KR20140034740A - 에폭시-기재 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

경화성 에폭시-기재 코팅 조성물 및 경화된 에폭시-기재 코팅 조성물을 기재한다. 경화성 코팅 조성물은 전형적으로 2-액형(two-part) 에폭시-기재 제제이다. 경화된 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물이 깨끗한 표면 또는 탄화수소-함유 물질로 오염된 표면에 적용되는 것과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 경화된 코팅 조성물은 전형적으로 탄화수소-함유 물질의 존재 하에서도 기재에 효과적으로 접합된다.

Description

에폭시-기재 코팅 조성물{EPOXY-BASED COATING COMPOSITIONS}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2010년 12월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/426006호의 이익을 청구하며, 이의 개시내용은 이의 전부가 본 명세서에 참고로 포함된다.
경화성 에폭시-기재 코팅 조성물 및 경화된 에폭시-기재 코팅 조성물, 뿐만 아니라 에폭시-기재 코팅 조성물을 포함하는 용품을 기재한다.
코팅 조성물은 때때로 탄화수소-함유 물질, 예컨대 각종 오일 및 윤활제로 오염될 수 있는 기재에 적용될 필요가 있다. 오일 및 윤활제 오염은 비히클, 예컨대 자동차, 오일 저장 탱크, 엔진 룸 표면 등의 일부인 기재에 대해서는 흔한 것이다. 이러한 오염의 존재는 기재에 대한 코팅의 양호한 접합을 방해할 수 있다.
기재의 표면으로부터 탄화수소-함유 물질을 제거하는 것은 어려울 수 있다. 건식 와이핑(dry wiping) 및/또는 압축 공기를 사용하는 것과 같은 기계적 방법은 표면 상에 얇은 탄화수소-함유 물질층을 남겨 두는 경향이 있다. 액체 세정 조성물은 효과적일 수 있지만, 이들 조성물은 전형적으로 수집하여 재활용하거나 폐기할 필요가 있다. 또한, 세정 단계 후에 건조 단계가 전형적으로 필요하다.
일부 접착제 조성물은 접착제가 적용되는 기재의 표면으로부터 탄화수소-함유 물질의 전부를 제거하지 않고 사용될 수 있다고 공지되어 있다. 예에는 PCT 특허 출원 공개 제WO 2010/011710 A2호 (캄프벨(Campbell) 등), 제WO 2010/039614 A2호 (콜로로트(Kolowrot) 등), 및 제WO 2009/059007 A2호 (프레슬리(Pressley) 등)이 포함된다.
경화성 에폭시-기재 코팅 조성물 및 경화된 에폭시-기재 코팅 조성물을 기재한다. 경화성 코팅 조성물은 전형적으로 2-액형(two-part) 에폭시-기재 제제이다. 경화된 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물이 깨끗한 표면 또는 탄화수소-함유 물질로 오염된 표면에 적용되는 것과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 경화된 코팅 조성물은 전형적으로 탄화수소-함유 물질의 존재 하에서도 기재에 효과적으로 접합된다.
제1 양태에서, 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 경화성 코팅 조성물을 제공한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중의 에폭시 수지, b) 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중의 경화제, c) 오일 치환제(oil displacing agent), d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제(toughening agent)를 함유한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 포함한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다.
제2 양태에서, 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 함유하는 경화된 코팅 조성물을 제공한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 함유한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다. 제3 양태에서, 용품을 제공한다. 용품은 1) 기재 및 2) 기재에 인접하고, 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 함유하는 경화된 코팅 조성물을 포함한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 함유한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다.
제4 양태에서, 기재의 코팅 방법을 제공한다. 방법은 기재를 제공하는 단계, 및 기재에 인접한 경화성 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 함유한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다. 방법은 경화성 코팅 조성물을 경화시켜서 기재에 인접한 경화된 코팅 조성물을 제공하는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 요약은 본 발명의 각각의 실시양태 또는 모든 구현 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 하기의 발명의 상세한 설명 및 실시예는 이들 실시양태를 보다 구체적으로 예시한다.
경화성 코팅 조성물, 및 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물인 경화된 코팅 조성물을 기재한다. 보다 구체적으로는, 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 함유한다. 경화성 코팅 조성물은 전형적으로 기재의 적어도 한 표면에 적용된 후 경화된다. 기재의 적어도 한 표면은 깨끗하거나 또는 탄화수소-함유 물질로 오염될 수 있다.
경화성 코팅 조성물은 종종 2-액형 조성물의 형태이다. 에폭시 수지는 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 사용 전에 경화제로부터 분리된다. 즉, 에폭시 수지는 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중에 존재하고, 경화제는 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중에 존재한다. 제1 부분은 에폭시 수지와 반응하지 않거나 에폭시 수지의 오직 일부와만 반응하는 다른 구성성분을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 부분은 경화제와 반응하지 않거나, 경화제의 오직 일부와만 반응하는 다른 구성성분을 포함할 수 있다. 오일 치환제, 오일 흡수 섬유, 및 임의적인 강인화제는 제1 부분 중에, 제2 부분 중에, 제1 부분과 제2 부분 모두 중에, 또는 제3 부분 중에 포함될 수 있다. 다양한 부분이 함께 혼합될 경우, 구성성분이 반응하여 경화된 코팅 조성물을 형성한다.
경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중에 포함된 에폭시 수지는 분자 당 적어도 하나의 에폭시 작용기 (즉, 옥시란기)를 함유한다. 본 명세서에 사용되는 용어 옥시란기는 하기의 2가의 기를 말한다.
Figure pct00001
별표는 다른 기에 대한 옥시란기의 부착 부위를 나타낸다. 옥시란기가 에폭시 수지의 말단 위치에 있다면, 옥시란기는 전형적으로 수소 원자에 결합된다.
Figure pct00002
이러한 말단 옥시란기는 종종 글리시딜기의 부분이다.
Figure pct00003
에폭시 수지는 분자 당 적어도 하나의 옥시란기를 가지며, 종종 분자 당 적어도 2개의 옥시란기를 갖는다. 예를 들어, 에폭시 수지는 분자당 1 내지 10개, 2 내지 10개, 1 내지 6개, 2 내지 6개, 1 내지 4개, 또는 2 내지 4개의 옥시란기를 가질 수 있다. 옥시란기는 보통 글리시딜기의 부분이다.
에폭시 수지는 경화 전에 원하는 점도 특징을 제공하고, 경화 후에 원하는 기계적 특징을 제공하도록 선택되는 단일의 물질이거나 물질들의 혼합물일 수 있다. 에폭시 수지가 물질들의 혼합물이면, 혼합물 중의 에폭시 수지 중 적어도 하나는 통상적으로 분자 당 적어도 2개의 옥시란기를 갖도록 선택된다. 예를 들어, 혼합물 중의 제1 에폭시 수지는 2 내지 4개 또는 이를 초과하는 옥시란기를 가질 수 있으며, 혼합물 중의 제2 에폭시 수지는 1 내지 4개의 옥시란기를 가질 수 있다. 이들 예의 일부에서, 제1 에폭시 수지는 2 내지 4개의 글리시딜기를 갖는 제1 글리시딜 에테르이고, 제2 에폭시 수지는 1 내지 4개의 글리시딜기를 갖는 제2 글리시딜 에테르이다.
옥시란기가 아닌 에폭시 수지 분자의 부분 (즉, 옥시란기를 제한 에폭시 수지 분자)은 방향족, 지방족 또는 이들의 조합일 수 있고, 선형, 분지형, 환형 또는 이들의 조합일 수 있다. 에폭시 수지의 방향족 및 지방족 부분은 옥시란기와 반응성이 아닌 헤테로원자 또는 다른 기를 포함할 수 있다. 즉, 에폭시 수지는 할로기, 에테르 연결기에서와 같은 옥시기, 티오 에테르 연결기에서와 같은 티오기, 카르보닐기, 카르보닐옥시기, 카르보닐이미노기, 포스포노기, 설포노기, 니트로기, 니트릴기 등을 포함할 수 있다. 에폭시 수지는 또한 실리콘계 물질, 예컨대 폴리다이오르가노실록산계 물질일 수 있다.
에폭시 수지는 임의의 적합한 분자량을 가질 수 있지만, 중량 평균 분자량은 통상적으로 적어도 100 그램/몰, 적어도 150 그램/몰, 적어도 175 그램/몰, 적어도 200 그램/몰, 적어도 250 그램/몰, 또는 적어도 300 그램/몰이다. 중합체 에폭시 수지에 대한 중량 평균 분자량은 최대 50,000 g/몰이거나 심지어는 더 높을 수 있다. 중량 평균 분자량은 종종 최대 40,000 g/몰, 최대 20,000 g/몰, 최대 10,000 g/몰, 최대 5,000 g/몰, 최대 3,000 g/몰 또는 최대 1,000 g/몰이다. 예를 들어, 중량 평균 분자량은 100 내지 50,000 g/몰의 범위, 100 내지 20,000 g/몰의 범위, 10 내지 10,000 g/몰의 범위, 100 내지 5,000 g/몰의 범위, 200 내지 5,000 g/몰의 범위, 100 내지 2,000 g/몰의 범위, 200 내지 2,000 g/몰의 범위, 100 내지 1,000 g/몰의 범위 또는 200 내지 1,000 g/몰의 범위일 수 있다.
적합한 에폭시 수지는 전형적으로 실온 (예를 들어, 약 20℃ 내지 약 25℃ 또는 약 20℃ 내지 약 30℃)에서 액체이다. 그러나, 적합한 유기 용매 중에 용해될 수 있는 에폭시 수지가 또한 사용될 수 있다. 대부분의 실시양태에서, 에폭시 수지는 글리시딜 에테르이다. 예시적인 글리시딜 에테르는 하기 화학식 (I)의 것일 수 있다.
[하기 화학식 I]
Figure pct00004
화학식 (I)에서, 기 R2는 방향족, 지방족, 또는 이들의 조합인 p-가 기이다. 기 R2는 선형, 분지형, 환형 또는 이들의 조합일 수 있다. 기 R2는 임의로 할로기, 옥시기, 티오기, 카르보닐기, 카르보닐옥시기, 카르보닐이미노기, 포스포노기, 설포노기, 니트로기, 니트릴기 등을 포함할 수 있다. 변수 p는 1 이상의 임의의 적합한 정수일 수 있지만, p는 종종 2 내지 10 범위, 2 내지 6 범위, 또는 2 내지 4 범위의 정수이다.
