KR102177966B1 - Aqueous epoxy resin dispersion and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 에폭시 수지 유래 단위 및 무수산 수지 유래 단위를 포함하는 제1 변성 에폭시 수지; 및 제2 에폭시 수지 유래 단위 및 다가 알코올 유래 단위를 포함하는 제2 변성 에폭시 수지;를 포함하는, 수용성 에폭시 수지 분산액 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a first modified epoxy resin comprising a unit derived from a first epoxy resin and a unit derived from an anhydride resin; And a second modified epoxy resin comprising a second epoxy resin-derived unit and a polyhydric alcohol-derived unit; containing, a water-soluble epoxy resin dispersion and a method for producing the same.

Description

수용성 에폭시 수지 분산액 및 이의 제조방법{AQUEOUS EPOXY RESIN DISPERSION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Water-soluble epoxy resin dispersion and its manufacturing method {AQUEOUS EPOXY RESIN DISPERSION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 수용성 에폭시 수지 분산액 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water-soluble epoxy resin dispersion and a method for preparing the same.

에폭시 수지는 아민이나 산 등과 쉽게 반응하여 강인한 경화 구조를 갖는 경화물을 형성하며, 특히, 비스페놀-A 에폭시 수지는 구조적 특징으로 인해 내화학성, 내열성, 경도 및 유연성이 우수하여 다양한 산업 분야에서 응용되고 있다. 구체적으로, 에폭시 수지는 도료 분야에서 중방식용 도료, 플랜트용 도료 등의 주제의 주성분으로 사용되며, 이는 아민 또는 아마이드 경화제와 함께 사용되어 도료로써 매우 우수한 성능을 나타낸다. Epoxy resin easily reacts with amines or acids to form a cured product having a strong cured structure.In particular, bisphenol-A epoxy resin has excellent chemical resistance, heat resistance, hardness and flexibility due to its structural characteristics, so it is applied in various industrial fields. have. Specifically, epoxy resin is used as a main component of a main component such as heavy anticorrosive paints and plant paints in the paint field, and it is used together with an amine or amide curing agent to exhibit very excellent performance as a paint.

한편, 최근 지속적인 환경규제로 인해 종래 다양한 산업 분야에서 통상적으로 사용되던 유용성 수지는 수용성 수지로 대체되고 있다. 이러한 변화에 따라 에폭시 수지도 수용화하여 사용할 수 있는 방법들에 대한 연구가 지속되고 있다. 구체적으로, 유화제를 사용하여 분산한 에폭시 수지, 수지의 일부분을 수용화 가능한 작용기로 치환하여 물에 분산시킨 수지 등 다양한 방법들이 제안되고 있다. 그러나, 종래 비스페놀-A 에폭시 수지를 수분산한 분산액들은 시장에서 요구하는 물성들을 만족시키기 어려운 한계가 있었다. 이에, 수분산 수지의 물성을 기존의 유용성 수지의 물성과 동등한 수준으로 향상시키기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.Meanwhile, oil-soluble resins that have been conventionally used in various industrial fields are being replaced by water-soluble resins due to continuous environmental regulations. According to these changes, research on methods that can be used by water-soluble epoxy resins is continuing. Specifically, various methods have been proposed, such as an epoxy resin dispersed using an emulsifier and a resin in which a portion of the resin is substituted with a water-soluble functional group and dispersed in water. However, conventional dispersions obtained by dispersing a bisphenol-A epoxy resin have difficulty in satisfying the physical properties required in the market. Accordingly, many studies are being conducted to improve the physical properties of the water-dispersible resin to a level equivalent to that of the existing oil-soluble resin.

이와 관련하여, 일본 등록특허 제4,890,688호(특허문헌 1)에는 폴리알킬렌 글리콜, 비스페놀형 에폭시 수지, 활성수소 함유 화합물 및 이소시아네이트계 화합물을 반응시켜 얻어진 폴리알킬렌 글리콜 변성 에폭시 수지; 에폭시기 함유 수지; 및 하이드라진 유도체를 반응시켜 얻어진 변성 에폭시 수지를 포함하는 수용성 에폭시 수지 분산액이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 수용성 에폭시 수지 분산액은 수분산 후 점도가 높고 제조된 도막의 외관 특성 및 방청성이 부족한 문제가 있었다.In this regard, Japanese Patent No. 4,890,688 (Patent Document 1) includes polyalkylene glycol-modified epoxy resins obtained by reacting polyalkylene glycols, bisphenol-type epoxy resins, active hydrogen-containing compounds, and isocyanate-based compounds; Epoxy group-containing resin; And a modified epoxy resin obtained by reacting a hydrazine derivative. However, the water-soluble epoxy resin dispersion of Patent Literature 1 has a problem of high viscosity after water dispersion and lack of appearance characteristics and rust prevention properties of the resulting coating film.

따라서, 제조된 에폭시 수지 분산액이 방청성 및 내충격성 등 시장에서 요구하는 물성들을 만족함과 동시에, 수용성으로 친환경적인 에폭시 수지 분산액에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, while the prepared epoxy resin dispersion satisfies the physical properties required by the market, such as rust prevention and impact resistance, research and development on water-soluble and eco-friendly epoxy resin dispersions are required.

일본 등록특허 제4,890,688호 (공개일: 2011.12.22.)Japanese Patent Registration No. 4,890,688 (Publication date: 2011.12.22.)

본 발명은 방청성 및 내충격성 등의 물성이 우수하고, 수용성으로 친환경적인 에폭시 수지 분산액 및 이의 제조방법을 제공한다.The present invention provides an epoxy resin dispersion that is excellent in physical properties such as rust prevention and impact resistance, and is water-soluble and eco-friendly, and a method for preparing the same.

본 발명은 제1 에폭시 수지 유래 단위 및 무수산 수지 유래 단위를 포함하는 제1 변성 에폭시 수지; 및 제2 에폭시 수지 유래 단위 및 다가 알코올 유래 단위를 포함하는 제2 변성 에폭시 수지;를 포함하는, 수용성 에폭시 수지 분산액을 제공한다.The present invention relates to a first modified epoxy resin comprising a unit derived from a first epoxy resin and a unit derived from an anhydride resin; And a second modified epoxy resin comprising a unit derived from a second epoxy resin and a unit derived from a polyhydric alcohol; containing a water-soluble epoxy resin dispersion.

또한, 본 발명은 제1 에폭시 수지 및 무수산 수지를 반응시켜 제1 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계; 제2 에폭시 수지 및 다가 알코올을 반응시켜 제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계; 및 상기 제1 변성 에폭시 수지 및 제2 변성 에폭시 수지를 수분산시키는 단계;를 포함하는, 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a first modified epoxy resin by reacting a first epoxy resin and an anhydride resin; Reacting a second epoxy resin and a polyhydric alcohol to prepare a second modified epoxy resin; And it provides a method for preparing a water-soluble epoxy resin dispersion comprising; and dispersing the first modified epoxy resin and the second modified epoxy resin in water.

본 발명에 따른 수용성 에폭시 수지 분산액은 우수한 유연성을 갖는 알코올 유래 단위 및 에폭시 유래 단위를 포함하는 제2 변성 에폭시 수지를 포함하여 내충격성이 우수하다. 또한, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 수용성으로 친환경적이며, 방청성, 부착성 및 내수성도 우수하다.The water-soluble epoxy resin dispersion according to the present invention includes an alcohol-derived unit having excellent flexibility and a second modified epoxy resin including an epoxy-derived unit, and has excellent impact resistance. In addition, the water-soluble epoxy resin dispersion is water-soluble, environmentally friendly, and has excellent rust prevention, adhesion, and water resistance.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 있어서, 수지의 '중량평균분자량'은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다. 또한, '산가' 및 '수산기가'같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.In the present invention, the'weight average molecular weight' of the resin can be measured by a method well known in the art, for example, it can represent a value measured by the method of GPC (gel permeation chromatograph). In addition, functional groups such as'acid value' and'hydroxyl value' may be measured by methods well known in the art, and may represent values measured by, for example, titration.

수용성 에폭시 수지 분산액Water-soluble epoxy resin dispersion

본 발명에 따른 수용성 에폭시 수지 분산액은 제1 변성 에폭시 수지 및 제2 변성 에폭시 수지를 포함한다. The water-soluble epoxy resin dispersion according to the present invention includes a first modified epoxy resin and a second modified epoxy resin.

제1 변성 에폭시 수지First modified epoxy resin

제1 변성 에폭시 수지는 수용성 에폭시 수지 분산액의 주수지로서, 상기 제1 변성 에폭시 수지는 제1 에폭시 수지 유래 단위 및 무수산 수지 유래 단위를 포함한다. 예컨대, 상기 제1 변성 에폭시 수지는 제1 에폭시 수지와 무수산 수지를 반응시켜 제조될 수 있는데, 상기 제1 변성 에폭시 수지를 구성하는 각 단위에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.The first modified epoxy resin is the main resin of the water-soluble epoxy resin dispersion, and the first modified epoxy resin includes a unit derived from the first epoxy resin and a unit derived from an anhydride resin. For example, the first modified epoxy resin may be prepared by reacting the first epoxy resin and an anhydride resin, and each unit constituting the first modified epoxy resin will be described in more detail below.

<제1 에폭시 수지><1st epoxy resin>

제1 에폭시 수지는 상기 제1 변성 에폭시 수지의 기본 골격을 이루는 수지로서, 예로는 비스페놀-A 에폭시 수지, 크레졸 변성 에폭시 수지, 또는 이소시아네이트 변성 에폭시 수지일 수 있으며, 또 다른 예로는 비스페놀-A형 에폭시 수지일 수 있다. 상기 비스페놀-A 에폭시 수지는 국도 화학의 YD-128(에폭시 당량: 190 g/eq), YD-011(에폭시 당량: 475 g/eq) 등과 같은 시판품이 이용될 수 있다. 상기 제1 에폭시 수지로 비스페놀-A 에폭시 수지를 사용하는 경우, 제조된 수용성 에폭시 수지 분산액을 이용하여 형성된 도막의 내화학성, 내열성, 경도 및 유연성을 더욱 향상시킬 수 있다.The first epoxy resin is a resin that forms the basic skeleton of the first modified epoxy resin, for example, a bisphenol-A epoxy resin, a cresol-modified epoxy resin, or an isocyanate-modified epoxy resin, and another example is a bisphenol-A type epoxy. It can be resin. The bisphenol-A epoxy resin may be commercially available products such as Kukdo Chemical's YD-128 (epoxy equivalent: 190 g/eq) and YD-011 (epoxy equivalent: 475 g/eq). When a bisphenol-A epoxy resin is used as the first epoxy resin, chemical resistance, heat resistance, hardness, and flexibility of a coating film formed using the prepared water-soluble epoxy resin dispersion may be further improved.

