KR20100079436A - Anti-corrosion coating composition and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An anti-corrosion coating composition and a manufacturing method thereof are provided to use the composition for coating a galvanized steel pipe, and to secure the alkali resistance and the water resistance. CONSTITUTION: A manufacturing method of an anti-corrosion coating composition comprises the following steps: preparing a silane-modified water-soluble acrylic resin with the acid value of 35~60 mgKOH/g, and the weight average molecular weight of 15,000~30,000; producing an organic-inorganic silica composite resin by an organic-inorganic complexation reaction, of a water-soluble acrylic resin, water-dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent; and mixing 20~50wt% of silane-modified water-soluble acrylic resin, 5~25wt% of organic-inorganic silica composite resin, 10~30wt% of water-soluble organic solvent, and 30~60wt% of water.

Description

수용성 방청 코팅제 조성물 및 이의 제조 방법{ANTI-CORROSION COATING COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Water-soluble rust-preventive coating composition and manufacturing method thereof {ANTI-CORROSION COATING COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 수용성 방청 코팅제 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 향상된 내식성, 부착성, 내알칼리성, 내수성, 내습성을 지니는 수용성 방청 코팅제 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water-soluble rust-preventive coating composition and a method for producing the same, and more particularly, to a water-soluble rust-preventive coating composition having improved corrosion resistance, adhesion, alkali resistance, water resistance, moisture resistance and a method for producing the same.

강관(파이프)은 열간압연강판을 이용한 흑관과 아연도금강판을 이용한 백관이 주로 생산되고 있는데 그의 제조과정이 소재의 절단, 가공(파이프성형), 도장, 포장 및 운송 등이 연속적으로 이루어져 있고 생산된 제품은 주로 옥외에 야적, 보관되고 있다. 과거와 비교해 오늘의 주변 부식 환경은 더욱 심화되고 있기 때문에 제품의 품질을 유지하기 위하서는 이러한 제반 사항을 고려, 강관을 외부환경으로부터 보호할 수 있는 수지계 방청 코팅제가 절실히 요구되고 있는 실정이다.Steel pipes (pipes) are mainly produced from black pipes using hot rolled steel sheets and white pipes using galvanized steel sheets, and their manufacturing processes consist of cutting, processing (pipe forming), painting, packaging and transportation. The products are mainly stored outdoors. Compared with the past, today's surrounding environment is intensifying. Therefore, in order to maintain product quality, there is an urgent need for a resin-based anti-corrosive coating that can protect steel pipes from the external environment.

또한 종래의 방청 코팅제는 대부분 유성계의 알키드 수지(alkyd resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 에폭시 수지(epoxy resin) 등이 사용하고 있으며, 함유 용제가 유기용제임으로 인해 작업환경의 오염, 작업자의 건강문제, 화재위험에 노출되어 점진적으로 수용성 방청코팅제로 전환되고 있다. 수용성 방청 코팅제는 유 기 용제형 방청 코팅제에 비해 방청성이 부족하기 때문에 크롬을 사용하여 방청력을 높이고 있다. 그러나, 크롬은 위장염이나 피부질환은 물론 암을 유발할 수 있으며, 하천에 유입될 경우 치명적인 환경오염을 일으킨다는 사실이 알려지면서, 사용을 금지하는 중금속이다. In addition, conventional anti-corrosive coatings are mostly oily alkyd resins, acrylic resins, epoxy resins, and the like. Since the solvents are organic solvents, contamination of the working environment and worker's Due to health problems and fire risks, it is gradually being converted to a water-soluble antirust coating. Water-soluble rust preventive coatings are less resistant to rust than organic solvent type rust preventive coatings. However, chromium is a heavy metal that has been known to cause gastroenteritis and skin diseases as well as cancer, and is known to cause fatal environmental pollution when introduced into rivers.

따라서, 크롬을 포함하지 않으면서도 우수한 부착성, 방청성, 내알칼리성, 내수성, 내습성을 갖는 수용성 방청 코팅제 조성물이 필요하다.Therefore, there is a need for a water-soluble rustproof coating composition that does not contain chromium and has excellent adhesion, rust resistance, alkali resistance, water resistance, and moisture resistance.

본 발명의 목적은 개선된 내식성, 부착성, 내알칼리성, 내수성, 내습성을 갖는 수용성 방청 코팅제 및 이의 제조 방법를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a water-soluble antirust coating having improved corrosion resistance, adhesion, alkali resistance, water resistance, moisture resistance, and a method for producing the same.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 수용성 방청 코팅제 조성물은 중량평균분자량이 약 15,000 내지 30,000이고, 산가가 약 35 내지 60mgKOH/g인 실란 변성 수용성 아크릴 수지 약 20 내지 50 중량%, 유기-무기 실리카 복합체 수지 약 5 내지 25 중량%, 수가용성 유기용제 약 10 내지 30 중량%, 물 약 30 내지 60 중량%를 포함한다.Water-soluble rust-preventive coating composition according to an embodiment for achieving the above object of the present invention has a weight average molecular weight of about 15,000 to 30,000, the acid value of about 35 to 60 mgKOH / g silane-modified water-soluble acrylic resin about 20 to 50% by weight , About 5 to 25 wt% of the organic-inorganic silica composite resin, about 10 to 30 wt% of the water-soluble organic solvent, and about 30 to 60 wt% of water.

일 실시예에 따르면, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 유리전이온도가 약 15 내지 40℃이고, 불휘발분은 약 40 내지 70%일 수 있다.According to one embodiment, the silane-modified water-soluble acrylic resin has a glass transition temperature of about 15 to 40 ℃, non-volatile content may be about 40 to 70%.

일 실시예에 따르면, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 아크릴 모노머 100 중량부에 대하여 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란 또는 이들의 혼합물을 포함하는 비닐계 실란 0.5 내지 10 중량부를 변성시켜 형성될 수 있다.According to one embodiment, the silane-modified water-soluble acrylic resin is methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, styrene, 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2- Vinyltrimethoxy silane, vinyltriethoxy silane, vinyltris (2-methoxyethoxy) based on 100 parts by weight of an acrylic monomer comprising hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid or a mixture thereof It may be formed by modifying 0.5 to 10 parts by weight of a vinyl silane including a silane or a mixture thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 수득될 수 있다.According to one embodiment, the organic-inorganic silica composite resin may be obtained by an organic-inorganic complexation reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water-dispersible colloidal silica and a silane coupling agent.

일 실시예에 따르면, 상기 수용성 아크릴 수지는 수산가가 약 30 내지 100mgKOH/g 이고, 상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 약 10 내지 50 중량%이며, 상기 실란 커플링제의 가수분해물은 γ-아미노프로필트리메톡시 실란, γ-아미노프로필트리에톡시 실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란, γ-메타아크릴옥시프로필트리에톡시 실란, N-[2-(비닐벤질아미노)에틸]-3-아미노프로필트리메톡시 실란 또는 이들의 혼합물을 포함하는 실란 커플링제의 가수분해물일 수 있다.According to one embodiment, the water-soluble acrylic resin has a hydroxyl value of about 30 to 100mgKOH / g, the water-dispersible colloidal silica has a SiO 2 content of about 10 to 50% by weight, the hydrolyzate of the silane coupling agent is γ- Aminopropyltrimethoxy silane, γ-aminopropyltriethoxy silane, γ-glycidoxy propyltrimethoxy silane, γ-methacryloxypropyltriethoxy silane, N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] Hydrolyzate of a silane coupling agent comprising 3-aminopropyltrimethoxy silane or mixtures thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 상기 실란 커플링제 약 100 중량부를 가수분해한 후, 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 상기 수용성 아크릴 수지 약 150 내지 400 중량부, 상기 수분산성 콜로이달 실리카 80 내지 160 중량부를 반응시켜 수득될 수 있다.According to one embodiment, the organic-inorganic silica composite resin is hydrolyzed about 100 parts by weight of the silane coupling agent, the hydrolyzate of the silane coupling agent and about 150 to 400 parts by weight of the water-soluble acrylic resin, the water-dispersible colo It can be obtained by reacting 80 to 160 parts by weight of silica this month.

일 실시예에 따르면, 상기 수가용성 유기용제는 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, tert-부틸알콜, 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 부틸셀로솔브 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the water-soluble organic solvent is methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol mono methyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, butyl cellosolve, and mixtures thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 수용성 방청코팅제 조성물 100 중량부에 대하여 소포제, 표면 조절제 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 약 0.2 내지 4 중량부 를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, about 100 parts by weight of the water-soluble antirust coating agent composition may further include about 0.2 to 4 parts by weight of an additive including an antifoaming agent, a surface conditioner or a mixture thereof.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 수용성 방청 코팅제 조성물의 제조 방법은 중량평균분자량이 약 15,000 내지 30,000이고, 산가가 약 35 내지 60mgKOH/g이며, 유리전이온도가 약 15 내지 40℃이고, 불휘발분 약 40 내지 70%인 실란 변성 수용성 아크릴 수지를 마련하고, 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 유기-무기 실리카 복합체 수지를 마련한 후, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지 약 20 내지 50 중량%, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 약 5 내지 25 중량%, 수가용성 유기용제 약 10 내지 30 중량% 및 물 약 30 내지 60 중량%를 혼합하여 교반한다.Method for producing a water-soluble rust-preventive coating composition according to an embodiment for achieving the object of the present invention has a weight average molecular weight of about 15,000 to 30,000, an acid value of about 35 to 60 mgKOH / g, glass transition temperature of about 15 to 40 ℃ Silane-modified water-soluble acrylic resin having a nonvolatile content of about 40 to 70%, and the organic-inorganic silica composite resin is prepared by an organic-inorganic complex reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water-dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent. After preparing, about 20 to 50% by weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin, about 5 to 25% by weight of the organic-inorganic silica composite resin, about 10 to 30% by weight of the water-soluble organic solvent and about 30 to 60% by weight of water are mixed. And stir.

