KR20090014707A - 수성 에폭시수지 도료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2액형 수성 에폭시수지 도료에 관한 것이다.

본 발명의 수성 에폭시수지 도료는, 에폭시수지 라텍스와 수성 에폭시수지 경화제를, 에폭시기와 아민 하이드로겐의 몰 비율이 1:1.2∼1.2:1 의 범위가 되도록 혼합된 것으로, 에폭시수지와 폴리에테르 디아토믹 알콜을 반응시켜 반응성 유화제를 얻는 단계와; 에폭시수지와 반응성 유화제를 혼합하여 에폭시수지 라텍스를 얻는 단계와; 폴리에틸렌 폴리아민을 에폭시수지 화합물로 말단봉폐, 부가반응, 염화반응 및 희석과정을 통하여 에폭시 경화제를 얻는 단계 등의 순차적 공정에 의해 제조된다.

본 발명의 수성 에폭시수지 도료는, 종래의 에폭시수지 도료는 물론, 타 도료까지도 부분적으로 대체 가능할 것으로 기대된다.

도료, 에폭시수지 도료, 에폭시, 수성 도료

Description

수성 에폭시수지 도료 및 그 제조방법{Water epoxy paint and, the processing method of the same}

본 발명은 2액형 수성 에폭시수지 도료에 관한 것으로 더 자세하게는, 에폭시수지를 사용하여 만든 반응성 유화제와 에폭시수지를 혼합하여 에폭시수지 라텍스를 제조하고, 이 라텍스와 폴리에틸렌 폴리아민 변성체인 수성 에폭시수지 경화제를 혼합한 수성 에폭시수지 도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

산업혁명 이후 산업 기술의 발전과 함께 과거에 비하여 생화수준의 괄목할만한 향상이 이루어졌으나, 그 역작용으로서, 자동차는 물론 각종 공장에서 배출되고 있는 오염가스에 의해 대기오염은 더욱 심각해지고 있는 실정이다.

따라서, 각종 산업현장에서 배출되는 가스에 대한 각종 규제가 시행되고는 있으나, 대기오염을 완전히 방지할 수는 없으며, 대기오염에 따라 건축물 뿐 아니라 각종 구조물의 표면 내부식성에 대한 중요성이 커지고 있는 바, 건축물이나 각종 구조물의 표면부식 방지와 함께 그 미관을 향상시키기 위하여 가장 널리 사용되는 방법으로는 도장을 들 수 있다.

그리고, 오늘날 각종 건축물과 구조물의 표면 도색에 사용되는 도료는, 도료 를 희석하기 위한 용제에 따라 유성도료와 수성도료로 구분되는데, 유성도료는 신나, 케톤, 벤제, 톨루엔 등의 휘발성 유시화합물로 희석한 후 사용하는 것으로, 에전에는 널리 사용되기도 하였으나, 용제로부터 대량의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds)이 발생하게 된다는 문제가 있기 때문에 근래에는 그 사용에 많은 규제가 가해지고 있는 실정이다.

즉, 휘발성 유기물질은, 용제 및 세정제 사용 공정, 석유화학 제품 제조공정 등에서 대량으로 발생되는데, 휘발성 높고 잔류성이 클 뿐 아니라 독성을 가지고 있고, 지구 온난화, 오존층 파괴 및 광화학 스모그 등의 원인 물질로도 작용하며, 인체에도 심각한 위험을 끼치는 바, 휘발성 유기화합물의 함량을 낮추거나 심지어 휘발성 유기화합물이 함유되지 않은 도료에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

상기와 같은 휘발성 유기화합물을 발생시키지 않는 도료가 수성도료로서, 수성도료는 물을 희석제로 사용하기 때문에 환경을 오염시키지 않으며, 유기계 용제를 사용하지 않기 때문에 경제적일 뿐만 아니라, 발화성이 낮아서 안전하고 취급이 간편한 장점이 있기 때문에 최근 수성도료에 대한 관심이 높아져서 여러 종류의 수성도료가 개발되어 널리 이용되고 있다.

