KR19980042147A - 중합체 결합제의 제조 방법 및 그의 오염방지 페인트 계를 위한용도 - Google Patents

중합체 결합제의 제조 방법 및 그의 오염방지 페인트 계를 위한용도 Download PDF

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KR19980042147A
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슈나이더 우베
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브링크만
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Abstract

본 발명은 중합성 단량체로서의
a) 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물 및
b) 하나 이상의 하기 화학식 2의 에틸렌계 불포화 화합물과
c) 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물
의 (a+b) 대 c의 몰비가 1:0 내지 1:10인 혼합물을 유리 라디칼 개시제 및 불활성 용매 존재하에서 당업계에 공지되어 있는 방식으로 중합시키는 것인 중합성 단량체들의 공중합에 의해 제조될 수 있는, 오염방지 도료 조성물용 결합제(binder for antifoulng coating composition)에 관한 것이다.

Description

중합체 결합제의 제조 방법 및 그의 오염방지 페인트 계를 위한 용도
본 발명은 수중 영역을 해양 생물의 침습에 대해 보호하기 위한 오염방지 페인트용 결합제 계를 제조하는데 사용될 수 있는, 서서히 가수분해될 수 있는 중합성 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
해수에 계속적인 노출하에 있는 표면, 예를 들면 선박, 부표, 시추 플랫포옴, 수중 배관계통, 고기잡이 그물 등은 적절한 조건 하에서, 단시간 내에 조류, 해초, 쌍각류 조개, 관 벌레, 해면류 등과 같은 해양 생물에 의해 콜로니형성이 이루어진다. 이러한 침습은 많은 경우에 극단적으로 파괴를 불러올 수 있고, 수많은 설비들의 사용 특성을 제한하고 장애가 된다. 예를 들면, 수중 선박 영역의 콜로니형성(colonization)은 선박의 조종성에 제한을 가져오고, 물 중에서의 증가된 마찰 저항 때문에 연료 소모의 두드러진 증가를 초래한다.
이러한 이유로, 오염방지 페인트로 알려져 있는 침습 예방(infestation- preventing) 도료 물질이 수중 영역을 콜로니형성에 대해 보호하기 위하여 널리 사용되고 있다. 이들 도료 물질은 대부분의 경우 살생물 또는 비살생물 중합체 및 필름 형성 결합제, 보조 살생물제 및 안료로 이루어진다.
최근 수년 동안 흔히 사용된 오염방지 페인트는 침습 예방 뿐만 아니라 자기 연마(self-polishing) 중합체 필름 특성도 갖는다. 이들 계에서, 자기 연마 효과는 도료의 표면을 친수성, 따라서 부식가능하게 두는 관능기의 조절된 가수분해에 의해 달성되는데, 이러한 종류의 도료는 예를 들면 EP-A-0 289 481에 기재되어 있다. 특히 광범위의 용도를 갖는 것으로 밝혀진 오염방지 페인트는 그의 공중합체가 불포화 카르복실산, 예를 들면 (메트)아크릴산의 트리오르가노틴 에스테르, 특히 트리-n-부틸틴 에스테르를 포함하는 것이다. 이들의 예는 GB-A-1 457 590에 제공되어 있다. 트리오르가노틴 에스테르기의 가수분해가 느리기 때문에, 이들 계는 오르가노틴 화합물의 살생물 작용을 통해 두드러진 오염방지 특성과 함께 자기 연마 특성을 갖는다. 이러한 특성들의 특히 바람직한 조합은 주석 기재 오염방지 페인트의 광범위한 사용을 불러왔다.
지나간 수년 동안, 지금까지 관습이었던 오르가노틴 화합물의 해수로의 방출 속도가 모든 영역에서 필수적인 것으로 보이지 않기 때문에, 트리부틸틴 및 트리페닐틴 함유 도료 조성물의 사용에 대한 논의가 있어 왔다. 따라서, 일부 국가에서는, 주석 함유 오염방지 페인트의 방출 속도를 4 μg cm-2d-1TBT(트리부틸틴)로 제한하였고, 25 m 이상의 길이를 갖는 선박에만 사용될 수 있다. 따라서 감소된 주석 함량을 갖고 여전히 적절한 자기 연마 특성을 갖는, 서서히 가수분해될 수 있는 효과적인 오염방지 페인트계에 대한 요구가 있다.