일 실시예에 따르면, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 약 30 내지 130℃ 공정 온도에서 얻어질 수 있다.According to one embodiment, the organic-inorganic silica composite resin may be obtained at a process temperature of about 30 to 130 ℃.

본 발명에 따른 수용성 방청 코팅제는 아연도금강관(백관) 등에 도장될 수 있으며, 상기 코팅된 도막은 우수한 내식성, 부착성, 내알칼리성, 내수성, 내습성을 갖는다. 또한 종래의 크롬을 포함하는 유기용제형 방청 코팅제와 달리 인체에 유해한 크롬이온을 포함하지 않기 때문에 환경친화적이다.The water-soluble antirust coating agent according to the present invention may be coated on a galvanized steel pipe (white pipe) or the like, and the coated coating film has excellent corrosion resistance, adhesion, alkali resistance, water resistance, and moisture resistance. In addition, unlike conventional organic rust-preventive coatings containing chromium, it is environmentally friendly because it does not contain chromium ions harmful to the human body.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 수용성 방청 코팅제 및 이를 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나 지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, a water-soluble rust-preventive coating according to embodiments of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art may implement the present invention in various other forms without departing from the technical spirit of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하고, □□포함하다□□ 또는 □□이루어지다□□ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular forms “a,” “an” and “the” include “the” and “the” unless the context clearly indicates otherwise. It is to be understood that the present invention is intended to designate that there is a part or a combination thereof, and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof. . Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

수용성 방청 코팅제 조성물Water Soluble Antirust Coating Composition

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

먼저, 중량평균분자량이 약 15,000 내지 30,000이고, 산가가 약 35 내지 60mgKOH/g인 실란 변성 수용성 아크릴 수지 약 20 내지 50 중량%, 유기-무기 실리카 복합체 수지 약 5 내지 25 중량%, 수가용성 유기용제 약 10 내지 30 중량% 및 물 약 30 내지 60 중량%를 포함하는 조성을 갖는 수용성 방청 코팅제에 대해 설명 한다.First, about 20 to 50% by weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin having a weight average molecular weight of about 15,000 to 30,000 and an acid value of about 35 to 60 mgKOH / g, about 5 to 25% by weight of the organic-inorganic silica composite resin, and a water-soluble organic solvent. A water soluble rust preventive coating having a composition comprising about 10 to 30 weight percent and about 30 to 60 weight percent water is described.

본 발명에 사용된 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 중량평균분자량이 약 15,000 내지 30,000이고, 산가가 약 35 내지 60mgKOH/g이다. 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 카르복실기와 실란을 포함하는 아크릴 백본 구조를 갖는다.The silane-modified water-soluble acrylic resin used in the present invention has a weight average molecular weight of about 15,000 to 30,000, and an acid value of about 35 to 60 mgKOH / g. The silane-modified water-soluble acrylic resin has an acrylic backbone structure containing a carboxyl group and a silane.

일반적으로 많이 사용하는 아크릴 수지 모노머와 실란을 이용하여 산가(Acid Value)가 약 35 내지 60mgKOH/g이고, 중량평균분자량 약 15,000 내지 30,000이고 유리전이온도가 약 20 내지 40℃이고, 불휘발분이 약 40 내지 70%인 실란 변성 수용성 아크릴 수지를 합성할 수 있다.Generally using acrylic resin monomer and silane which are widely used, the acid value is about 35 to 60 mgKOH / g, the weight average molecular weight is about 15,000 to 30,000, the glass transition temperature is about 20 to 40 ℃, and the non-volatile content is about 40 to 70% of the silane-modified water-soluble acrylic resin can be synthesized.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 중량평균분자량이 약 15,000 이하이면, 분자량이 작아져 도막의 제반물성의 약화와 방청 코팅제 조성물에 적용 시 점도조절의 한계성이 있고, 상기 중량평균분자량이 약 30,000을 초과하면, 방청 코팅제 조성물의 적정점도 조절의 한계 및 작업성이 취약해진다. 따라서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 중량평균분자량은 약 15,000 내지 30,000 인 것이 바람직하다.When the weight average molecular weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin is about 15,000 or less, the molecular weight decreases, and there is a limitation of the general physical properties of the coating film and the viscosity control when applied to the anti-corrosive coating composition, and the weight average molecular weight exceeds about 30,000. The limitation of the viscosity control and workability of the anticorrosive coating composition become weak. Therefore, the weight average molecular weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin is preferably about 15,000 to 30,000.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 산가가 약 35mgKOH/g 이하이면 수용화가 어려우며 산가가 약 60mgKOH/g을 초과하면 내수성이 취약해 질 수 있다. 따라서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 산가는 약 35 내지 60mgKOH/g인 것이 바람직하다.If the acid value of the silane-modified water-soluble acrylic resin is less than about 35mgKOH / g, it is difficult to be water-soluble, and if the acid value exceeds about 60mgKOH / g, the water resistance may be weak. Therefore, it is preferable that the acid value of the said silane-modified water-soluble acrylic resin is about 35-60 mgKOH / g.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 유리전이 온도가 약 20℃ 이하이면, 도막경도가 약해 내스크래치성이 취약해지고 브록킹성이 일어나며, 유리전이 온도 가 약 40℃를 초과하면, 지나친 경도상승으로 도막의 깨짐 현상이 나타난다. 따라서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 유리전이 온도는 약 20℃ 내지 40℃ 인 것이 바람직하다.When the glass transition temperature of the silane-modified water-soluble acrylic resin is about 20 ° C. or less, the coating film hardness is weak, scratch resistance is weak, and the blocking property occurs. When the glass transition temperature exceeds about 40 ° C., the coating film is cracked due to excessive hardness. The phenomenon appears. Therefore, the glass transition temperature of the silane-modified water-soluble acrylic resin is preferably about 20 ℃ to 40 ℃.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 불휘발분이 약 40% 이하이면 도장 시 형성된 도막의 두께가 얇아질 수 있으며, 불휘발분이 약 70% 초과하면, 불휘발분의 함량이 높아서 건조시간이 다소 길어질 수 있다. 따라서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 불휘발분이 약 40 내지 70%인 것이 바람직하다.When the non-volatile content of the silane-modified water-soluble acrylic resin is about 40% or less, the thickness of the coating film formed during coating may be thinner. When the non-volatile content is more than about 70%, the content of the non-volatile content may be high and the drying time may be slightly longer. Therefore, the nonvolatile content of the silane-modified water-soluble acrylic resin is preferably about 40 to 70%.

상기 수용성 방청 코팅제 조성물에 적용되는 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 함량이 약 20 중량% 미만이면 상기 수용성 방청 코팅제 조성물의 고형분 조절 및 방청력 향상에 한계가 있어 바람직하지 않고 약 50 중량%를 초과하면 수용성 방청 코팅제 조성물의 점도조절이 어렵고 내수성이 취약하므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 실란변성 아크릴 수지의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 20 내지 50 중량%를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 실란변성 아크릴 수지의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 25 내지 40 중량%이며, 가장 바람직하게는 약 25 내지 35 중량%이다.When the content of the silane-modified water-soluble acrylic resin applied to the water-soluble rust-preventing coating composition is less than about 20% by weight, there is a limit in the solid content control and the rust-preventing ability of the water-soluble rust-preventing coating composition. It is not preferable because viscosity control of the coating composition is difficult and water resistance is weak. Therefore, the amount of the silane-modified acrylic resin is preferably about 20 to 50% by weight of the water-soluble rust-preventive coating composition. More preferably, the amount of the silane-modified acrylic resin is about 25 to 40% by weight, and most preferably about 25 to 35% by weight of the water-soluble rustproof coating composition.

실란 변성 수용성 아크릴 수지는 유기용매에 실란 변성 수용성 아크릴 수지 및 실란 및 라디칼 개시제를 투입하여 반응시키고, 중화제로 중화시켜 수득할 수 있다.The silane-modified water-soluble acrylic resin can be obtained by adding a silane-modified water-soluble acrylic resin, a silane and a radical initiator to an organic solvent, reacting the same, and neutralizing it with a neutralizing agent.

실란 변성 수용성 아크릴 수지를 합성에 사용될 수 있는 아크릴 단량체 모노머의 예로서는 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 메틸아크릴레이 트(methyl acrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 스티렌(styrene), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate), 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴산(acrylic acid), 이타콘산(itaconic acid) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the acrylic monomer monomer that can be used for synthesizing the silane-modified water-soluble acrylic resin include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, styrene, 2-ethyl Hexyl acrylate (2-ethylhexyl acrylate), butyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid (methacrylic acid), acrylic acid (acrylic acid), itaconic acid (itaconic acid) and the like, each of these may be used alone or in combination.

실란 변성 수용성 아크릴 수지를 합성에 사용될 수 있는 실란의 예로서는 비닐계 실란을 들 수 있으며, 비닐계 실란의 구체적이 예로서는 비닐트리메톡시 실란(vinyltrimethoxysilane), 비닐트리에톡시 실란(vinyltriethoxysilane), 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란(vinyltris(2-methoxyethoxy)silane) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the silane which can be used for the synthesis of the silane-modified water-soluble acrylic resin include vinyl silane, and specific examples of the vinyl silane include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltris ( 2-methoxyethoxy) silane (vinyltris (2-methoxyethoxy) silane) and the like, and the like, each can be used alone or in combination.