상기 제1 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 700 g/eq, 예컨대, 150 내지 600 g/eq, 또는 200 내지 450 g/eq일 수 있다. 상기 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100 g/eq 미만인 경우, 내수성 및 방청성이 열세한 문제점이 있고, 700 g/eq 초과인 경우, 수분산 수지로 적용시 수분산성이 불량하며 방청성이 열세한 문제가 있다.The first epoxy resin may have an epoxy equivalent of 100 to 700 g/eq, for example, 150 to 600 g/eq, or 200 to 450 g/eq. When the epoxy equivalent of the first epoxy resin is less than 100 g/eq, there is a problem of poor water resistance and rust prevention, and when it exceeds 700 g/eq, when applied as a water dispersion resin, water dispersibility is poor and rust prevention is poor There is.

상기 제1 에폭시 수지는 필요에 따라 적절한 수단으로 에폭시 당량을 상기 범위 내로 조절할 수 있는데, 예를 들어 제1 에폭시 수지로 비스페놀-A 에폭시 수지를 사용하는 경우, 비스페놀-A 에폭시 수지를 비스페놀-A와 반응시켜 에폭시 당량을 상기 범위 내로 조절할 수 있다. 또한, 에폭시 당량이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지를 서로 반응시킴으로써 상기 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량을 조절할 수도 있다.The first epoxy resin may adjust the epoxy equivalent within the above range by appropriate means as needed. For example, when using a bisphenol-A epoxy resin as the first epoxy resin, the bisphenol-A epoxy resin is mixed with bisphenol-A. By reacting, the epoxy equivalent can be adjusted within the above range. In addition, the epoxy equivalent of the first epoxy resin may be adjusted by reacting two or more epoxy resins having different epoxy equivalents with each other.

<무수산 수지><Anhydrous resin>

무수산 수지는 제1 에폭시 수지에 다리(Branch) 역할을 하여 제1 변성 에폭시 수지에 유연성을 부여한다. The anhydride resin acts as a bridge (branch) to the first epoxy resin to impart flexibility to the first modified epoxy resin.

상기 무수산 수지는 환형 무수산을 알코올과 반응시켜 환형 무수산의 고리 구조를 개환시켜 제조된 수지일 수 있다.The anhydride resin may be a resin prepared by reacting a cyclic anhydride with an alcohol to open the cyclic structure of the cyclic anhydride.

이때, 상기 환형 무수산은 지환족 또는 방향족 무수산일 수 있으며, 예를 들어, 프탈릭안하이드라이드, 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드, 메틸테트라하이드로프탈릭안하이드라이드, 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드, 메틸헥사하이드로프탈릭안하이드라이드, 말레익안하이드라이드, 숙시닉안하이드라이드, 트리멜리틱안하이드라이드 등일 수 있다. At this time, the cyclic anhydride may be an alicyclic or aromatic anhydride, for example, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyl tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride Ride, methylhexahydrophthalic anhydride, maleic anhydride, succinic anhydride, trimellitic anhydride, and the like.

또한, 상기 알코올은 2개 이상의 수산기를 포함하는 폴리 알코올일 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜 및 메틸폴리프로필렌글리콜 등일 수 있다.In addition, the alcohol may be a poly alcohol containing two or more hydroxyl groups, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol and methyl polypropylene glycol.

상기 알코올은 중량평균분자량(Mw)이 400 내지 10,000 g/mol, 예컨대 500 내지 6,000 g/mol, 또는 600 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 상기 알코올의 중량평균분자량이 400 /mol 미만인 경우, 제조된 수지 및 도막이 너무 부드러워져서(Soft) 내충격성이 열세해지며, 10,000 g/mol 초과인 경우, 수지 및 도막이 너무 딱딱해져서(hard) 외관 특성이 저하되는 문제가 있다.The alcohol may have a weight average molecular weight (Mw) of 400 to 10,000 g/mol, such as 500 to 6,000 g/mol, or 600 to 1,000 g/mol. When the weight average molecular weight of the alcohol is less than 400 / mol, the prepared resin and coating film become too soft (Soft) and the impact resistance is poor, and when it exceeds 10,000 g/mol, the resin and coating film become too hard (hard) appearance characteristics There is a problem of this deterioration.

상기 무수산 수지는 수산기가(OHv)가 10 내지 100 mgKOH/g, 예를 들어, 10 내지 60 mgKOH/g일 수 있다. 상기 무수산 수지의 수산기가가 상기 범위를 벗어나는 경우 방청성이 저하될 수 있다.The anhydride resin may have a hydroxyl value (OHv) of 10 to 100 mgKOH/g, for example, 10 to 60 mgKOH/g. When the hydroxyl value of the anhydride resin is out of the above range, rust prevention property may be deteriorated.

또한, 상기 무수산 수지는 산가(AV)가 100 내지 300 mgKOH/, 예를 들어, 120 내지 160 mgKOH/g 일 수 있다. 상기 무수산 수지의 산가가 상기 범위를 벗어나는 경우 부착성이 저하 될 수 있다. In addition, the anhydride resin may have an acid value (AV) of 100 to 300 mgKOH/, for example, 120 to 160 mgKOH/g. When the acid value of the anhydride resin is out of the above range, adhesion may decrease.

상기 무수산 수지는 중량평균분자량(Mw)이 200 내지 2,000 g/mol, 예를 들어, 600 내지 800 g/mol일 수 있다. 상기 무수산 수지의 중량평균분자량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 작업성이 떨어지고 내충격성이 열세할 수 있다. The anhydride resin may have a weight average molecular weight (Mw) of 200 to 2,000 g/mol, for example, 600 to 800 g/mol. When the weight average molecular weight of the anhydride resin is out of the above range, workability may be poor and impact resistance may be poor.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 변성 에폭시 수지는 상기 제1 에폭시 수지와 상기 무수산 수지를 반응시켜 제조될 수 있는데, 이때, 상기 제1 에폭시 수지 100 중량부 및 상기 무수산 수지 10 내지 50 중량부를 반응시킬 수 있다. 상기 무수산 수지의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 제1 변성 에폭시 수지의 분자량이 너무 커져 수분산 공정 및 수지 저장성이 불량해지며, 도료에 적용시 외관 특성이 저하되며 작업성(Sagging)이 불량해질 수 있다.As described above, the first modified epoxy resin of the present invention may be prepared by reacting the first epoxy resin and the anhydride resin, in which case, 100 parts by weight of the first epoxy resin and the anhydride resin 10 to 50 It is possible to react in parts by weight. When the content of the anhydride resin is out of the above range, the molecular weight of the prepared first modified epoxy resin becomes too large, resulting in poor water dispersion process and resin storage, and when applied to a paint, appearance characteristics deteriorate and workability (Sagging) This can be bad.

또한, 상기 제1 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 850 g/eq, 예컨대, 290 내지 800 g/eq, 또는 290 내지 650 g/eq일 수 있다. 상기 제1 변성 에폭시 수지의 에폭시 당량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 점도가 너무 높거나 너무 낮아서 수분산 공정을 진행하기 어려운 문제 및 물에 분산되더라도 제조된 분산액의 방청성 및 내충격성이 부족한 문제를 방지할 수 있다. In addition, the first modified epoxy resin may have an epoxy equivalent of 200 to 850 g/eq, for example, 290 to 800 g/eq, or 290 to 650 g/eq. When the epoxy equivalent of the first modified epoxy resin is within the above range, it is difficult to proceed with the water dispersion process because the viscosity of the resin is too high or too low, and even if it is dispersed in water, it is possible to prevent the problem of lack of rust prevention and impact resistance of the prepared dispersion. can do.

제2 변성 에폭시 수지Second modified epoxy resin

제2 변성 에폭시 수지는 수용성 에폭시 수지 분산액에서 유화제의 역할을 하는 수지로서, 상기 제1 변성 에폭시 수지의 분산성을 향상시키는 한편, 본 발명의 수용성 에폭시 수지 분산액을 이용하여 형성된 도막의 유연성, 내충격성, 방청성, 작업성(sagging) 및 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.The second modified epoxy resin is a resin that acts as an emulsifier in the water-soluble epoxy resin dispersion, and while improving the dispersibility of the first modified epoxy resin, the flexibility and impact resistance of the coating film formed using the water-soluble epoxy resin dispersion of the present invention , Rust prevention, workability (sagging) and improve the appearance characteristics.

상기 제2 변성 에폭시 수지는 제2 에폭시 수지 유래 단위 및 다가 알코올 유래 단위를 포함한다. 예컨대, 상기 제2 변성 에폭시 수지는 다가 알코올 및 무수물을 반응시켜 중간 반응체를 제조하는 단계; 및 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 반응시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조될 수 있으며, 상기 제2 변성 에폭시 수지를 구성하는 각각의 단위에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.The second modified epoxy resin includes a unit derived from a second epoxy resin and a unit derived from a polyhydric alcohol. For example, the step of preparing an intermediate reactant by reacting the second modified epoxy resin with a polyhydric alcohol and an anhydride; And reacting the intermediate reactant with the second epoxy resin, and each unit constituting the second modified epoxy resin will be described in more detail below.

<제2 에폭시 수지><2nd epoxy resin>

상기 제2 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 또는 아크릴 변성 에폭시 수지일 수 있고, 또 다른 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 노블락형 에폭시 수지일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 시판품으로 다우 케미칼의 DEN-431(에폭시 당량: 175 g/eq)나 국도 화학의 YDPN-636(에폭시 당량: 180 g/eq), YDPN-638(에폭시 당량: 180 g/eq), YD-011(에폭시 당량: 475 g/eq) 등을 사용할 수 있다.An example of the second epoxy resin may be a bisphenol A type epoxy resin, a novolak type epoxy resin, or an acrylic modified epoxy resin, and another example may be a bisphenol A type epoxy resin or a noblock type epoxy resin. As a commercial product of the above epoxy resin, Dow Chemical's DEN-431 (epoxy equivalent: 175 g/eq), Kukdo Chemical's YDPN-636 (epoxy equivalent: 180 g/eq), YDPN-638 (epoxy equivalent: 180 g/eq) , YD-011 (epoxy equivalent: 475 g/eq) and the like can be used.