문헌은 오르가노틴 함유 단량체 외에 각종의 다른 관능화된 단량체들도 포함하는 주석 함유 오염방지 페인트의 각종 예를 기재하고 있다. EP 0 342 493은 트리부틸틴 메타크릴레이트, 아크릴아미드 및 아크릴산의 공중합체를 인용한다. 다른 계들은 EP 0 200 433(트리부틸틴 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 공중합체), AU 466 764(트리부틸틴 아크릴레이트 및 비닐 아세테이트의 공중합체) 및 DD 279 258(트리부틸틴 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트의 공중합체)에 기재되어 있다, 그러나, 이들 계는 모두 광범위한 상업적 용도를 갖지 못하거나 또는 침습 예방 및 자기 연마 특성들의 특히 바람직한 조합을 갖지 못한다.
WO 94/17126, US 4,111,879 및 US 5,288,409호는 N-치환된 말레이미드를 포함하는 결합제가 침습 예방 특성을 가질 수 있음을 설명한다. 그러나, 기재된 계가 갖는 단점은 N-치환된 말레이미드가 단지 물리적으로만 결합제 내로 혼합될 수 있어 이러한 방식으로는 물 중에서 급속하게 용해되어 나올 수 있거나 또는 고도로 가교결합된 중합체 계로 결합되어 이것은 한편으로 조절된 가수분해를 방해한다는 것이다.
본 발명자들은 오르가노틴 함유 (메트)아크릴레이트, 예를 들면 트리부틸틴 메타크릴레이트(TBTM) 및 N-치환된 말레이미드의 조합물로 이루어진 중합체가 오염방지 페인트계로서 사용하기에 특히 바람직한 특성들의 조합을 나타냄을 알게 되었다. 이들 계에서는, 중합체의 주석 함량을 침습 예방 및 자기 연마 특성을 손실시키지 않고서 약 20 중량% (또는 그 이상)의 상업적으로 관례적인 수준 훨씬 이하로 감소시킬 수 있다. 오르가노틴 함유 단량체의 보다 낮은 함량의 결과로서 감소된 가수분해는 이들 계에서는 조절된 가수분해를 행하고, 상보적인 침습 예방 특성을 가질 수도 있는 N-치환된 말레이미드 단량체의 함량에 의해 보상된다. 알칼리성 매질(해수 pH: 8.1-8.3) 중에서의 이러한 가수분해는 무엇보다도 자기 연마 특성을 위해 및 두번째로는 가수분해된 화합물의 느리고 계속적인 방출에 의한 페인트의 침습 예방 효과를 위해서 필수적이다. 본 발명의 구체적인 이점은 N-치환된 말레이미드 단량체가 거의 분지되지 않거나 가교결합되지 않은 선형 중합체 계로 화학적으로 결합되고, 이것이 허용하는 오르가노틴 및 말레이미드 기의 느린 가수분해는 부분적으로 친수성이므로 가용성인 중합체 표면을 생성할 수 있다는 것이다.
따라서, 본 발명은 중합성 단량체로서의
a) 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물 및
b) 하나 이상의 하기 화학식 2의 에틸렌계 불포화 화합물, 및
c) 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물
의 a 대 b의 몰비가 1:1 내지 5:1이고 (a+b) 대 c의 몰비가 1:0 내지 1:10인 혼합물을 유리 라디칼 개시제 및 불활성 용매 존재 하에서 당업계에 공지되어 있는 방식으로 중합시키는 것인 중합성 단량체들의 공중합에 의해 제조될 수 있는, 오염방지 도료 조성물용 결합제를 제공한다.
화학식 1
화학식 2
상기 식 중,
A는 H, Cl, Br, F이고,
B는 Ph(R1)n또는 벤질 또는 -CH2-COOR2이고,
Ph는 페닐이고,
R1은 동일 또는 상이한 -NR2 2, -NH-CO-R2, -NH-COOR2, -CH2-COOR2, -COOR2, -C(O)H, -O-R2, -O-CO-R2, -SO3H, 할로겐, 화학식의 비치환 또는 치환 티아졸릴술파밀 화합물, 또는 비치환 또는 치환 티아디아졸릴 화합물이고,
n은 1 - 3이고,
R2는 H, 또는 1 - 10개의 C 원자를 갖는 비치환 또는 치환 알킬, 아릴, 시클로알킬 또는 아랄킬 라디칼이고,
X는 H, CH3이고,
Y는 C4-C12알킬, 페닐 또는 시클로헥실이다.