변성을 위한 실란의 사용은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다. 실란의 사용량이 아크릴 수지 모노머 100 중량부의 약 0.5 중량부 이하이면 화학결합의 결여로 내식성 저하가 야기되고, 약 10 중량부를 초과하면 반응 시 겔화현상 및 저장성 저하 현상이 나타나기 때문이다. 따라서, 상기 실란 사용량은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다. 보다 바람직하게는 실란 사용량은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 8 중량부이며, 가장 바람직하게는 약 1 내지 6 중량부이다.The use of the silane for modification is preferably about 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer. If the amount of the silane is less than about 0.5 parts by weight of 100 parts by weight of the acrylic resin monomer, the lack of chemical bonding causes corrosion resistance. If the amount of the silane exceeds about 10 parts by weight, the gelation phenomenon and the deterioration of storage properties are observed. Therefore, the amount of the silane is preferably about 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer. More preferably, the amount of silane used is about 0.5 to 8 parts by weight, and most preferably about 1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지 제조 시 반응용매로 수가용성 유기용제를 첨가할 수 있다. 상기 수가용성 유기용제의 예로서는 알콜류가 바람직하며, 메 틸알콜(methylalcohol), 에틸알콜(ethylalcohol), n-프로필알콜(n-propylalcohol), 이소프로필알콜(isopropylalcohol), n-부틸알콜(n-butylalcohol), sec-부틸알콜(sec-butylalcohol), tert-부틸알콜(tert-butylalcohol), 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르(ethylene glycol monomethyl ether), 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(ethylene glycol monotheyl ether), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 등이 있다.When preparing the silane-modified water-soluble acrylic resin, a water-soluble organic solvent may be added as a reaction solvent. As examples of the water-soluble organic solvent, alcohols are preferable, and methyl alcohol (methylalcohol), ethyl alcohol (ethylalcohol), n-propyl alcohol (n-propylalcohol), isopropyl alcohol (isopropylalcohol), n-butylalcohol ), sec-butylalcohol, tert-butylalcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monotheyl ether, butyl cellosolve (butyl cellosolve).

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 중화제로는 휘발성 아민류가 바람직하며, 상기 휘발성 아민류의 예로서는 암모니아수, 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸아민(triethylamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 디에틸에탄올아민(diethylethanolamine), 디메틸에탄올아민(dimethanolamine), 디메틸프로판올아민(dimethylpropanolamine), 페닐디에탄올아민(phenyldiethanolamine), 트리이소프로필아민(triisoproylamine), 트리부틸아민(tribytylamine) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.As the neutralizing agent of the silane-modified water-soluble acrylic resin, volatile amines are preferable. Examples of the volatile amines include ammonia water, trimethylamine, triethylamine, diethanolamine, triethanolamine, and diethanol. Ethyl ethanolamine, dimethylethanolamine, dimethylpropanolamine, dimethylpropanolamine, phenyldiethanolamine, triisoproylamine, tribytylamine, and the like. Each may be used alone or in combination.

본 발명에 사용된 유기-무기 실리카 복합체 수지는 수용성 방청 코팅제 조성물의 방청성을 보완하기 위하여 사용된다. 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 수득된다.The organic-inorganic silica composite resin used in the present invention is used to supplement the rust resistance of the water soluble rust preventive coating composition. The organic-inorganic silica composite resin is obtained by an organic-inorganic complexation reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent.

수용성 아크릴 수지는 아크릴 수지 모노머를 중합하여 합성한다. 상기 수용성 아크릴 수지 모노머의 예로서는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아 크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 수용성 아크릴 수지 제조 시 반응용매로 수가용성 유기용제를 첨가할 수 있다. 상기 수가용성 유기용제의 예로서는 알콜류가 바람직하며, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, tert-부틸알콜, 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.The water-soluble acrylic resin is synthesized by polymerizing an acrylic resin monomer. Examples of the water-soluble acrylic resin monomers include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, styrene, 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and 2-hydroxyethyl acrylate. , Methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, and the like, and these may be used alone or in combination. In preparing the water-soluble acrylic resin, a water-soluble organic solvent may be added as a reaction solvent. Alcohols are preferable as examples of the water-soluble organic solvent, and methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol mono methyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, butyl cellosolve, etc. can be mentioned, These can be used individually or in mixture, respectively.

상기 수용성 아크릴 수지는 가수분해된 실란커플링제 및 수분산성 실리카 콜로이달 실리카와 반응하기 위해서는 주쇄에 하이드록시기(-OH)가 있어야 한다. 상기 수용성 아크릴 수지의 수산기가(Hydroxyl Value)가 약 30mgKOH/g 이하이면 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응이 잘 진행되지 않아 수지의 투명성이 부족하여 건조 도막이 흐리게 나타나며, 상기 수산기가가 약 100mgKOH/g을 초과하면 내수성, 내약품성이 취약해 질 수 있다. 따라서, 상기 수용성 아크릴 수지의 수산가가 약 30 내지 100mgKOH/g인 것이 바람직하다.The water-soluble acrylic resin must have a hydroxyl group (-OH) in the main chain in order to react with the hydrolyzed silane coupling agent and the water dispersible silica colloidal silica. When the hydroxyl value of the water-soluble acrylic resin is about 30 mgKOH / g or less, the organic-inorganic complex reaction of the hydrolyzate of the water-soluble acrylic resin, the water-dispersible colloidal silica, and the silane coupling agent does not proceed well, so the transparency of the resin is insufficient. When the dry coating appears cloudy, the hydroxyl value exceeds about 100mgKOH / g may be weak water resistance, chemical resistance. Therefore, it is preferable that the hydroxyl value of the said water-soluble acrylic resin is about 30-100 mgKOH / g.

상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 약 10 중량% 이하이면 유기-무기실리카 복합체 수지 제조 시 무기성분의 절대적인 부족으로 인하여 최종도막에서 복합체의 장점인 경도, 부착성, 내식성을 살릴 수 없으며, 상기 SiO2 함량이 약 50 중량% 이상에서는 고형분 SiO2의 분산성이 불안정하여 SiO2가 석출될 수 있어서, 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.When the water-dispersible colloidal silica has an SiO 2 content of about 10% by weight or less, due to the absolute shortage of inorganic components in the preparation of the organic-inorganic silica composite resin, the water-soluble colloidal silica cannot utilize the hardness, adhesion, and corrosion resistance of the composite in the final coating. If the SiO 2 content is about 50% by weight or more, the dispersibility of the solid content SiO 2 may be unstable, and thus SiO 2 may be precipitated, which is difficult to apply to manufacturing an organic-inorganic silica composite resin. Therefore, the water dispersible colloidal silica preferably has a SiO 2 content of 10 to 50% by weight.

상기 수분산성 콜로이달 실리카는 pH 약 2 내지 4, 입자경이 약 5 내지 50nm, Si02 함량이 약 10 내지 50 중량%인 것으로 상품명 루독스 SK, TMA, CL, CL-P, HSA(이상 그레이스사)등이 있으며, 또 같은 회사 제품으로 pH 약 7 내지 11, 입자경이 약 5 내지 50nm, Si02 함량이 약 10 내지 50 중량%인 것으로서 HS-40, TM, SM, AM, AS, LS 등이 사용될 수 있다.The water dispersible colloidal silica has a pH of about 2 to 4, a particle diameter of about 5 to 50 nm, and a Si0 2 content of about 10 to 50 wt%, trade name Ludox SK, TMA, CL, CL-P, HSA (above Grace Corporation). The same company's products have pH of about 7 to 11, particle size of about 5 to 50nm, and Si0 2 content of about 10 to 50% by weight, and HS-40, TM, SM, AM, AS, LS, Can be used.

상기 실란 커플링제의 예로서는 γ-아미노프로필트리메톡시 실란(γ-aminopropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필트리에톡시 실란(γ-aminopropyltriethoxysilane), γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란(γ-glycidxoxypropyltimethoxysilane), γ-메타아크릴옥시프로필트리에톡시 실란(γ-methacryloxypropyltriethoxysilane), N-[2-(비닐벤질아미노)에틸]-3-아미노프로필트리메톡시 실란(N-[2-(vinylbenzylamino)ethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilane) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the silane coupling agent include γ-aminopropyltrimethoxy silane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidxoxypropyltimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxy silane (N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3 -aminopropyltrimethoxysilane) and the like, each of which can be used alone or in combination.

상기 실란 커플링제가 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카와 유기-무기 복합화 반응을 하기 위해서는 가수분해 되어야 하며, 가수분해에 필요한 물은 직접 사용하거나, 수분산성 콜로이달 실리카에 함유된 물을 사용할 수 있다. 가수분해 반응속도를 높이기 위해서는 가수분해 촉매를 사용할 수 있으며, 가수분해 촉매로 유기산 또는 무기산을 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 무기산의 예로서는 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등을 들 수 있으며, 유기산의 예로서는 초산, 아크릴산, 젖산, 숙신산, 프탈산, 구연산, 살리신산 등을 들 수 있으며, 일 예로 가수분해 촉매는 상기 실란 커플링제의 사용량 100 중량부에 대해 약 0.01 내지 5 중량부를 사용할 수 있다.The silane coupling agent must be hydrolyzed in order to perform the organic-inorganic complex reaction with the water-soluble acrylic resin and the water-dispersible colloidal silica, and the water required for hydrolysis can be used directly or water contained in the water-dispersible colloidal silica can be used. have. In order to increase the hydrolysis reaction rate, a hydrolysis catalyst may be used, and as the hydrolysis catalyst, an organic acid or an inorganic acid may be used alone or in combination. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and the like. Examples of the organic acid may include acetic acid, acrylic acid, lactic acid, succinic acid, phthalic acid, citric acid, salicylic acid, and the like. About 0.01 to 5 parts by weight may be used based on 100 parts by weight of the silane coupling agent.

상기 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응의 반응 메카니즘을 보면, 제1 단계로 실란 커플링제의 가수분해 반응이며, 그 일반식은 다음과 같다.The reaction mechanism of the organic-inorganic complexation reaction of the hydrolyzate of the water-soluble acrylic resin, the water-dispersible colloidal silica and the silane coupling agent is a hydrolysis reaction of the silane coupling agent in the first step, and the general formula is as follows.

