KR20010016675A - Silicon Modified Epoxy Resin and Manufacturing Method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에폭시 수지에 관한 것으로서, 특히 메톡시기 실리콘 중간체를 비스페놀에이계 및 비스페놀에프계 에폭시 수지에 축중합시켜서 내열성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 실리콘 변성 에폭시 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin, and more particularly, to a silicone-modified epoxy resin and a method for producing the same, wherein the methoxy group silicone intermediate is condensed with bisphenol-A and bisphenol-F epoxy resins to improve heat resistance.
다음의 화학식 1의 구조는 범용 비스페놀에이계 및 비스페놀에프계 에폭시 수지이다.The structures of the following Chemical Formula 1 are general purpose bisphenol A and bisphenol F epoxy resins.
상기 화학식에서 R은 CH3또는 H이고, R이 CH3인 경우 비스페놀에이계 에폭시 수지이고, H인 경우 비스페놀에프계 에폭시 수지이다.In the above formula, R is CH 3 or H, when R is CH 3 It is a bisphenol-A epoxy resin, when H is a bisphenol F-based epoxy resin.
상기 화학식 1의 구조를 가지는 비스페놀에이계 또는 비스페놀에프계 에폭시 수지는, 폴리아미드수지, 방향족폴리아민, 지방족폴리아민 및 무수물 화합물 등의 다양한 경화제와 더불어 각종 도료, 전기재료, 토목건축 및 접착제 등에 사용된다.The bisphenol-A or bisphenol-F epoxy resin having the structure of Formula 1 is used in various paints, electrical materials, civil engineering and adhesives, etc., in addition to various curing agents such as polyamide resins, aromatic polyamines, aliphatic polyamines and anhydride compounds.
이러한 에폭시 수지는 분체(powder type) 도료용 조성물에 사용되는데, 200℃ 이상의 고온에서 황변 및 물성 저하가 일어나는 등의 내열성이 문제가 되므로 오븐과 같이 고온에서 사용되는 제품의 코팅재 수지로 사용하기에 적합하지 않는 문제점이 있다.These epoxy resins are used in powder-type coating compositions, which are problematic in heat resistance such as yellowing and deterioration of physical properties at a high temperature of 200 ° C. or higher, and therefore suitable for use as coating resins for products used at high temperatures such as ovens. There is a problem that does not.
본 발명에서는 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고내열성을 가지는 비스페놀에이계 또는 비스페놀에프계 에폭시 수지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In the present invention, to solve the above-mentioned conventional problems, to provide a bisphenol-A or bisphenol F-based epoxy resin having a high heat resistance and a method of manufacturing the same.
도1과 도2는 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 분체 도료화한 내열성 실험 결과 도표.Figure 1 and Figure 2 is a powder coating heat resistance test results of the silicone-modified epoxy resin according to the present invention.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 방법은, 비스페놀에이계 또는 비스페놀에프계 에폭시 수지에 메톡시기 실리콘 중간체를 축중합시켜서 얻는다.In order to achieve the object as described above, the method for producing a silicone-modified epoxy resin according to the present invention is obtained by condensation polymerization of a methoxy group silicone intermediate to a bisphenol-A or bisphenol-F epoxy resin.
본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 구조는 다음의 화학식 2에서 보이는 바와 같다.The structure of the silicone-modified epoxy resin according to the present invention is as shown in the following formula (2).
상기 화학식 2에서 R은 CH3(비스페놀에이계) 또는 H(비스페놀에프계)이고, R'은 벤질기 또는 CH3이다.In Formula 2, R is CH 3 (bisphenol A) or H (bisphenol F), and R 'is a benzyl group or CH 3 .
본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 방법에서 반응물에서 메톡시기 실리콘 중간체의 중량비를 5 내지 50 중량%로 하여 실리콘 변성 에폭시 수지내의 실리콘 변성율을 조절한다.In the method for producing a silicone-modified epoxy resin according to the present invention, the weight ratio of the methoxy group silicon intermediate in the reactant is 5 to 50% by weight to control the silicone modification rate in the silicone-modified epoxy resin.
실리콘 변성 에폭시 수지의 제조시 반응물에서 메톡시기 실리콘 중간체의 중량비를 20(±1) 중량%로 하였을 때의 실리콘 변성 에폭시 수지의 당량(g/eq)은 1100 내지 1300이고, 175℃에서의 용융점도(cps)는 1000 내지 5000, 외관은 다소 불투명한 담황색이다.The equivalent weight (g / eq) of the silicone-modified epoxy resin when the weight ratio of the methoxy-group silicon intermediate in the reactant is 20 (± 1) wt% in the reaction of the silicone-modified epoxy resin is 1100 to 1300, and the melt viscosity at 175 ° C. (cps) is 1000 to 5000, the appearance is slightly opaque pale yellow.
본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the silicone modified epoxy resin by this invention is as follows.