화학식 (I)의 일부 예시적인 에폭시 수지에서, 변수 p는 2이고 (즉, 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르임), R2는 알킬렌 (즉, 알킬렌은 알칸의 2가 라디칼이고, 알칸-디일로서 지칭될 수 있음), 헤테로알킬렌 (즉, 헤테로알킬렌은 헤테로알칸의 2가 라디칼이고, 헤테로알칸-디일로서 지칭될 수 있음), 아릴렌 (즉, 아렌 화합물의 2가 라디칼), 또는 이들의 조합을 포함한다. 적합한 알킬렌기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 20이거나, 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 적합한 헤테로알킬렌기는 종종 탄소 원자수가 2 내지 50이거나, 탄소 원자수가 2 내지 40이거나, 탄소 원자수가 2 내지 30이거나, 탄소 원자수가 2 내지 20이거나, 탄소 원자수가 2 내지 10이거나, 탄소 원자수가 2 내지 6이며, 헤테로원자수가 1 내지 10이거나, 헤테로원자수가 1 내지 6이거나, 또는 헤테로원자수가 1 내지 4이다. 헤테로알킬렌 중의 헤테로원자는 옥시, 티오, 또는 -NH-기로부터 선택될 수 있으나, 종종 옥시기이다. 적합한 아릴렌기는 종종 탄소 원자수가 6 내지 18이거나 또는 탄소 원자수가 6 내지 12이다. 예를 들어, 아릴렌은 페닐렌 또는 바이페닐렌(biphenylene)일 수 있다. 기 R2는 임의로 할로기, 옥시기, 티오기, 카르보닐기, 카르보닐옥시기, 카르보닐이미노기, 포스포노기, 설포노기, 니트로기, 니트릴기 등을 추가로 포함할 수 있다. 변수 p는 보통 2 내지 4 범위의 정수이다.
화학식 (I)의 일부 에폭시 수지는 R2가 (a) 아릴렌기 또는 (b) 알킬렌, 헤테로알킬렌, 또는 둘 모두와 조합된 아릴렌기를 포함하는 다이글리시딜 에테르이다. 기 R2는 추가로 임의적인 기, 예컨대, 할로기, 옥시기, 티오기, 카르보닐기, 카르보닐옥시기, 카르보닐이미노기, 포스포노기, 설포노기, 니트로기, 니트릴기 등을 포함할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 예를 들어, 적어도 2개의 하이드록실기를 갖는 방향족 화합물을 과잉의 에피클로로하이드린과 반응시킴으로써, 제조될 수 있다. 적어도 2개의 하이드록실기를 갖는 유용한 방향족 화합물의 예에는 레조르시놀, 카테콜, 하이드로퀴논, p,p'-다이하이드록시다이벤질, p,p'-다이하이드록시페닐설폰, p,p'-다이하이드록시벤조페논, 2,2'-다이하이드록시페닐 설폰 및 p,p'-다이하이드록시벤조페논이 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 또다른 예에는 다이하이드록시다이페닐메탄, 다이하이드록시다이페닐다이메틸메탄, 다이하이드록시다이페닐에틸메틸메탄, 다이하이드록시다이페닐메틸프로필메탄, 다이하이드록시다이페닐에틸페닐메탄, 다이하이드록시다이페닐프로필렌페닐메탄, 다이하이드록시다이페닐부틸페닐메탄, 다이하이드록시다이페닐톨릴에탄, 다이하이드록시다이페닐톨릴메틸메탄, 다이하이드록시다이페닐다이사이클로헥실메탄 및 다이하이드록시다이페닐사이클로헥산의 2,2', 2,3', 2,4', 3,3', 3,4' 및 4,4' 이성질체가 포함된다.
화학식 (I)의 몇몇 구매가능한 다이글리시딜 에테르 에폭시 수지는 비스페놀 A (즉, 비스페놀 A는 4,4 -다이하이드록시다이페닐메탄임)로부터 유래된다. 예에는 헥시온 스페셜티 케미컬즈, 인크.(Hexion Specialty Chemicals, Inc.) (미국 텍사스주 휴스톤 소재)로부터 상표명 에폰(EPON) (예를 들어, 에폰 828, 에폰 872 및 에폰 1001)으로 입수할 수 있는 것들, 다우 케미컬 코.(Dow Chemical Co.) (미국 미시건주 미들랜드 소재)로부터 상표명 데르(DER) (예를 들어, 데르 331, 데르 332 및 데르 336)로 입수할 수 있는 것들 및 다이니폰 잉크 앤드 케미컬즈 인크.(Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) (일본 치바 소재)로부터 상표명 에피클론(EPICLON) (예를 들어, 에피클론 850)으로 입수할 수 있는 것들이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 구매가능한 다이글리시딜 에테르 에폭시 수지는 비스페놀 F (즉, 비스페놀 F는 2,2 -다이하이드록시다이페닐메탄임)로부터 유도된다. 예에는 다우 케미컬 코.로부터 상표명 데르 (예를 들어, 데르 334)로 입수할 수 있는 것들 및 다이니폰 잉크 앤드 케미컬즈 인크.로부터 상표명 에피클론 (예를 들어, 에피클론 830)으로 입수할 수 있는 것들이 포함되나, 이에 한정되지 않는다.
화학식 (I)의 다른 에폭시 수지는 폴리(알킬렌 옥사이드) 다이올의 다이글리시딜 에테르이다. 이들 에폭시 수지는 또한 폴리(알킬렌 글리콜) 다이올의 다이글리시딜 에테르로 지칭될 수 있다. 변수 p는 2이고, R2는 산소 헤테로원자를 갖는 헤테로알킬렌이다. 폴리(알킬렌 글리콜) 부분은 공중합체 또는 단독중합체일 수 있고, 종종 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬렌 단위를 포함한다. 예에는 폴리(에틸렌 옥사이드) 다이올의 다이글리시딜 에테르, 폴리(프로필렌 옥사이드) 다이올의 다이글리시딜 에테르, 및 폴리(테트라메틸렌 옥사이드) 다이올의 다이글리시딜 에테르가 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 유형의 에폭시 수지, 예컨대 중량 평균 분자량이 약 400 g/몰, 약 600 g/몰 또는 약 1000 g/몰인 폴리(프로필렌 옥사이드) 다이올 또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 다이올로부터 유래된 것들은 폴리사이언스즈 인크.(Polysciences, Inc.) (미국 펜실배니아주 워링톤 소재)로부터 구매할 수 있다.
화학식 (I)의 또 다른 에폭시 수지는 알칸 다이올의 다이글리시딜 에테르 (R2는 알킬렌이고, 변수 p는 2임)이다. 예에는 1,4-다이메탄올 사이클로헥실의 다이글리시딜 에테르, 1,4-부탄다이올의 다이글리시딜 에테르, 및 수소화 비스페놀 A로부터 형성된 지환족 다이올의 다이글리시딜 에테르, 예컨대 헥시온 스페셜티 케미컬즈, 인크.(Hexion Specialty Chemicals, Inc.) (미국 오하이오주 콜럼부스 소재)로부터 상표명 에포넥스(EPONEX) (예를 들어, 에포넥스 1510) 및 씨브이씨 써모셋 스페셜티즈(CVC Thermoset Specialties) (미국 뉴저지주 모리스타운 소재)로부터 상표명 에팔로이(EPALLOY) (예를 들어, 에팔로이 5001) 하에 구매가능한 것이 포함된다.
일부 응용의 경우, 경화성 코팅 조성물에서 사용하기 위해서 선택되는 에폭시 수지는 페놀 노볼락 수지의 글리시딜 에테르인 노볼락 에폭시 수지이다. 이들 수지는 예를 들어, 페놀을 산성 촉매의 존재 하에서 과량의 포름알데히드와 반응시켜서 페놀 노볼락 수지를 생성함으로써 제조될 수 있다. 이어서, 페놀 노발락 수지를 수산화나트륨의 존재 하에서 에피클로하이드린과 반응시켜서 노볼락 에폭시 수지를 제조한다. 생성된 노볼락 에폭시 수지는 전형적으로 2개를 초과하는 옥시란기를 가지며, 높은 가교 밀도를 갖는 경화된 코팅 조성물을 제조하는데 사용될 수 있다. 노볼락 에폭시 수지의 사용은 내부식성, 내수성, 내화학성 또는 이들의 조합이 바람직한 응용에서 특히 바람직할 수 있다. 이러한 노볼락 에폭시 수지는 폴리[(페닐 글리시딜 에테르)-co-포름알데히드]이다. 다른 적합한 노볼락 수지는 헌츠만 어드밴스트 머티어리얼즈(Huntsman Advanced Materials) (미국 텍사스주 우드랜즈 소재)로부터 상표명 아랄디트(ARALDITE) (예를 들어, 아랄디트 GY289, 아랄디트 EPN 1183, 아랄디트 EP 1179, 아랄디트 EPN 1139, 및 아랄디트 EPN 1138) 하에 구매가능하고, 씨브이씨 써모셋 스페셜티즈 (미국 뉴저지주 모리스타운 소재)로부터 상표명 에팔로이 (예를 들어, 에팔로이 8230) 하에 구매가능하고, 다우 케미컬(Dow Chemical) (미국 미시건주 미들랜드 소재)로부터 상표명 덴(DEN) (예를 들어, 덴 424 및 덴 431) 하에 구매가능하다.
또다른 에폭시 수지에는 적어도 2개의 글리시딜기를 갖는 실리콘 수지 및 적어도 2개의 글리시딜기를 갖는 난연성 에폭시 수지 (예를 들어, 적어도 2개의 글리시딜기를 갖는 브롬화된 비스페놀형 에폭시 수지, 예컨대 상표명 데르 580으로 다우 케미컬 코. (미국 미시건주 미들랜드 소재)로부터 구매가능한 것)가 포함된다.
에폭시 수지는 종종 물질들의 혼합물이다. 예를 들어, 에폭시 수지는 경화 전에 원하는 점도 또는 유동 특징을 제공하는 혼합물이 되도록 선택될 수 있다. 혼합물은 더 낮은 점도를 갖는 반응성 희석제로 지칭되는 적어도 하나의 제1 에폭시 수지 및 더 높은 점도를 갖는 적어도 하나의 제2 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 반응성 희석제는 에폭시 수지 조성물의 점도를 낮추는 경향이 있으며, 종종 포화된 분지형 골격 또는 포화되거나 또는 포화되지 않은 환형 골격 중 하나를 갖는다. 예에는 레조르시놀의 다이글시딜 에테르, 사이클로헥산 다이메탄올의 다이글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜의 다이글리시딜 에테르 및 트라이메틸올프로판의 트라이글리시딜 에테르가 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 사이클로헥산 다이메탄올의 다이글리시딜 에테르는 헥시온 스페셜티 케미컬즈 (미국 오하이오주 콜럼부스 소재)로부터 상표명 헬록시 모디파이어(HELOXY MODIFIER) (예를 들어, 헬록시 모디파이어 107) 하에 구매가능하고, 에어 프로덕츠 앤드 케미컬 인크.(Air Products and Chemical Inc.) (미국 펜실배니아주 알렌타운 소재)로부터 상표명 에포딜(EPODIL) (예를 들어, 에포딜 757) 하에 구매가능하다. 다른 반응성 희석제는 오직 하나의 작용기 (즉, 옥시란기), 예를 들어, 다양한 모노글리시딜 에테르를 갖는다. 일부 예시적인 모노글리시딜 에테르에는 탄소 원자수가 1 내지 20, 탄소 원자수가 1 내지 12, 탄소 원자수가 1 내지 8, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬기를 갖는 알킬 글리시딜 에테르가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. 구매가능한 몇몇 예시적인 모노글리시딜 에테르에는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬 인크. (미국 펜실배니아주 알렌타운 소재)로부터의 상표명 에포딜, 예컨대 에포딜 746 (2-에틸헥실 글리시딜 에테르), 에포딜 747 (지방족 글리시딜 에테르) 및 에포딜 748 (지방족 글리시딜 에테르) 하의 것이 포함된다.