비치환 또는 치환 티아디아졸릴 화합물(화학식 1 중의 R1)은 비치환된 또는 제3 위치에서 할로겐, C1-C4알킬 또는 아릴로 치환된 1,2,4-티아디아졸일 수 있다. 비치환 또는 치환 티아졸릴술파밀 화합물(화학식 1 중의 R1)은 치환될 경우, 제4 및(또는) 제5 위치에서 할로겐 또는 C1-C4알킬에 의해 치환될 수 있다.
본 발명에 의해 제공되는 다른 품목은 특허 청구의 범위에 나타나 있다.
오염방지 페인트용 결합제를 제조하기 위한 성분 a로서는, 예를 들면, 치환된 N-(페닐)말레이미드류, 예를 들면 N-(4-포르밀페닐)말레이미드, N-(4-아세틸아미노페닐)말레이미드, N-(4-페닐아세트산)말레이미드, N-(술파티아졸릴)말레이미드, N-(2-클로로페닐)말레이미드, N-(4-클로로페닐)말레이미드, N-(4-브로모페닐)말레이미드, N-(4-플루오로페닐)말레이미드, N-(2,3-디클로로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리클로로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리브로모페닐)말레이미드, N-(4-메톡시페닐)말레이미드, N-(4-히드록시페닐)말레이미드, N-(4-카르복시페닐)말레이미드, N-(4-술폰산페닐)말레이미드, N-(4-아세톡시페닐)말레이미드, N-(3-에틸옥시카르보닐-페닐)말레이미드, N-(4-메틸옥시카르보닐페닐)말레이미드, N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)말레이미드, N-[4-(N',N'-디메틸아미노)페닐]말레이미드; N-(글리시닐)말레이미드류, 예를 들면 N-(글리시닐)말레이미드, N-(에틸글리시닐)말레이미드; N-치환된 2,3-디클로로말레이미드, 예를 들면 N-(4-카르복시페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-(4-클로로페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)-2,3-디클로로말레이미드를 사용할 수 있다.
N-(4-클로로페닐)말레이미드, N-(4-브로모페닐)말레이미드, N-(4-플루오로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리클로로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리브로모페닐)말레이미드, N-(4-히드록시페닐)말레이미드, N-(4-카르복시페닐)말레이미드, N-(4-아세톡시페닐)말레이미드, N-(4-에톡시카르보닐페닐)말레이미드, N-(술파티아졸릴)말레이미드, N-(벤질)말레이미드, N-(글리시닐)말레이미드, N-(4-클로로페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-[4-(N', N'-디메틸아미노)페닐]말레이미드를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
오염방지 페인트용 결합제를 제조하기 위한 성분 b로서는, 주석 함유 단량체, 예를 들면 트리부틸틴 메타크릴레이트, 트리옥틸틴 메타크릴레이트, 트리페닐틴 메타크릴레이트, 트리시클로헥실틴 메타크릴레이트, 트리부틸틴 아크릴레이트, 트리페닐틴 아크릴레이트를 사용할 수 있다. 트리부틸틴 메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 에틸렌계 불포화 화합물 c는
1) 카르복실 함유 화합물, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산,
2) 아크릴산 및 메타크릴산의 C1-C18에스테르, 예를 들면 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트 또는 n-도데실 메타크릴레이트; 아크릴산 및 메타크릴산의 C2-C18알콕시 에스테르, 예를 들면 메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸 메타크릴레이트, 메톡시부틸 아크릴레이트, 메톡시부틸 메타크릴레이트, 에톡시부틸 아크릴레이트 또는 에톡시부틸 메타크릴레이트; C2-C8히드록시알킬 아크릴레이트 및 히드록시알킬 메타크릴레이트, 예를 들면 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트 또는 히드록시프로필 메타크릴레이트; 아크릴산 및 메타크릴산의 규소 함유 에스테르, 예를 들면 (3-메타크릴로일옥시프로필)트리메톡시실란, (3-메타크릴로일옥시프로필)트리에톡시실란, 트리메틸실릴 메타크릴레이트;
3) 비닐 화합물, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, p-클로로스티렌, 비닐 아세테이트, 4-비닐피리딘 또는 N-비닐피롤리돈과 같은 단량체이다.