또한, 상기 제2 에폭시 수지는 에폭시 당량이 50 내지 500 g/eq, 예컨대 150 내지 480 g/eq일 수 있다. 상기 제2 에폭시 수지의 에폭시 당량이 50 g/eq 미만인 경우, 제조된 도막의 외관 특성이 저하되며, 500 g/eq 초과인 경우, 수분산이 불량해져 분산액 내에 분산된 입자의 사이즈가 불량해질 수 있다.In addition, the second epoxy resin may have an epoxy equivalent of 50 to 500 g/eq, such as 150 to 480 g/eq. When the epoxy equivalent of the second epoxy resin is less than 50 g/eq, the appearance characteristics of the produced coating film are deteriorated, and when it exceeds 500 g/eq, the water dispersion may be poor and the size of the particles dispersed in the dispersion may be poor. have.

<다가 알코올><Additional alcohol>

상기 다가 알코올은 2개 이상의 수산기를 갖는 화합물로, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 메틸폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드 등일 수 있다. 구체적으로, 상기 다가 알코올은 폴리에틸렌글리콜을 포함할 수 있다.The polyhydric alcohol is a compound having two or more hydroxyl groups, and may be, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, methyl polypropylene glycol, polyethylene oxide, and the like. Specifically, the polyhydric alcohol may include polyethylene glycol.

또한, 상기 다가 알코올은 중량평균분자량이 800 내지 8,000 g/mol, 예컨대, 1,000 내지 8,000 g/mol 일 수 있다. 상기 다가 알코올의 중량평균분자량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 수지의 유화력이 저하되어 수분산시 분산안정성이 나빠지며, 제조된 도막은 외관 특성 및 작업성(sagging)이 불량해질 수 있다. In addition, the polyhydric alcohol may have a weight average molecular weight of 800 to 8,000 g/mol, for example, 1,000 to 8,000 g/mol. When the weight average molecular weight of the polyhydric alcohol is out of the above range, the emulsification power of the prepared resin decreases, resulting in poor dispersion stability upon water dispersion, and the prepared coating film may have poor appearance characteristics and workability (sagging).

<무수물><anhydride>

상기 무수물은 방향족 또는 지환족 무수물일 수 있다. 예를 들어, 상기 무수물은 프탈릭안하이드라이드, 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드, 메틸테트라하이드로프탈릭안하이드라이드, 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드, 메틸헥사하이드로프탈릭안하이드라이드, 말레익안하이드라이드, 숙시닉안하이드라이드 및 트리멜리틱안하이드라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 무수물은 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The anhydride may be an aromatic or alicyclic anhydride. For example, the anhydride is phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyl tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, maleic anhydride It may include at least one selected from the group consisting of ride, succinic anhydride and trimellitic anhydride. For example, the anhydride may be tetrahydrophthalic anhydride, but is not limited thereto.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 변성 에폭시 수지는 다가 알코올 및 무수물을 반응시켜 중간 반응체를 제조하는 단계; 및 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 반응시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조될 수 있는데, 이때 상기 다가 알코올과 무수물은 1: 0.5 내지 2의 몰비로 반응할 수 있고, 상기 중간 반응체와 상기 제2 에폭시 수지는 1: 0.5 내지 1.5의 몰비로 반응할 수 있다. As described above, the second modified epoxy resin of the present invention comprises the steps of preparing an intermediate reactant by reacting a polyhydric alcohol and an anhydride; And reacting the intermediate reactant with the second epoxy resin; wherein the polyhydric alcohol and the anhydride may react in a molar ratio of 1: 0.5 to 2, and the intermediate reactant and The second epoxy resin may react at a molar ratio of 1: 0.5 to 1.5.

다가 알코올과 무수물의 반응 몰비가 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 수용성 에폭시 수지 분산액의 저장성이 저하되며, 도료로 적용시 외관 특성 및 작업성(sagging)이 불량해질 수 있다. 또한, 상기 중간 반응체와 상기 제2 에폭시 수지의 반응 몰비가 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 수용성 에폭시 수지 분산액의 유화력이 저하되어 수분산이 불안정해짐으로써 분산액 내에 분산된 입자의 사이즈가 불량해질 수 있다.When the reaction molar ratio of the polyhydric alcohol and the anhydride is out of the above range, the storage property of the prepared water-soluble epoxy resin dispersion is deteriorated, and appearance characteristics and sagging may be poor when applied as a paint. In addition, when the reaction molar ratio between the intermediate reactant and the second epoxy resin is out of the above range, the emulsification power of the prepared water-soluble epoxy resin dispersion decreases, resulting in unstable water dispersion, resulting in poor size of the particles dispersed in the dispersion. have.

상기 제2 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 500 내지 11,000 g/eq, 예컨대, 900 내지 5,000 g/eq, 또는 950 내지 3,000 g/eq일 수 있다. 상기 제2 변성 에폭시 수지의 에폭시 당량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 수지의 점도가 너무 높거나 너무 낮아서 수분산 공정을 진행하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 수분산이 되더라도 제조된 분산액의 방청성 및 내충격성이 부족한 문제가 있다. The second modified epoxy resin may have an epoxy equivalent of 500 to 11,000 g/eq, for example, 900 to 5,000 g/eq, or 950 to 3,000 g/eq. When the epoxy equivalent of the second modified epoxy resin is out of the above range, the viscosity of the prepared resin may be too high or too low to proceed with the water dispersion process, and even if it is water dispersed, the rust prevention property of the prepared dispersion and There is a problem of insufficient impact resistance.

또한, 상기 제2 변성 에폭시 수지는 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 분산액에 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 변성 에폭시 수지는 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 7 내지 15 중량부로 분산액에 포함될 수 있다. 제2 변성 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 벗어나 미량의 제2 변성 에폭시 수지를 포함할 경우, 제조된 수지의 수분산이 불량해지며, 과량의 제2 변성 에폭시 수지를 포함할 경우, 도막의 외관 및 도료의 작업성(sagging)이 저하될 수 있다.In addition, the second modified epoxy resin may be included in the dispersion in 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the first modified epoxy resin. For example, the second modified epoxy resin may be included in the dispersion in 7 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the first modified epoxy resin. When the content of the second modified epoxy resin is outside the above range and contains a trace amount of the second modified epoxy resin, the water dispersion of the prepared resin becomes poor, and when an excessive amount of the second modified epoxy resin is included, the appearance of the coating film And the workability (sagging) of the paint may be deteriorated.

첨가제additive

또한, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 보조 유화제, 분산제, 소포제 및 유기 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the water-soluble epoxy resin dispersion may further include one or more additives selected from the group consisting of auxiliary emulsifiers, dispersants, defoaming agents and organic solvents.

상기 보조 유화제는 제1 변성 에폭시 수지와 제2 변성 에폭시 수지의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 보조 유화제는 통상적으로 에폭시 수분산액에 사용되는 유화제라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 상기 보조 유화제는 비이온성 유화제일 수 있다. 예컨대, 상기 보조 유화제는 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드-에틸렌 옥사이드 블록 공중합체(EO-PO-EO block copolymer)일 수 있다. 구체적으로, 상기 보조 유화제는 프로필렌 옥사이드(PO)의 중량평균분자량이 1,000 내지 4,000 g/mol, 또는 2,000 내지 3,000 g/mol이고, 에틸렌 옥사이드(EO)의 중량평균분자량이 2,000 내지 10,000 g/mol, 또는 4,000 내지 8,000 g/mol인 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드-에틸렌 옥사이드 블록 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 보조 유화제의 에틸렌옥사이드(EO)의 중량평균분자량 및 프로필렌옥사이드(PO)의 중량평균분자량의 범위가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 분산액의 수분산 안정성이 향상되는 효과가 있다.The auxiliary emulsifier serves to improve the dispersibility of the first modified epoxy resin and the second modified epoxy resin. In addition, the auxiliary emulsifier is not particularly limited as long as it is an emulsifier typically used in an epoxy aqueous dispersion, and for example, the auxiliary emulsifier may be a nonionic emulsifier. For example, the auxiliary emulsifier may be an ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide block copolymer (EO-PO-EO block copolymer). Specifically, the auxiliary emulsifier has a weight average molecular weight of 1,000 to 4,000 g/mol, or 2,000 to 3,000 g/mol of propylene oxide (PO), and a weight average molecular weight of ethylene oxide (EO) of 2,000 to 10,000 g/mol, Alternatively, 4,000 to 8,000 g/mol of ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide block copolymer may be used. When the ranges of the weight average molecular weight of ethylene oxide (EO) and the weight average molecular weight of propylene oxide (PO) of the auxiliary emulsifier are within the above ranges, there is an effect of improving the water dispersion stability of the dispersion containing the same.

나아가, 상기 보조 유화제의 시판품으로는 아데카사의 F-68, F-87, F-88, F-108, F-127 등을 들 수 있다.Further, commercially available products of the auxiliary emulsifier include Adeka's F-68, F-87, F-88, F-108, F-127, and the like.

이때, 상기 제2 변성 에폭시 수지 및 보조 유화제의 총 사용량은 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 7 내지 15 중량부일 수 있다. 상기 보조 유화제의 총 사용량이 상기 범위 내일 경우, 제1 변성 에폭시 수지의 수분산이 잘 이루어지고, 제조된 분산액의 내수성이 부족하여 적용 분야가 제한되는 문제를 방지할 수 있다.In this case, the total amount of the second modified epoxy resin and the auxiliary emulsifier may be 7 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the first modified epoxy resin. When the total amount of the auxiliary emulsifier is within the above range, the water dispersion of the first modified epoxy resin is well performed, and a problem in which the application field is limited due to insufficient water resistance of the prepared dispersion can be prevented.

상기 분산제는 분산액 내 다양한 성분들의 분산성을 향상시켜 분산액의 분산 안정성을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 분산제는 에폭시 수분산액에 사용될 수 있는 통상적인 분산제 또는 분산안정제라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 분산제의 시판품으로는 아데카사의 Pluronic L-34, 44 및 64 등을 들 수 있다.The dispersant serves to improve dispersion stability of the dispersion by improving the dispersibility of various components in the dispersion. In addition, the dispersant may be used without particular limitation as long as it is a conventional dispersant or dispersion stabilizer that can be used in the epoxy aqueous dispersion. For example, commercially available products of the dispersant include Adeka's Pluronic L-34, 44, and 64.