또 다른 에폭시 수지는 아민 블러싱(blushing)을 감소시키도록 설계된다. 이들 에폭시 수지는 통상적으로 비교적 낮은 수준에서 경화성 코팅 조성물에 첨가된다. 이러한 에폭시 수지는 헌츠만 어드밴스트 머티어리얼즈 (미국 텍사스주 우드랜즈 소재)로부터 상표명 애디드(added) DW 1765 하에 구매가능하다. 이 물질은 페이스트 유사 컨시스턴시(consistency)를 갖지만, 액체 에폭시 수지를 기재로 한다.
대부분의 실시양태에서, 에폭시 수지는 하나 이상의 글리시딜 에테르를 포함하며, 에폭시 에스테르를 포함하지 않는다. 그러나, 에폭시 에스테르는 경화성 코팅 조성물 중에 오일 치환제로서 포함될 수 있다.
경화성 코팅 조성물은 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 및 제2 부분을 합한 중량을 기준으로 (즉, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로) 적어도 20 중량%의 에폭시 수지를 포함한다. 더 낮은 수준이 사용되면, 경화된 코팅 조성물은 바람직한 코팅 특징을 제공하기에 충분한 중합체 물질 (예를 들어, 에폭시 수지)를 함유할 수 없다. 일부 경화성 코팅 조성물은 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 또는 적어도 50 중량%의 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 경화성 코팅 조성물은 종종 최대 80 중량%의 에폭시 수지를 포함한다. 예를 들어, 경화성 코팅 조성물은 최대 75 중량%, 최대 70 중량%, 최대 65 중량%, 또는 최대 60 중량%의 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%, 20 내지 70 중량%, 30 내지 90 중량%, 30 내지 80 중량%, 30 내지 70 중량%, 30 내지 60 중량%, 40 내지 90 중량%, 40 내지 80 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 60 중량%, 50 내지 80 중량%, 또는 50 내지 70 중량%의 에폭시 수지를 함유한다.
에폭시 수지는 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중에 존재하는 경화제와 반응함으로써 경화된다. 달리 언급하면, 에폭시 수지는 전형적으로 저장 동안, 또는 경화성 코팅 조성물을 사용하기 전에, 경화제로부터 분리된다. 경화제는 적어도 2개의 1차 아미노기, 적어도 2개의 2차 아미노기 또는 이들의 조합을 갖는다. 즉, 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴로부터 선택됨)의 적어도 2개의 기를 갖는다. 적합한 알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 탄소 원자수가 1 내지 6이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 알킬기는 환형, 분지형, 선형 또는 이들의 조합일 수 있다. 적합한 아릴기는 통상적으로 페닐 또는 바이페닐기와 같이 탄소 원자수가 6 내지 12이다. 적합한 알킬아릴기는 아릴로 치환된 알킬 또는 알킬로 치환된 아릴 중 어느 하나일 수 있다. 상술된 동일한 아릴 및 알킬기는 알킬아릴기에서 사용될 수 있다.
경화성 코팅 조성물의 제1 부분 및 제2 부분이 함께 혼합되는 경우, 경화제의 1차 및/또는 2차 아미노기는 에폭시 수지의 옥시란기와 반응한다. 이러한 반응은 옥시란기를 개환시켜, 경화제를 에폭시 수지에 공유 결합시킨다. 반응은 화학식 -OCH2-CH2-NR1- (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴임)의 2가 기를 형성한다.
적어도 2개의 아미노기를 제한 경화제 (즉, 아미노기가 아닌 경화제의 부분)는 임의의 적합한 방향족기, 지방족기 또는 이들의 조합일 수 있다. 몇몇 아민 경화제는 적어도 2개의 1차 아미노기, 적어도 2개의 2차 아미노기, 또는 적어도 하나의 1차 아미노기 및 적어도 하나의 2차 아미노기가 존재한다는 추가의 제한이 있는 화학식 (II)의 화합물이다.
[화학식 II]
Figure pct00005
R1 기는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴이다. R1에 대한 적합한 알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 탄소 원자수가 1 내지 6이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 알킬기는 환형, 분지형, 선형 또는 이들의 조합일 수 있다. R1에 대한 적합한 아릴기는 종종 페닐 또는 바이페닐기와 같이 탄소 원자수가 6 내지 12이다. R1에 대한 적합한 알킬아릴기는 아릴로 치환된 알킬 또는 알킬로 치환된 아릴 중 어느 하나일 수 있다. 상술된 동일한 아릴 및 알킬기는 알킬아릴기에서 사용될 수 있다. R3은 각각 독립적으로 알킬렌, 헤테로알킬렌 또는 이들의 조합이다. 적합한 알킬렌기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 18이거나, 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 탄소 원자수가 1 내지 6이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 적합한 헤테로알킬렌기는 2개의 알킬렌기 사이에 위치하는 적어도 하나의 옥시, 티오 또는 -NH- 기를 갖는다. 적합한 헤테로알킬렌기는 종종 탄소 원자수가 2 내지 50, 탄소 원자수가 2 내지 40, 탄소 원자수가 2 내지 30, 탄소 원자수가 2 내지 20이거나, 또는 탄소 원자수가 2 내지 10이고, 헤테로원자수는 최대 20, 헤테로원자수는 최대 16, 헤테로원자수는 최대 12이거나, 또는 헤테로원자수는 최대 10이다. 헤테로원자는 종종 옥시기이다. 변수 q는 적어도 1의 정수이며, 최대 10 또는 그 이상, 최대 5, 최대 4 또는 최대 3일 수 있다.
몇몇 아민 경화제는 알킬렌기로부터 선택된 R3 기를 가질 수 있다. 예에는 에틸렌 다이아민, 다이에틸렌 다이아민, 다이에틸렌 트라이아민, 트라이에틸렌 테트라민, 프로필렌 다이아민, 테트라에틸렌 펜타민, 헥사에틸렌 헵타민, 헥사메틸렌 다이아민, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 다이아민, 1-아미노-3-아미노메틸-3,3,5-트라이메틸사이클로헥산 (또한 아이소포렌 다이아민이라 지칭됨), 1,3 비스-아미노메틸 사이클로헥산 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 아민 경화제는 산소 헤테로원자를 갖는 헤테로알킬렌과 같은 헤테로알킬렌기로부터 선택되는 R3 기를 가질 수 있다. 예를 들어, 경화제는 아미노에틸피페라진, 티씨아이 아메리카(TCI America) (미국 오래곤주 포틀랜드 소재)로부터 입수할 수 있는 4,7,10-트라이옥사트라이데칸-1,13-다이아민 (TTD) 또는 폴리(알킬렌 옥사이드) 다이아민 (폴리에테르 다이아민으로도 지칭함), 예컨대 폴리(에틸렌 옥사이드) 다이아민, 폴리(프로필렌 옥사이드) 다이아민 또는 이들의 공중합체와 같은 화합물일 수 있다. 구매가능한 폴리에테르 다이아민은 헌츠만 코포레이션 (미국 텍사스주 우드랜즈 소재)으로부터 상표명 제파민(JEFFAMINE)으로 구매가능하다.
또 다른 아민 경화제는 폴리아민(즉, 폴리아민은 1차 아미노기 및 2차 아미노기로부터 선택되는 적어도 2개의 아미노기를 갖는 아민을 지칭함)을 다른 반응물질과 반응시켜, 적어도 2개의 아미노기를 갖는 아민-함유 부가물을 형성함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리아민은 에폭시 수지와 반응하여, 적어도 2개의 아미노기를 갖는 부가물을 형성할 수 있다. 중합체 다이아민을 2:1 이상의 다이아민 대 다이카르복실산의 몰비로 다이카르복실산과 반응시키면, 2개의 아미노기를 갖는 폴리아미도아민이 형성될 수 있다. 다른 예에서, 중합체 다이아민을 2:1 이상의 다이아민 대 에폭시 수지의 몰비로 2개의 글리시딜기를 갖는 에폭시 수지와 반응시키면, 2개의 아미노기를 갖는 아민-함유 부가물이 형성될 수 있다. 상기 폴리아미도아민은 예를 들어, 미국 특허 제5,629,380호 (볼드윈(Baldwin) 등)에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다. 몰 과량의 중합체 다이아민을 종종 사용하여, 경화제가 아민-함유 부가물에 더하여, 유리(미반응된) 중합체 다이아민 둘 모두를 포함하게 한다. 예를 들어, 다이아민 대 2개의 글리시딜기를 갖는 에폭시 수지의 몰비는 2.5:1 초과, 3:1 초과, 3.5:1 초과, 또는 4:1 초과일 수 있다. 에폭시 수지가 경화성 코팅 조성물의 제2 부분에 아민-함유 부가물을 형성하기 위해서 사용되는 경우에도, 추가의 에폭시 수지가 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중에 존재한다.
경화제는 또한 다수의 아미노기 또는 아미노-함유기로 치환된 방향족 고리일 수 있다. 상기 경화제에는 자일렌 다이아민 (예를 들어, 메타-자일렌 다이아민) 또는 유사한 화합물이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이러한 경화제는 에어 프로덕츠(Air Products) (미국 펜실배니아주 알렌타운 소재)로부터 상표명 안카민(ANCAMINE) (예를 들어, 안카민 2609) 하에 구매가능하며, 헌츠만 어드밴스트 머티어리얼즈 (미국 텍사스주 우드랜즈 소재)로부터 상표명 아라두어(ARADUR) 2965 하에 구매가능하다. 이러한 특정 경화제는 메타-자일렌 다이아민을 기재로 한다.
경화제는 물질들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 경화제는 경화된 코팅 조성물의 가요성을 증진시키기 위해서 첨가되는 중합체 물질인 제1 경화제에 더하여, 경화된 코팅 조성물의 유리 전이 온도를 변경시키기 위해서 첨가되는 제2 경화제를 포함할 수 있다.
경화성 코팅 조성물은 통상적으로 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%의 경화제를 함유한다. 예를 들어, 총 경화성 코팅 조성물은 적어도 5 중량%, 또는 적어도 10 중량%의 경화제를 함유할 수 있다. 접착제 조성물은 전형적으로 최대 60 중량%, 최대 50 중량%, 최대 40 중량%, 또는 최대 30 중량%의 경화제를 포함한다. 예를 들어, 경화성 코팅 조성물은 5 내지 60 중량%, 10 내지 60 중량%, 20 내지 60 중량%, 10 내지 40 중량%, 20 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 20 내지 30 중량%의 경화제를 함유할 수 있다.