오염방지 결합제 계는 본 발명에 따른 단량체들과 (사용된 경우) 에틸렌계 불포화 화합물의 유리 라디칼 또는 이온 공중합에 의해 제조된다. 유리 라디칼 개시제로서는, 과산화물 또는 아조 기를 함유하는 종래의 화합물, 예를 들면 디벤조일 퍼옥시드, 비스(α,α-디메틸벤질) 퍼옥시드, tert-부틸 히드로퍼옥시드, 포타슘 퍼옥소디술페이트, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 및 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴)을 사용된 단량체 혼합물의 0.01 내지 2 중량%의 농도로 사용할 수 있다. 공중합은 바람직하게는 용액 중합 또는 침전 중합과 같이 적절한 용매 중에서 수행된다. 이러한 목적에 적합한 용매는 방향족 및 지방족 탄화수소, 예를 들면 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄 및 석유 스피리트; 에스테르, 예를 들면 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트; 케톤, 예를 들면 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤; 에테르, 예를 들면 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(디글림), 디부틸 에테르, 1,4-디옥산, 테트라히드로푸란 및 1-메톡시-2-프로판올, 또는 가능하게는 혼합물로서의 N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, N-메틸-피롤리딘-2-온, 물 또는 부탄올과 같은 용매이다. 원하는 점도에 따라 변하는 단량체 농도는 전체 용액을 기준하여 5 내지 80 중량%이다. 공중합 그 자체는 공지된 기술에 의해, 예를 들면 용매 중에서 단량체들을 개시제와 함께 가열하거나 또는 가열된 용매에 단량체들을 적가함으로써 수행될 수 있다. 단량체 혼합물의 조성 및 선택된 공중합 조건에 따라, 얻어진 공중합체는 조성이 상이하고, 5000 내지 200,000의 수 평균 분자량을 갖는다.
이러한 방식으로 제조된 오염방지 결합제는 필요할 경우 그들의 특성을 개선시키기 위하여 US 5 332 430에 기재되어 있는 바와 같은 보조제 및 첨가제, 예를 들면 안료, 살생물제 및 안정제를 포함할 수 있다. 안료의 예는 이산화티탄, 활성탄, 산화철 및 블루 안료이고, 살생물제의 예는 산화구리, 티오시안산구리, 산화아연, 아연 피리티온, 아연 비스(디메틸디티오카르바메이트), 및 예를 들면 벤조티아졸, 디티오카르바메이트, 트리아진, 티오디아진, 티아디아졸, 이소티아졸린, 4급 암모늄염을 포함하는 화합물이다. 다른 첨가제의 예로서는 이산화규소, 카올린 및 활석과 같은 충전제, 및 벤토나이트, 에어로실 및 유사 화합물과 같은 보조제를 들 수 있다.
본 발명은 하기하는 실시예에서 보다 상세하게 설명된다.
실시예
실시예 1
단량체를 제조하기 위한 일반적인 합성 방법
3목 플라스크 중에서, 말레산 무수물 0.8 몰, N,N-디메틸 포름아미드 450 ml 및 1급 아민 기를 갖는 각각의 출발 화합물 0.8 몰을 합하고, 혼합물을 실온에서 5 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 이어서 냉수 600 ml 내로 부었다. 침전된 말레암산을 여과해내고, 냉수로 세척한 다음 건조 오븐 중에서 건조시켰다. 말레암산을 아세트산 무수물 300 ml 및 아세트산나트륨(무수) 8.2 g과 함께 3목 플라스크 중에 넣었다. 혼합물을 60 ℃에서 2 시간 동안 교반시켰다. 치환된 말레이미드를 단리시키기 위하여, 용액을 냉수 내로 서서히 붓고, 침전된 생성물을 여과해내어, 물로 세척하고, 건조 오븐 중에서 건조시켰다. 조 생성물을 메탄올:물(6:1)로부터 재결정화시켜 정제하였다.
