KR20010086184A - 내후성 및 작업성이 향상된 에폭시 수지 경화성 조성물 - Google Patents

내후성 및 작업성이 향상된 에폭시 수지 경화성 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 코팅, 중방식도료, 페인트 분야 등에서 사용되는 에폭시 수지 경화성 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 에폭시 수지에 각각 경화제로서 단독으로 사용되는 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 지환족 아민인 이소포론디아민을 일정한 성분비로 혼합하여 부가하므로써 에폭시 경화물의 내후성과 강도, 접착성, 내약품성을 보강하면서 작업성을 향상시킨 에폭시 수지 경화성 조성물에 관한 것이다.

Description

내후성 및 작업성이 향상된 에폭시 수지 경화성 조성물{EPOXY RESIN HARDERING COMPOSITION IMPROVING WEATHER RESISTANCE AND WORKING}
본 발명은 내후성 및 작업성이 향상된 에폭시 수지 경화성 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 에폭시 경화물의 내후성과 강도, 접착성, 내약품성을 보강하면서 작업성을 향상시킨 에폭시 수지 경화성 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 에폭시 수지는 내수성, 접착성 및 내약품성이 우수하며 구조물의 접착제 및 코팅제 등으로 널리 사용되고 있는 바, 주제로 많이 사용되는 수지로는 비스페놀형 에폭시 수지와, 노볼락형 에폭시 수지 등이 있다.
상기와 같은 에폭시 수지는 경화성을 향상시키기 위해 각종 경화제를 사용하였으며, 경화물의 점도를 낮추고, 작업성을 향상시키기 위해 희석제 등을 함께 첨가하였다.
에폭시 수지의 경화성을 향상시키는 방법은 일반적으로 메틸렌 디아닐린 및 트리에틸렌테트라아민과 같은 아민계의 경화제를 사용하였으며, 어떤 경우에는 모노에폭시드 또는 디에폭시드를 가진 아민의 부가물이 경화제로 사용되었다.
미국 특허 제4,182,832호에서는 에폭시 경화제로 지환족 폴리아민, 헤테로고리형 폴리아민, 폴리알킬렌 폴레에스테르 폴리올, 적어도 하나의 폴리에폭시드의 반응 생성물을 사용하였다.
일본국 특허공개 평11-29622호에서는 에폭시 수지에 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산을 경화제로 첨가하여 에폭시의 경화성을 향상시킨 방법이 기재되어 있다.
또다른 에폭시 수지의 경화성을 향상시키는 방법으로 대한민국 특허공고 제91-9273호에서는 디시안디아미드 등의 아민 경화제를 사용하였으며, 대한민국 특허공개 제98-073844호에서는 자기 유화성 활성 유기 아민 경화제를 사용하였다.
그러나, 상기와 같은 단일의 경화제를 사용한 에폭시 경화물은 시간이 지남에 따라 내후성이 떨어져 황변현상이 발생하며, 함께 첨가되어 경화제-에폭시 부가체의 점도를 조절하는 희석제는 에폭시 경화물의 강도, 접착성, 내약품성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 에폭시 수지 경화제의 단점을 해결하기 위한 것으로 에폭시 수지의 경화제로서 각각 단독으로 사용되는 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산(1,3-BAC) 및 지환족 아민인 이소포론디아민(IPDA)을 일정한 성분비로 혼합하여 첨가하므로써 경화물의 강도, 접착성, 내약품성을 보강하면서 작업성을 향상시킨 에폭시 수지 경화성 조성물을 제공하는데 있다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 에폭시 수지 경화성 조성물은 (A) 에폭시 수지, (B) 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 지환족 아민인 이소포론디아민의 경화제 혼합물로 이루어지며, 이 때 상기 (A)의 에폭시 수지에 대하여 상기 (B)의 경화제 혼합물을 1:1 내지 1:5중량비로 부가하는데 특징이 있다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀형 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 모두 사용할 수 있다. 비스페놀형 에폭시 수지로는 특히 비스페놀 A, 비스페놀 F계의 에폭시 수지가 바람직하며, 노볼락형 에폭시 수지로는 특히 페놀 노볼락형 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 에폭시 수지에 대하여 경화제 혼합물로서 다음 화학식 1로 표시되는 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산과 이소포론디아민을 1:1 내지 1:5의 중량비로 부가한다.