수성도료는, 물이 용제 역할을 하기 때문에 화재나 환경오염의 우려가 없고, 일단 건조된 후에는 내수성이 있으면서 내염기성도 좋을 뿐 아니라, 환경을 오염시키지 않고 방부식 성능이 좋으며 도장작업 시 도장공들의 건강에 해가 적은 등의 장점이 있기 때문에, 미장은 물론 금속 특히, 철강의 부식을 방지할 수 있는 방부식용 수성도료의 개발에도 많은 연구가 이루어지고 있다.

상기와 같이 물을 희석용제로 하는 수성도료는, 에멀션계, 골재(骨材)를 넣은 에멀션계, 수용성 합성수지계 등으로 구분되며, 이들의 주요 도막성분에는 일반적으로 폴리아세트산비닐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합물, 아크릴산-에스테르 공중합물의 에멀션(乳濁液), 알키드수지, 아미노수지, 에폭시수지 등이 있다.

특히, 에폭시수지 도료는 일종의 고성능 도료로서 각종 재질의 피도면체와 매우 강력한 부착력을 가지고 있고, 도막의 경도가 높을 뿐 아니라 내수성, 내화학성, 내마모성 등이 우수한 이점을 가지고 있기 때문에, 바닥용 도료, 금속 방부식용 프라이머, 선박 도료 등으로 광범하게 사용될 수 있는 많은 장점을 가지고 있다.

그러나, 현재 대부분의 에폭시수지 도료는 용제형 도료라는 문제가 있으며, 수성 에폭시수지 도료의 경우에는 부착성과 내구성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은, 수성도료 특히, 종래의 수성 에폭시수지 도료가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 종래의 수성 에폭시수지 도료에 비하여 부착성과 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 사용시간이 상대적으로 긴 고기능성 수성 에폭시수지 도료와 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 에폭시수지로 만들어진 반응성 유화제와, 폴리에틸렌 폴리아민을 변성시키는 방법으로 제조되는 수성 에폭시수지 경화제에 의하여 달 성된다.

본 발명의 수성 에폭시수지 도료는 종래의 수성 에폭시수지 도료에 비하여 내구성과 안정성 및 부착성이 우수하면서도 주변 환경을 거의 오염시키지 않기 때문에, 종래의 에폭시수지 도료는 물론, 일정 범위 내에서는 타 도료까지도 대체 가능할 것으로 기대된다.

본 발명의 수성 에폭시수지 도료는, 고성능 2액형 도료로서 에폭시수지 라텍스와 수성 에폭시수지 경화제로 이루어지는데, 에폭시수지 라텍스는 반응성 유화제에 의해 유화된 에폭시수지로서, 반응성 유화제는 에폭시수지 100중량부에 대하여 10∼20중량부가 첨가되며, 더욱 바람직한 범위는 12∼15중량부이다.

그리고, 상기 반응성 유화제는, 에폭시수지와 표면 활성을 가진 폴리에테르 디아토믹 알콜(polyether diatomic alcohol)이 루이스산(Lewis' acid) 촉매제의 존재 하에서 반응하여 형성된 말단기가, 각각 에폭시기와 수산기인 화합물형 유화제로서, 반응성 유화제 내의 고형분 함량은 40∼50중량％이다.

여기서, '루이스산'이란 "결합에 관여하는 전자쌍을 받는 측(acceptor)가 산이고, 전자쌍을 제공하는 측(donor)이 염기"라는 루이스의 정의에 따른 산을 의미한다.

이때, 상기 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시수지이고，폴리에테르 디아토믹 알콜은, 폴리에틸렌 글리콜과 엔(n.)폴리에틸렌 글리콜 및 폴리테트라메틸렌 글 리콜을 포함하거나 혹은 그 공동 화합물이다.

그리고, 수성 에폭시수지 경화제는 말단봉폐(sealed end)，부가반응 및 염화(salifying）등 과정에 의해 폴리에틸렌 폴리아민을 변성시켜 얻은 수용성 경화제이다.