더불어, 상기 분산제는 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만, 또는 0.5 중량부 미만의 함량으로 분산액에 포함될 수 있다. 분산제의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 분산액을 얇게 발랐을 때 표면에 크레터링이 발생하거나 레벨링성이 부족한 문제를 방지할 수 있다.In addition, the dispersant may be included in the dispersion in an amount of less than 1 part by weight or less than 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the first modified epoxy resin. When the content of the dispersant is within the above range, it is possible to prevent the problem of occurrence of cratering on the surface or insufficient leveling property when the dispersion liquid containing the same is applied thinly.

또한, 상기 소포제는 분산액 제조시 발생되는 기포 발생을 억제하는 역할을 한다. 나아가, 상기 소포제는 에폭시 수분산액에 사용될 수 있는 통상적인 소포제라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 소포제의 시판품으로는 BYK 사의 Byk-011, Byk-014, Byk-018, Byk-024, Byk-1710, Byk-1719 등을 들 수 있다.In addition, the antifoaming agent serves to suppress the generation of bubbles generated during the preparation of the dispersion. Further, the antifoaming agent may be used without particular limitation as long as it is a conventional antifoaming agent that can be used in an epoxy aqueous dispersion. For example, commercial products of the antifoaming agent include BYK's Byk-011, Byk-014, Byk-018, Byk-024, Byk-1710, Byk-1719, and the like.

나아가, 상기 유기 용제는 수용성 에폭시 수지 분산액의 점도를 조절하는 역할을 한다. 상기 유기 용제는 에폭시 수지를 희석할 수 있는 용제라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 부틸셀루솔브, 1-메톡시-2-프로판올, 디프로필렌글리콜-n-부틸에테르, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 텍산올, 부틸카비톨 등을 들 수 있다.Furthermore, the organic solvent serves to adjust the viscosity of the water-soluble epoxy resin dispersion. The organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of diluting the epoxy resin, but, for example, butyl cellosolve, 1-methoxy-2-propanol, dipropylene glycol-n-butyl ether, isopropyl alcohol, ethylene glycol , Taxanol, butyl carbitol, etc. are mentioned.

상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 분산액 총 중량에 대하여 50 내지 75 중량%의 고형분을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 분산액 총 중량에 대하여 50 내지 70 중량%, 50 내지 65 중량%, 또는 50 내지 60 중량%의 고형분을 포함할 수 있다.The water-soluble epoxy resin dispersion may contain 50 to 75% by weight of solids based on the total weight of the dispersion. For example, the water-soluble epoxy resin dispersion may contain 50 to 70% by weight, 50 to 65% by weight, or 50 to 60% by weight of solids based on the total weight of the dispersion.

또한, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 25℃에서의 점도가 10 내지 15,000 cps일 수 있다. 예컨대, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 25℃에서의 점도가 10 내지 1,000 cps 또는, 30 내지 800 cps, 또 다른 예로는 50 내지 500 cps일 수 있다.In addition, the water-soluble epoxy resin dispersion may have a viscosity of 10 to 15,000 cps at 25°C. For example, the water-soluble epoxy resin dispersion may have a viscosity at 25° C. of 10 to 1,000 cps, or 30 to 800 cps, and as another example, 50 to 500 cps.

나아가, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 에폭시 당량이 250 내지 2,500 g/eq일 수 있다. 예컨대, 상기 수용성 에폭시 수지 분산액은 에폭시 당량이 350 내지 2,000 g/eq, 또는 800 내지 1,700 g/eq일 수 있다.Furthermore, the water-soluble epoxy resin dispersion may have an epoxy equivalent of 250 to 2,500 g/eq. For example, the water-soluble epoxy resin dispersion may have an epoxy equivalent of 350 to 2,000 g/eq, or 800 to 1,700 g/eq.

상술한 바와 같은 수용성 에폭시 수지 분산액은 수용성이라 친환경적이며, 방청성, 부착성 및 내수성이 우수하다.The water-soluble epoxy resin dispersion as described above is environmentally friendly because it is water-soluble, and has excellent rust prevention, adhesion, and water resistance.

수용성 에폭시 수지 분산액의 제조방법Method for preparing water-soluble epoxy resin dispersion

본 발명에 따른 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조방법은 제1 에폭시 수지 및 무수산 수지를 반응시켜 제1 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계; 제2 에폭시 수지 및 다가 알코올을 반응시켜 제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계; 및 상기 제1 변성 에폭시 수지 및 제2 변성 에폭시 수지를 수분산시키는 단계;를 포함한다.The method of preparing a water-soluble epoxy resin dispersion according to the present invention comprises the steps of preparing a first modified epoxy resin by reacting a first epoxy resin and an acid anhydride resin; Reacting a second epoxy resin and a polyhydric alcohol to prepare a second modified epoxy resin; And dispersing the first modified epoxy resin and the second modified epoxy resin in water.

제1 에폭시 수지를 제조하는 단계Preparing the first epoxy resin

본 단계에서는 제1 에폭시 수지와 무수산 수지를 반응시켜 제1 변성 에폭시 수지를 제조한다.In this step, a first modified epoxy resin is prepared by reacting the first epoxy resin with an anhydride resin.

상기 제1 에폭시 수지는 상기 수용성 에폭시 수지 분산액의 제1 에폭시 수지에서 설명한 바와 같다. 예를 들어, 상기 제1 에폭시 수지는 에폭시 당량을 조절하기 위해, 에폭시 당량이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지를 혼합 및 반응시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 에폭시 수지는 에폭시 당량이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지, 또는 에폭시 수지와 비스페놀-A를 포함하는 혼합물과 촉매를 혼합하고, 120 내지 150 ℃로 승온한 후 1 내지 5 시간 동안 반응시켜 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 에폭시 수지는 에폭시 당량이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지, 또는 에폭시 수지와 비스페놀-A를 포함하는 혼합물과 촉매를 혼합하고, 130 내지 140 ℃로 승온한 후 2 내지 4 시간 동안 반응시켜 제조될 수 있다. The first epoxy resin is as described in the first epoxy resin of the water-soluble epoxy resin dispersion. For example, the first epoxy resin may be prepared by mixing and reacting two or more epoxy resins having different epoxy equivalents in order to control the epoxy equivalent. Specifically, the first epoxy resin is a mixture of two or more epoxy resins having different epoxy equivalents, or a mixture containing an epoxy resin and bisphenol-A, and a catalyst, and the mixture is heated to 120 to 150° C. and then reacted for 1 to 5 hours. Can be prepared by More specifically, the first epoxy resin is a mixture of two or more epoxy resins having different epoxy equivalents, or a mixture containing an epoxy resin and bisphenol-A, and a catalyst, and the temperature is raised to 130 to 140° C. for 2 to 4 hours. It can be prepared by reacting.

이때, 에폭시 당량이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지들의 혼합비, 및 에폭시 수지와 비스페놀-A의 혼합비는 목적 에폭시 당량에 따라 적절히 조절할 수 있다. 또한, 상기 촉매는 통상적으로 에폭시 수지에 적용할 수 있는 촉매라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 에틸트리페닐포스포니움 브로마이드(ethyltriphenylphosphonium bromide)일 수 있다.At this time, the mixing ratio of two or more types of epoxy resins having different epoxy equivalents, and the mixing ratio of the epoxy resin and bisphenol-A may be appropriately adjusted according to the target epoxy equivalent. In addition, the catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst that can be applied to an epoxy resin, but may be, for example, ethyltriphenylphosphonium bromide.

상기 무수산 수지는 알코올 및 환형 무수산을 반응시켜 제조될 수 있다. 이때, 상기 알코올 및 환형 무수산은 상기 제1 변성 에폭시 수지의 무수산 수지에서 설명한 바와 같다.The anhydride resin may be prepared by reacting alcohol and cyclic anhydride. At this time, the alcohol and cyclic anhydride are as described in the anhydride resin of the first modified epoxy resin.

구체적으로, 상기 무수산 수지는 상기 알코올과 환형 무수산을 1: 1 내지 3의 몰비로 혼합하고 120 내지 150 ℃로 승온한 후 1 내지 7 시간 동안 반응시켜 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 무수산 수지는 상기 알코올과 환형 무수산을 1: 1 내지 2.5의 몰비로 혼합하고 130 내지 140 ℃로 승온한 후 4 내지 7 시간 동안 반응시켜 제조될 수 있다. Specifically, the anhydride resin may be prepared by mixing the alcohol and cyclic anhydride in a molar ratio of 1: 1 to 3, raising the temperature to 120 to 150 °C, and reacting for 1 to 7 hours. More specifically, the anhydride resin may be prepared by mixing the alcohol and cyclic anhydride in a molar ratio of 1: 1 to 2.5, raising the temperature to 130 to 140°C, and reacting for 4 to 7 hours.

제1 변성 에폭시 수지는 제1 에폭시 수지와 무수산 수지를 100 : 10 내지 50의 중량비로 혼합하고 120 내지 160 ℃, 또는 135 내지 145 ℃로 승온한 후 에폭시 당량이 이론치에 근접할 때까지 반응시킬 수 있다. 이때, 이론 에폭시 당량은 하기 수학식 1로 계산할 수 있다.In the first modified epoxy resin, the first epoxy resin and an anhydride resin are mixed in a weight ratio of 100:10 to 50, and the temperature is raised to 120 to 160°C, or 135 to 145°C, and then reacted until the epoxy equivalent is close to the theoretical value. I can. At this time, the theoretical epoxy equivalent can be calculated by Equation 1 below.

Figure 112019023693018-pat00001
Figure 112019023693018-pat00001

제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계Preparing a second modified epoxy resin

본 단계에서는 제2 에폭시 수지 및 다가 알코올을 반응시켜 제2 변성 에폭시 수지를 제조한다. In this step, a second modified epoxy resin is prepared by reacting a second epoxy resin and a polyhydric alcohol.