H+              H +

R1-Si-(OR2)3----→R1-Si(OH)3 R 1 -Si- (OR 2 ) 3 ---- → R 1 -Si (OH) 3

3H2O3H 2 O

유기-무기 복합화 반응의 반응 메카니즘의 제2 단계로서는 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 수분산성 콜로이달 실리카, 수용성 아크릴 수지의 3성분의 분자간 결합 반응이다.The second step of the reaction mechanism of the organic-inorganic complexation reaction is an intermolecular coupling reaction of a hydrolyzate of the silane coupling agent, a water dispersible colloidal silica, and a water-soluble acrylic resin.

유기-무기 실리카 복합체 수지의 형성에서 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 수분산성 콜로이달 실리카, 수용성 아크릴 수지의 3 성분 상호간의 결합작용은 상기와 같이 실란커플링제의 촉매작용으로 수분산성 콜로이달 실리카의 표면에 존재하는 알콜성 하이드록실기(실라놀기)와 수용성 아크릴 수지의 하이드록실기 또는 카르복실기 사이에 축합반응이 일어나며 실란 커플링제의 알콕시 부위의 가수분해에 의해 생성된 하이드록실기와 수분산성 콜로이달 실리카의 실라놀기 및 수용성 아크릴 수지의 하이드록실기, 카르복실기와의 반응, 실란 커플링제의 유기 부분과 수용성 아크릴 수지와의 상호 작용에 의한 실란 커플링제의 가교반응에 의해 유기-무기 실리카 복합체 수지가 완성된다.In the formation of the organic-inorganic silica composite resin, the coupling action between the hydrolyzate of the silane coupling agent, the water dispersible colloidal silica, and the three components of the water-soluble acrylic resin is as described above. Condensation reaction occurs between the alcoholic hydroxyl group (silanol group) present on the surface and the hydroxyl group or carboxyl group of the water-soluble acrylic resin, and the hydroxyl group and the water dispersible colloidal produced by the hydrolysis of the alkoxy moiety of the silane coupling agent. The organic-inorganic silica composite resin is completed by the crosslinking reaction of the silane coupling agent by the reaction between the silanol group of silica, the hydroxyl group of the water-soluble acrylic resin and the carboxyl group, and the interaction between the organic portion of the silane coupling agent and the water-soluble acrylic resin. do.

일 예로서, 실란 커플링제 약 100 중량부를 가수분해 한 후, 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 수용성 아크릴 수지 약 150 내지 400 중량부와 수분산성 콜로이달 실리카 약 80 내지 160 중량부를 반응시켜 유기-무기 실리카 복합체 수지를 형성할 수 있다.As an example, after hydrolyzing about 100 parts by weight of the silane coupling agent, the hydrolyzate of the silane coupling agent and about 150 to 400 parts by weight of the water-soluble acrylic resin and about 80 to 160 parts by weight of the water-dispersible colloidal silica are reacted to form an organic-inorganic compound. The silica composite resin can be formed.

상기 수용성 방청 코팅제 조성물에 적용되는 유기-무기 실리카 복합체 수지의 함량이 약 5 중량% 미만이면 상기 수용성 방청 코팅제 조성물의 방청력 향상에 한계가 있어 바람직하지 않고 약 25 중량%를 초과하면 수용성 방청 코팅제 조성물의 점도 조절이 어려워지므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 5 내지 25중량%를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 10 내지 20 중량%이며, 가장 바람직하게는 약 10 내지 15 중량%이다.If the content of the organic-inorganic silica composite resin applied to the water-soluble rust-preventing coating composition is less than about 5% by weight, there is a limit in improving the rust-preventing property of the water-soluble rust-preventing coating composition. It is not preferable because the viscosity control becomes difficult. Therefore, the amount of the organic-inorganic silica composite resin is preferably about 5 to 25% by weight of the water-soluble rust-preventive coating composition. More preferably, the amount of the organic-inorganic silica composite resin is about 10 to 20% by weight, and most preferably about 10 to 15% by weight of the water-soluble antirust coating composition.

상기 수용성 방청 코팅제 조성물에 적용되는 수용성 유기용제는 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 점도, 유동성 및 유기-무기 실리카 복합체 수지의 안정성을 고려 수가용성 유기용제를 첨가한다. 상기 유기 용제의 예로서는 메틸알콜, 에틸알 콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, tert-부틸알콜, 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 상기 수용성 유기용제의 사용량이 상기 수용성 방청 코팅제 조성물 약 10 중량% 미만이면 상기 수용성 방청 코팅제 조성물의 점도, 유동성 조절에 한계성이 있으며, 약 30 중량%를 초과하면 적정점도 조절의 한계 및 작업성이 취약해진다. 따라서, 상기 수용성 유기용제의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 10 내지 30 중량%를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 수용성 유기 용제의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 10 내지 25 중량%이며, 가장 바람직하게는 15 내지 20 중량%이다.The water-soluble organic solvent applied to the water-soluble rust-preventive coating composition is added to the water-soluble organic solvent in consideration of the viscosity of the silane-modified water-soluble acrylic resin, fluidity and stability of the organic-inorganic silica composite resin. Examples of the organic solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol mono methyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, butyl cell Rosolve, etc. can be mentioned. When the amount of the water-soluble organic solvent is less than about 10% by weight of the water-soluble rust-preventive coating composition, there is a limit in controlling the viscosity and fluidity of the water-soluble rust-preventive coating composition, and when it exceeds about 30% by weight, the limit of proper viscosity control and workability are weak. Become. Therefore, the amount of the water-soluble organic solvent is preferably used to have about 10 to 30% by weight of the water-soluble antirust coating composition. More preferably, the amount of the water-soluble organic solvent is 10 to 25% by weight of the water-soluble rust-preventive coating composition, most preferably 15 to 20% by weight.

상기 수용성 방청 코팅제 조성물에 적용되는 물의 사용량이 상기 수용성 방청 코팅제 조성물 약 30 중량% 미만이면 수용성 방청코팅제 조성물의 점도, 유동성 조절에 한계성이 있으며, 약 60 중량%를 초과하면 도막의 제반물성의 약화 및 방청력 향상에 한계가 있다. 따라서, 상기 물의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 30 내지 60 중량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 물의 사용량은 수용성 방청 코팅제 조성물의 약 35 내지 50 중량%이며, 가장 바람직하게는 약 35 내지 45 중량%이다.If the amount of water applied to the water-soluble rust-preventive coating composition is less than about 30% by weight of the water-soluble rust-preventive coating composition, there is a limit in controlling the viscosity and fluidity of the water-soluble rust-preventive coating composition. There is a limit to improving the rust prevention ability. Therefore, the amount of water used is preferably about 30 to 60% by weight of the water-soluble antirust coating composition. More preferably, the amount of water used is about 35 to 50% by weight of the water-soluble rustproof coating composition, and most preferably about 35 to 45% by weight.

본 발명의 조성물은 각종 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 기포의 생성을 억제하거나 제거하는 소포제와 표면 조절제 등을 들 수 있으며, 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 첨가제는 수용성 방청 코팅제 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.2 내지 4 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바 람직하게는 약 0.4 내지 2 중량부를 사용한다. 상기된 첨가제들의 사용량이 범위를 벗어날 경우 작업성이 불량해지거나, 건조도막의 외관이 불량해지므로 바람직하지 않다.The composition of the present invention may comprise various additives. The additives include antifoaming agents and surface conditioners for inhibiting or removing the generation of bubbles, and may be used alone or in combination. The additive is preferably used in an amount of about 0.2 to 4 parts by weight, and more preferably about 0.4 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the water-soluble rustproof coating composition. When the amount of the additives used is out of the range, the workability is poor or the appearance of the dry coating is not preferable.

수용성 방청 코팅제 조성물의 제조 방법Process for preparing water-soluble antirust coating composition

이하, 수용성 방청 코팅제 조성물의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of a water-soluble rustproof coating composition is demonstrated.

상기 조성물 중 중량평균분자량이 약 15,000 내지 30,000이고, 산가가 약 35 내지 60mgKOH/g이며, 유리전이온도가 약 15 내지 40℃이고, 불휘발분 약 40 내지 70 중량%인 실란 변성 수용성 아크릴 수지를 마련한다. 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 카르복실기와 실란을 포함하는 아크릴 백본 구조를 갖도록 형성한다. In the composition, a weight average molecular weight of about 15,000 to 30,000, an acid value of about 35 to 60 mgKOH / g, a glass transition temperature of about 15 to 40 ° C., and a non-volatile content of about 40 to 70 wt% of a silane-modified water-soluble acrylic resin are prepared. do. The silane-modified water-soluble acrylic resin is formed to have an acrylic backbone structure containing a carboxyl group and a silane.

실란 변성 수용성 아크릴 수지는 유기용매에 실란 변성 수용성 아크릴 수지 및 실란 및 라디칼 개시제를 투입하여 반응시키고, 중화제로 중화시켜 수득할 수 있다.The silane-modified water-soluble acrylic resin can be obtained by adding a silane-modified water-soluble acrylic resin, a silane and a radical initiator to an organic solvent, reacting the same, and neutralizing it with a neutralizing agent.

실란 변성 수용성 아크릴 수지를 합성에 사용될 수 있는 아크릴 단량체 모노머의 예로서는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the acrylic monomer monomer which can be used for synthesizing the silane-modified water-soluble acrylic resin include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, styrene, 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate. , 2-hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, and the like, and these may be used alone or in combination.