또한, 상기 에폭시수지 라텍스와 수성 에폭시수지 경화제를, 에폭시기와 아민 하이드로겐(amine hydrogen)의 몰 비율이 1：1.2∼1.2：1 범위가 되도록 배합함으로써 본 발명의 수성 에폭시수지 도료가 얻어진다.

이때, 에폭시수지 라텍스에는 적당량의 소포제를 넣어 혼합 시 생성되는 기포가 제거되도록 하여야 한다.

상기와 같은 본 발명의 수성 에폭시수지 도료는, 반응성 유화제, 에폭시수지 라텍스 및 수성 에폭시수지 경화제를 각각 제조한 후 이들을 혼합함으로써 만들어지는 바, 각각을 살펴보면 다음과 같다.

1. 반응성 유화제의 제조:

에폭시수지는 고도로 유성화 된 시스템(HLB=3)으로서 유화가 비교적 어렵기 때문에, 일상적으로 사용하는 단활성 중심의 유화제로는 안정된 에폭시수지 라텍스를 얻기 힘들 뿐만 아니라, 이렇게 별도로 첨가하는 유화제의 잔여물은 도료가 경화된 후의 도막에 잔존함으로써 도막의 내수성과 내화학성에 비교적 큰 영향을 준다.

따라서, 본 발명에서 사용하는 반응성 유화제는 에폭시수지와 표면 활성을 가진 폴리에테르 디아토믹 알콜이, 루이스산 촉매제의 존재 하에서, 반응하여 생성 된 것으로서, 에폭시수지와 폴리에테르 디아토믹 알콜의 몰 비율은 1:1.2∼1.2:1 이고, 가장 바람직하게는 1:1이다.

반응 온도는 90∼100℃를 유지해야 하고, 반응시간은 4∼6시간이 적합하며, 생성된 반응성 유화제는 수백색(水白色) 고체로서 물에 잘 용해되는데, 사용상 편리를 위하여 반응이 완료된 후 물로 용해시킬 때 고형분 함량은 40∼50중량％가 적당하며, 완성된 제품은 투명한 용액으로서 점도가 1000∼1500mPa.s이다.

상술한 폴리에테르 디아토믹 알콜은, 폴리에틸렌 글리콜, 엔(n.)폴리에틸렌 글리콜, 폴리테트라에틸렌 글리콜을 포함하거나 혹은 그 공동 화합물 이다.

에폭시수지와 반응하여 형성된 반응성 유화제는, 화합물형 유화제로서 분자량이 매우 높고 분자 체인(molecular chain) 중에 표면 활성을 가진 폴리에테르 체인 단락(chain segment)을 포함하고 있는데, 폴리에테르 체인 단락과 에폭시수지 체인 단락이 교차적으로 배열되여 있다.

즉, 친수성 체인 단락과 소수성 체인 단락이 교차적으로 배열되여 있다.

이러한 반응성 유화제의 분자 체인에는 표면 활성을 가진 수많은 친수성 폴리에테르 체인 단락이 존재하고 있는데, 그들이 바로 표면활성중심이다.

하나의 표면활성중심만 가지고 있는 종래의 유화제와는 달리 반응성 유화제는, 많은 표면활성중심을 가지고 있는 화합물형 유화제로서, 에폭시수지를 유화시킬 시 그 표면이 수직식이 아닌 수평식으로 에폭시수지 입자를 흡착하는 방법으로 분산시킴으로써, 매우 견고한 흡착 보호층을 형성하여 입자의 응집을 방지할 수 있기 때문에 매우 안정된 에폭시수지 라텍스를 형성할 수 있다.

에폭시수지와 폴리에테르 디아토믹 알콜이 반응하여 형성한 반응성 유화제 분자의 말단에 에폭시기가 있기 때문에, 에폭시수지 경화제의 경화반응에도 참여할 수 있으며, 경화된 후 가교분자의 일부분으로 되기 때문에 반응성 유화제라고 부르며, 외부에서 별도로 첨가하는 유화제와는 달리 도막의 성능에 미치는 영향이 매우 적다.