다른 경화제가 경화성 코팅 조성물 중에 포함될 수 있다. 이들 다른 경화제는 전형적으로 2차 경화제로 여겨지는데, 이는 화학식 -NHR1의 적어도 2개의 기를 갖는 경화제에 비해, 이들이 실온에서 에폭시 수지의 옥시란 고리와 반응성이 아니기 때문이다. 2차 경화제는 종종 이미다졸 또는 이의 염, 이미다졸린 또는 이의 염, 또는 3차 아미노기로 치환된 페놀이다. 3차 아미노기로 치환된 적합한 페놀은 화학식 (III)의 화합물일 수 있다.
[화학식 III]
Figure pct00006
화학식 (III)에서, 각각의 기 R4 및 R5는 독립적으로 알킬이다. 변수 v는 2 또는 3의 정수이다. 기 R6은 수소 또는 알킬이다. R4, R5 및 R6에 대한 적합한 알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 탄소 원자수가 1 내지 6이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 화학식 (IV)의 하나의 예시적인 2차 경화제는 에어 프로덕츠 케미컬즈 인크. (미국 펜실배니아주 알렌타운 소재)로부터 상표명 안카민 K54로 구매가능한 트리스-2,4,6-(다이메틸아미노메틸)페놀이다.
임의적인 2차 경화제는 에폭시 수지가 있는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중에 존재하거나, 경화제가 있는 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중에 존재하거나, 또는 제1 부분 및 제2 부분 모두 중에 존재할 수 있다. 2차 경화제의 양은 전형적으로 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 6 중량%, 최대 5 중량%, 또는 최대 4 중량%이다. 제1 부분 (에폭시 부분)에 포함되면, 2차 경화제는 제1 부분의 총 중량을 기준으로 0 내지 15 중량% 범위, 0.5 내지 10 중량% 범위, 또는 1 내지 5 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 제2 부분 (경화제 부분)에 포함되면, 2차 경화제는 제2 부분의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량% 범위, 0.5 내지 5 중량% 범위, 또는 1 내지 5% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
경화 반응은 주변 온도 또는 더 높은 온도에서 수행할 수 있다. 일부 응용에서, 경화는 승온 (예를 들어, 100℃ 초과 또는 120℃ 초과 또는 150℃ 초과)에서 수행한다. 아민 수소 당량 대 에폭시 당량의 비는 종종 1:1 (예를 들어, 1.2:1 내지 1:1.2, 1.1:1 내지 1:1.1, 또는 1.05:1 내지 1:1.05)에 가깝게 선택될 수 있다. 과량의 아민은 아민 블러싱을 유발할 수 있다. 즉, 아민 화합물은 코팅의 표면으로 이동하여, 카르바메이트를 형성할 수 있다. 이것은 코팅에 현저한 결함을 유발할 수 있다. 상기 결함을 갖는 제1 코팅 위에 적용된 제2 코팅은 충분히 접착될 수 없다. 그러나, 과량의 에폭시기는 경화된 코팅의 화학적 분해, 하부에 놓인 기재의 부식 또는 이들 모두를 유발할 수 있는 수분 흡착을 초래할 수 있다.
경화성 코팅 조성물은 오일 치환제를 추가로 포함한다. 오일 치환제는 전형적으로 에폭시 수지 또는 경화제와 반응하지 않는다. 따라서, 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분, 제2 부분, 또는 제1 부분 및 제2 부분 모두에 존재할 수 있다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝ 범위이고, 비등점이 적어도 200℃이도록 선택된다.
오일 치환제의 첨가는 탄화수소-함유 물질로 오염될 수 있는 기재에 인접하게 위치한 코팅 조성물에 특히 유용하다. 본 명세서에 사용되는 용어 "탄화수소-함유 물질"은 가공, 취급, 저장 또는 이들의 조합 동안 기재의 표면을 오염시킬 수 있는 다양한 물질을 말한다. 탄화수소-함유 물질의 예에는 광유, 지방, 건식 윤활제, 딥 드로잉 오일(deep drawing oil), 부식 방지제, 윤활 제제, 왁스 등이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 기재의 표면은 탄화수소-함유 물질 외에 다른 오염물질을 함유할 수 있다. 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, 오일 치환제는 기재의 표면으로부터 그리고 대량의 경화성 코팅 조성물 중으로의 탄화수소-함유 물질의 전달을 용이하게 할 수 있다. 기재의 표면으로부터의 이러한 전달은 기재 표면에 대한 코팅 조성물의 개선된 접착을 유발할 수 있다.
오일 치환제는 보통 실온에서 액체이다. 이들 제제는 전형적으로 기재의 표면에서 탄화수소-함유 물질을 파괴하거나 대체할 수 있으면서, 적용 동안 경화성 코팅 조성물 및 생성된 경화된 코팅 조성물 둘 모두와 여전히 혼화성이다. 적합한 오일 치환제는 종종 표면 장력이 탄화수소-함유 물질의 표면 장력보다 더 낮으며, 용해도 파라미터는 탄화수소-함유 물질의 용해도 파라미터와 유사하다.
오일 치환제는 보통 표면 장력이 최대 35 dyne/센티미터(dyne/㎝)이다. 예를 들어, 표면 장력은 최대 35 dyne/㎝, 최대 32 dyne/㎝, 최대 30 dyne/㎝, 또는 최대 25 dyne/㎝일 수 있다. 표면 장력은 종종 적어도 15 dyne/㎝, 적어도 18 dyne/㎝, 또는 적어도 20 dyne/㎝이다. 예를 들어, 표면 장력은 15 내지 35 dyne/㎝의 범위, 15 내지 32 dyne/㎝의 범위, 15 내지 30 dyne/㎝의 범위, 20 내지 35 dyne/㎝의 범위, 20 내지 30 dyne/㎝의 범위, 25 내지 35 dyne/㎝의 범위, 또는 25 내지 30 dyne/㎝의 범위일 수 있다. 표면 장력은 문헌 [F.K. Hansen et al. (J. Coll. and Inter. Sci., 141, 1-12 (1991))]의 논설에서 명시된 바와 같이 소위 펜던트 적하 시험(pendant drop test) (또한 펜던트 적하 형상 분석 방법으로 지칭됨)을 사용하여 측정될 수 있다. 기재의 표면 상의 탄화수소-함유 물질이 알려져 있다면, 오일 치환제는 표면 장력이 탄화수소-함유 물질의 표면 장력보다 더 낮도록 선택될 수 있다. 더욱 구체적으로, 오일 치환제는 표면 장력이 탄화수소-함유 물질의 표면 장력보다 적어도 2.5 dyne/㎝ 더 낮도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 오일 치환제의 표면 장력은 탄화수소-함유 물질의 표면 장력보다 적어도 4.0 dyne/㎝ 더 낮거나, 적어도 8.0 dyne/㎝ 더 낮거나, 또는 적어도 12.0 dyne/㎝ 더 낮을 수 있다.
많은 실시양태에서, 오일 치환제의 용해도 파라미터는 6 내지 12 cal0 .5/㎝1 .5의 범위이다. 예를 들어, 용해도 파라미터는 7 내지 12 cal0 .5/㎝1 .5의 범위, 8 내지 12 cal0.5/㎝1.5의 범위, 7 내지 10.5 cal0.5/㎝1.5의 범위, 7 내지 9 cal0.5/㎝1.5의 범위 또는 7.5 내지 9 cal0.5/㎝1.5의 범위일 수 있다. 용해도 파라미터는 문헌 [D.W. van Krevelen in the book Properties of Polymers: Their Correlation with Chemical Structure: Their Numerical Estimation and Prediction from Additive Group Contributions, 4th edition, pp. 200-225, 1990, published by Elsevier in Amsterdam, The Netherlands]에 기재된 방법을 사용하여, 예를 들어, 켐에스더블유, 인크.(ChemSW, Inc.) (미국 캘리포니아주 페어필드 소재)로부터 상표명 몰레큘러 모델링 프로(MOLECULAR MODELING PRO) 하에 구매가능한 소프트웨어를 사용하여 계산될 수 있다. 실험적 방법을 사용하여 특정 응용에 대해서 잠재적으로 적합한 오일 치환제를 확인할 수 있다. 예를 들어, 대략 20 내지 100 마이크로리터의 후보물질 오일 치환제를 탄화수소-함유 물질의 필름으로 덮인 기재의 표면 상에 조심히 침착시킬 수 있다. 잠재적으로 적합한 후보물질 오일 치환제는 전형적으로, 스프레딩되어, 탄화수소-함유 물질의 필름의 파열을 야기할 것이다. 이론에 제한되는 것은 아니지만, 잠재적으로 적합한 오일 치환제는 탄화수소-함유 물질을 적어도 부분적으로 용해시키고/시키거나 탄화수소-함유 물질 내로 적어도 부분적으로 확산되는 것으로 여겨진다. 적합한 오일 치환제의 액적은 탄화수소-함유 물질을 충격 영역의 외부로 밀어내는 경향이 있다.
실험적 방법이 상대적으로 신속한 유력한 오일 치환제의 확인을 용이하게 할 수 있지만, 이러한 실험을 통과하는 모든 화합물이 다른 고려사항에 기초하여, 오일 치환제로서 성공적으로 사용될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 화합물은 필름 파열을 야기할 수 있으나, 오일 치환제로서 유효하기에는, 경화성 코팅 조성물에서 너무 휘발성이거나, 경화성 코팅 조성물과 적절하게 혼화되지 않는다.
오일 치환제의 비등점은 적어도 200℃이다. 일부 실시양태에서, 비등점은 적어도 220℃, 240℃, 260℃, 280℃, 또는 300℃이다.
많은 상이한 부류의 화합물이 오일 치환제에 적합할 수 있다. 적합한 유형의 화합물에는 종종 글리시딜 에스테르, 모노-에스테르, 다이-에스테르, 트라이알킬 포스페이트, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 트라이알콕시실란, 알칸, 및 알콜이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 오일 치환제는 전형적으로 글리시딜 에테르가 아니다.
일부 오일 치환제는 화학식 (IV)의 글리시딜 에스테르이다.
[화학식 IV]
Figure pct00007
화학식 (IV)에서, 기 R7은 탄소 원자수가 1 내지 18, 탄소 원자수가 1 내지 12, 탄소 원자수가 1 내지 10, 탄소 원자수가 1 내지 8, 탄소 원자수가 1 내지 6, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬렌이다. 화학식 (IV)의 일부 예시적인 화합물에서, 기 R7은 메틸렌이다. 기 R8은 각각 독립적으로, 탄소 원자수가 1 내지 12, 탄소 원자수가 1 내지 10, 탄소 원자수가 1 내지 8, 탄소 원자수가 1 내지 6, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4인 선형 또는 분지형 알킬이다.화학식 (IV)의 예시적인 하나의 화합물은 헥시온 스페셜티 케미컬즈 (미국 오하이오주 컬럼부스 소재)로부터 상표명 카르두라(CARDURA) N10으로 구매할 수 있다. 이러한 오일 치환제는 탄소 원자수가 10인 고도로 분지화된 3차 카르복실산 (네오데카노산)의 글리시딜 에스테르이다.