비스페놀에이계 또는 비스페놀에프계 범용 에폭시 수지를 50℃∼150℃로 가열하여 용융시킨다. 여기에 메톡시기 실리콘 중간체를 반응물 전체에 대하여 5∼50 중량% 투입한다. 그런 다음 반응 혼합물을 150℃∼200℃로 서서히 가열한다. 서서히 가열하면서 150℃에서의 반응을 시점으로하여 1시간 간격으로 시간대별로 샘플링하여 원하는 용융 점도가 되었을 때, 150℃ 이하로 냉각시켜서 반응을 종결한다.Bisphenol-A or bisphenol-F general-purpose epoxy resins are heated to 50 ° C to 150 ° C for melting. The methoxy group silicon intermediate is added in an amount of 5 to 50% by weight based on the entire reactant. The reaction mixture is then slowly heated to 150-200 ° C. While slowly heating, the reaction at 150 ° C. was sampled at time intervals at 1 hour intervals, and when the desired melt viscosity was reached, the reaction was terminated by cooling to 150 ° C. or lower.
이를 간단하게 요약하면, 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 방법은, 에폭시 수지의 가열 용융 단계; 가열 용융된 에폭시 수지에 적당한 양의 메톡시기 실리콘 중간체를 투입하는 단계; 및 상기 반응 혼합물을 가열하면서 원하는 용융 점도의 생성물을 얻는 단계로 구성된 것을 알 수 있다.To summarize briefly, the method for producing a silicone-modified epoxy resin according to the present invention comprises a heat melting step of an epoxy resin; Injecting an appropriate amount of methoxy group silicon intermediate into the hot melt epoxy resin; And heating the reaction mixture to obtain a product having a desired melt viscosity.
다음의 실시예는 메톡시기 실리콘 중간체를 비스페놀에이계 에폭시 수지에 축중합시켜서 실리콘 변성 에폭시 수지를 제조하는 방법을 설명한다.The following example illustrates a method of producing a silicone-modified epoxy resin by condensation polymerization of a methoxy group silicone intermediate to a bisphenol-based epoxy resin.
〈실시예〉<Example>
국도화학 주식회사 제품의 범용 비스페놀에이계 에폭시 수지(화학식 1; R=CH3) 800㎏을 150℃로 가열하여 용해시킨 후, 다음의 화학식 3과 같은 구조의 메톡시기 실리콘 중간체를 200㎏ 첨가하여 150℃ 이상으로 가열하면서 6∼12 시간 동안 반응시켜서 생성물을 얻는다.After dissolving 800 kg of a general purpose bisphenol A epoxy resin (Chemical Formula 1; R = CH 3 ) manufactured by Kukdo Chemical Co., Ltd. at 150 ° C. The reaction is carried out for 6 to 12 hours while heating at a temperature higher than or equal to C to obtain a product.
상기 화학식3에서 R'은 벤질기 또는 CH3이다.R 'in Formula 3 is a benzyl group or CH 3 .
본 발명에서 사용된 메톡시기 실리콘 중간체는 비중이 1.120∼1.140, 25℃에서 점도가 50∼100(cps), 메톡시 함량이 14.0∼16.0(중량%)이다.The methoxy group silicon intermediate used in the present invention has a specific gravity of 1.120 to 1.140, a viscosity of 50 to 100 (cps) and a methoxy content of 14.0 to 16.0 (% by weight) at 25 ° C.
다음의 화학식 4는 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 공정을 설명하는 반응식이다.The following general formula (4) is a scheme for explaining a process for producing a silicone-modified epoxy resin according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지를 사용한 분체 도료 실험 결과 내열성을 실험한 것이다.Hereinafter, as a result of powder coating experiments using the silicone-modified epoxy resin according to the present invention, the heat resistance was tested.
다음의 표 1은 비교 실험을 위한 각 분체 도료 조성물의 조성비이다.Table 1 below is a composition ratio of each powder coating composition for a comparative experiment.
상기 표 1에서 각 단위는 중량비임In Table 1, each unit is a weight ratio.