2. 에폭시수지 라텍스의 제조

E-51, E-48 등과 같은 저분자량 에폭시수지와 E-20 등 고분자량 에폭시수지를 모두 반응성 유화제로 유화시킬 수 있다.

에폭시수지는 점도가 매우 높으므로 소량의 희석용 용제를 첨가하여 용해시키는 방법으로 점도를 낮추어 쉽게 유화되도록 한다.

희석용 용제는, 공기질량에 무해한(NHAP) 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로판디올 부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 몬메틸 에테르 아세테이트 등 에테르계 용액을 사용할 수 있는데, 저분자량 에폭시수지에는 25∼35중량％의 희석용 용제를 첨가하여 용해 시키고, 고분자량 에폭시수지에는 50∼60중량％의 희석용 용제를 첨가하여 용해시킨다.

단, 전체 완제품 중 희석용 용제의 함량은 5∼7중량％ 정도로서, 주로 물을 분산 매체로 사용한다.

반응성 유화제의 첨가량도 에폭시수지 라텍스의 안정성에 큰 영향은 주는 바, 비교적 적합한 첨가량은 에폭시수지 중량의 10∼20％이다.

에폭시수지 라텍스의 제조방법 중 한가지는, 고속 교반기를 사용하여 상호 반전하는 기술로 진행하는 것으로, 이미 먼저 용해된 에폭시수지 라텍스에 반응성 유화제를 첨가한 상태로 고속 교반하면서 정량의 물을 천천히 투입한다.

시작 시에는 기름이 물을 감싸는 상태이며, 물의 투입량이 증가함에 따라 점도가 상승하게 되나, 물 투입량이 일정량에 도달하면 체계가 상호 반전되면서 점도가 낮아진다.

즉, 기름이 물을 감싼 상태에서 물이 기름을 감싸는 상태로 반전되여 결국, 물이 기름을 감싸게 되는 형태의 안정적인 에폭시수지 라텍스가 되는데, 그 고형분의 함량은 40∼50중량％이다.

다른 한가지 방법은, 고압 균화기(longitudinal conche)를 사용하는 것으로서, 용해된 에폭시수지 용액, 수성 유화제와 물을 고압(최고 50MPa) 하에서 노즐을 통하여 무화(霧化)시켜 안정된 에폭시수지 라텍스를 형성시킬 수 있는데, 그 고형분함량은 40∼50중량％이다.

3. 수성 에폭시수지 경화제의 제조

2액형 수성 에폭시수지 도료는 상온에서 경화되여야 하며, 폴리에틸렌 폴리아민 및 기타 부가물은 일상적으로 사용되는 상온 경화용 에폭시수지 경화제로서, 용제형 체계에만 적용되고 수성 에폭시 체계에는 적용되지 않는다.

그것은, 그들이 에폭시수지 라텍스 내에서 분산되여 안정된 분산체를 형성할 수 없을 뿐만 아니라, 오히려, 라텍스 파괴, 2상 분리, 도막 경화 불량, 심지어 도막이 경화되지 못할 수도 있다.

수성 에폭시 체계에 사용되는 경화제는 반드시 다음의 조건을 만족해야 하는 바, 첫째, 에폭시수지 라텍스와 서로 융합되여야 하며, 라텍스 중에 균일하게 분산된 상태에서 상온에서 도막이 형성 및 경화될 수 있는 균일한 분산체를 형성할 수 있어야 한다.

둘째, 라텍스 중의 수분이 휘발된 후, 에폭시수지와 비교적 좋은 융합성을 갖고, 균일한 도막을 형성하면서 충분하고 완전하게 경화될 수 있어야 한다.