일부 오일 치환제는 모노-에스테르이다. 적합한 모노-에스테르는 화학식 (V)의 화합물일 수 있다.
[화학식 V]
Figure pct00008
화학식 (V)에서, 기 R10은 통상적으로 탄소 원자수가 1 내지 20, 탄소 원자수가 1 내지 18, 탄소 원자수가 1 내지 12, 또는 탄소 원자수가 1 내지 8인 선형 또는 분지형 알킬이다. 기 R9는 알킬, 알켄-일 (즉, 알켄-일은 알켄의 1가 라디칼임), 아릴 또는 아릴알킬이다. R9에 대한 적합한 알킬 및 알켄-일기는 종종 탄소 원자수가 6 내지 20이거나, 탄소 원자수가 8 내지 20이거나, 탄소 원자수가 8 내지 18이거나, 또는 탄소 원자수가 8 내지 12이다. 알킬 및 알켄-일은 하이드록실기, 아미노기, 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 적합한 아미노기 치환기는 화학식 -N(R1)2 (여기서, 각각의 R1은 독립적으로 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴임)의 것이다. R1, R9 및 치환기에 대한 적합한 아릴기는 종종 탄소 원자수가 6 내지 12이다. 아릴기는 종종 페닐 또는 바이페닐이다. R1에 대한 적합한 알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 10, 탄소 원자수가 1 내지 6, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. R1, R9, 및 치환기에 대한 적합한 아릴알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12, 탄소 원자수가 1 내지 8, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬 부분, 및 탄소 원자수가 6 내지 12인 아릴 부분, 예컨대 페닐 또는 바이페닐을 갖는다. 화학식 (V)의 예시적인 오일 치환제에는 알킬 올레에이트, 예컨대 메틸 올레에이트 및 알킬 벤조에이트, 예컨대 아이소데실 벤조에이트가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
오일 치환제로서의 이용에 적합한 다이-에스테르는 화학식 (VI)의 것일 수 있다.
[화학식 VI]
Figure pct00009
화학식 (VI)에서, 각각의 기 R11은 독립적으로 탄소 원자수가 적어도 3, 예컨대 탄소 원자수가 3 내지 20, 탄소 원자수가 3 내지 18, 탄소 원자수가 3 내지 12, 또는 탄소 원자수가 3 내지 8인 선형 또는 분지형 알킬이다. 기 R12는 알칸-다이일 (즉, 알칸-다이일은 알칸의 2가 라디칼이며, 알킬렌으로 지칭할 수 있음), 헤테로알칸-다이일 (즉, 헤테로알칸-다이일은 헤테로알칸의 2가 라디칼이며, 헤테로알켄으로 지칭할 수 있음) 또는 알켄-다이일(즉, 알켄-다이일은 알켄의 2가 라디칼임)이다. 알칸-다이일, 헤테로알칸-다이일 및 알켄-다이일은 탄소 원자수가 적어도 2개이며, 종종 탄소 원자수가 2 내지 20이거나, 탄소 원자수가 2 내지 16이거나, 탄소 원자수가 2 내지 12이거나, 또는 탄소 원자수가 2 내지 8이다. 헤테로알칸-다이일 내의 헤테로원자는 옥시, 티오 또는 -NH-일 수 있다. 알칸-다이일, 헤테로알칸-다이일 및 알켄-다이일은 하이드록실기, 아미노기, 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 적합한 아미노기 치환기는 화학식 -N(R1)2의 것일 수 있으며, 여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴이다. R1 및 치환기에 대한 적합한 아릴기는 종종 탄소 원자수가 6 내지 12이며, 예컨대 페닐 또는 바이페닐기이다. R1 및 치환기에 대한 적합한 알킬아릴기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12, 탄소 원자수가 1 내지 8, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬 부분, 및 탄소 원자수가 6 내지 12인 아릴 부분, 예컨대 페닐을 갖는다. R1에 대한 적합한 알킬기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 12이거나, 탄소 원자수가 1 내지 8이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 4이다. 화학식 (VI)의 예시적인 다이-에스테르에는 다이알킬 말레에이트, 예컨대 다이에틸헥실 말레에이트 및 다이부틸 말레에이트, 다이알킬 아디페이트, 예컨대 다이아이소부틸 아디페이트 및 다이메틸 아디페이트, 다이알킬 석시네이트, 예컨대 다이아이소부틸 석시네이트, 다이알킬 글루타레이트, 예컨대 다이아이소부틸 글루타레이트, 다이알킬 푸마레이트, 예컨대 다이부틸 푸마레이트, 및 다이알킬 글루타메이트, 예컨대 다이부틸 글루타메이트가 포함되지만, 이에 한정되는 않는다.
오일 치환제로서 사용하기에 적합한 트라이알킬 포스페이트는 종종 탄소 원자수가 2 내지 10인 알킬기를 갖는다. 일부 예시적인 트라이알킬 포스페이트에는 트라이프로필 포스페이트, 트라이에틸포스페이트 및 트라이부틸 포스페이트가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
오일 치환제로서 사용될 수 있는 알킬 메타크릴레이트는 종종 탄소 원자수가 적어도 4이거나, 탄소 원자수가 적어도 6이거나, 또는 탄소 원자수가 적어도 8인 알킬기를 포함한다. 예를 들어, 알킬기는 탄소 원자수가 6 내지 20이거나, 탄소 원자수가 6 내지 18이거나, 탄소 원자수가 6 내지 12이거나, 또는 탄소 원자수가 6 내지 10일 수 있다. 알킬 메타크릴레이트 내의 알킬은 환형, 선형, 분지형 또는 이들의 조합일 수 있다. 예에는 아이소데실 메타크릴레이트, 및 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 메타크릴레이트가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
오일 치환제로서 사용될 수 있는 알킬 트라이알콕시실란 화합물은 종종 탄소 원자수가 1 내지 10, 탄소 원자수가 2 내지 10, 또는 탄소 원자수가 2 내지 6인 알킬기를 포함한다. 알킬기는 아미노기, 예컨대 1차 아미노기 또는 에폭시기로 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 알콕시기는 종종 탄소 원자수가 1 내지 6이거나, 탄소 원자수가 1 내지 4이거나, 또는 탄소 원자수가 1 내지 3이다.예에는 3-아미노프로필트라이에톡시실란 및 2,(3,4-에폭시사이클로헥실)-에틸 트라이메톡시실란이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
오일 치환제로서 사용될 수 있는 알칸은 종종 적어도 12개의 탄소 원자를 함유한다. 예에는 n-도데칸, n-트라이데칸 및 n-테트라데칸이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
오일 치환제로서 사용될 수 있는 알콜은 종종 탄소 원자수가 적어도 10 또는 적어도 12이다. 예에는 1-데칸올, 1-운데칸올 및 1-도데칸올이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
표 1은 일부 예시적인 오일 치환제에 대한 표면 장력 값 및 용해도 파라미터를 포함한다.
[표 1]
Figure pct00010
경화성 코팅 조성물은 종종 기재 표면 상에 적어도 단층을 형성하기에 충분한 오일 치환제를 함유한다. 경화성 코팅 조성물은 종종 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%의 오일 치환제를 함유한다.그 양은 적어도 0.2 중량%, 적어도 0.5 중량%, 또는 적어도 1 중량%일 수 있다. 경화성 코팅 조성물은 종종 최대 25 중량%, 최대 20 중량%, 최대 15 중량%, 또는 최대 10 중량%의 오일 치환제를 포함한다. 함량이 너무 높으면, 오일 치환제는 가소제로서 작용할 수 있고, 경화된 코팅의 유리 전이 온도가 바람직하지 않게 감소되고, 경화된 코팅의 전체 성능이 감소될 수 있다. 많은 실시양태에서, 오일 치환제는 0.1 내지 25 중량% 범위, 0.5 내지 20 중량% 범위, 1 내지 20 중량% 범위, 1 내지 10 중량% 범위, 2 내지 10 중량% 범위, 또는 1 내지 5 중량% 범위의 양으로 존재한다.
경화성 코팅 조성물은 오일 흡수 섬유를 추가로 포함한다. 이론에 제한되는 것은 아니지만, 이들 섬유가 기재의 표면에서 탄화수소-함유 물질의 적어도 일부를 흡수하기 때문에, 기재에 대한 코팅의 접착을 향상시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "섬유"는 종횡비 (길이 대 폭 비)가 적어도 4, 적어도 5, 적어도 10, 적어도 20, 또는 적어도 50인 천연 유기 섬유, 합성 유기 섬유, 천연 무기 섬유, 또는 합성 섬유를 지칭한다. 섬유는 임의의 적합한 길이를 가질 수 있지만, 종종 평균 길이는 적어도 300 마이크로미터이다. 더 긴 섬유는 더 짧은 섬유보다 오일 흡수 능력이 큰 경향이 있다. 일부 실시양태에서, 섬유의 평균 길이는 적어도 350 마이크로미터, 적어도 400 마이크로미터, 적어도 450 마이크로미터, 또는 적어도 500 마이크로미터이다. 섬유는 전형적으로 1000 마이크로미터 미만 또는 코팅의 두께보다 작은 평균 길이를 갖는다. 길이가 이것보다 크면, 코팅의 균일성이 감소될 수 있다. 임의의 적합한 섬유 직경이 사용될 수 있다. 예시적인 섬유는 평균 직경이 50 마이크로미터 미만, 40 마이크로미터 미만, 30 마이크로미터 미만, 20 마이크로미터 미만, 또는 10 마이크로미터 미만이다.
용어 "오일 흡수"는 섬유가 ASTM D281-95의 절차 B (2007년에 다시 승인됨)를 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 30 그램의 오일을 흡수하는 것을 의미한다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수는 섬유 100 그램 당 적어도 40 그램, 적어도 50 그램, 적어도 60 그램, 적어도 80 그램, 적어도 100 그램, 적어도 150 그램, 적어도 200 그램, 적어도 250 그램, 적어도 300 그램, 적어도 350 그램, 또는 적어도 400 그램이다. 오일 흡수 특징은 섬유의 내재하는 특성일 수 있거나 또는 이러한 특성을 제공하는 목적의 특정 처리에 의해서 부여될 수 있다. 즉, 섬유는 본래 소수성일 수 있거나 또는 이들을 소수성이 되게 하거나 또는 이들의 소수성을 증가시키기 위해서 처리될 수 있다.
오일을 흡수하는 적합한 무기 섬유에는 예를 들어, 미네랄 섬유, 유리 섬유 및 세라믹 섬유가 포함된다. 적합한 미네랄 섬유에는 미네랄 울 (예를 들어, 암면(rock wool) 및 슬래그 울(slag wool)), 섬유질 실리케이트, 및 규회석이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. 적합한 유리 섬유에는 섬유유리 (예를 들어, 유리 울 및 유리 필라멘트)가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. 무기 섬유는 종종 SiO2, Al2O3, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 무기 섬유는 CaO, MgO, Na2O, K2O, Fe2O3, TiO2, 기타 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 오일을 흡수하는 몇몇 예시적인 무기 섬유는 라피너스 파이브레스 비브이(Lapinus Fibres BV) (네덜란드 로어몬드 소재)로부터 상표명 코트포스(COATFORCE) (예를 들어, 코트포스 CF10 및 코트포스 CF50) 하에 구매가능하다. 이들 무기 섬유는 높은 알루미나 및 낮은 실리카 함량을 갖는다. 몇몇 다른 예시적인 무기 섬유는 니코(Nyco) (미국 뉴욕주 윌스보로 소재)로부터 상표명 니아드(NYAD) (예를 들어, 니아드 G) 하에 구매가능하다. 이들 섬유는 규회석 (즉, 규산칼슘)을 기재로 한다.
