 함량이 20중량%를 초과하는 경우, 조성물의 점도와 유리 전이 온도가 감소될 수 있다.
아민계 경화제는 지방족 아민계 경화제, 아미도아민계 경화제 및 페날카민(phenalkamine)계 경화제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 지방족 아민계 경화제는 에폭시 수지와의 경화 반응이 빠르고 접착성이 우수하며, 그 예로 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민 등이 있다. 아미도아민계 경화제는 화학적 내성과 강한 접착력을 가지며, 그 예로 폴리아미도아민, 폴리키탈 아미도아민 등이 있다. phenalkamine계 경화제는 에폭시 수지와의 상용성이 우수하고, 5℃ 이하의 저온에서 경화되며, 경화 속도가 빠른 특징이 있다. 하기 구조식 1은 이러한 아민계 경화제의 예를 나타낸 것이다.
[구조식 1]
Figure 112016037851184-pat00001
에폭시 수지 조성물은 아민계 경화제 1~20중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우, 경화 속도가 지나치게 느려지는 문제점이 있고, 20중량%를 초과하는 경우 경화 속도가 너무 빨라지게 되어 바람직하지 않다.
이러한 아민계 경화제의 1g당량은 200~400g/eq일 수 있으며, 이들 범위를 벗어나는 경우, 물성저하 및 외관상의 문제점이 발생한다.
상기 에폭시 수지 조성물은 소포제 2중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
소포제로는 실리콘계 소포제가 포함될 수 있으며, 소포제의 함량이 2중량%를 초과하는 경우, 경화물의 요구되는 물성을 보다 향상시키기 어렵다.
상기 에폭시 수지 조성물은 레벨링제 2중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
레벨링제로는 실리콘계 레벨링제가 포함될 수 있으며, 레벨링제의 함량이 2중량%를 초과하는 경우, 경화물의 표면 습윤성이 저하되고 경화물의 표면이 불균일해질 수 있다.
또한, 상기 에폭시 수지 조성물은 감마-메타아크릴녹시 프로필 트리메톡시 실란계를 포함하는 실란계 커플링제를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 에폭시 수지 조성물의 부착강도의 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 실란계 커플링제는 조성물 100중량%에 대하여 1중량% 이하로 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 5°이하의 저온에서 경화할 수 있는 아민계 경화제를 포함함으로써 수중 또는 습윤 환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 비스페놀계 에폭시 수지, 희석제 및 경화제의 함량을 최적의 비율로 배합함으로써, 내구성 뿐만 아니라, 굴곡강도 등의 기계적 특성이 우수하다.
이와 같이 습윤환경에서 경화성 및 내수성이 우수한 에폭시 수지 조성물에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 에폭시 수지 조성물의 제조
실시예 1~3 및 비교예 1~2
1g당량이 170g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지, 반응성 희석제 및 1g당량이 200g/eq인 아민계 경화제를 표 1의 조성으로 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure 112016037851184-pat00002
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
1) 굴곡강도(N/mm2) : 콘크리트 면에 롤러를 사용하여 조성물을 도포한 후, 25℃ 및 25%의 조건 하에 24시간 방치한 뒤, 경화시켜 KSM 3008을 이용하여 측정하였다.
2) 경화도(%) 측정: 콘크리트 면에 롤러를 사용하여 조성물을 도포한 후, 경화시켜 경화물을 제조하였다. 경화물을 25℃ 및 85%의 조건 하에 24시간 동안 방치하여 초기 무게 대비 방치한 후의 무게의 비율을 측정하여 경화도(%)를 도출하였다. 그 결과는 하기 표 2에 기재한 바와 같다.
3) 투습도 측정 : ASTME 96의 조건에 따라 투습도를 측정하였으며, 투습도가 1~10 g/m2·day인 경우 “◎: 우수”, 10~20 g/m2·day인 경우, “○: 양호”, 20 g/m2·day 이상인 경우 “×: 나쁨”으로 표시하였다.
[표 2]
Figure 112016037851184-pat00003
표 1 및 표 2를 참조하면, 에폭시 수지, 희석제 및 경화제의 함량을 만족한 실시예 1~3의 굴곡강도의 경우, 비교예 1~2의 굴곡강도에 비하여 상대적으로 높은 결과를 보여주었다. 또한, 실시예 1~3의 경화물의 경우, 경화성 및 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 에폭시 수지 조성물은
    비스페놀 A형 에폭시 수지 75~95중량%, 에폭시기를 포함하는 반응성 희석제 1~20중량% 및 폴리아미도아민 1~20중량%, 실리콘계 소포제 2중량% 이하 및 실리콘계 레벨링제 2중량% 이하를 포함하고,
    상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 1g당량은 170~180g/eq이고, 상기 폴리아미도아민 1g당량은 200~400g/eq이며,
    상기 에폭시 수지 조성물의 경화도는 80~90%이고, 상기 에폭시 수지 조성물의 경화물은 굴곡강도가 53.81~63.42N/mm2인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
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  5. 삭제
  6. 삭제
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