실시예 2
단량체를 제조하기 위한 일반적인 합성 방법
3목 플라스크에 톨루엔 50 ml 중의 말레산 무수물 1.0 몰을 충전시켰다. 톨루엔 150 ml 중의 1급 아민 기를 갖는 각각의 출발 화합물 1.0 몰을 교반하면서 서서히 적가하고, 혼합물을 실온에서 30 분 동안 교반한 다음 추가로 30 분 동안 환류 하에 가열시켰다. 침전된 말레암산을 여과해내고, 건조시켰다. 말레암산을 아세트산 무수물 500 ml 및 아세트산나트륨(무수) 35 g과 함께 3목 플라스크 중에 넣고, 혼합물을 70 ℃에서 2 시간 동안 교반시켰다. 치환된 말레이미드를 단리시키기 위하여, 용액을 냉수 내로 서서히 붓고, 침전된 생성물을 여과해내어, 물로 세척하고, 건조 오븐 중에서 건조시켰다. 조 생성물을 에탄올:물(6:1)로부터 재결정화시켜 정제하였다.
실시예 3
단량체를 제조하기 위한 일반적인 합성 방법
온도계, 물 분리기, 적하 깔때기 및 교반기가 있는 3목 플라스크 중에서 크실렌 350 ml 중에 말레산 무수물 0.5 몰을 용해시켰다. 크실렌 300 ml 중의 1급 아민 기를 갖는 각각의 출발 화합물 0.5 몰의 용액을 실온에서 적가하였다. 첨가 종료 후에, 혼합물을 65 ℃에서 2 시간 동안 교반하였다. 황산 2 g을 첨가하고, 반응 동안에 형성된 물을 135 - 140 ℃의 온도에서 약 4 시간 동안 물 분리기의 도움으로 증류 제거하였다. 이어서 크실렌을 증류시켜 버리고, 반응 혼합물을 냉수 750 ml 내로 부었다. 침전된 N-치환된 말레이미드를 여과해내어, 물로 세척하고, 건조시켰다. 조 생성물을 에탄올:물(6:1)로부터 재결정화시켜 정제하였다.
단량체의 합성
생성물 출발 화합물 (g) 합성 방법실시예 번호 수율 (%) 융점
N-(벤질)말레이미드 말레산 무수물(49.9)/벤질아민(53.6) 3 72 69-70 ℃
N-(4-카르복시페닐)말레이미드 말레산 무수물(68.7)/4-아미노벤조산(95.9) 1 65 232-234 ℃
N-(4-아세톡시페닐)말레이미드 말레산 무수물(75.0)/4-아미노페놀(54.0) 2 48 157-158 ℃
N-(4-브로모페닐)말레이미드 말레산 무수물(75.5)/4-브로모아닐린(86.0) 2 68 125 ℃
N-(4-클로로페닐)말레이미드 말레산 무수물(98.0)/4-클로로아닐린(127.6) 1 69 113-114 ℃
N-(4-플루오로페닐)말레이미드 말레산 무수물(19.6)/4-플루오로아닐린(22.2) 1 51 151-153 ℃
N-(2,4,6-트리브로모페닐)말레이미드 말레산 무수물(10.8)/2,4,6-트리브로모아닐린(36.4) 3 53 140-142 ℃
N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)말레이미드 말레산 무수물(98.1)/에틸 4-아미노벤조에이트(165.2) 2 65 111-113 ℃
N-(술파티아졸릴)말레이미드 말레산 무수물(68.7)/술파티아졸(178.7) 1 78 168-175 ℃
N-(4-클로로페닐)-2,3-디클로로말레이미드 2,3-디클로로말레산 무수물 (16.7)/4-클로로아닐린(12.8) 1 65 210 ℃
N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)-2,3-디클로로말레이미드 2,3-디클로로말레산 무수물 (16.7)/에틸 4-아미노벤조에이트(16.5) 1 54 188-190 ℃
N-(글리시닐)말레이미드 말레산 무수물(41.7)/글리신(31.9) 3 35 119 ℃
N-(2,4,6-트리클로로페닐)말레이미드 말레산 무수물(19.6)/2,4,6-트리클로로아닐린(39.3) 2 58 130-132 ℃
실시예 4
단량체를 공중합시키기 위한 일반적인 방법
원하는 공중합 조성에 따라, 적절한 양의 성분 a) (N-치환된 말레이미드), 성분 b) (주석 함유 공단량체) 및 성분 c) (공단량체)를 용매 및 개시제와 함께 3목 플라스크 중에 넣었다. 산소를 제거하기 위하여, 용액을 일정한 질소 스트림 하에 30 분 동안 교반시켰다. 이어서 혼합물을 80 ℃로 가열시키고, 이들 조건 하에서 4 시간 동안 공중합을 수행하였다. 용액의 고형분 함량을 측정하였다. 메탄올 또는 석유 에테르 중에서의 침전 및 종래의 방법으로의 단리(여과)에 의해 공중합체를 순수한 형태로 얻을 수 있다.