오일을 흡수할 수 있는 몇몇 유기 섬유는 예를 들어, 폴리올레핀 섬유, 예컨대 폴리에틸렌 섬유 및 폴리프로필렌 섬유일 수 있다. 유기 섬유의 적합한 예는 이피 미네랄즈(EP Minerals) (미국 네바다주 레노 소재)로부터 상표명 실로틱스(SYLOTHIX) 또는 아브로틱스(ABROTHIX) 하에, 미니파이버스, 인크.(MiniFIBERS, Inc.) (미국 테네시주 존슨 시티 소재)로부터 상표명 쇼트 스터프(SHORT STUFF) 하에 또는 인핸스/플루오로-시일, 엘티디.(Inhance/Fluoro-Seal, Ltd.) (미국 텍사스주 휴스톤 소재)로부터 상표명 인핸스(INHANCE) PEF 하에 구매가능한 것이다. 보다 구체적으로는, 실로틱스 51, 쇼트 스터프 ESS2F, 및 쇼트 스터프 ESS5F는 각각 표면 처리되지 않은 피브릴화 폴리에틸렌 섬유이다. 실로틱스 52, 실로틱스 53, 및 쇼트 스터프 ESS50F는 각각 표면 처리된 피브릴화 폴리에틸렌 섬유이다. 표면 처리는 섬유의 소수성을 증가시키거나, 경화성 코팅 조성물 중에서 섬유의 분산성을 개선시키거나 또는 코팅 조성물 중에서 중합체 물질 (예를 들어, 에폭시 수지)에 대한 섬유의 접착을 개선시킬 수 있다.
오일을 흡수할 수 있는 다른 유기 섬유에는 아라미드 섬유, 예컨대 인핸스/플루오로-시일, 엘티디.로부터 상표명 인핸스 KF 하에 구매가능한 것이 포함된다. 이들 섬유는 피브릴화되며, 이들을 소수성으로 만들거나 또는 보다 소수성으로 만들기 위해서 표면 처리된다.
오일 흡수 섬유는 에폭시 수지를 포함하는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분에, 경화제를 포함하는 경화성 코팅 조성물의 제2 부분에 또는 제1 부분 및 제2 부분 모두에 첨가될 수 있다. 오일 흡수 섬유의 양은 기재의 청결도에 좌우된다. 기재 표면이 깨끗하거나 또는 단지 약간 오염된 경우, 더 낮은 수준의 오일 흡수 섬유가 사용될 수 있다. 보다 오염된 기재는 보다 높은 수준의 오일 흡수 섬유가 필요하다. 경화된 코팅 조성물 및 경화성 코팅 조성물은 전형적으로 조성물의 총 중량 (예를 들어, 제1 부분 및 제2 부분을 합한 총 중량)을 기준으로 최대 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 적재량이 너무 높으면, 조성물은 목적하는 내부식성, 내화학성, 내수성 또는 이들의 조합을 제공하기에 불충분한 양의 중합체 물질 (예를 들어, 에폭시 수지)을 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 조성물은 최대 25 중량%, 최대 20 중량%, 최대 15 중량%, 또는 최대 10 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 오일 흡수 섬유의 양은 통상적으로 적어도 0.1 중량%이다. 보다 낮은 수준에서는, 오일 흡수 섬유의 양이 너무 낮아서 효과적일 수 없다. 몇몇 예에서, 조성물은 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 또는 적어도 5 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 일부 조성물은 0.1 내지 30 중량%, 1 내지 30 중량%, 1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량%, 1 내지 10 중량%, 또는 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다.
일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유 전부는 무기 섬유이다. 다른 실시양태에서, 오일 흡수 섬유 전부는 무기 섬유, 비(non)-피브릴화 유기 섬유, 또는 이들의 혼합물이다. 또 다른 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 비-피브릴화 유기 섬유이다. 이들 실시 양태 모두는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 존재하지 않는" 은 오일 흡수 섬유의 총 양을 기준으로, 오일 흡수 섬유의 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 또는 0.1 중량% 미만이 피브릴화 섬유인 것을 의미한다.
오일 흡수 유기 섬유 중 일부가 피브릴화될 수 있지만, 코팅 조성물 중에 포함된 오일 흡수 섬유의 총 양의 50 중량% 이하가 피브릴화될 수 있다. 예를 들어, 조성물이 1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 포함하면, 피브릴화 유기 섬유의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 이하 내지 15 중량%일 수 있다. 피브릴화 유기 섬유는 경화된 코팅 조성물에 거칠거나 또는 불균일한 외관을 제공하는 경향이 있다. 기재 표면에 대한 코팅 조성물의 적용의 용이성은 코팅 조성물 중에 포함된 피브릴화 유기 섬유의 양에 역으로 관련될 수 있다. 즉, 피브릴화 유기 섬유가 없거나 또는 피브릴화 섬유가 소량인 코팅 조성물은 전형적으로 피브릴화 유기 섬유가 많은 코팅 조성물보다 보다 쉽게 적용될 수 있다. 코팅 조성물 중에 포함된 피브릴화 유기 섬유의 양이 너무 많으면, 경화된 코팅이 오트밀-유사 또는 울퉁불퉁한(mottled) 외관을 가질 수 있다. 즉, 코팅 조성물은 매끄럽고 매트한 마감을 갖지 않는다. 피브릴화 유기 섬유가 조성물 중에 포함되면, 그 양은 조성물 중에 포함된 오일 흡수 섬유의 종종 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하이다.
오일 흡수 섬유에 더하여, 오일을 흡수하지 않는 다른 섬유가 조성물 중에 포함될 수 있다. 이들 섬유는 무기 섬유, 유기 섬유, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 다른 섬유의 예에는 셀룰로오스 섬유 등이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
섬유에 더하여, 조성물은 임의적인 충전제 물질을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "충전제"는 종횡비가 4 미만인 미립자 물질을 지칭한다. 충전제 물질 (즉, 충전제)은 무기 물질, 유기 물질, 또는 무기 물질 및 유기 물질 모두를 함유하는 복합 물질일 수 있다.
일부 충전제 물질은 불규칙 형상, 구 형상, 타원 형상 또는 판상 형상을 갖는다. 충전제는 임의의 적합한 크기를 가질 수 있다. 매끄러운 코팅이 바람직하면, 충전제는 전형적으로 평균 입자 크기가 500 마이크로미터 이하, 200 마이크로미터 이하, 100 마이크로미터 이하, 또는 50 마이크로미터 이하이다.
충전제는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분에, 경화성 코팅 조성물의 제2 부분에, 또는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 및 제2 부분 모두에 첨가될 수 있다. 충전제는 종종 접착력을 증진시키거나, 내부식성을 향상시키거나, 접착제의 유동학적 특성을 조절하거나, 경화 동안의 수축을 감소시키거나, 경화를 촉진시키거나, 오염물질을 흡수하거나, 내열성을 향상시키거나 또는 이들의 조합을 위해 첨가된다.
다른 적합한 충전제의 예에는 실리카-겔, 규산칼슘, 질산칼슘, 인산칼슘, 몰리브덴산칼슘, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 비정질 실리카, 퓸드 실리카(fumed silica), 점토, 예컨대 벤토나이트, 유기-점토, 알루미늄 삼수화물, 유리 미소구체(microsphere), 유리 중공 미소구체, 중합체 미소구체 및 중공 중합체 미소구체가 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 충전제는 또한 안료, 예컨대 산화 제2철, 벽돌 가루, 카본 블랙(carbon black), 산화티탄 등일 수 있다. 이들 충전제 중 임의의 것은 이들을 경화성 또는 경화된 코팅 조성물과 더 혼화되게 하기 위해서 표면 개질될 수 있다.
예시적인 충전제에는 더블유.알. 그레이스(W.R. Grace) (미국 메릴랜드주 콜럼비아 소재)로부터 상표명 쉴덱스(SHIELDEX) (예를 들어, 쉴덱스 AC5) 하에 구매가능한 수산화칼슘 및 합성 비정질 실리카의 혼합물, 캐봇 게엠베하(Cabot GmbH) (독일 하나우 소재)로부터 상표명 캡-오-실(CAB-O-SIL) (예를 들어, 캡-오-실 TS 720) 하에 입수가능한 소수성 표면을 제조하기 위해서 폴리다이메틸실록산으로 처리된 퓸드 실리카, 데구사(Degussa) (독일 뒤셀도르프 소재)로부터 상표명 에어로실(AEROSIL) (예를 들어, 에어로실 VP-R-2935) 하에 입수가능한 소수성 퓸드 실리카, 씨브이피. 에스.에이.(CVP S.A.) (프랑스)로부터의 유리 비드 부류 IV (250 내지 300 마이크로미터), 나발테크 게엠베하(Nabaltec GmbH) (독일 쉬반도르프 소재)로부터 상표명 아피랄(APYRAL) 24ES2 하에 입수가능한 에폭시실란-작용화 (2 중량%) 알루미늄 삼수화물, 탄산칼슘, 표면 처리된 탄산칼슘, 예컨대 이머시스(Imerys) (미국 조지아주 로즈웰 소재)로부터 상표명 이머시알(IMERSEAL) (예를 들어, 이머시알 75) 하에 입수가능한 것, 및 탈크, 예컨대 루제나크 어메리카(Luzenac America) (미국 콜로라도주 센테니알 소재)로부터 상표명 미스트론(MISTRON) (예를 들어, 미스트론 353) 하에 입수가능한 것이 포함된다.
경화성 코팅 조성물은 오일을 흡수하지 않는 충전제 또는 섬유를 임의의 적합한 양으로 함유할 수 있다. 다수의 실시양태에서, 경화성 코팅 조성물은 경화성 또는 경화된 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%의 비-오일 흡수성 충전제 또는 섬유를 함유한다. 더 많은 양이 사용되면, 목적하는 내화학성, 내부식성, 내수성, 또는 이들의 조합을 제공하기에 불충분한 양의 중합체 물질 (예를 들어, 에폭시 수지)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 양은 0.5 내지 50 중량% 범위, 1 내지 40 중량% 범위, 1 내지 30 중량% 범위, 1 내지 20 중량% 범위, 1 내지 10 중량% 범위, 5 내지 30 중량% 범위, 또는 5 내지 20 중량% 범위일 수 있다.