본 발명의 경화제 혼합물은 각 경화제를 단독으로 부가하는 것보다 에폭시 경화물의 강도, 접착성 및 작업성을 향상시킨다.
본 발명의 경화제 혼합물인 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산과 이소포론디아민의 혼합비는 바람직하게는 10:1 내지 1:10의 중량비이다. 혼합되는 경화제의 혼합비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 에폭시 경화물의 내후성이 현저하게 감소된다.
본 발명의 에폭시 수지 및 경화제 혼합물은 용도에 따라서 희석제, 폴리옥시프로필렌 아민을 첨가한다. 에폭시 수지 및 경화제 혼합물은 총 혼합중량에 대하여 바람직하게는 20~80 중량%의 범위로 첨가한다.
본 발명에서 사용하는 희석제는 벤질 알콜, 푸로프릴 알콜, 페닐 크실릴 에탄(Hysol), 프탈산디옥틸(DOP), 프탈산디부틸(DBP) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여 첨가하며, 바람직하게는 총 혼합중량에 대하여 10 내지 40중량%의 범위로 첨가한다.
본 발명에서 사용하는 폴리옥시프로필렌 아민으로는 Jeffamine의 D-230, EDR-148, XTJ-511, XTJ-512("Huntsman"사의 제품) 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 바람직하게는 총 혼합중량에 대하여 10 내지 40중량%의 범위로 첨가한다.
또한 생성된 에폭시 경화물이 개선된 내수백화성, 광택성, 투명성을 갖는 경화도막을 형성할 수 있도록 경화촉진제를 첨가한다. 첨가되는 경화촉진제는 2,4,6-트리(디메틸렌아미노메틸)페놀, 트리페닐포스폰산염, 팜 알킬아민, 올레인산아민 중에서 선택된 1종 이상을 사용하며, 에폭시 수지, 경화제, 희석제 및 폴리옥시프로필렌 아민과의 혼합중량에 대하여 약 5중량% 이내의 범위로 첨가한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
깨끗이 세정된 탱크에 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산(1,3-BAC) 22.3중량부, 이소포론디아민(IPDA) 11.1중량부를 투입하고 질소를 블로잉한다. 이 때 질소를 블로잉하지 않을 경우 공기중의 산소에 의하여 색상변화와 반응온도에 의한 색상 변화를 초래할 수 있다. 질소를 블로잉할 때에는 액 위에서 보다는 액중에서 블로잉하는 것이 더욱 효과적이다. 여기에 비스페놀 A, 비스페놀 F계의 에폭시를 분할 투입한다. 여기서는 YD-128(국도화학(주) 표준 에폭시 제품으로 187g/eq의 에폭시 당량을 갖는 것) 22.2중량부를 분할 투입 완료 후 60~120℃에서 1시간 이상 반응시킨다. 반응 후 아민-에폭시 부가 반응물이 생성된다. 상기 생성물에 벤질 알콜 22.2중량부, D-230 22.2중량부를 첨가한다.
실시예 2
실시예 1과 같은 조건하에서 탱크에 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 16.7중량부, 이소포론디아민 16.7중량부를 투입하고 질소를 블로잉한다. YD-128 22.2중량부를 분할 투입한다. 분할 투입 완료 후 60~120℃에서 1시간 이상 반응시켜 생성된 아민-에폭시 생성물에 벤질 알콜 22.2중량부, D-230 22.2중량부를 첨가한다.