실란 변성 수용성 아크릴 수지를 합성에 사용될 수 있는 실란의 예로서는 비닐계 실란을 들 수 있으며, 비닐계 실란의 구체적이 예로서는 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란 등을 들 수 있으며, 이 들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the silane which can be used for synthesizing the silane-modified water-soluble acrylic resin include vinyl silane. Specific examples of the vinyl silane include vinyl trimethoxy silane, vinyl triethoxy silane, and vinyl tris (2-methoxyethoxy. Silane, etc., and these may be used alone or in combination.

변성을 위한 실란의 사용은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다. 실란의 사용량이 아크릴 수지 모노머 100 중량부의 약 0.5 중량부 이하이면 화학결합의 결여로 내식성 저하가 야기되고, 약 10 중량부를 초과하면 반응 시 겔화현상 및 저장성 저하 현상이 나타나기 때문이다. 따라서, 상기 실란 사용량은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다. 보다 바람직하게는 실란 사용량은 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대해 약 0.5 내지 8 중량부이며, 가장 바람직하게는 약 1 내지 6 중량부이다.The use of the silane for modification is preferably about 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer. If the amount of the silane is less than about 0.5 parts by weight of 100 parts by weight of the acrylic resin monomer, the lack of chemical bonding causes corrosion resistance. If the amount of the silane exceeds about 10 parts by weight, the gelation phenomenon and the deterioration of storage properties are observed. Therefore, the amount of the silane is preferably about 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer. More preferably, the amount of silane used is about 0.5 to 8 parts by weight, and most preferably about 1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin monomer.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지 제조 시 반응용매로 수가용성 유기용제를 첨가할 수 있다. 상기 수가용성 유기용제의 예로서는 알콜류가 바람직하며, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, tert-부틸알콜, 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 부틸셀로솔브 등이 있다.When preparing the silane-modified water-soluble acrylic resin, a water-soluble organic solvent may be added as a reaction solvent. Alcohols are preferable as examples of the water-soluble organic solvent, and methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol mono methyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, butyl cellosolve, and the like.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지의 중화제로는 휘발성 아민류가 바람직하며, 상기 휘발성 아민류의 예로서는 암모니아수, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디에탄올아민, 트리에타올아민, 디에틸에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 디메틸프로판올아민, 페닐디에탄올아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Volatile amines are preferable as the neutralizer of the silane-modified water-soluble acrylic resin. Examples of the volatile amines include ammonia water, trimethylamine, triethylamine, diethanolamine, triethanolamine, diethylethanolamine, dimethylethanolamine, and dimethylpropanol. Amine, phenyldiethanolamine, triisopropylamine, tributylamine, and the like, and the like, each of which may be used alone or in combination.

수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 유기-무기 실리카 복합체 수지를 마련한다.An organic-inorganic silica composite resin is prepared by an organic-inorganic complex reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent.

수용성 아크릴 수지는 아크릴 수지 모노머를 중합하여 합성한다. 상기 수용성 아크릴 수지 모노머의 예로서는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 수용성 아크릴 수지 제조 시 반응용매로 수가용성 유기용제를 첨가할 수 있다. 상기 수가용성 유기용제의 예로서는 알콜류가 바람직하며, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, tert-부틸알콜, 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.The water-soluble acrylic resin is synthesized by polymerizing an acrylic resin monomer. Examples of the water-soluble acrylic resin monomers include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, styrene, 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, Methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, etc. are mentioned, These can respectively be used individually or in mixture. In preparing the water-soluble acrylic resin, a water-soluble organic solvent may be added as a reaction solvent. Alcohols are preferable as examples of the water-soluble organic solvent, and methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol mono methyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, butyl cellosolve, etc. can be mentioned, These can be used individually or in mixture, respectively.

상기 수용성 아크릴 수지는 가수분해된 실란커플링제 및 수분산성 실리카 콜로이달 실리카와 반응하기 위해서는 주쇄에 하이드록시기(-OH)가 있어야 한다. 상기 수용성 아크릴 수지의 수산기가가 약 30mgKOH/g 이하이면 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응이 잘 진행되지 않아 수지의 투명성이 부족하여 건조도막이 흐리게 나타나며, 상기 수산기가가 약 100mgKOH/g을 초과하면 내수성, 내약품성이 취약해 질 수 있다. 따라서, 상기 수용성 아크릴 수지의 수산가가 약 30 내지 100mgKOH/g인 것이 바람직하다.The water-soluble acrylic resin must have a hydroxyl group (-OH) in the main chain in order to react with the hydrolyzed silane coupling agent and the water dispersible silica colloidal silica. When the hydroxyl value of the water-soluble acrylic resin is about 30 mgKOH / g or less, the organic-inorganic complex reaction of the hydrolyzate of the water-soluble acrylic resin, the water-dispersible colloidal silica, and the silane coupling agent does not proceed well, resulting in a lack of transparency of the resin, resulting in a blurred coating film. If the hydroxyl value exceeds about 100 mgKOH / g, water resistance and chemical resistance may become weak. Therefore, it is preferable that the hydroxyl value of the said water-soluble acrylic resin is about 30-100 mgKOH / g.

상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 약 10 중량% 이하이면 유기- 무기 실리카 복합체 수지 제조 시 무기성분의 절대적인 부족으로 인하여 최종도막에서 복합체의 장점인 경도, 부착성, 내식성을 살릴 수 없으며, 상기 SiO2 함량이 약 50 중량% 이상에서는 고형분 SiO2의 분산성이 불안정하여 SiO2가 석출될 수 있어서, 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 약 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.When the water-dispersible colloidal silica has an SiO 2 content of about 10% by weight or less, due to the absolute lack of inorganic components in the preparation of the organic-inorganic silica composite resin, the water-soluble colloidal silica cannot utilize the advantages of hardness, adhesion, and corrosion resistance of the composite in the final coating film. If the SiO 2 content is about 50% by weight or more, the dispersibility of the solid content SiO 2 may be unstable, and thus SiO 2 may be precipitated, which is difficult to apply to manufacturing an organic-inorganic silica composite resin. Therefore, the water dispersible colloidal silica preferably has a SiO 2 content of about 10 to 50% by weight.

상기 수분산성 콜로이달 실리카는 pH 약 2 내지 4, 입자경이 약 5 내지 50nm, Si02 함량이 10 내지 50중량%인 것으로 상품명 루독스 SK, TMA, CL, CL-P, HSA(이상 그레이스사)등이 있으며, 또 같은 회사 제품으로 pH 약 7 내지 11, 입자경이 약 5 내지 50nm, Si02 함량이 약 10 내지 50중량%인 것으로서 HS-40, TM, SM, AM, AS, LS등이 사용된다.The water-dispersible colloidal silica has a pH of about 2 to 4, a particle diameter of about 5 to 50 nm, and a Si0 2 content of 10 to 50 wt%, trade name Ludox SK, TMA, CL, CL-P, HSA (above Grace Corporation). Also, the same company products have pH of about 7 to 11, particle size of about 5 to 50nm, and Si0 2 content of about 10 to 50% by weight, and are used by HS-40, TM, SM, AM, AS, LS, etc. do.

상기 실란 커플링제의 예로서는 γ-아미노프로필트리메톡시 실란, γ-아미노프로필트리에톡시 실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란, γ-메타아크릴옥시프로필트리에톡시 실란, N-[2-(비닐벤질아미노)에틸]-3-아미노프로필트리메톡시 실란 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.Examples of the silane coupling agent include γ-aminopropyltrimethoxy silane, γ-aminopropyltriethoxy silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxy silane, γ-methacryloxypropyltriethoxy silane, N- [2 -(Vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxy silane, and the like, which can be used alone or in combination.

상기 실란 커플링제가 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카와 유기-무기 복합화 반응을 하기 위해서는 가수분해 되어야 하며, 가수분해에 필요한 물은 직접 사용하거나, 수분산성 콜로이달 실리카에 함유된 물을 사용할 수 있다. 가수분해 반응속도를 높이기 위해서는 가수분해 촉매를 사용할 수 있으며, 가수분해 촉매로 유기산 또는 무기산을 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 무기산의 예로서는 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등을 들 수 있으며, 유기산의 예로서는 초산, 아크릴산, 젖산, 숙신산, 프탈산, 구연산, 살리신산 등을 들 수 있으며, 일 예로 가수분해 촉매는 상기 실란 커플링제의 사용량 100 중량부에 대해 약 0.01 내지 5 중량부를 사용할 수 있다.The silane coupling agent must be hydrolyzed in order to perform the organic-inorganic complex reaction with the water-soluble acrylic resin and the water-dispersible colloidal silica, and the water required for hydrolysis can be used directly or water contained in the water-dispersible colloidal silica can be used. have. In order to increase the hydrolysis reaction rate, a hydrolysis catalyst may be used, and as the hydrolysis catalyst, an organic acid or an inorganic acid may be used alone or in combination. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and the like. Examples of the organic acid may include acetic acid, acrylic acid, lactic acid, succinic acid, phthalic acid, citric acid, salicylic acid, and the like. About 0.01 to 5 parts by weight may be used based on 100 parts by weight of the silane coupling agent.

일 예로서, 실란 커플링제 약 100 중량부를 가수분해 한 후, 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 수용성 아크릴 수지 약 150 내지 400 중량부와 수분산성 콜로이달 실리카 약 80 내지 160 중량부를 반응시켜 유기-무기 실리카 복합체 수지를 형성할 수 있다.As an example, after hydrolyzing about 100 parts by weight of the silane coupling agent, the hydrolyzate of the silane coupling agent and about 150 to 400 parts by weight of the water-soluble acrylic resin and about 80 to 160 parts by weight of the water-dispersible colloidal silica are reacted to form an organic-inorganic compound. The silica composite resin can be formed.