구체적으로, 본 단계는 다가 알코올 및 무수물을 반응시켜 중간 반응체를 제조하는 (a) 단계; 및 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 반응시키는 (b) 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 단계는 다가 알코올로 무수물을 개환시켜 중간 반응체를 제조하는 (a) 단계; 및 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 반응시켜 제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 (b) 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 에폭시 수지는 노볼락형 에폭시 수지일 수 있다. Specifically, the step (a) of preparing an intermediate reactant by reacting a polyhydric alcohol and an anhydride; And (b) reacting the intermediate reactant with the second epoxy resin. Specifically, the step (a) of preparing an intermediate reactant by ring-opening an anhydride with a polyhydric alcohol; And (b) preparing a second modified epoxy resin by reacting the intermediate reactant with the second epoxy resin. In this case, the second epoxy resin may be a novolak type epoxy resin.

예를 들어, 상기 (a) 단계는 다가 알코올 및 무수물을 1: 0.5 내지 2의 몰비로 혼합하고 120 내지 150 ℃로 승온한 후 2 내지 4 시간 동안 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 (a) 단계는 다가 알코올 및 무수물을 1: 0.8 내지 1.5의 몰비로 혼합하고 130 내지 140 ℃로 승온한 후 2.5 내지 3.5 시간 동안 수행될 수 있다.For example, the step (a) may be performed for 2 to 4 hours after mixing a polyhydric alcohol and an anhydride in a molar ratio of 1: 0.5 to 2 and heating to 120 to 150°C. Specifically, step (a) may be carried out for 2.5 to 3.5 hours after mixing a polyhydric alcohol and an anhydride in a molar ratio of 1: 0.8 to 1.5 and raising the temperature to 130 to 140 °C.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 1: 0.5 내지 1.5의 몰비로 혼합하고 120 내지 150 ℃로 승온한 후 에폭시 당량이 이론치에 근접할 때까지 수행될 수 있다. 이때, 이론 에폭시 당량은 하기 수학식 2로 계산할 수 있으며, 하기 수학식 2의 혼합물은 중간 반응체와 제2 에폭시 수지을 포함하는 혼합물이다.In addition, the step (b) may be carried out until the intermediate reactant and the second epoxy resin are mixed in a molar ratio of 1: 0.5 to 1.5 and heated to 120 to 150° C. until the epoxy equivalent is close to the theoretical value. In this case, the theoretical epoxy equivalent can be calculated by the following equation (2), and the mixture of the following equation (2) is a mixture containing an intermediate reactant and a second epoxy resin.

Figure 112019023693018-pat00002
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또한, 상기 제2 에폭시 수지, 다가 알코올 및 무수물은 상기 수용성 에폭시 수지 분산액에서 설명한 바와 같다.In addition, the second epoxy resin, polyhydric alcohol, and anhydride are as described in the water-soluble epoxy resin dispersion.

상술한 바와 같이 제조된 제2 변성 에폭시 수지의 특성은 상기 수용성 에폭시 수지 분산액의 제2 변성 에폭시 수지에서 정의한 바와 같다.The properties of the second modified epoxy resin prepared as described above are as defined in the second modified epoxy resin of the water-soluble epoxy resin dispersion.

수분산시키는 단계Water dispersing

본 단계에서는 상기 제1 변성 에폭시 수지 및 제2 변성 에폭시 수지를 수분산시킨다.In this step, the first modified epoxy resin and the second modified epoxy resin are dispersed in water.

구체적으로, 본 단계에서는 상기 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부 및 제2 변성 에폭시 수지 5 내지 15 중량부를 혼합하고 점도가 10,000 내지 30,000 cps가 되는 온도까지 승온하여 수분산시킬 수 있다. 구체적으로, 본 단계에서는 상기 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부 및 제2 변성 에폭시 수지 7 내지 15 중량부를 혼합하고 점도가 10,000 내지 30,000 cps가 되도록 75 내지 95 ℃로 승온하여 수분산시킬 수 있다. 수분산 온도가 상기 범위 내일 경우, 용매인 물의 증발이 방지되고 제1 변성 에폭시 수지가 고르게 분산되는 효과가 있다.Specifically, in this step, 100 parts by weight of the first modified epoxy resin and 5 to 15 parts by weight of the second modified epoxy resin may be mixed, and the viscosity may be increased to a temperature of 10,000 to 30,000 cps, thereby dispersing in water. Specifically, in this step, 100 parts by weight of the first modified epoxy resin and 7 to 15 parts by weight of the second modified epoxy resin may be mixed, and the temperature may be increased to 75 to 95°C so that the viscosity becomes 10,000 to 30,000 cps, thereby dispersing in water. When the water dispersion temperature is within the above range, evaporation of water as a solvent is prevented and the first modified epoxy resin is evenly dispersed.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.

그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.However, these examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.

[실시예][Example]

1. 제2 변성 에폭시 수지 제조1. Preparation of the second modified epoxy resin

1) 제조예 1-1. 제2 변성 에폭시 수지의 제조1) Preparation Example 1-1. Preparation of the second modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 중량평균분자량 4,000g/mol의 폴리에틸렌글리콜(800g) 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드(40g)를 1:1의 몰비로 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후 시간당 20℃의 속도로 140℃까지 승온한 후 3시간 유지하여 중간 반응체(산가: 16mgKOH/g)를 수득하였다. 이후 상기 중간 반응체에 노볼락형 에폭시 수지(YDPN-638, 에폭시 당량: 180g/eq) 123g을 넣고, 130℃에서 에폭시 당량이 2,500 g/eq가 될 때까지 반응시킨 후 냉각하여 백색의 결정화된 제2 변성 에폭시 수지를 얻었다. In a four-neck round flask, polyethylene glycol (800 g) and tetrahydrophthalic anhydride (40 g) having a weight average molecular weight of 4,000 g/mol were added at a molar ratio of 1:1, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, a thermometer, and After installing the heater, the temperature was raised to 140° C. at a rate of 20° C. per hour, and then maintained for 3 hours to obtain an intermediate reactant (acid value: 16 mgKOH/g). Thereafter, 123 g of a novolak type epoxy resin (YDPN-638, epoxy equivalent: 180 g/eq) was added to the intermediate reactant, reacted at 130° C. until the epoxy equivalent became 2,500 g/eq, and then cooled to crystallize white. A second modified epoxy resin was obtained.

2) 제조예 1-2. 제2 변성 에폭시 수지의 제조2) Preparation Example 1-2. Preparation of the second modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 중량평균분자량 1,000g/mol의 폴리에틸렌글리콜(620 g) 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드(94 g)를 1:1의 몰비로 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후 시간당 20℃의 속도로 140℃까지 승온한 후 3시간 유지하여 중간 반응체(산가: 48mgKOH/g)를 수득하였다. 이후 상기 중간 반응체에 노볼락형 에폭시 수지 DEN431(에폭시 당량: 175g/eq)287 g을 넣고, 130℃에서 에폭시 당량이 970g/eq가 될 때까지 반응시킨 후 냉각하여 백색의 결정화된 제2 변성 에폭시 수지를 얻었다.In a four-necked round flask, polyethylene glycol (620 g) and tetrahydrophthalic anhydride (94 g) having a weight average molecular weight of 1,000 g/mol were added at a molar ratio of 1:1, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, After installing a thermometer and a heater, the temperature was raised to 140° C. at a rate of 20° C. per hour and maintained for 3 hours to obtain an intermediate reactant (acid value: 48 mgKOH/g). Thereafter, 287 g of a novolac-type epoxy resin DEN431 (epoxy equivalent: 175 g/eq) was added to the intermediate reactant, reacted at 130° C. until the epoxy equivalent became 970 g/eq, and cooled to crystallize a second white color. An epoxy resin was obtained.

3) 제조예 1-3. 제2 변성 에폭시 수지의 제조3) Preparation Example 1-3. Preparation of the second modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 중량평균분자량 8,000g/mol의 폴리에틸렌글리콜(883 g) 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드(17 g)를 1:1의 몰비로 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후 시간당 20℃의 속도로 140℃까지 승온한 후 3시간 유지하여 중간 반응체(산가: 7mgKOH/g)를 수득하였다. 이후 상기 중간 반응체에 에폭시 수지 YD011(에폭시 당량: 475g/eq) 100 g을 넣고, 130℃에서 에폭시 당량이 10,060g/eq가 될 때까지 반응시킨 후 냉각하여 백색의 결정화된 제2 변성 에폭시 수지를 얻었다. In a four-neck round flask, polyethylene glycol (883 g) and tetrahydrophthalic anhydride (17 g) having a weight average molecular weight of 8,000 g/mol were added at a molar ratio of 1:1, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, After installing a thermometer and a heater, the temperature was raised to 140° C. at a rate of 20° C. per hour, and then maintained for 3 hours to obtain an intermediate reactant (acid value: 7 mgKOH/g). Thereafter, 100 g of epoxy resin YD011 (epoxy equivalent: 475 g/eq) was added to the intermediate reactant, reacted at 130° C. until the epoxy equivalent became 10,060 g/eq, and then cooled to crystallize a white second modified epoxy resin. Got it.

2. 제1 변성 에폭시 수지 제조2. Preparation of the first modified epoxy resin

1) 제조예 2-1. 무수산 수지의 제조1) Preparation Example 2-1. Preparation of anhydrous resin

4구 둥근 플라스크에 중량평균분자량 800g/mol의 폴리프로필렌글리콜 800g 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드 304g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후 4시간에 동안 140℃로 승온한 후 5시간 동안 유지했다. 이후 70℃로 냉각하여 무수산을 얻었다. In a 4-neck round flask, add 800 g of polypropylene glycol with a weight average molecular weight of 800 g/mol and 304 g of tetrahydrophthalic anhydride, and install a nitrogen gas tube, H-type separator, stirrer, thermometer, and heater at 140° C. for 4 hours. The temperature was raised to and maintained for 5 hours. After cooling to 70 ℃ to obtain anhydrous acid.

제조된 무수산은 수산기가(OHv)가 10mgKOH/g이고, 산가(AV)가 160mgKOH/g이며, 중량평균분자량(Mw)이 600g/mol이고, 25℃에서의 점도는 가드너 점도로 Z3로 나타났다.The prepared anhydrous acid has a hydroxyl value (OHv) of 10 mgKOH/g, an acid value (AV) of 160 mgKOH/g, a weight average molecular weight (Mw) of 600 g/mol, and the viscosity at 25°C was shown as Z3 by Gardner viscosity. .