코팅 조성물은 임의로는 강인화제를 포함할 수 있다. 강인화제가 첨가되면, 이것은 전형적으로 실온 또는 약 20℃ 내지 약 30℃ 범위에서 액체이다. 보다 구체적으로는, 적합한 강인화제는 이들 온도에서 유동성이다. 적합한 강인화제는 종종 실온에서 브룩필드 점도(Brookfield viscosity)가 약 300,00 센티포이즈 이하, 200,000 센티포이즈 이하, 또는 100,000 센티포이즈 이하이다. 존재하면, 강인화제는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분에, 제2 부분에, 또는 제1 부분 및 제2 부분 모두에 첨가될 수 있다.
적합한 강인화제는 경화된 코팅 조성물 중의 다른 구성성분으로부터 상 분리되는 경향이 있다. 몇몇 적합한 강인화제에는 부타디엔-니트릴 고무 (예를 들어, 아민-말단 부타디엔-니트릴 고무 (ATBN), 카르복실-말단 부타디엔 고무 (CTBN), 또는 에폭시-말단 부타디엔 고무 (ETBN)), 아크릴 중합체 및 공중합체, 예컨대 미국 특허 제4,524,181호 (아담(Adam) 등)에 논의된 엘라스토머성 물질, 양친매성 블록 공중합체, 예컨대 다우 케미컬 (미국 미시건주 미들랜드 소재)로부터 상표명 포르테크라(FORTEGRA) 100 하에 구매가능한 것, 삼블록 공중합체, 예컨대 폴리스티렌의 공중합체, 1,4-폴리부타디엔, 및 아르케마, 인크.(Arkema, Inc.) (미국 펜실배니아주 필라델피아 소재)로부터 상표명 나노스트렝쓰(NANOSTRENGTH) 하에 구매가능한 신디오택티브(syndiotactive) 폴리(메틸 메타크릴레이트) (SBM) 등이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 적합한 강인화제는 아미노-말단 물질 또는 카르복실-말단 물질을 에폭시 수지와 반응시켜서 경화된 코팅 조성물 중의 다른 구성성분으로부터 상 분리하는 부가물을 제조함으로서 제조될 수 있다. 이러한 강인화제를 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 아미노-말단 물질에는 쓰리엠 코포레이션 (3M Corporation) (미국 미네소타주 세인트 폴 소재)으로부터 상표명 다이나마르 폴리에테르다이아민(DYNAMAR POLYETHERDIAMINE) HC 1101로 구매가능한 것들이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 이것은 선형 중합체 물질이다. 적합한 카르복실-말단 물질에는 카르복실-말단 부타디엔 아크릴로니트릴 공중합체, 예컨대 에머랄드 케미컬(Emerald Chemical ) (미국 메인주 알프레드 소재)로부터 구매가능한 것이 포함된다.
몇몇 코팅 조성물은 강인화제를 포함하지 않는다. 달리 언급하면, 코팅 조성물은 강인화제가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다. 강인화제와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 존재하지 않는"은 코팅 조성물이 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만 또는 0.05 중량% 미만의 강인화제를 함유하는 것을 의미한다.
다른 코팅 조성물은 최대 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 더 많은 양의 강인화제가 사용되면, 기재에 대한 코팅 조성물의 균일한 층의 적용이 어려울 수 있을 정도로 경화성 코팅 조성물의 점도가 증가될 수 있다. 존재하면, 강인화제는 종종 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 양으로 존재한다. 예를 들어, 코팅 조성물은 0 내지 5 중량%, 0 내지 4 중량%, 0 내지 3 중량%, 0 내지 2 중량%, 또는 0 내지 1 중량%의 강인화제를 함유할 수 있다.
경화성 코팅 조성물은 종종 최대 80 중량%의 에폭시 수지, 최대 60 중량%의 경화제, 최대 20 중량%의 오일 치환제, 및 최대 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 이들 경화성 코팅 조성물 중 일부는 강인화제가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다. 다른 경화성 코팅 조성물은 최대 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 중량은 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 오일 흡수 섬유의 50 중량% 이하는 피브릴화 유기 섬유이다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
경화성 코팅 조성물은 종종 적어도 20 중량%의 에폭시 수지, 적어도 10 중량%의 경화제, 적어도 0.1 중량%의 오일 치환제, 및 적어도 0.1 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 이들 경화성 코팅 조성물 중 일부는 강인화제가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다. 다른 경화성 코팅 조성물은 최대 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 중량은 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 오일 흡수 섬유의 50 중량% 이하는 피브릴화 유기 섬유이다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
일부 경화성 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 오일 흡수 섬유의 50 중량% 이하는 피브릴화 유기 섬유이다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
다른 경화성 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 40 중량%의 경화제, 1 내지 15 중량%의 오일 치환제, 1 내지 20 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 오일 흡수 섬유의 50 중량% 이하는 피브릴화 유기 섬유이다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
또 다른 경화성 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 30 중량%의 경화제, 5 내지 15 중량%의 오일 치환제, 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 함유한다. 오일 흡수 섬유의 50 중량% 이하는 피브릴화 유기 섬유이다. 일부 실시양태에서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
또 다른 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 및 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 함유한다. 조성물은 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않고, 강인화제가 존재하지 않거나 또는 실질적으로 존재하지 않는다.
다른 임의적인 구성성분이 경화성 코팅 조성물 중에 포함될 수 있다. 예를 들어, 다양한 가속화제(accelerator), 예컨대 다양한 금속 염이 첨가될 수 있다. 유용한 금속 염에는 예를 들어, 칼슘 (Ca+2) 염, 마그네슘 (Mg+2) 염, 비스무트 (Bi+3) 염, 세륨 (Ce+3) 염, 철 염 (Fe+3), 납 (Pb+1) 염, 구리 (Cu+2) 염, 코발트 (Co+2) 염, 란탄 (La+3) 염, 리튬 (Li+1) 염, 인듐 (In+3) 염, 탈륨 (Th+4) 염, 베릴륨 (Be+2) 염, 바륨 (Ba+2) 염, 스트론튬 (Sr+2) 염, 및 아연 (Zn+2) 염이 포함된다. 다수의 실시양태에서, 가속화제는 칼슘 염, 마그네슘 염 또는 란탄 염으로부터 선택된다. 금속 염의 적합한 음이온에는 NO3 -, CF3SO3 -, ClO4 -, BF4 -, CH3C6H4SO3 -, 및 SbF6 -가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 또 다른 임의적인 구성성분, 예컨대 소포제, 요변성제(thixotrope), 및 접착 촉진제가 경화성 코팅 조성물 중에 포함될 수 있다. 예시적인 소포제에는 비크 유에스에이(BYK USA) (미국 코네티컷주 왈링포드 소재)로부터 상표명 비크(BYK)-A-500 하에 구매가능한 것이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. 예시적인 요변성제에는 비-반응성 폴리아미드 요변성제, 예컨대 킹 인더스트리즈(King Industries) (미국 코네티컷주 뉴워크 소재)로부터 상표명 디스팔론(DISPARLON) (예를 들어, 디스팔론 6500) 하에 구매가능한 것이 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다. 예시적인 접착 촉진제에는 다양한 실란 화합물이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 접착 촉진제에 적합한 일부 실란 화합물은 경화성 코팅 조성물 내의 하나 이상의 구성성분과 반응할 수 있는 아미노기 또는 글리시딜기를 갖는다. 이러한 실란 화합물은 다우 코닝(Dow Corning) (미국 미시건주 미들랜드 소재)으로부터 상표명 실란(SILANE) Z6040 하에 구매가능한 글리시독시프로필트라이메톡시실란이다. 다른 예시적인 접착 촉진제에는 다양한 킬레이트제(chelating agent), 예컨대 미국 특허 제6,632,872호(펠레리트(Pellerite) 등)에 기재된 것들 및 다양한 킬레이트-개질된 에폭시 수지, 예컨대 아데카 코포레이션(Adeka Corporation) (일본 도쿄 소재)으로부터 상표명 EP-49-10N 및 EP-49-20 하에 입수가능한 것들이 포함된다. 이들 물질은 옥시란기를 함유하지만, 전형적으로 경화성 코팅 조성물에 소량으로 첨가된다.
일부 실시양태에서, 가소제, 예컨대 프탈레이트, 노닐 페놀, 및 벤질 알콜은 첨가되지 않는다. 즉, 경화성 코팅 조성물은 이들 물질이 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다. 가소제 및 프탈레이트와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 " 실질적으로 존재하지 않는"은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 이들 구성성분을 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하로 함유한다는 것을 의미한다. 이들 가소제는 환경적이거나 또는 건강적인 문제를 갖는다.
경화성 코팅 조성물은 전형적으로 액체 반응성 개질제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다. 반응성 개질제와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 존재하지 않는"은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 이러한 물질을 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하로 함유한다는 것을 의미한다. 반응성 액체 개질제는 종종 경화제와 매우 신속하게 반응하여 기재에 코팅으로서 적용되기 어려울 수 있는 겔-유사 조성물을 형성하는 경향이 있는 아세토아세톡시-작용화 물질이다.
유기 용매가 경화성 코팅 조성물 중에 포함될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유기 용매"는 비등점이 200℃ 미만인 코팅 조성물에서 사용되는 전형적인 용매를 지칭한다. 용매는 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 또는 제2 부분 중 어느 하나의 점도를 낮추기 위해 첨가되거나, 경화성 코팅 조성물에 포함되는 다양한 구성성분 중 하나와 함께 첨가될 수 있다. 경화성 코팅 조성물에 첨가된다면, 유기 용매 함량은 전형적으로 최소화되고, 종종 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로15 중량% 미만이다. 용매는 종종 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 12 중량% 미만, 10 중량% 미만, 8 중량% 미만, 6 중량% 미만, 4 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 또는 0.5 중량% 미만이다. 적합한 유기 용매에는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이며, 경화 동안 또는 그 후에 경화된 코팅 조성물을 형성하기 위하여 제거될 수 있는 것들이 포함된다. 예시적인 유기 용매에는 톨루엔, 아세톤, 다양한 알코올 및 자일렌이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
일부 코팅 조성물은 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다. 유기 용매와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 존재하지 않는" 은 코팅 조성물이 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하의 유기 용매를 함유한다는 것을 의미한다.
경화성 코팅 조성물은 전형적으로, 제1 부분 및 제2 부분의 형태이다. 제1 부분은 전형적으로 에폭시 수지와 반응하지 않는 다른 구성성분 및 에폭시 수지를 포함한다. 제2 부분은 전형적으로, 경화제에 더하여, 전형적으로 경화제와 반응하지 않는 임의의 다른 구성성분을 포함한다. 오일 치환제, 오일 흡수 섬유, 및 임의의 임의적인 강인화제는 제1 부분, 제2 부분, 또는 제1 부분 및 제2 부분 모두에 첨가될 수 있다. 각 부분 중의 구성성분은 전형적으로 그 부분에서의 반응성을 최소화하도록 선택된다.
대안적으로, 경화성 코팅 조성물은 추가의 구성성분을 함유할 수 있거나 경화성 코팅 조성물의 구성성분을 추가로 분리할 수 있는 제3 부분과 같은 추가의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지는 제1 부분 중에 존재할 수 있고, 경화제는 제2 부분 중에 존재할 수 있고, 임의의 다른 구성성분은 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 또는 이들의 조합 중에 존재할 수 있다.