상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정은 반응 온도 약 30 내지 130℃에서 약 30분 내지 6시간 반응시킨다. 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정의 반응 온도가 약 30℃ 이하이면 유기-무기 복합화 반응 메카니즘의 제1단계 반응인 실란 커플링제의 알콕시기의 가수분해가 잘 이루어지지 않으므로 3성분간의 유기-무기 복합화 반응이 어려우며, 상기 반응 온도가 약 130℃ 이상이면 유기-무기 복합화 반응 메카니즘 제1단계 반응에서 실란 커플링제의 가수분해가 빨리 이루어져 실란 커플링제물의 양이 많아지므로 과량의 실란 커플링제의 가수분해물이 수분산성 콜로이달 실리카나 수용성 아크릴 수지와의 반응을 하기보다는 실란 커플링제의 가수분해물간의 자체 축합반응을 많이 하므로 겔화되는 경향이 있다. 따라서, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정의 반응 온도는 약 30 내지 130℃인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정의 반응 온도가 약 40 내지 100℃이다.The organic-inorganic silica composite resin manufacturing process is reacted at a reaction temperature of about 30 to 130 ° C. for about 30 minutes to 6 hours. When the reaction temperature of the organic-inorganic silica composite resin manufacturing process is about 30 ° C. or less, hydrolysis of the alkoxy group of the silane coupling agent, which is the first step reaction of the organic-inorganic hybridization reaction mechanism, is difficult to occur. If the reaction is difficult and the reaction temperature is about 130 ° C. or more, the organic-inorganic hybridization reaction mechanism in the first step of the reaction, the hydrolysis of the silane coupling agent is accelerated to increase the amount of the silane coupling agent, so that the excess valence of the silane coupling agent Rather than reacting with water-dispersible colloidal silica or water-soluble acrylic resins, the decomposed products tend to gel because they undergo many self-condensation reactions between hydrolyzates of silane coupling agents. Therefore, the reaction temperature of the organic-inorganic silica composite resin manufacturing process is preferably about 30 to 130 ℃. More preferably, the reaction temperature of the organic-inorganic silica composite resin manufacturing process is about 40 to 100 ° C.

또한, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정의 반응 시간이 약 30분 이하이면 실란 커플링제의 가수분해물, 수분산성 콜로이달 실리카 및 수용성 아크릴 수지의 3성분간 유기-무기 복합화 반응이 충분하지 못하여 금속 소지에 적용 시 필름형성이 불가능하며, 상기 공정의 반응 시간이 약 6시간 이상이면 실란 커플링제의 가수분해물, 수분산성 콜로이달 실리카 및 수용성 아크릴 수지의 3성분 간의 과반응으로 인하여 유기-무기 실리카 복합체 수지의 분자량이 매우 커져 최종 조성물이 고점도화 되므로, 도장 작업성이 용이하지 못한 단점이 있다. 따라서, 유기-무기 실리카 복합체 수지 제조 공정의 반응 시간이 약 30분 내지 6시간인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 반응 시간이 약 1 내지 4시간이다.In addition, when the reaction time of the organic-inorganic silica composite resin manufacturing process is about 30 minutes or less, the organic-inorganic complexation reaction of the hydrolyzate of the silane coupling agent, the water-dispersible colloidal silica, and the water-soluble acrylic resin is insufficient for the metal. When applied to the substrate, film formation is impossible, and if the reaction time of the process is about 6 hours or more, the organic-inorganic silica composite is formed due to the overreaction between the three components of the hydrolyzate of the silane coupling agent, the water dispersible colloidal silica, and the water-soluble acrylic resin. Since the molecular weight of the resin is very large and the final composition is highly viscous, there is a disadvantage that the painting workability is not easy. Therefore, the reaction time of the organic-inorganic silica composite resin production process is preferably about 30 minutes to 6 hours, more preferably the reaction time is about 1 to 4 hours.

상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지 20 내지 50 중량%, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 5 내지 25 중량%, 수가용성 유기용제 10 내지 30 중량% 및 물 30 내지 60 중량%를 혼합하여 교반하여 수용성 방청 코팅제 조성물을 수득한다.20 to 50% by weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin, 5 to 25% by weight of the organic-inorganic silica composite resin, 10 to 30% by weight of water-soluble organic solvent, and 30 to 60% by weight of water are mixed and stirred to form a water-soluble rustproof coating composition To obtain.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, it is to be understood that the following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the invention.

실란 변성 수용성 아크릴 수지 합성Silane Modified Water Soluble Acrylic Resin Synthesis

합성예 1Synthesis Example 1

합성플라스크에 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 약 18 중량부를 투입한 후 약 120℃로 승온 하였다. 이후, 스티렌 약 19 중량부, 메틸메타아크릴레이트 약 14.9 중량부, 부틸아크릴레이트 약 13 중량부, 아크릴산 약 2.6 중량부, 비닐트리메톡시 실란 약 0.5중량부와 유기과산화물계 라디칼개시제인 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide, 75%) 약 0.7 중량부의 혼합물을 상기 합성플라스크로 약 3.5 시간에 걸쳐 균일 속도로 적하하였다. 적하 후 약 45분 동안 유지 반응시킨 후 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.2 중량부와 부틸셀로솔브 약 2.0 중량부를 투입하고 약 2.5시간 동안 유지 반응시켰다. 상기 혼합물을 약 80℃로 냉각하여 중화제인 트리에틸아민 약 4.0 중량부를 투입하여 약 20분 유지 반응시켰다. 이후, 결과물에 부틸셀로솔브 약 10 중량부, 증류수 약 16 중량부를 투입한 후 냉각함으로써 하기 표 1의 수용성 아크릴 수지를 얻었다.About 18 parts by weight of butyl cellosolve was added to the synthetic flask, and the temperature was raised to about 120 ° C. Thereafter, about 19 parts by weight of styrene, about 14.9 parts by weight of methyl methacrylate, about 13 parts by weight of butyl acrylate, about 2.6 parts by weight of acrylic acid, about 0.5 parts by weight of vinyltrimethoxy silane and benzoyl peroxide as an organic peroxide radical initiator (benzoyl peroxide, 75%) About 0.7 parts by weight of the mixture was added dropwise into the synthetic flask at a uniform rate over about 3.5 hours. After dropping, the reaction was carried out for about 45 minutes, and then 0.2 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) and 2.0 parts by weight of butyl cellosolve were added thereto, and the reaction was carried out for about 2.5 hours. The mixture was cooled to about 80 ° C., about 4.0 parts by weight of triethylamine as a neutralizing agent was added, and the mixture was maintained for about 20 minutes. Thereafter, about 10 parts by weight of butyl cellosolve and about 16 parts by weight of distilled water were added to the resultant, followed by cooling to obtain a water-soluble acrylic resin of Table 1 below.

합성예 2Synthesis Example 2

합성플라스크에 부틸셀로솔브 약 18 중량부를 투입한 후 약 120℃로 승온 하였다. 이후, 스티렌 약 18 중량부, 메틸메타아크릴레이트 약 14.9 중량부, 부틸아크릴레이트 약 13 중량부, 아크릴산 약 2.6 중량부, 비닐트리메톡시 실란 약 1.5중량부와 유기과산화물계 라디칼개시제인 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.7 중량부의 혼합물을 상기 합성플라스크로 약 3.5시간에 걸쳐 균일 속도로 적하하였다. 적하 후 45분 동안 유지 반응시킨 후 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.2 중량부와 부틸셀로솔브 약 2.0 중량부를 투입하고 약 2.5 시간 동안 유지 반응시켰다. 상기 혼합물을 약 80℃로 냉각하여 중화제인 트리에틸아민 약 4.0 중량부를 투입하여 약 20분간 유지 반응시켰다. 이후, 결과물에 부틸셀로솔브 약 10 중량부, 증류수 약 16 중량부를 투입한 후 냉각함으로써 하기 표 1의 수용성 아크릴 수지를 얻었다.About 18 parts by weight of butyl cellosolve was added to the synthetic flask, and the temperature was increased to about 120 ° C. Thereafter, about 18 parts by weight of styrene, about 14.9 parts by weight of methyl methacrylate, about 13 parts by weight of butyl acrylate, about 2.6 parts by weight of acrylic acid, about 1.5 parts by weight of vinyltrimethoxy silane and benzoyl peroxide as an organic peroxide radical initiator (75%) About 0.7 parts by weight of the mixture was added dropwise into the synthetic flask at a uniform rate over about 3.5 hours. After the dropwise addition, the reaction was carried out for 45 minutes, and then 0.2 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) and 2.0 parts by weight of butyl cellosolve were added thereto, and the reaction was carried out for about 2.5 hours. The mixture was cooled to about 80 ° C., about 4.0 parts by weight of triethylamine as a neutralizing agent was added, and the reaction was maintained for about 20 minutes. Thereafter, about 10 parts by weight of butyl cellosolve and about 16 parts by weight of distilled water were added to the resultant, followed by cooling to obtain a water-soluble acrylic resin of Table 1 below.