공중합
번호 단량체 a 단량체 b 단량체 c 용매 개시제(AIBN: 아조비스이소부티로니트릴) 공중합체 기준의 주석 함량 (중량%) 고형분 함량(중량%)
P1 EPMI(49.0 g) TBTM(75.0 g) 크실렌(260.0 g) AIBN(0.41 g) 18.8 34.4
P2 EPMI(24.5 g) TBTM(18.8 g) 크실렌(102.0 g) AIBN(0.14 g) 12.7 30.6
P3 EPMI(49.0 g) TBTM(75.0 g) BMA(28.4 g) 크실렌(360.0 g) AIBN(0.57 g) 15.7 33.2
P4 EPMI(24.5 g) TBTM(18.8 g) DMA(12.7 g) 크실렌(132.0 g) AIBN(0.18 g) 10.8 28.6
P5 EPMI(12.3 g) TBTM(18.8 g) MEA(6.5 g) 크실렌(88.6 g) AIBN(0.16 g) 15.8 28.1
P6 BPMI(25.2 g) TBTM(18.8 g) 크실렌(103.6 g) AIBN(0.14 g) 14.5 25.4
P7 BPMI(100.8 g) TBTM(75.0 g) DMA(50.9 g) 크실렌(533.0 g) AIBN(1.48 g) 9.3 29.0
P8 CPMI(6.2 g) TBTM(11.2 g) DMA(7.6 g) 크실렌(59.2 g) AIBN(0.09 g) 13.6 27.1
P9 BMI(36.2 g) TBTM(37.5 g) 크실렌(172.2 g) AIBN(0.34 g) 16.0 29.8
P10 SMI(10.1 g) TBTM(8.8 g) DMA(7.6 g) 크실렌(67.4 g) AIBN(0.09 g) 12.3 29.9
P11 GMI(4.7 g) TBTM(11.2 g) MMA(3.0 g) 크실렌(44.1 g) AIBN(0.09 g) 18.3 20.3
P12 EPCMI(9.4 g) TBTM(8.8 g) 스티렌(3.1 g) 크실렌(55.4 g) AIBN(0.09 g) 15.0 30.2
P13 FPMI(3.3 g) TBTM(11.2 g) 크실렌(52.3 g) AIBN(0.09 g) 16.9 27.8
P14 CBPMI(3.3 g) TBTM(8.8g) BMA(4.3 g) 크실렌(43.9 g) AIBN(0.09 g) 18.5 20.5
약칭:
EPMI N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)말레이미드 EPCMI N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)-2,3-디클로로말레이미드
BPMI N-(4-브로모페닐)말레이미드 FPMI N-(4-플루오로페닐)말레이미드
CPMI N-(4-클로로페닐)말레이미드 TBTM 트리부틸틴 메타크릴레이트
BMI N-(벤질)말레이미드 BMA 부틸 메타크릴레이트
SMI 술파티아졸릴말레이미드 DMA n-도데실 메타크릴레이트
GMI N-(글리시닐)말레이미드 MEA 2-메톡시에틸 아크릴레이트
CBPMI N-(4-카르복시페닐)말레이미드 MMA 메틸 메타크릴레이트
가수분해도의 측정
본 발명에 따른 결합제 계의 알칼리성 매질 중에서의 가수분해도를 알아보기 위하여, 전도도 및 pH의 변화를 시간의 함수로 측정하였다. 해수(pH: 8.1-8.3) 중에서의 직접적인 측정은 기술적인 이유(염 함량에 기인한 높은 고유 전도도)로 불가능하였다.
측정은 다음과 같이 행하였다.
2중 증류하고 탈기시킨 물 300 ml를 교반기, pH 전극(WTW, 타입 E50-1.5) 및 전도도 전극(WTW, 타입 LTA 1, 용기 상수 0.996)이 장착되어 있는 3목 플라스크 중에서 NaOH 혈소판을 첨가하여 pH를 12로 조절하였다. 전체 계를 25 ± 0.1 ℃(Haake Thermostat GH-D8)로 항온적으로 조절하였다. 사용된 계측기는 pH 계측기(WTW, 타입 pH 192) 및 전도도 계측기(WTW, 타입 LF 530)이었다.