·KSR-1000 : 상기 실시예에 의하여 얻어진 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지KSR-1000: Silicone-modified epoxy resin according to the present invention obtained by the above embodiment
·KD-242G : 비스페놀에이계 에폭시 수지KD-242G: Bisphenol A epoxy resin
·TGIC : 트리글리시딜 이소시아뉴레이트(Triglycidyl-isocyanurate)TGIC: Triglycidyl-isocyanurate
·PE수지 Ⅰ: 카르복실릭 폴리에스테르(평균산가=70±5)PE resin I: carboxylic polyester (average acid value = 70 ± 5)
·PE수지 Ⅱ: 카르복실릭 폴리에스테르(평균산가=50±3)PE resin II: carboxylic polyester (average acid value = 50 ± 3)
·H-3842 : 변성 디시안디아마이드H-3842: Denatured dicyanamide
·레벨링제 : 아크릴수지계 레벨링제Leveling agent: Acrylic resin leveling agent
·2MI : 2-메틸-이미다졸2MI: 2-methyl-imidazole
즉, 제1조성물은 주제로서 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지(KSR-1000)를 사용하고, 경화제로서 H-3842를 사용한 경우이고, 제3조성물은 주제로서 비변성 비스페놀에이계 에폭시 수지를 사용하고, 경화제로서 H-3842를 사용한 경우로서, 제1조성물과 제3조성물이 대비된다. .That is, the first composition is a case where the silicone modified epoxy resin (KSR-1000) according to the present invention is used as the main ingredient, and H-3842 is used as the curing agent, and the third composition is a non-modified bisphenol A epoxy resin as the main ingredient In the case where H-3842 is used as the curing agent, the first composition and the third composition are contrasted. .
제2조성물은 주제로서 실리콘 변성 에폭시 수지(KSR-1000)를, 경화제로서 CC-314를 사용한 경우이고, 제4조성물은 주제로서 비변성 비스페놀에이계 에폭시 수지를 사용하고, 경화제로서 CC-314를 사용한 경우로서, 제2조성물과 제4조성물이 대비된다.The second composition is a case where a silicone-modified epoxy resin (KSR-1000) is used as the main material, and CC-314 is used as the curing agent. As used, the second composition and the fourth composition are contrasted.
제5조성물은 에폭시 수지가 아닌 폴리에스테르/TGIC계로서 내열성이 비교적 우수하나, TGIC의 독성 문제로 사용이 제한적이다. 본 명세서에서 이러한 TGIC 조성물을 실험한 것은, 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지를 포함한 조성물의 내열성을 TGIC계와 비교하기 위한 것이다.The fifth composition is a polyester / TGIC system, not an epoxy resin, and has relatively high heat resistance, but its use is limited due to the toxicity of TGIC. The TGIC composition was tested in the present specification for comparing the heat resistance of a composition containing a silicone-modified epoxy resin according to the present invention with a TGIC system.
다음의 표 2는 표 1에 기재된 조성물들의 일반 물성에 관한 것이다.Table 2 below relates to the general physical properties of the compositions described in Table 1.
* : ASTM D 2794*: ASTM D 2794
** : ISO 1520**: ISO 1520
상기한 표 2에 기재되어 있는 바와 같이, 제1조성물에서 제5조성물까지 일반적인 물성은 크게 차이가 나지 않은 것으로 나타났다.As described in Table 2, the general physical properties from the first composition to the fifth composition did not appear to be significantly different.
도1과 도2는 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지의 분체 도료화한 내열성 실험 결과 도표이다.1 and 2 are diagrams of the results of experiments on powder coating of silicone-modified epoxy resins according to the present invention.
각 조성물들의 내열성 실험을 위하여 180℃, 200℃, 220℃, 240℃에서 가열한 후, 변색 정도인 ΔE(색채 색차계 기기 측정값)를 측정한 것으로서, 도1은 1시간 동안 가열한 결과이고, 도2는 2시간 동안 가열한 결과이다.After heating at 180 ° C., 200 ° C., 220 ° C., and 240 ° C. for the heat resistance test of the respective compositions, ΔE (color chromatic meter measurement), which is a degree of discoloration, was measured. FIG. 1 is a result of heating for 1 hour. 2 is the result of heating for 2 hours.
ΔE는 값이 작을수록 변색의 정도가 작은 것으로서 바람직한 것이다.ΔE is preferable because the smaller the value, the smaller the degree of discoloration.
도1과 도2에서 보이는 바와 같이, 제1조성물과 제3조성물의 경우, 항상 제1조성물의 변색도가 작았으며, 제2조성물과 제4조성물의 경우, 항상 제2조성물의 변색도가 작았다. 한편 제5조성물은 주제가 에폭시 수지가 아닌 것으로서, 내열성이 매우 우수하며, 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지를 사용하는 제2조성물의 경우, 제5조성물과 거의 동일한 정도의 내열성을 가지는 것을 알 수 있다.As shown in Figures 1 and 2, in the first and third compositions, the discoloration of the first composition was always small, and in the second and fourth compositions, the discoloration of the second composition was always small. All. On the other hand, the fifth composition is not the epoxy resin, the heat resistance is very excellent, and the second composition using the silicone-modified epoxy resin according to the present invention, it can be seen that it has almost the same heat resistance as the fifth composition. .
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 실리콘 변성 에폭시 수지는 우수한 내열성을 가지는 것으로서, 고온에서 적용되는 오븐 등과 같은 제품을 코팅하는 도료의 수지로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the silicone-modified epoxy resin according to the present invention has excellent heat resistance, and may be usefully used as a resin for coating a product such as an oven applied at a high temperature.
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