세째, 에폭시수지와의 반응속도가 적당하여 2∼4 정도의 충분한 사용시간이 확보되어야 하는데, 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 폴리에틸렌 폴리아민을 변성시켜야 하는 바, 그 첫번째 과정은, 말단봉폐로서 폴리에틸렌 폴리아민은, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라아민, 이소포론 디아민(isophorone diamine) 등을 선택할 수 있는데, 이들의 말단기에는 메틸아민 하이드로겐(methylamine hydrogen)을 함유하고 있다.

따라서, 에폭시기와의 반응활성이 세컨더리 아민 하이드로겐(secondary amine hydrogen)보다 높기 때문에 사용시간을 연장시키려면 단(單) 에폭시수지 화합물로 메틸아민 하이드로겐을 봉폐시켜야 한다.

상기 단 에폭시수지 화합물로는, 알리패틱 알킬 글리시딜 에테르(aliphatic alkyl glycidyl ether), 예를 들면, 부틸 글리시딜 에테르를 사용하거나 아릴 를리시딜 에테르(aryl glycidyl ether)，예를 들면, 페닐 글리시딜 에테르, 토릴 글리시딜 에테르(tolyl glycidyl ether)를 사용할 수 있다.

반응 시 폴리에틸렌 폴리아민과 단 에폭시수지 화합물의 몰 비율은 1:1.2∼1.2:1이고, 반응온도는 55∼65℃를 유지해야 하며, 반응시간은 100∼150분이 적합 한데, 이 반응은 발열 반응이기 때문에 폴리에틸렌 폴리아민에 에폭시수지 화합물을 여러차례에 나누어 첨가함으로써 원료가 도망가는 것을 방지하여야 한다.

상기 말단봉폐 후의 두번째 과정은 부가반응으로서, 폴리에틸렌 폴리아민과 에폭시수지의 상호 융합성이 좋지 않으므로 비스에폭시 화합물(bisepoxy compound)과의 부가 반응을 통하여 분자 중에 있는 에폭시수지 체인 단락을 끌어들임으로써 에폭시수지와의 상호 융합성을 개선할 수 있다.

비스에폭시 화합물로는 E-51, E-20 등 비스페놀 A형 에폭시수지를 사용할 수 있는데, 원료의 배합비율은 상기의 말단봉폐물과 에폭시수지 화합물의 몰 비율을 1.8:1∼2.2:1로, 반응 온도는 90∼100℃로 유지하여야 하며, 반응 시간은 1∼2시간이 적합하고, 반응용기에는 회류장치가 구비되어야 한다.

상기와 같이 제조한 경화제에는 메틸아민 하이드로겐이 함유되어 있지 않으나, 활발한 수소가 여전히 계속 존재하는데 이를 세컨더리 아민 하이드로겐이라 하며, 이에 의해 반응활성이 저하되면서 사용시간을 연장할 수 있게 됨은 물론, 분자 중의 에폭시수지 체인 단락을 끌어들였기 때문에 에폭시수지와의 상호 융합성도 제고된다.

그리고, 반응물의 점도를 낮추기 위하여 부가반응 체계 중 소량의 희석용 용제, 예를 들면, 에테르계 용제를 첨가할 수도 있다.

세번째 과정은 염화로서, 말단봉폐와 부가반응을 통하여 생성된 화합물은 반드시 염화되어야만 친수성이 개선되어 수용성 경화제로 사용될 수 있으며, 에폭시수지 라텍스 중에 균일하게 분산될 수 있다.

상기 염화는, 아세트산과 같은 유기산을 사용하는데, 말단봉폐와 부가반응 후 남은 아민 하이드로겐과의 당량비를 1:3.5∼1:4, 즉, 염화율을 25％ 내·외로 유지하여 친수성과 친유성 사이의 평형을 잘 유지할 수 있도록 한다.