2) 제조예 2-2. 무수산 수지의 제조2) Preparation Example 2-2. Preparation of anhydrous resin

4구 둥근 플라스크에 중량평균분자량 800g/mol의 폴리프로필렌글리콜 660g 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드 330g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후 4시간에 동안 140℃로 승온한 후 5시간 동안 유지했다. 이후 70℃로 냉각하여 무수산을 얻었다. In a four-necked round flask, 660 g of polypropylene glycol and 330 g of tetrahydrophthalic anhydride with a weight average molecular weight of 800 g/mol were added, and a nitrogen gas tube, H-type separation tube, stirrer, thermometer, and heater were installed, and then 140℃ for 4 hours. The temperature was raised to and maintained for 5 hours. After cooling to 70 ℃ to obtain anhydrous acid.

제조된 무수산은 수산기가(OHv)가 60 mgKOH/g이고, 산가(AV)가 120 mgKOH/g이며, 중량평균분자량(Mw)이 770 g/mol이고, 25℃에서의 점도는 가드너 점도로 Z4+로 나타났다.The prepared anhydrous acid has a hydroxyl value (OHv) of 60 mgKOH/g, an acid value (AV) of 120 mgKOH/g, a weight average molecular weight (Mw) of 770 g/mol, and the viscosity at 25°C is determined by Gardner's viscosity. Appeared as Z4+.

3) 제조예 3-1. 제1 에폭시 수지의 제조3) Preparation Example 3-1. Preparation of the first epoxy resin

4구 플라스크에 비스페놀-A 105g 및 국도 화학의 YD-128(에폭시 당량: 190 g/eq) 600g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치하였다. 되면 이 후 100℃까지 승온한 후 혼합물이 모두 용해 되면 에틸트리페닐포스포니움브로마이드 0.5g을 첨가하고 130℃로 승온한 후 3시간 동안 반응하여 에폭시 당량이 400g/eq인 제1 에폭시 수지를 얻었다.To a four-necked flask, 105 g of bisphenol-A and 600 g of Kukdo Chemical's YD-128 (epoxy equivalent: 190 g/eq) were placed, and a nitrogen gas tube, an H-type separator, a stirrer, a thermometer, and a heater were installed. After that, the temperature was raised to 100°C, and when the mixture was completely dissolved, 0.5g of ethyltriphenylphosphonium bromide was added, the temperature was raised to 130°C, and reacted for 3 hours to obtain a first epoxy resin having an epoxy equivalent of 400g/eq. .

4) 제조예 3-2. 제1 에폭시 수지의 제조4) Preparation Example 3-2. Preparation of the first epoxy resin

4구 플라스크에 비스페놀-A 45g 및 국도 화학의 YD-128(에폭시 당량: 190 g/eq) 600g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치하였다. 되면 이 후 100℃까지 승온한 후 혼합물이 모두 용해 되면 에틸트리페닐포스포니움브로마이드 0.5g을 첨가하고 130℃로 승온한 후 3시간 동안 반응하여 에폭시 당량이 220g/eq인 제1 에폭시 수지를 얻었다.To a four-necked flask, 45 g of bisphenol-A and 600 g of Kukdo Chemical's YD-128 (epoxy equivalent: 190 g/eq) were placed, and a nitrogen gas tube, an H-type separation tube, a stirrer, a thermometer, and a heater were installed. After that, the temperature was raised to 100°C, and when the mixture was completely dissolved, 0.5g of ethyltriphenylphosphonium bromide was added, the temperature was raised to 130°C, and reacted for 3 hours to obtain a first epoxy resin having an epoxy equivalent of 220g/eq. .

5) 제조예 4-1. 제1 변성 에폭시 수지의 제조5) Preparation Example 4-1. Preparation of the first modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 제조예 3-1에서 제조한 제1 에폭시 수지 750g 및 제조예 2-1에서 제조한 무수산 수지 100g을 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치하였다. 이후 시간당 20℃의 속도로 130℃까지 승온하고 시간당 1회씩 에폭시 당량을 측정하여 에폭시 당량이 630g/eq에 도달하면 반응을 종료하고 80℃로 냉각하여 제1 변성 에폭시 수지(무수산으로 변성된 에폭시 수지)를 제조하였다. 750 g of the first epoxy resin prepared in Preparation Example 3-1 and 100 g of an anhydride resin prepared in Preparation Example 2-1 were put into a four-necked round flask, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, a thermometer, and a heater were installed. . After that, the temperature was raised to 130℃ at a rate of 20℃ per hour, and the epoxy equivalent was measured once per hour. When the epoxy equivalent reached 630g/eq, the reaction was terminated, cooled to 80℃, and the first modified epoxy resin (epoxy modified with anhydrous acid Resin) was prepared.

6) 제조예 4-2. 제1 변성 에폭시 수지의 제조6) Preparation Example 4-2. Preparation of the first modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 제조예 3-1에서 제조한 제1 에폭시 수지 750g 및 제조예 2-2에서 제조한 무수산 수지 100g을 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치하였다. 이후 시간당 20℃의 속도로 130℃까지 승온하고 시간당 1회씩 에폭시 당량을 측정하여 에폭시 당량이 360g/eq에 도달하면 반응을 종료하고 80℃로 냉각하여 제1 변성 에폭시 수지(무수산으로 변성된 에폭시 수지)를 제조하였다.750 g of the first epoxy resin prepared in Preparation Example 3-1 and 100 g of an anhydride resin prepared in Preparation Example 2-2 were put into a four-necked round flask, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, a thermometer, and a heater were installed. . After that, the temperature was raised to 130℃ at a rate of 20℃ per hour, and the epoxy equivalent was measured once per hour. When the epoxy equivalent reached 360g/eq, the reaction was terminated, cooled to 80℃, and the first modified epoxy resin (epoxy modified with anhydrous acid Resin) was prepared.

7) 제조예 4-3. 제1 변성 에폭시 수지의 제조7) Preparation Example 4-3. Preparation of the first modified epoxy resin

4구 둥근 플라스크에 제조예 3-2에서 제조한 제1 에폭시 수지 750g 및 제조예 2-1에서 제조한 무수산 수지 100g을 넣고, 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치하였다. 이후 시간당 20℃의 속도로 130℃까지 승온하고 시간당 1회씩 에폭시 당량을 측정하여 에폭시 당량이 290g/eq에 도달하면 반응을 종료하고 80℃로 냉각하여 제1 변성 에폭시 수지(무수산으로 변성된 에폭시 수지)를 제조하였다.750 g of the first epoxy resin prepared in Preparation Example 3-2 and 100 g of an anhydride resin prepared in Preparation Example 2-1 were put into a four-necked round flask, and a nitrogen gas pipe, an H-type separation pipe, a stirrer, a thermometer, and a heater were installed. . After that, the temperature was raised to 130℃ at a rate of 20℃ per hour, and the epoxy equivalent was measured once per hour. When the epoxy equivalent reached 290g/eq, the reaction was terminated, cooled to 80℃, and the first modified epoxy resin (epoxy modified with anhydrous acid Resin) was prepared.

3. 수분산 에폭시 수지의 제조3. Preparation of water-dispersible epoxy resin

1) 실시예 1. 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조1) Example 1. Preparation of water-soluble epoxy resin dispersion

제조예 4-1의 제1 변성 에폭시 수지 850g에 제조예 1-1에서 제조한 제2 변성 에폭시 수지 100g, 보조 유화제(아데카사의 F108) 2 g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가하고 85℃로 승온시킨 후 30분간 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후 혼합물에 분산제(아데카사의 L-64) 0.08g을 첨가하고 30분간 500rpm으로 교반했다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 2,000rpm으로 교반하면서 1g/분의 속도로 5g의 탈이온수를 적가한 후, 적가를 멈추고 2시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 103g을 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. To 850 g of the first modified epoxy resin of Preparation Example 4-1, 100 g of the second modified epoxy resin prepared in Preparation Example 1-1, 2 g of an auxiliary emulsifier (F108 from Adeka), and 5 g of butyl cellosolve were added, and the temperature was raised to 85°C. Then, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixture. Thereafter, 0.08 g of a dispersant (L-64 from Adeka) was added to the mixture, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, while stirring at 2,000 rpm, 5 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped and further stirred for 2 hours. Thereafter, 103 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 수용성 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 58 중량%이고, 25℃에서의 점도가 150 cps이며, 에폭시 당량이 1,250 g/eq로 나타났다.The prepared water-soluble epoxy resin dispersion had a solid content of 58% by weight, a viscosity at 25°C of 150 cps, and an epoxy equivalent of 1,250 g/eq.

2) 실시예 2. 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조2) Example 2. Preparation of water-soluble epoxy resin dispersion

제조예 4-2의 제1 변성 에폭시 수지 850g에 제조예 1-1에서 제조한 제2 변성 에폭시 수지 100g, 보조 유화제(아데카사의 F108) 2 g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가하고 85℃로 승온시킨 후 30분간 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후 혼합물에 분산제(아데카사의 L-64) 0.08g을 첨가하고 30분간 500rpm으로 교반했다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 2,000rpm으로 교반하면서 1g/분의 속도로 5g의 탈이온수를 적가한 후, 적가를 멈추고 2시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 103g을 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. To 850 g of the first modified epoxy resin of Preparation Example 4-2, 100 g of the second modified epoxy resin prepared in Preparation Example 1-1, 2 g of an auxiliary emulsifier (F108 from Adeka), and 5 g of butyl cellosolve were added, and the temperature was raised to 85°C. Then, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixture. Thereafter, 0.08 g of a dispersant (L-64 from Adeka) was added to the mixture, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, while stirring at 2,000 rpm, 5 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped and further stirred for 2 hours. Thereafter, 103 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 수용성 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 57 중량%이고, 25℃에서의 점도가 110 cps이며, 에폭시 당량이 950 g/eq로 나타났다.The prepared water-soluble epoxy resin dispersion had a solid content of 57% by weight, a viscosity of 110 cps at 25°C, and an epoxy equivalent of 950 g/eq.