합성예 3Synthesis Example 3

합성플라스크에 부틸셀로솔브 약 18 중량부를 투입한 후 약 120℃로 승온 하였다. 이후, 스티렌 약 17 중량부, 메틸메타아크릴레이트 약 14.9 중량부, 부틸아크릴레이트 약 13 중량부, 아크릴산 약 2.6 중량부, 비닐트리메톡시 실란 약 2.5 중량부와 유기과산화물계 라디칼개시제인 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.7 중량부의 혼합물을 상기 합성플라스크로 약 3.5 시간에 걸쳐 균일 속도로 적하하였다. 적하 후 약 45분 동안 유지 반응시킨 후 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.2 중량부와 부틸셀로솔브 약 2.0 중량부를 투입하고 약 2.5시간 동안 유지 반응시켰다. 상기 혼합물을 80℃로 냉각하여 중화제인 트리에틸아민 약 4.0 중량부를 투입하여 약 20분 유지 반응시켰다. 이후, 결과물에 부틸셀로솔브 약 10 중량부, 증류수 약 16 중량부를 투입한 후 냉각함으로써 하기 표 1의 수용성 아크릴 수지를 얻었다.About 18 parts by weight of butyl cellosolve was added to the synthetic flask, and the temperature was increased to about 120 ° C. Then, about 17 parts by weight of styrene, about 14.9 parts by weight of methyl methacrylate, about 13 parts by weight of butyl acrylate, about 2.6 parts by weight of acrylic acid, about 2.5 parts by weight of vinyltrimethoxy silane and benzoyl peroxide as an organic peroxide radical initiator (75%) About 0.7 parts by weight of the mixture was added dropwise into the synthetic flask at a uniform rate over about 3.5 hours. After dropping, the reaction was carried out for about 45 minutes, and then 0.2 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) and 2.0 parts by weight of butyl cellosolve were added thereto, and the reaction was carried out for about 2.5 hours. The mixture was cooled to 80 ° C., about 4.0 parts by weight of triethylamine as a neutralizing agent was added, and the mixture was maintained for about 20 minutes. Then, butyl cellosolve in the result About 10 parts by weight and about 16 parts by weight of distilled water were added, followed by cooling to obtain a water-soluble acrylic resin of Table 1 below.

합성예 4Synthesis Example 4

합성플라스크에 부틸셀로솔브 약 18 중량부를 투입한 후 약 120℃로 승온 하였다. 이후, 스티렌 약 19.5 중량부, 메틸메타아크릴레이트 약 14.9 중량부, 부틸아크릴레이트 약 13 중량부, 아크릴산 약 2.6 중량부와 유기과산화물계 라디칼개시제인 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.7 중량부의 혼합물을 상기 합성플라스크로 약 3.5시간에 걸쳐 균일 속도로 적하하였다. 적하 후 약 45분 동안 유지 반응시킨 후 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.2 중량부와 부틸셀로솔브 약 2.0 중량부를 투입하고 2.5시간 동안 유지 반응시켰다. 상기 혼합물을 약 80℃로 냉각하여 중화제인 트리 에틸아민 약 4.0 중량부를 투입하여 약 20분 유지 반응시켰다. 이후, 결과물에 부틸셀로솔브 약 10 중량부, 증류수 약 16 중량부를 투입한 후 냉각함으로써 하기 표 1의 수용성 아크릴 수지를 얻었다.About 18 parts by weight of butyl cellosolve was added to the synthetic flask, and the temperature was increased to about 120 ° C. Then, a mixture of about 19.5 parts by weight of styrene, about 14.9 parts by weight of methyl methacrylate, about 13 parts by weight of butyl acrylate, about 2.6 parts by weight of acrylic acid, and about 0.7 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) which is an organic peroxide-based radical initiator The flask was added dropwise at a uniform rate over about 3.5 hours. After dropping, the reaction was carried out for about 45 minutes, and then 0.2 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) and about 2.0 parts by weight of butyl cellosolve were added and held for 2.5 hours. The mixture was cooled to about 80 ° C., and about 4.0 parts by weight of triethylamine, a neutralizing agent, was reacted for about 20 minutes. Thereafter, about 10 parts by weight of butyl cellosolve and about 16 parts by weight of distilled water were added to the resultant, followed by cooling to obtain a water-soluble acrylic resin of Table 1 below.

합성예 5Synthesis Example 5

합성플라스크에 부틸셀로솔브 약 18 중량부를 투입한 후 약 120℃로 승온 하였다. 이후, 스티렌 약 15 중량부, 메틸메타아크릴레이트 약 13.4 중량부, 부틸아크릴레이트 약 10.5 중량부, 아크릴산 약 2.6 중량부, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 약 8.5중량부와 유기과산화물계 라디칼개시제인 벤조일퍼옥사이드(75%) 0.7 중량부의 혼합물을 상기 합성플라스크로 약 3.5 시간 걸쳐 균일 속도로 적하하였다. 적하 후 약 45분 동안 유지 반응시킨 후 벤조일퍼옥사이드(75%) 약 0.2 중량부와 부틸셀로솔브 약 2.0 중량부를 투입하고 2.5시간 동안 유지 반응시켰다. 상기 혼합물을 약 80℃로 냉각하여 중화제인 트리에틸아민 약 4.0 중량부를 투입하여 약 20분 유지 반응시켰다. 이후, 결과물에 부틸셀로솔브 약 10 중량부, 증류수 약 16 중량부를 투입한 후 냉각함으로써 하기 표 1의 수용성 아크릴 수지를 얻었다.About 18 parts by weight of butyl cellosolve was added to the synthetic flask, and the temperature was increased to about 120 ° C. Thereafter, about 15 parts by weight of styrene, about 13.4 parts by weight of methyl methacrylate, about 10.5 parts by weight of butyl acrylate, about 2.6 parts by weight of acrylic acid, about 8.5 parts by weight of 2-hydroxyethyl acrylate and benzoyl which is an organic peroxide radical initiator 0.7 parts by weight of a mixture of peroxide (75%) was added dropwise into the synthetic flask at a uniform rate over about 3.5 hours. After dropping, the reaction was carried out for about 45 minutes, and then 0.2 parts by weight of benzoyl peroxide (75%) and about 2.0 parts by weight of butyl cellosolve were added and held for 2.5 hours. The mixture was cooled to about 80 ° C., about 4.0 parts by weight of triethylamine as a neutralizing agent was added, and the mixture was maintained for about 20 minutes. Thereafter, about 10 parts by weight of butyl cellosolve and about 16 parts by weight of distilled water were added to the resultant, followed by cooling to obtain a water-soluble acrylic resin of Table 1 below.

상기와 같은 방법으로 제조된 수용성 아크릴 수지의 합성예 1~5는 아래의 표1과 같다.Synthesis Examples 1 to 5 of the water-soluble acrylic resin prepared by the above method are shown in Table 1 below.

[표 1] 아크릴 수지 합성[Table 1] Acrylic resin synthesis

Figure 112008090907276-PAT00001
Figure 112008090907276-PAT00001

유기-무기 실리카 복합체 수지의 합성Synthesis of Organic-Inorganic Silica Composite Resin

제조예 1과 같이 설치된 합성플라스크에 γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란 약 80g과 아세트산 0.02g을 투입한 뒤, 증류수 20g을 투입하고 약 50℃에서 1시간 유지 반응하여 용액이 투명해진 것을 확인 후, 이 반응물에 합성예 5 에서 수용성 아크릴 수지를 약 200g을 투입하고 루독스 HSA를 약 100g투입하여 약 70℃에서 약 2시간 동안 유지한 후 증류수 약 100g을 투입하여 고형분 40%인 유기-무기 실리카 복합체 수지를 합성하였다.After adding about 80 g of γ- glycidoxy propyl trimethoxy silane and 0.02 g of acetic acid to the synthetic flask installed in Preparation Example 1, 20 g of distilled water was added and the reaction was maintained at about 50 ° C. for 1 hour to confirm that the solution became transparent. Thereafter, about 200 g of a water-soluble acrylic resin was added to the reactant in Synthesis Example 5, about 100 g of rudox HSA was added thereto, maintained at about 70 ° C. for about 2 hours, and then about 100 g of distilled water was added to the organic-inorganic material having a solid content of 40%. Silica composite resin was synthesized.

수용성방청코팅제 제조Soluble anticorrosive coating

수용성 방청 코팅제 조성물은, 상기 합성예 1 내지 4에서 수득된 수용성 아크릴 수지에 유기-무기 실리카 복합체수지 및 수가용성 유기용제, 소포제, 표면조절제, 물을 사용하여 하기 표 2에 기재된 바와 같은 중량부의 배합을 갖도록 혼합하여 교반하여 얻는다. 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3의 수용성 방청 코팅제 조성물은 표 2에서 나타난 바와 같다.The water-soluble rust-preventive coating composition is a blend of parts by weight as shown in Table 2 below, using an organic-inorganic silica composite resin and a water-soluble organic solvent, an antifoaming agent, a surface conditioner, and water to the water-soluble acrylic resins obtained in Synthesis Examples 1 to 4. It is obtained by mixing to have a mixture. The water-soluble rustproof coating composition of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are as shown in Table 2.

[표 2]TABLE 2

Figure 112008090907276-PAT00002
Figure 112008090907276-PAT00002

(위의 도료배합에서 사용된 대표적인 예는 다음과 같다. 수가용성 유기용제 는 부틸셀로솔브, 이소프로필알콜이며, 소포제는 Byk-020이고, 표면조절제는Byk-346이며, 크롬용액은 약 10% 암모늄 디크로메이트(ammonium dichromate) 수용액이다.)(Typical examples used in the above paint formulations are as follows. The water-soluble organic solvents are butyl cellosolve and isopropyl alcohol, the antifoaming agent is Byk-020, the surface control agent is Byk-346, and the chromium solution is about 10 % Aqueous solution of ammonium dichromate.)

상기 표 2의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 배합비에 따라, 합성예 1 내지 4의 아크릴 수지, 유기-무기 실리카 복합체 수지, 수가용성 유기용제, 물, 소포제, 표면조절제를 순서대로 넣으면서 교반함으로 수용성 방청 코팅제 조성물을 얻었다.According to the compounding ratio of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of Table 2, the acrylic resin, organic-inorganic silica composite resin, water-soluble organic solvent, water, antifoaming agent, surface control agent of Synthesis Examples 1 to 4 in order The water-soluble rustproof coating composition was obtained by stirring, putting.