표 1의 단량체 화합물을 수용액 내로 도입하였다. 표 2에 따른 용액 중의 결합제 계의 경우, 용액을 직경이 3 mm인 유리 비이드에 도포하고, 실제적인 실행에 적절한 필름 두께 조건을 얻기 위하여 진공 펌프의 도움으로 용매를 제거하였다. 중합체 결합제 계의 초기 양은 이론적으로 완전한 가수분해 후에 약 50% 과량의 수산화나트륨이 남아있도록 선택하였다.
가수분해도를 측정하기 위하여, 도포된 유리 비이드를 상기한 용액 중에 넣었다. 시간의 함수로서의 pH 및 전도도의 변화를 용액 중에서 직접적으로 측정하였고, 용액은 보다 양호한 혼합을 위하여 교반하였다. 측정 기간은 24 시간이었다.
가수분해도를 대응하는 관능기의 가수분해(카르복실기의 형성)의 결과로서 감소된 pH의 변화에 기초하여 계산하였다. 24 시간 후의 pH를 측정하고(초기 pH: 12.00) 관능기의 수를 계산함으로써(초기 양을 기준하여), 가수분해도를 측정할 수 있었다(% 단위, 가수분해가능한 관능기의 수 기준).
하기 표 3은 본 발명의 중합체 결합제 계가 선택된 조건 하에서 알칼리성 매질 중에서 가수분해되었음을 명확하게 보여준다(주: 표 1의 본 발명에 따른 모든 단량체는 95%를 넘는 가수분해도를 갖는다).
본 발명에 따른 결합제 계의 해양 생물에 대한 효능을 북해 [쿡스해븐(Cuxhaven)] 중에서의 노출 시험으로 측정하였다.
이를 위하여, 폴리비닐 클로라이드로 제조된 시험 판(10 x 15 x 0.4 cm)에 실시예 5에 따라 제조된 오염방지 페인트를 제공하였다.
실시예 5
오염방지 도료 조성물을 제조하기 위한 일반적인 방법
40-50% 용액으로서의 각각의 공중합체(예를 들면 P1-P14) 75 g, 산화구리(I) 5 g, 산화아연 13 g, 벤톤 38(몬트모릴로나이트 토 기재 겔화제, Titangesellschaft, 크실렌 중의 6% 용액) 11.1 g 및 크실렌 10 g을 1 시간 동안 강하게 분쇄시켰다. 이것으로 오염방지 페인트 1 내지 14(표 4)를 얻었다.
용매(예를 들면 아세톤)로 탈지시킨 후, PVC 판을 오염방지 페인트로 2회 페인트칠하고, 실온에서 48 시간 동안 건조하였다. 건조 필름 두께는 80-120 μm이었다. 이어서, 도포된 PVC 판을 플라스틱 프레임 중에 클램핑시켜 12개월의 기간 동안 수면 아래 약 0.5-1.5 m에 영구적으로 저장하였다. 비교 데이타를 미처리 PVC 판, 실시예 5에 따라 제조된 폴리[트리부틸틴 메타크릴레이트-스타트-메틸 메타크릴레이트](1:2, 몰:몰; 상업적으로 사용된 결합제, 공중합체의 주석 함량: 20.6 중량%)의 시험 도료, 폴리[트리부틸틴 메타크릴레이트-스타트-메틸 메타크릴레이트](1:3, 몰:몰; 공중합체의 감소된 주석 함량: 17.6 중량%)의 시험 도료, 및 비관능화된 중합체 성분으로서의 폴리메틸 메타크릴레이트의 무주석 시험 도료로부터 얻었다.
하기 표 4는 감소된 주석 함량을 갖는 결합제 및 본 발명에 따른 N-치환된 말레이미드가 관찰 기간 동안에 동물 및 식물 침습에 대한 살생물 활성을 나타냄을 명확하게 보여준다. 감소된 주석 함량을 갖고 본 발명에 따른 N-치환된 말레이미드를 갖지 않는 시험 도료 폴리[트리부틸틴 메타크릴레이트-스타트-메틸 메타크릴레이트](1:3, 몰:몰)는 대조적으로 두드러지게 열등한 오염방지 효과를 나타내었다. 본 발명에 따른 화합물이 없는 무주석 시험 판은 조류, 긴수염고래과 및 쌍각류 조개에 의한 거의 완전한 침습을 보여주었다.