비교예 1
실시예 1과 같은 조건하에서 탱크에 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 33.4중량부를 투입한다. 여기에 YD-128 22.2중량부를 분할 투입한다. 분할 투입 완료 후 60~120℃에서 1시간 이상 반응시켜 생성된 아민-에폭시 부가 생성물에 벤질 알콜 22.2중량부, D-230 22.2중량부를 첨가한다.
비교예 2
실시예 1과 같은 조건하에서 탱크에 이소포론디아민 33.4중량부를 투입하고 질소를 블로잉한다. 여기에 YD-128 22.2중량부를 분할 투입한다. 분할 투입 완료 후 60~120℃에서 1시간 이상 반응시켜 생성된 아민-에폭시 부가 생성물에 벤질 알콜 22.2중량부, D-230 22.2중량부 첨가한다.
상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 각각의 에폭시 수지 경화성 조성물의 아민에 대한 활성수소당량(분자량/활성수소 수) 및 배합비(활성수소당량/에폭시 당량) 기준의 경화성 에폭시 수지(YD-128: 국도화학(주) 표준 에폭시 제품로서 187g/eq의 에폭시 당량을 갖는 것)를 배합하여 제조된 에폭시 경화물의 내후성 비교를 다음 표 1에 나타내었다.
이 때, 실시예 및 비교예에 따라 생성된 에폭시 경화물의 내후성은 다음의 조건하에서 측정하였다.
1) 경화조건 : 상온에서 7일 경화
2) 점도측정 : 25℃에서 측정
2) △E 측정 : MINOLTA CL 300
3) 60°Gloss 측정 : BYK Gardner
상기 표의 결과로부터 에폭시 경화제 혼합물을 부가한 본 발명의 에폭시 경화물의 점도는 종래 각 경화물과 비교하여 점도가 크게 증가되지 않으며, 내후성은 종래의 각 경화물을 단독으로 사용한 것보다 96시간 후의 내후성은 약 2배, 192시간 후의 내후성은 최소 3배로 향상되었다.
실시예 4
실시예 1에서 생성된 에폭시 수지 경화성 조성물 90중량%에 경화촉진제인 트리페닐 포스폰산 5중량% 및 팜 알킬아민 5중량%을 상온에서 첨가하여 경화물의 내수백화성, 광택성, 투명성을 측정하였다. 그 결과를 경화촉진제가 포함되지 않은것과 비교하여 표 2에 도시하였다.
P : 나쁨, F:보통, G : 양호, Ex : 우수
표 2에서와 같이 상기 본 발명의 에폭시 경화물에 경화촉진제를 부가하므로써 내수백화성, 광택성, 투명성이 향상되는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라서 에폭시 수지에 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 이소포론디아민의 혼합 경화제를 부가하여 제조된 에폭시 수지 경화성 조성물은 기존의 경화제를 각각 단독으로 부가시켜 제조된 경화물보다 우수한 내후성을 갖으면서, 경화촉진제 등을 첨가하여 내수백화성, 광택성, 투명성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지에 경화제를 부가하여 에폭시 수지 경화성 조성물을 제조함에 있어서, (A) 비스페놀 A, 비스페놀 F계의 에폭시 수지에 (B) 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 이소포론디아민의 경화제 혼합물을 부가하며, 이 때 상기 (A)의 에폭시 수지에 대한 상기 (B)의 경화제 혼합물이 1:1 내지 1:5 중량비인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 이소포론디아민의 혼합비가 10:1 내지 1:10의 중량비인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 벤질 알콜, 푸로프릴 알콜, 페닐 크실릴 에탄(Hysol), 프탈산디옥틸(DOP), 프탈산디부틸(DBP) 중에서 선택된 1종 이상의 희석제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 경화성 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 폴리옥시프로필렌 아민을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 경화성 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 2,4,6-트리(디메틸렌아미노메틸)페놀, 트리페닐포스폰산염, 팜 알킬아민, 올레인산아민 중에서 선택된 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 경화성 조성물.
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