즉, 염화에 의해 라텍스 중에 분산될 수 있을 뿐만 아니라, 에폭시수지 라텍스 중의 수지와도 비교적 좋은 상호 융합성을 유지할 수 있게 되는데, 염화반응은85∼95℃의 온도에서 50∼70분간 진행되며, 염화반응이 완료된 후에 물을 첨가하여 경화제를 얻게 되는 바, 경화제의 고형분 함량은 30∼50％이고, 옅은 황색을 띠며 끈끈하고 걸쭉한 액체이다.

4. 수성 에폭시수지 도료의 제조

상기와 같은 방법으로 제조된 에폭시수지 라텍스와 수성 에폭시수지 경화제를, 에폭시기와 아민 하이드로겐의 몰 비율이 1:1.2∼1.2:1 의 범위가 되도록 혼합함으로써 본 발명의 수성 에폭시 도료가 만들어지는데, 입자의 평균직경이 1㎛ 미만인 라텍스는, 2000rpm/min로 회전하는 원심분리기에서 30분 내에 침전이 생기지 않는 원심 안정성을 가지며, 제조 후 6개월 내에 라텍스가 파괴(demulsification)되거나 침전이 생기지 않는다.

그리고, 상기의 라텍스로 만들어지는 본 발명의 도료는, 2∼4시간 수준의 사용시간을 가지며(사용시간 초과 시 광택도가 60％까지 내려감), 750g/1000rpm의 내마모성 시험조건 하에서의 중량손실은 0.05g 미만, 도막경도는 1∼2H 이상, 광택도는 80％ 이상, 25℃×24시간의 내수성 시험에서는 기포가 발생하지 않으면서 탈락되는 현상이 없는 수준의 특성을 가지게 되는 바, 이에 대하여 다음의 실시예를 통 하여 실펴보기로 한다.

실시예 1

(1) 반응성 유화제의 제조:

목이 4개인 플라스크에 교반 장치, 온도계와 질소 주입호스를 설치하고 플라스크를 물속에서 가열한 후 200g의 폴리에틸렌 글리콜(0.05mol, 분자량4000)과 E-20 에폭시수지 50g을 플라스크에 투입하면서 질소를 주입하여 공기를 배출시킨다.

그리고, 70∼80℃로 가열한 후 적당량의 루이스산 촉매제를 첨가하면 온도가 상승하게 되는 바, 반응온도를 90∼100℃로 유지하면서 6시간 동안 반응을 지속시킨 후 250g의 물을 첨가한 상태에서 혼합물이 완전히 용해될 때까지 교반하여 수백색의 반응성 유화제를 얻었다. 경화제의 고형분 함량은 50중량％이고, 점도는 1000mpas 내·외이었다.

(2) 에폭시수지 라텍스의 제조:

800ml 용량의 플라스크에 200g의 E-51 에폭시수지를 투입한 후 분산기로 천천히 교반하면서 60g의 2-글리콜-1-에테르를 첨가하였다.

그리고, 에폭시수지가 완전히 용해된 후 상기 반응성 유화제 60g을 첨가한 상태에서 교반하여 충분히 분산시켰으며, 고속 교반상태에서 200g의 물을 점차적으로 첨가하면서 10∼15분간 교반하여 유백색의 안정된 에폭시수지 라텍스를 얻었는 바, 에폭시수지 라텍스의 고형분 함량은 50중량％, 점도는 약 400mpas, 에폭시 당량은 494, 에폭시수지 라텍스의 안정성(원심 안정성)은 2000rpm/min 조건 하에서 30분간 침전이 생기지 않았다.

(3) 수성 에폭시수지 경화제의 합성:

목이 3개인 플라스크에 교반 장치, 온도계와 회류장치를 설치한 후 먼저 145g의 3-에틸렌-4-아민(TETA, 1mol)을 첨가한 다음 130g의 부틸 를리시딜 에테르를 여러 차례에 나누어 첨가한 다음, 60℃의 반응 온도를 유지하면서 2시간 반응시켜 옅은 황색의 점성 액체를 얻었다.(말단봉폐)