3) 실시예 3. 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조3) Example 3. Preparation of water-soluble epoxy resin dispersion

제조예 4-3의 제1 변성 에폭시 수지 850g에 제조예 1-1에서 제조한 제2 변성 에폭시 수지 100g, 보조 유화제(아데카사의 F108) 2 g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가하고 85℃로 승온시킨 후 30분간 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후 혼합물에 분산제(아데카사의 L-64) 0.08g을 첨가하고 30분간 500rpm으로 교반했다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 2,000rpm으로 교반하면서 1g/분의 속도로 5g의 탈이온수를 적가한 후, 적가를 멈추고 2시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 103g을 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. To 850 g of the first modified epoxy resin of Preparation Example 4-3, 100 g of the second modified epoxy resin prepared in Preparation Example 1-1, 2 g of an auxiliary emulsifier (F108 from Adeka) and 5 g of butyl cellosolve were added, and the temperature was raised to 85°C. Then, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixture. Thereafter, 0.08 g of a dispersant (L-64 from Adeka) was added to the mixture, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, while stirring at 2,000 rpm, 5 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped and further stirred for 2 hours. Thereafter, 103 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 수용성 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 58 중량%이고, 25℃에서의 점도가 900 cps이며, 에폭시 당량이 870 g/eq로 나타났다.The prepared water-soluble epoxy resin dispersion had a solid content of 58% by weight, a viscosity of 900 cps at 25°C, and an epoxy equivalent of 870 g/eq.

4) 실시예 4. 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조4) Example 4. Preparation of water-soluble epoxy resin dispersion

제조예 4-1의 제1 변성 에폭시 수지 850g에 제조예 1-2에서 제조한 제2 변성 에폭시 수지 100g, 보조 유화제(아데카사의 F108) 2 g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가하고 85℃로 승온시킨 후 30분간 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후 혼합물에 분산제(아데카사의 L-64) 0.08g을 첨가하고 30분간 500rpm으로 교반했다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 2,000rpm으로 교반하면서 1g/분의 속도로 5g의 탈이온수를 적가한 후, 적가를 멈추고 2시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 103g을 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. To 850 g of the first modified epoxy resin of Preparation Example 4-1, 100 g of the second modified epoxy resin prepared in Preparation Example 1-2, 2 g of an auxiliary emulsifier (F108 from Adeka), and 5 g of butylcellosolve were added, and the temperature was raised to 85°C. Then, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixture. Thereafter, 0.08 g of a dispersant (L-64 from Adeka) was added to the mixture, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, while stirring at 2,000 rpm, 5 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped and further stirred for 2 hours. Thereafter, 103 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 수용성 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 58 중량%이고, 25℃에서의 점도가 1200 cps이며, 에폭시 당량이 1,600 g/eq로 나타났다.The prepared water-soluble epoxy resin dispersion had a solid content of 58% by weight, a viscosity of 1200 cps at 25°C, and an epoxy equivalent of 1,600 g/eq.

5) 실시예 5. 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조5) Example 5. Preparation of water-soluble epoxy resin dispersion

제조예 4-1의 제1 변성 에폭시 수지 850g에 제조예 1-3에서 제조한 제2 변성 에폭시 수지 100g, 보조 유화제(아데카사의 F108) 2 g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가하고 85℃로 승온시킨 후 30분간 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후 혼합물에 분산제(아데카사의 L-64) 0.08g을 첨가하고 30분간 500rpm으로 교반했다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 2,000rpm으로 교반하면서 1g/분의 속도로 5g의 탈이온수를 적가한 후, 적가를 멈추고 2시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 103g을 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. To 850 g of the first modified epoxy resin of Preparation Example 4-1, 100 g of the second modified epoxy resin prepared in Preparation Example 1-3, 2 g of an auxiliary emulsifier (F108 from Adeka), and 5 g of butyl cellosolve were added, and the temperature was raised to 85°C. Then, the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixture. Thereafter, 0.08 g of a dispersant (L-64 from Adeka) was added to the mixture, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, while stirring at 2,000 rpm, 5 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped and further stirred for 2 hours. Thereafter, 103 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 수용성 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 58 중량%이고, 25℃에서의 점도가 15,000 cps이며, 에폭시 당량이 1,700 g/eq로 나타났다.The prepared water-soluble epoxy resin dispersion had a solid content of 58% by weight, a viscosity at 25°C of 15,000 cps, and an epoxy equivalent of 1,700 g/eq.

비교예 1. 에폭시 수지 분산액의 제조Comparative Example 1. Preparation of epoxy resin dispersion

4구 둥근 플라스크에 비스페놀-A 에폭시 수지로 국도화학의 YD-011 100g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후, 유화제(아데카사의 F108) 10g 및 부틸셀루솔브 5g을 첨가한 후 85℃로 승온하여 30분간 교반했다. 이후 분산제(아데카사의 L-64) 및 소포제(BYK사의 BYK-024) 각각을 0.08g씩 첨가하고 30분간 추가 교반하였다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 900rpm에서 1g/분의 속도로 20g의 탈이온수를 적가한 후 적가를 멈추고 1시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 65g을 추가 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하였다. Put 100g of Kukdo Chemical's YD-011 in a 4-neck round flask with bisphenol-A epoxy resin, install a nitrogen gas pipe, H-type separator, stirrer, thermometer, and heater, and then 10g of emulsifier (F108 from Adeka) and butylcellosolve. After 5 g was added, the temperature was raised to 85°C and stirred for 30 minutes. Thereafter, 0.08 g of a dispersing agent (L-64 from Adeka) and an antifoaming agent (BYK-024 from BYK) were each added, followed by additional stirring for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, 20 g of deionized water was added dropwise at 900 rpm at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped, followed by additional stirring for 1 hour. Thereafter, 65 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, cooled to room temperature, and the dispersion was terminated to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion.

제조된 에폭시 수지 분산액은 고형분 함량이 55 중량%, 25℃에서의 점도가 120cps, 에폭시 당량이 950 g/eq로 나타냈다.The prepared epoxy resin dispersion had a solid content of 55 wt%, a viscosity at 25°C of 120 cps, and an epoxy equivalent of 950 g/eq.

비교예 2. Comparative Example 2.

에폭시 수지 분산액의 시판품으로 Allnex사의 EP387W를 사용하였다(고형분 함랑: 53 중량%, 에폭시 당량: 1,000 g/eq, 25℃에서의 점도: 690cps).As a commercial product of the epoxy resin dispersion, EP387W of Allnex was used (solid content: 53% by weight, epoxy equivalent: 1,000 g/eq, viscosity at 25°C: 690 cps).

비교예 3.Comparative Example 3.

에폭시 수지 분산액의 시판품으로 Air product사의 AR55를 사용하였다(고형분 함랑: 55 중량%, 에폭시 당량: 1040 g/eq, 25℃에서의 점도: 220cps). Air product's AR55 was used as a commercial product of the epoxy resin dispersion (solid content: 55% by weight, epoxy equivalent: 1040 g/eq, viscosity at 25°C: 220 cps).

비교예 4. 유화제를 사용하지 않은 예Comparative Example 4. Example without using an emulsifier

4구 둥근 플라스크에 비스페놀-A 에폭시 수지로 국도화학의 YD-011 100g을 넣고 질소 가스관, H형 분리관, 교반기, 온도계 및 히터를 설치한 후, 부틸셀루솔브 5g을 첨가한 후 85℃로 승온하여 30분간 교반했다. 이후 분산제(아데카사의 L-64) 및 소포제(BYK사의 BYK-024) 각각을 0.08g씩 첨가하고 30분간 추가 교반하였다. 이후 교반기를 고속교반기로 변경하여 900rpm에서 1g/분의 속도로 20g의 탈이온수를 적가한 후 적가를 멈추고 1시간 동안 추가 교반했다. 이후 1g/분의 속도로 탈이온수 65g을 추가 적가한 후 상온으로 냉각하여 분산을 종료하여 수용성 에폭시 수지 분산액을 제조하고자 하였으나 수분산이 되지 않았으며, 이 상태는 용제에 용해되지 않아 점도 및 에폭시 당량이 측정 불가였다.Put 100g of Kukdo Chemical's YD-011 in a 4-neck round flask with bisphenol-A epoxy resin, install a nitrogen gas pipe, H-type separator, stirrer, thermometer, and heater, and then add 5g of butylcellosolve and heat to 85℃. And stirred for 30 minutes. Thereafter, 0.08 g of a dispersing agent (L-64 from Adeka) and an antifoaming agent (BYK-024 from BYK) were each added, followed by additional stirring for 30 minutes. Thereafter, the stirrer was changed to a high-speed stirrer, 20 g of deionized water was added dropwise at 900 rpm at a rate of 1 g/min, and the dropwise addition was stopped, followed by additional stirring for 1 hour. Thereafter, 65 g of deionized water was added dropwise at a rate of 1 g/min, and then cooled to room temperature to terminate the dispersion to prepare a water-soluble epoxy resin dispersion. This was impossible to measure.

시험예: 제조된 도막의 특성 평가Test Example: Evaluation of the properties of the manufactured coating film

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 분산액과 아민 경화제(Air products사의 Anquamine 401)를 1:0.8의 당량비로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 이후 두께 1.6mm의 철판에 에어리스 스프레이를 사용하여 상기 혼합물을 50㎛의 두께로 도장한 후 80℃에서 12시간 소부 경화하였다. 소부 경화가 완료된 시편에 대하여 부착성, 방청성 및 내충격성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타냈다. A mixture was prepared by mixing the epoxy resin dispersions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 and an amine curing agent (Anquamine 401 from Air Products) in an equivalent ratio of 1:0.8. Thereafter, the mixture was coated to a thickness of 50 μm using an airless spray on a 1.6 mm-thick steel plate, followed by baking and curing at 80°C for 12 hours. The adhesion, rust prevention, and impact resistance were evaluated in the following manner with respect to the specimens for which bake hardening was completed, and the results are shown in Table 1.

(1) 작업성 (Sagging 성)(1) Workability (Sagging)

시편을 Airless spray 방식으로 도장한 직후 WFT(Wet Film Thickness Gauge) 를 사용하여 도막에 Scratch를 낸 뒤 도막이 흘러내린 길이를 측정하였다.Immediately after coating the specimen with an airless spray method, a scratch was applied to the coating film using a Wet Film Thickness Gauge (WFT), and the length of the coating film flow was measured.

구체적으로, 도장 거리는 40cm이며, 도장시 스프레이 건 압력은 3.5 bar 이며, 도장시 온도는 25℃이며, 상대습도는 53%였다. 도막 Scratch 길이는 80㎛, 175㎛, 225㎛이며, 각 길이 별로 도막이 흘러내리지 않으면 양호, 흐르면 Sagging으로 나타내었다.Specifically, the coating distance was 40cm, the spray gun pressure during coating was 3.5 bar, the temperature during coating was 25°C, and the relative humidity was 53%. Scratch length of the coating film was 80㎛, 175㎛, 225㎛, each length was indicated as good if the film did not flow down, and Sagging if flowed.