수용성 방청 코팅제 평가Water Soluble Antirust Coating

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 수용성 방청 코팅제 조성물을 평가하기 위하여 아연도금강관(백관)에 5 내지 10㎛ 두께로 스프레이 도장하여, 24시간 자연 건조시킨 후 표 3의 물성평가 실험방법에 의해 평가하였다. 상기 수용성 강관용 코팅제 조성물의 물성 항목에 대한 결과의 평가가 표 3에 나타나 있다.In order to evaluate the water-soluble rust-preventive coating composition obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 by spray coating to a galvanized steel pipe (white pipe) with a thickness of 5 to 10㎛, and after naturally drying for 24 hours to evaluate the physical properties of Table 3 It evaluated by the experimental method. Evaluation of the results for the physical properties of the coating composition for water-soluble steel pipes is shown in Table 3.

Figure 112008090907276-PAT00003
Figure 112008090907276-PAT00003

상기 시험항목의 평가에서 알 수 있듯이 본 발명의 수용성 방청 코팅제 조성물은 아연도금강관(백관)에서 내식성을 비롯하여 부착성, 내알칼리성, 내수성, 내습성에서도 우수한 물성을 나타내었으며, 비교예 3의 크롬을 포함하는 수용성 방청 코팅제 조성물과 비교하여도 내식성에서는 대등한 물성을 나타내었다.As can be seen from the evaluation of the test item, the water-soluble rust-preventive coating composition of the present invention exhibited excellent physical properties in corrosion resistance, adhesion, alkali resistance, water resistance, and moisture resistance in galvanized steel pipes (white pipes). Compared with the water-soluble rust-preventive coating composition included, the corrosion resistance showed comparable physical properties.

상술한 본 발명의 수용성 방청코팅제는 비크롬성 수용성 방청코팅제로 종래의 유기용제형 강관방청코팅제를 대체 사용할 수 있으며, 아연도금강관(백관)에 도 장되어 부착성, 방청성, 내알칼리성, 내수성, 내습성 등의 우수한 물성을 갖는다.The water-soluble anti-corrosive coating agent of the present invention described above can be used as a non-chromic water-soluble anti-corrosive coating agent can replace the conventional organic solvent type steel pipe anti-corrosive coating agent, coated on a galvanized steel pipe (white pipe), adhesion, rust resistance, alkali resistance, water resistance, It has excellent physical properties such as moisture resistance.

이상, 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. I can understand that you can.

Claims (10)

중량평균분자량이 15,000 내지 30,000이고, 산가가 35mgKOH/g 내지 60mgKOH/g인 실란 변성 수용성 아크릴 수지 20 내지 50 중량%;20 to 50% by weight of a silane-modified water-soluble acrylic resin having a weight average molecular weight of 15,000 to 30,000 and an acid value of 35 mgKOH / g to 60 mgKOH / g; 유기-무기 실리카 복합체 수지 5 내지 25 중량%;5-25 wt% of organic-inorganic silica composite resin; 수가용성 유기용제 10 내지 30 중량%; 및10 to 30% by weight of a water-soluble organic solvent; And 물 30 내지 60 중량%를 포함하는 수용성 방청 코팅제 조성물.Water-soluble antirust coating composition comprising 30 to 60% by weight of water. 제1항에 있어서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 유리전이온도가 15 내지 40℃이고, 불휘발분 40 내지 70%인 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.The water-soluble antirust coating composition according to claim 1, wherein the silane-modified water-soluble acrylic resin has a glass transition temperature of 15 to 40 ° C and a nonvolatile content of 40 to 70%. 제 1항에 있어서, 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지는 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 메틸아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 스티렌(styrene), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate), 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴산(acrylic acid) 및 이타콘산(itaconic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 아크릴 수지 모노머 100 중량부에 대하여 비닐트리메톡시 실란(vinyltrimethoxysilane), 비닐트 리에톡시 실란(vinyltriethoxysilane) 및 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란(vinyltris(2-methoxyethoxy)silane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 비닐계 실란 0.5 내지 10 중량부를 변성시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.The method of claim 1, wherein the silane-modified water-soluble acrylic resin is methyl methacrylate (methyl methacrylate), methyl acrylate (methyl acrylate), ethyl acrylate (ethyl acrylate), styrene (styrene), 2-ethylhexyl acrylate ( 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid , Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane and vinyltris based on 100 parts by weight of at least one acrylic resin monomer selected from the group consisting of acrylic acid and itaconic acid. 0.5 to 10 parts by weight of at least one vinyl silane selected from the group consisting of (2-methoxyethoxy) silane (vinyltris (2-methoxyethoxy) silane) Water-soluble anti-corrosive coating composition characterized in that the sex. 제1항에 있어서, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.The water-soluble rust-preventing coating composition according to claim 1, wherein the organic-inorganic silica composite resin is obtained by an organic-inorganic complexation reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent. 제4항에 있어서, 상기 수용성 아크릴 수지는 수산기가가 30 내지 100mgKOH/g 이고, 상기 수분산성 콜로이달 실리카는 SiO2 함량이 10 내지 50 중량%이며, 상기 실란 커플링제의 가수분해물은 γ-아미노프로필트리메톡시 실란(γ-aminopropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필트리에톡시 실란(γ-aminopropyltriethoxysilane), γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란(γ-glycidxoxypropyltimethoxysilane), γ-메타아크릴옥시프로필트리에톡시 실란(γ-methacryloxypropyltriethoxysilane) 및 N-[2-(비닐벤질아미노)에틸]-3-아미노프로필트리메톡시 실란(N-[2-(vinylbenzylamino)ethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 실란커플링제의 가수분해물인 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.According to claim 4, wherein the water-soluble acrylic resin has a hydroxyl value of 30 to 100mgKOH / g, the water-dispersible colloidal silica has a SiO 2 content of 10 to 50% by weight, the hydrolyzate of the silane coupling agent is γ-amino Γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidxoxypropyltimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxy At least one selected from the group consisting of silane (γ-methacryloxypropyltriethoxysilane) and N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxy silane (N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane) It is a hydrolyzate of any one silane coupling agent, The water-soluble antirust coating composition characterized by the above-mentioned. 제4항에 있어서, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지는 상기 실란 커플링제 100 중량부를 가수분해한 후, 상기 실란 커플링제의 가수분해물과 상기 수용성 아크릴 수지 150 내지 400 중량부, 상기 수분산성 콜로이달 실리카 80 내지 160 중량부를 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.The method of claim 4, wherein the organic-inorganic silica composite resin is hydrolyzed 100 parts by weight of the silane coupling agent, the hydrolyzate of the silane coupling agent and 150 to 400 parts by weight of the water-soluble acrylic resin, the water-dispersible colloidal silica Water-soluble rust-preventive coating composition characterized in that it is prepared by reacting 80 to 160 parts by weight. 제1항에 있어서, 상기 수가용성 유기용제는 메틸알콜(methylalcohol), 에틸알콜(ethylalcohol), n-프로필알콜(n-propylalcohol), 이소프로필알콜(isopropylalcohol), n-부틸알콜(n-butylalcohol), sec-부틸알콜(sec-butylalcohol), tert-부틸알콜(tert-butylalcohol), 에틸렌글리콜 모노 메틸에테르(ethylene glycol monomethyl ether), 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(ethylene glycol monotheyl ether) 및 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.According to claim 1, wherein the water-soluble organic solvent is methyl alcohol (methylalcohol), ethyl alcohol (ethylalcohol), n-propylalcohol (n-propylalcohol), isopropyl alcohol (isopropylalcohol), n-butylalcohol (n-butylalcohol) sec-butylalcohol, tert-butylalcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monotheyl ether and butyl cellosolve water-soluble anti-corrosive coating composition, characterized in that at least one selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, 상기 수용성 방청 코팅제 조성물 100 중량부에 대하여 소포제, 표면 조절제 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 0.2 내지 4 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물.The water-soluble rustproof coating composition according to claim 1, further comprising 0.2 to 4 parts by weight of an additive including an antifoaming agent, a surface conditioner or a mixture thereof, based on 100 parts by weight of the water-soluble rustproof coating composition. 중량평균분자량이 15,000 내지 30,000이고, 산가가 35mgKOH/g 내지 60mgKOH/g이며, 유리전이온도가 15 내지 40℃이고, 불휘발분 40 내지 70%인 실란 변성 수용성 아크릴 수지를 마련하는 단계;Preparing a silane-modified water-soluble acrylic resin having a weight average molecular weight of 15,000 to 30,000, an acid value of 35 mgKOH / g to 60 mgKOH / g, a glass transition temperature of 15 to 40 ° C., and a nonvolatile content of 40 to 70%; 수용성 아크릴 수지, 수분산성 콜로이달 실리카 및 실란 커플링제의 가수분해물의 유기-무기 복합화 반응에 의해 유기-무기 실리카 복합체 수지를 제조하는 단계;Preparing an organic-inorganic silica composite resin by an organic-inorganic complex reaction of a hydrolyzate of a water-soluble acrylic resin, a water dispersible colloidal silica, and a silane coupling agent; 상기 실란 변성 수용성 아크릴 수지 20 내지 50 중량%, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지 5 내지 25 중량%, 수가용성 유기용제 10 내지 30 중량% 및 물 30 내지 60 중량%를 혼합하여 교반하는 단계를 포함하는 수용성 방청 코팅제 조성물의 제조방법.20 to 50% by weight of the silane-modified water-soluble acrylic resin, 5 to 25% by weight of the organic-inorganic silica composite resin, 10 to 30% by weight of a water-soluble organic solvent and 30 to 60% by weight of water, comprising the steps of mixing and stirring Method for producing a water-soluble antirust coating composition. 제9항에 있어서, 상기 유기-무기 실리카 복합체 수지를 제조하는 단계는 30 내지 130℃ 공정온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수용성 방청 코팅제 조성물의 제조방법.The method of claim 9, wherein the preparing of the organic-inorganic silica composite resin is performed at a process temperature of 30 to 130 ° C. 11.
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