쿡스해븐 중에서의 시험 판의 해수 저장
도료 3 개월 6 개월 12 개월
오염방지 페인트 1 0 0 0
오염방지 페인트 2 0 0 0
오염방지 페인트 3 0 0 0
오염방지 페인트 4 0 0 0
오염방지 페인트 5 0 0 0
오염방지 페인트 6 0 0 0
오염방지 페인트 7 0 0 10
오염방지 페인트 8 0 0 0
오염방지 페인트 9 0 0 0
오염방지 페인트 10 0 0 10
오염방지 페인트 11 0 0 0
오염방지 페인트 12 0 0 5
오염방지 페인트 13 0 0 0
오염방지 페인트 14 0 0 0
수치 데이타: 전체 면적에 대한 침습된 면적의 백분율
0 = 침습 없음; 100 = 완전한 침습
본 발명은 수중 영역을 해양 생물의 침습에 대해 보호하기 위한 오염방지 페인트용 결합제 계를 제조하는데 사용될 수 있는, 서서히 가수분해될 수 있는 중합성 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점은 N-치환된 말레이미드 단량체가 거의 분지되지 않거나 가교결합되지 않은 선형 중합체 계로 화학적으로 결합되고, 이것이 허용하는 오르가노틴 및 말레이미드 기의 느린 가수분해는 부분적으로 친수성이므로 가용성인 중합체 표면을 생성할 수 있다는 것이다.

Claims (4)

  1. 중합성 단량체로서의
    a) 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물 및
    b) 하나 이상의 하기 화학식 2의 에틸렌계 불포화 화합물, 및
    c) 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물
    의 a 대 b의 몰비가 1:1 내지 5:1이고 (a+b) 대 c의 몰비가 1:0 내지 1:10인 혼합물을 유리 라디칼 개시제 및 불활성 용매 존재 하에서 당업계에 공지되어 있는 방식으로 중합시키는 것인 중합성 단량체들의 공중합에 의해 제조될 수 있는, 오염방지 도료 조성물용 결합제.
    화학식 1
    화학식 2
    상기 식 중,
    A는 H, Cl, Br, F이고,
    B는 Ph(R1)n또는 벤질 또는 -CH2-COOR2이고,
    Ph는 페닐이고,
    R1은 동일 또는 상이한 -NR2 2, -NH-CO-R2, -NH-COOR2, -CH2-COOR2, -COOR2, -C(O)H, -O-R2, -O-CO-R2, -SO3H, 할로겐, 화학식의 비치환 또는 치환 티아졸릴술파밀 화합물, 또는 비치환 또는 치환 티아디아졸릴 화합물이고,
    n은 1 - 3이고,
    R2는 H, 또는 1 - 10개의 C 원자를 갖는 비치환 또는 치환 알킬, 아릴, 시클로알킬 또는 아랄킬 라디칼이고,
    X는 H, CH3이고,
    Y는 C4-C12알킬, 페닐 또는 시클로헥실이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a 대 b의 비가 1.5:1 내지 3:1이고, (a+b) 대 c의 비가 1:0 내지 1:5인 결합제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, a) 성분으로서 N-(4-클로로페닐)말레이미드, N-(4-브로모페닐)말레이미드, N-(4-플루오로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리클로로페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리브로모페닐)말레이미드, N-(4-히드록시페닐)말레이미드, N-(4-카르복시페닐)말레이미드, N-(4-아세톡시페닐)말레이미드, N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)말레이미드, N-(술파티아졸릴)말레이미드, N-(벤질)말레이미드, N-(글리시닐)말레이미드, N-(4-클로로페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-(4-에틸옥시카르보닐페닐)-2,3-디클로로말레이미드, N-[4-(N',N'-디메틸아미노)페닐]말레이미드를 사용하고, b) 성분으로서 트리부틸틴 메타크릴레이트를 사용하고, 필요할 경우 c) 성분으로서 메타크릴산, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, n-도데실 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트 또는 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란을 단독으로 또는 혼합물로서 사용한 결합제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된, 공중합에 의해 제조될 수 있는 결합제, 및 필요할 경우 보조제 및 첨가제, 안료, 침강방지제, 용매, 살생물제, 안정제를 포함하는 오염방지 도료 조성물.
KR1019970058350A 1996-11-07 1997-11-06 중합체 결합제의 제조 방법 및 그의 오염방지 페인트 계를 위한용도 KR19980042147A (ko)

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