(2) 방청성-1: 크리프(creep) (IICL cyclic corrosion test Rust creep)(2) Anti-corrosive property-1: Creep (IICL cyclic corrosion test Rust creep)

시편에 칼날로 1mm의 칼집을 긋고 340nm의 UV-A 하에 3일 동안 방치하고, 5% 염수를 분무하고 4일 동안 방치하는 것을 1회로 총 8회 처리한 후 칼집으로부터 녹이 침투한 거리(mm)를 측정하여 방청성을 평가하였다. Cut a 1mm cut with a knife on the specimen, leave it for 3 days under UV-A of 340 nm, spray with 5% saline and leave for 4 days for a total of 8 times, and then the distance of rust penetration from the sheath (mm) Was measured to evaluate the rust prevention properties.

(3) 방청성-2: 기포 발생 여부(3) Anti-rust-2: Whether bubbles are generated

시편에 5% 염수를 분무하고 1,000 시간을 방치한 후 시편 외관을 관찰하여 기포 발생여부를 육안으로 관찰하였다. After spraying 5% saline on the specimen and leaving it for 1,000 hours, the appearance of the specimen was observed, and the occurrence of bubbles was observed with the naked eye.

(4) 부착성(4) adhesion

시편을 실온에 1,000시간 방치한 후 시편 표면에 칼날로 가로 및 세로 각각 100개의 정사각형(가로 1mm × 세로 1mm)으로 긋고 테이프를 사용하여 정사각형을 떼어낸 후 남아있는 정사각형의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.After allowing the specimen to stand at room temperature for 1,000 hours, draw 100 squares horizontally and vertically with a knife on the surface of the specimen (1mm horizontally × 1mm vertically), remove the squares with a tape, and measure the number of remaining squares. Evaluated.

이때, 100개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 우수(3B), 남은 정사각형이 70% 이상 100% 미만인 경우 양호(2B), 50% 이상 70% 미만인 경우 보통(1B), 50% 미만인 경우 불량(0B)으로 평가하였다.At this time, if 100 squares are 100% fully attached, it is excellent (3B), if the remaining squares are 70% or more and less than 100%, good (2B), 50% or more and less than 70%, normal (1B), and if less than 50%, poor ( It evaluated as 0B).

(5) 내충격성(5) Impact resistance

39inch 높이에서 무게 60lbs, 5lbs, 또는 8lbs의 추를 시편의 전면(에폭시 수지 분산액과 아민경화제 혼합물이 도포된 면) 또는 후면에 떨어뜨린 후, 시편의 표면을 관찰하여 내충격성을 평가하였다. After dropping a weight of 60 lbs, 5 lbs, or 8 lbs at a height of 39 inches on the front or rear surface of the specimen (the surface to which the epoxy resin dispersion and amine curing agent mixture was applied), the impact resistance was evaluated by observing the surface of the specimen.

구체적으로, 시편 표면에 크랙이 발생하지 않은 경우 합격(pass), 크랙이 발생한 경우 불합격(×)으로 평가하였다.Specifically, the test was evaluated as pass when no crack occurred on the surface of the specimen, and failed (×) when crack occurred.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 작업성
(sagging)
Workability
(sagging)
80㎛80㎛ 양호Good 양호Good 양호 Good 양호 Good 양호Good
175㎛175㎛ 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 225 ㎛225 μm 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good saggingsagging 방청성-1(크리이프)(mm)Anti-rust -1 (creep)(mm) 2.282.28 2.32.3 2.292.29 2.282.28 2.42.4 방청성-2(기포 발생 여부)Anti-rust-2 (whether bubbles occur) 미발생Not occurring 미발생Not occurring 미발생 Not occurring 미발생 Not occurring 미발생Not occurring 부착성Adherence 3B3B 3B3B 3B3B 3B3B 2B2B 내충격성Impact resistance 전면 60 lbsFront 60 lbs 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 후면 5 lbs5 lbs rear 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 후면 8 lbsRear 8 lbs 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 작업성
(sagging)
Workability
(sagging)
80㎛80㎛ 양호 Good 양호 Good 양호 Good 측정불가Not measurable
175㎛175㎛ 양호Good 양호Good saggingsagging 측정불가Not measurable 225 ㎛225 μm saggingsagging saggingsagging saggingsagging 측정불가Not measurable 방청성-1(크리이프)(mm)Anti-rust -1 (creep)(mm) 2.52.5 2.52.5 2.42.4 측정불가Not measurable 방청성-2(기포 발생 여부)Anti-rust-2 (whether bubbles occur) 발생Occur 발생Occur 발생Occur 측정불가Not measurable 부착성Adherence 3B3B 3B3B 3B3B 측정불가Not measurable 내충격성Impact resistance 전면 60 lbsFront 60 lbs 불합격fail 불합격fail 합격pass 측정불가Not measurable 후면 5 lbs5 lbs rear 합격pass 합격pass 합격pass 측정불가Not measurable 후면 8 lbsRear 8 lbs 불합격fail 불합격fail 불합격fail 측정불가Not measurable

표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 수용성 에폭시 수지 분산액으로부터 제조된 도막은 작업성, 방청성, 부착성 및 내충격성이 우수함을 알 수 있었다.As shown in Table 1, it was found that the coating films prepared from the water-soluble epoxy resin dispersions of Examples 1 to 5 were excellent in workability, rust prevention, adhesion, and impact resistance.

반면, 표 2에서 보는 바와 같이, 무수산 수지 유래 반복 단위를 포함하지 않는 에폭시 수지를 포함하고, 제2 변성 에폭시 수지가 아닌 일반 분산제만 포함하는 비교예 1의 에폭시 수지 분산액으로부터 제조된 도막은 표면에 기포가 발생하고 내충격성이 부족했다. 또한, 에폭시 수지 분산액으로 시판품을 사용한 비교예 2 및 3의 도막 또한 표면에 기포가 발생하고 내충격성이 부족했다. 나아가, 유화제를 사용하지 않은 비교예 4는 수분산이 되지 않아 도막을 제조하지 못했다.On the other hand, as shown in Table 2, the coating film prepared from the epoxy resin dispersion of Comparative Example 1 containing only a general dispersant, not the second modified epoxy resin, containing an epoxy resin that does not contain a repeating unit derived from an anhydride resin Bubbles occurred in the air and the impact resistance was insufficient. In addition, the coating films of Comparative Examples 2 and 3 using commercially available products as an epoxy resin dispersion liquid also generated bubbles on the surface and had insufficient impact resistance. Further, Comparative Example 4 in which an emulsifier was not used was not water-dispersed and thus a coating film was not prepared.

Claims (7)

제1 에폭시 수지 유래 단위 및 무수산 수지 유래 단위를 포함하는 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부; 및
제2 에폭시 수지 유래 단위 및 다가 알코올 유래 단위를 포함하는 제2 변성 에폭시 수지 5 내지 15 중량부;를 포함하고,
상기 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량은 200 내지 450 g/eq이며,
상기 무수산 수지는 환형 무수산의 고리 구조를 알코올로 개환하여 제조된 것으로, 상기 알코올의 중량평균분자량은 600 내지 1,000 g/mol인, 수용성 에폭시 수지 분산액.
100 parts by weight of a first modified epoxy resin including a unit derived from a first epoxy resin and a unit derived from an anhydride resin; And
Including; 5 to 15 parts by weight of a second modified epoxy resin comprising a unit derived from a second epoxy resin and a unit derived from a polyhydric alcohol,
The epoxy equivalent of the first epoxy resin is 200 to 450 g/eq,
The anhydride resin is prepared by opening a ring structure of a cyclic anhydride with an alcohol, and the weight average molecular weight of the alcohol is 600 to 1,000 g/mol, a water-soluble epoxy resin dispersion.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1 변성 에폭시 수지는 200 내지 850 g/eq의 에폭시 당량을 갖는, 수용성 에폭시 수지 분산액.
The method according to claim 1,
The first modified epoxy resin has an epoxy equivalent of 200 to 850 g / eq, a water-soluble epoxy resin dispersion.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 에폭시 수지는 에폭시 당량이 50 내지 500 g/eq인, 수용성 에폭시 수지 분산액.
The method according to claim 1,
The second epoxy resin has an epoxy equivalent of 50 to 500 g/eq, a water-soluble epoxy resin dispersion.
제1 에폭시 수지 및 무수산 수지를 반응시켜 제1 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계;
제2 에폭시 수지 및 다가 알코올을 반응시켜 제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계; 및
상기 제1 변성 에폭시 수지 100 중량부 및 제2 변성 에폭시 수지 5 내지 15 중량부를 수분산시키는 단계;를 포함하고,
상기 제1 에폭시 수지의 에폭시 당량은 200 내지 450 g/eq이며,
상기 무수산 수지는 환형 무수산의 고리 구조를 알코올로 개환하여 제조된 것으로, 상기 알코올의 중량평균분자량은 600 내지 1,000 g/mol인, 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조방법.
Preparing a first modified epoxy resin by reacting a first epoxy resin and an anhydride resin;
Reacting a second epoxy resin and a polyhydric alcohol to prepare a second modified epoxy resin; And
Including; dispersing 100 parts by weight of the first modified epoxy resin and 5 to 15 parts by weight of the second modified epoxy resin
The epoxy equivalent of the first epoxy resin is 200 to 450 g/eq,
The anhydride resin is prepared by opening a ring structure of a cyclic anhydride with an alcohol, and the weight average molecular weight of the alcohol is 600 to 1,000 g/mol, a method for preparing a water-soluble epoxy resin dispersion.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 변성 에폭시 수지를 제조하는 단계는 다가 알코올 및 무수물을 반응시켜 중간 반응체를 제조하는 단계; 및 상기 중간 반응체와 제2 에폭시 수지를 반응시키는 단계를 포함하는, 수용성 에폭시 수지 분산액의 제조방법.
The method of claim 6,
The step of preparing the second modified epoxy resin may include preparing an intermediate reactant by reacting a polyhydric alcohol and an anhydride; And reacting the intermediate reactant with the second epoxy resin.
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