목이 3개인 플라스크에 E-20 에폭시수지 42g을 투입한 다음 14g의 프러필렌 글리콜-1-에테르를 첨가한 후 80℃까지 가열하여 수지가 완전히 용해되도록 하며, 수지 용액이 40℃까지 냉각되면 30g의 상술한 말단봉폐물을 투입한 상태에서 천천히 온도를 상승시켜 반응 온도를 90℃ 내·외로 유지하면서 2시간 반응시킨다.(부가반응)

5g의 아세트산을 상기 반응물에 첨가하고 온도를 90℃ 내·외로 유지하면서 1시간 반응시킨다.(염화)

90℃의 온도를 유지하면서 175g의 물을 투입하고 옅은 황색의 용액이 될 때까지 교반한다.(용해)

상기와 같이 제조된

수성 에폭시수지 경화제는, 고형분 함량 약 28중량％, 점도 약 3000mPas, 아민 하이드로겐 당량은 800 이었다.

(4) 2액형 수성 에폭시수지 바니쉬의 제조

에폭시수지 라텍스에 0.2％의 소포제(EGITAN 760)를 첨가하고 고속 교반하여 균일하게 분산 되도록 한 후 라텍스와 경화제를 5: 8(몰 비율은 약 1:1)의 비율로 혼합, 교반한 후 브러시로서 유리에 도포하였는 바, 수분이 휘발된 후 투명한 도막의 표면건조 시간은 약 90분이었으며, 도막 경도는 1H∼2H, 750g×1000rpm 내마모성 시험 시 중량손실은 0.014g, 광택(60)은 80％, 25℃×24시간의 내수성 시험에서는 기포가 발생하지 않았으며 탈락도 없었음.

실시예 2

(1) 반응성 유화제의 제조

목이 4개인 플라스크에 교반 장치, 온도계와 질소 주입 호스를 설치하고 플라스크를 물속에서 가열한 후 50g의 폴리에틸렌 글리콜(0.05mol, 분자량1000)과E-20 에폭시수지 50g을 플라스크에 투입하고 질소를 주입하여 공기를 배출시킨 다음 70∼80℃까지 가열한 후 적당량의 루이스산 촉매제를 첨가하면 반응온도가 상승한다.

반응온도를 90∼100℃로 유지하면서 6시간동안 반응을 지속시킨 후 100g의 물을 첨가하고 상기 혼합물이 완전히 용해될 때까지 교반하면 수백색의 반응성 유화제가 되는데, 유화제의 고형분 함량은 50중량％이고 점도는 800mpas 내·외이다.

(2) 에폭시수지 라텍스의 제조:

800ml 용량의 플라스크에 200g의 E-51 에폭시수지를 투입하고 분산기로 천천히 교반하면서 100g의 2-글리콜-1-에테르를 첨가한 후 에폭시수지가 완전히 용해되면 60g의 반응성 유화제를 첨가하고 교반하여 충분히 분산되도록 한다.

고속 교반상태에서 160g의 물을 점차적으로 첨가하면서 10∼15분간 교반하여 유백색의 안정된 에폭시수지 라텍스를 얻었는 바, 고형분 함량은 50중량％, 점도는 약 800mpas, 에폭시 당량은 1300, 에폭시수지 라텍스의 안정성은 실시예 1과 동일 하였다.

(3) 수성 에폭시수지 경화제의 합성:

목이 3개인 플라스크에 교반 장치, 온도계와 회류 장치를 설치한 후 먼저 145g의 3-에틸렌-4-아민(TETA,1mol을 첨가하고, 다시 158g의 부틸 글리시딜 에테르를 여러 차례에 나누어 첨가한 다음, 60℃의 반응온도를 유지하면서 2시간 반응시켜 옅은 황색의 점성 액체를 얻었다.(말단봉폐)

목이 3개인 플라스크에 E-20 에폭시수지 42g을 투입한 다음 14g의 프로필렌 글리콜-1-에테르를 첨가하고 80℃까지 가열하여 수지가 완전히 용해되도록 한 후 수지용액이 40℃까지 냉각되면 33g의 말단봉폐물을 투입하고 천천히 온도를 상승시켜 반응온도 90℃ 내·우에서 2시간 반응시킨다.(부가반응)

5g의 아세트산을 상기 반응물에 첨가하고 온도를 90℃좌우로 유지하면서 1시간 반응시킨다.(염화)

90℃의 온도를 유지하면서 175g의 물을 투입하고 옅은 황색의 용액이 될 때까지 교반한다.(용해)

상기와 같은 방법으로 얻어진 경화제의 고형분 함량은 약 28중량％, 점도는 약 5000mPas, 아민 하이드로겐 당량은 800 이었다.

(4) 2액형 수성 에폭시수지 바니쉬의 제조

에폭시수지 라텍스에 0.2％의 소포제(EGITAN 760)를 첨가하고 고속 교반하여 균일하게 분산 되도록 한 후 라텍스와 경화제를 13: 8(몰 비율은 약 1:1)의 비율로 혼합, 교반한 후 브러시로서 유리에 도포하였는 바, 수분이 휘발된 후 투명한 도막의 표면건조 시간은 약 30분이었으며, 도막 경도는 HB∼1H, 750g×1000rpm 내마모성 시험 시 중량손실은 0.024g, 광택(60)은 80％, 25℃×24시간의 내수성 시험에서는 기포가 발생하지 않았으며 탈락도 없었음.

Claims (8)

1. 에폭시수지와 경화제가 혼합된 2액형 수성 에폭시수지 도료에 있어서,

   에폭시수지 라텍스와 수성 에폭시수지 경화제가, 에폭시기와 아민 하이드로겐의 몰 비율이 1:1.2∼1.2:1 의 범위가 되도록 혼합된 것을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시수지 라텍스는,

   에폭시수지 100중량부와 반응성 유화제 10∼20중량부로 조성된 것을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료.
3. 제 2항에 있어서, 상기 반응성 유화제는,

   폴리에테르 디아토믹 알콜과 에폭시수지가 1:1.2∼1.21의 몰 비율로 혼합된 후 루이스산 촉매제를 매개로 한 반응에 의해 형성되며, 말단기가 각각 에폭시기와 수산기인 화합물형 유화제인 것을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료.
4. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시수지 경화제는,

   폴리에틸렌 폴리아민 변성체인 것을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료.
5. 에폭시수지와 경화제가 혼합된 2액형 수성 에폭시수지 도료의 제조방법에 있 어서,

   에폭시수지와 폴리에테르 디아토믹 알콜을, 루이스산 촉매제의 존재 하에서, 반응시켜 반응성 유화제를 얻는 단계와;

   에폭시수지와 상기 반응성 유화제를 혼합하여 에폭시수지 라텍스를 얻는 단계와;

   폴리에틸렌 폴리아민을 에폭시수지 화합물로 말단봉폐시키는 과정과, 말단봉폐물과 에폭시수지 화합물을 혼합하여 반응시키는 부가반응과정과, 부가반응물을 유기산과 반응시키는 염화반응과정과, 염화반응물에 물을 첨가하는 희석과정을 통하여 에폭시 경화제를 얻는 단계와;

   상기 에폭시수지 라텍스와 에폭시 경화제를 혼합하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 반응성 유화제를 얻는 단계의 반응은,

   에폭시수지와 폴리에테르 디아토믹 알콜이 1:1.2∼1.2:1의 몰 비율로 혼합된 상태에서 90∼100℃에서 이루어짐을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료의 제조방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 에폭시수지 라텍스를 얻는 단계에서는,

   반응성 유화제 외에 희석용 용제가 첨가됨을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료의 제조방법.
8. 제 5항에 있어서, 상기 수성 에폭시수지 경화제를 얻는 단계에서의 말단봉폐 반응과, 부가반응 및 염화반응은, 각각, 55∼65℃, 90∼100℃ 및 85∼95℃에서 이루어짐을 특징으로 하는 수성 에폭시수지 도료의 제조방법.