경화성 코팅 조성물의 다양한 부분을 함께 혼합하여, 경화된 코팅 조성물을 형성한다. 이들 부분은 전형적으로, 경화성 코팅 조성물의 이용 직전에 함께 혼합한다. 혼합물 중에 포함되는 각 부분의 양은 목적하는 옥시란기 대 아민 수소 원자의 몰비를 제공하도록 선택될 수 있다. 특정 구성성분은 또한 경화성 코팅 조성물이 기재 상에 적용되기 전에 겔을 형성하지 않도록 선택된다.
경화성 코팅 조성물은 실온에서 경화되거나, 실온에 이어서 승온 (예컨대, 100℃ 초과, 120℃ 초과, 또는 150℃ 초과)에서 경화되거나, 또는 승온에서 경화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 경화성 코팅 조성물은 실온에서, 적어도 3시간, 적어도 6시간, 적어도 12시간, 적어도 18시간, 적어도 24시간, 적어도 48시간 또는 적어도 72시간 동안 경화될 수 있다. 다른 실시양태에서, 경화성 코팅 조성물은 임의의 적합한 기간 동안 실온에서 경화된 후에 승온, 예컨대 180℃에서 최대 10분, 최대 20분, 최대 30분, 최대 60분, 최대 120분 또는 심지어 120분보다 더 긴 시간 동안 추가로 경화될 수 있다.
코팅 조성물은 다양한 기재 표면에 적용될 수 있다. 적합한 기재에는 중합체 물질, 유리, 세라믹 물질, 복합 물질, 및 금속-함유 표면이 포함된다. 코팅은 금속-함유 기재, 예컨대 금속, 금속 옥사이드, 및 다양한 알로이에서 특히 유용하다. 코팅은 내화학성, 내부식성, 내수성 또는 이들의 조합을 제공할 수 있다.
코팅은 깨끗한 기재 상에서 또는 다양한 탄화수소-함유 물질로 오염된 기재 상에서 사용될 수 있다. 기재의 표면은 경화성 코팅 조성물의 적용 전에 세정될 수 있다. 그러나, 경화성 코팅 조성물은 또한 표면에 탄화수소-함유 물질을 갖는 기재에 적용되는 경우의 응용에 유용하다. 특히, 경화성 코팅 조성물은 다양한 오일 및 윤활제, 예컨대 압연유(mill oil), 절삭유(cutting fluid) 및 드로우 오일(draw oil)로 오염된 강 표면에 적용될 수 있다.
임의의 적합한 응용 방법을 사용하여 기재의 표면에 경화성 코팅 조성물을 적용할 수 있다. 적합한 응용 방법에는 예를 들어, 브러슁, 롤링, 분무, 침지 등이 포함된다.
경화된 코팅 조성물은 전형적으로 깨끗한 금속-함유 표면 및 탄화수소-함유 물질, 예컨대 다양한 오일 및 윤활제로 오염된 금속-함유 표면에 접착될 수 있다. 탄화수소-함유 물질로 오염된 표면에 적용된 경화된 코팅의 충격 성능은 전형적으로 깨끗한 표면에 적용된 경화된 코팅의 충격 성능과 대등하다. 이것은 놀라운 것이며, 통상적으로 기재와 경화된 코팅 사이의 계면에서 양호한 접착이 존재한다는 것을 나타낸다. 경화된 코팅이 스코링(scoring)되면, 코팅은 전형적으로 기재와 코팅 사이의 계면에서 파괴되지 않는다. 이것은 통상적으로 기재와 경화된 코팅 사이의 계면에서 양호한 접착이 존재한다는 것을 추가로 나타낸다.
경화성 코팅 조성물, 경화된 코팅 조성물, 경화된 코팅 조성물을 함유하는 용품, 및 코팅 방법을 포함하는 다양한 아이템을 제공한다.
아이템 1은 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 경화성 코팅 조성물이다. 경화성 코팅 조성물은 a) 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중의 에폭시 수지, b) 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중의 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 포함한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다.
아이템 2는 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 1의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 3은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 40 중량%의 경화제, 1 내지 15 중량%의 오일 치환제, 1 내지 20 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 1의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 4는 경화성 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 30 중량%의 경화제, 5 내지 15 중량%의 오일 치환제, 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 1의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 5는 오일 흡수 섬유가 무기 섬유인 아이템 1 내지 4 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 6은 오일 흡수 섬유에 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 1 내지 5 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 7은 조성물에 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 1 내지 6 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 8은 에폭시 수지가 에폭시 페놀 노볼락을 포함하는 아이템 1 내지 7 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 9는 에폭시 수지가 반응성 글리시딜기를 갖고, 에폭시 수지 중의 글리시딜기 대 경화제 중의 아미노기의 몰비가 1.2: 1 내지 1: 1.2 범위인 아이템 1 내지 8 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 10은 조성물에 아세토아세톡시기를 갖는 반응성 액체 개질제가 존재하지 않거나 본질적으로 존재하지 않는 아이템 1 내지 9 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 11은 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 및 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 포함하는 아이템 1의 경화성 코팅 조성물이다. 경화성 코팅 조성물에는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않고, 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다.
아이템 12는 오일 흡수 섬유의 평균 길이가 적어도 300 마이크로미터인 아이템 1 내지 11 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 13은 조성물에 비등점이 200℃ 미만인 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 1 내지 12 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 14는 오일 흡수 섬유의 오일 흡수 능력이 ASTM D281-95를 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 60 그램인 아이템 1 내지 13 중 어느 하나의 경화성 코팅 조성물이다.
아이템 15는 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 포함하는 경화된 코팅 조성물이다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 포함한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다.
아이템 16은 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 15의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 17은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 40 중량%의 경화제, 1 내지 15 중량%의 오일 치환제, 1 내지 20 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 15의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 18은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 30 중량%의 경화제, 5 내지 15 중량%의 오일 치환제, 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 15의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 19는 오일 흡수 섬유가 무기 섬유인 아이템 15 내지 18 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 20은 오일 흡수 섬유에 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 15 내지 19 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 21은 조성물에 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 15 내지 20 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 22는 에폭시 수지가 에폭시 페놀 노볼락을 포함하는 아이템 15 내지 21 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 23은 에폭시 수지가 반응성 글리시딜기를 갖고, 에폭시 수지 중의 글리시딜기 대 경화제 중의 아미노기의 몰비가 1.2: 1 내지 1: 1.2 범위인 아이템 15 내지 22 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 24는 조성물에 아세토아세톡시기를 갖는 반응성 액체 개질제가 존재하지 않거나 본질적으로 존재하지 않는 아이템 15 내지 23 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 25는 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 및 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 포함하는 아이템 15의 경화된 코팅 조성물이다. 경화성 코팅 조성물에는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않고, 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다.
아이템 26은 오일 흡수 섬유의 평균 길이가 적어도 300 마이크로미터인 아이템 15 내지 25 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 27은 조성물에 비등점이 200℃ 미만인 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 15 내지 26 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 28은 오일 흡수 섬유의 오일 흡수 능력이 ASTM D281-95를 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 60 그램인 아이템 15 내지 27 중 어느 하나의 경화된 코팅 조성물이다.
아이템 29는 기재, 및 기재에 인접하게 배치된 경화된 코팅을 포함하는 용품이다. 경화된 코팅 조성물은 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 포함한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 포함한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 포함한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다.
아이템 30은 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 29의 용품이다.
아이템 31은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 40 중량%의 경화제, 1 내지 15 중량%의 오일 치환제, 1 내지 20 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 29의 용품이다.
아이템 32는 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 30 중량%의 경화제, 5 내지 15 중량%의 오일 치환제, 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 29의 용품이다.
아이템 33은 오일 흡수 섬유가 무기 섬유인 아이템 29 내지 32 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 34는 오일 흡수 섬유에 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 29 내지 33 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 35는 조성물에 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 29 내지 34 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 36은 에폭시 수지가 에폭시 페놀 노볼락을 포함하는 아이템 29 내지 35 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 37은 에폭시 수지가 반응성 글리시딜기를 갖고, 에폭시 수지 중의 글리시딜기 대 경화제 중의 아미노기의 몰비가 1.2: 1 내지 1: 1.2 범위인 아이템 29 내지 36 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 38은 조성물에 아세토아세톡시기를 갖는 반응성 액체 개질제가 존재하지 않거나 본질적으로 존재하지 않는 아이템 29 내지 37 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 39는 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 및 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 포함하는 아이템 29의 용품이다. 경화성 코팅 조성물에는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않고, 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다.
아이템 40은 오일 흡수 섬유의 평균 길이가 적어도 300 마이크로미터인 아이템 29 내지 39 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 41은 조성물에 비등점이 200℃ 미만인 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 29 내지 40 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 42는 오일 흡수 섬유의 오일 흡수 능력이 ASTM D281-95를 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 60 그램인 아이템 29 내지 41 중 어느 하나의 용품이다.
아이템 43은 코팅 방법이다. 방법은 기재를 제공하는 단계, 및 기재에 인접한 경화성 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함한다. 경화성 코팅 조성물은 a) 에폭시 수지, b) 경화제, c) 오일 치환제, d) 오일 흡수 섬유, 및 e) 임의적인 강인화제를 함유한다. 경화제는 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 아르알킬임)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는다. 오일 치환제는 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝이고, 비등점이 적어도 200℃이다. 오일 흡수 섬유는 경화성 코팅 조성물 중의 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 피브릴화 유기 섬유를 함유한다. 존재하는 경우, 강인화제는 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%의 농도 범위로 존재한다. 방법은 경화성 코팅 조성물을 경화시켜서 기재에 인접한 경화된 코팅 조성물을 제공하는 것을 추가로 포함한다.
아이템 44는 기재가 탄화수소-함유 물질로 오염된 아이템 43의 방법이다.
아이템 45는 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 43 또는 44의 방법이다.
아이템 46은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 40 중량%의 경화제, 1 내지 15 중량%의 오일 치환제, 1 내지 20 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 43 또는 44의 방법이다.
아이템 47은 경화성 코팅 조성물이 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량%의 에폭시 수지, 20 내지 30 중량%의 경화제, 5 내지 15 중량%의 오일 치환제, 5 내지 10 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 아이템 43 또는 44의 방법이다.
아이템 48은 오일 흡수 섬유가 무기 섬유인 아이템 43 내지 47 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 49는 오일 흡수 섬유에 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 43 내지 48 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 50은 조성물에 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 43 내지 49 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 51은 에폭시 수지가 에폭시 페놀 노볼락을 포함하는 아이템 43 내지 50 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 52는 에폭시 수지가 반응성 글리시딜기를 갖고, 에폭시 수지 중의 글리시딜기 대 경화제 중의 아미노기의 몰비가 1.2: 1 내지 1: 1.2 범위인 아이템 43 내지 51 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 53은 조성물에 아세토아세톡시기를 갖는 반응성 액체 개질제가 존재하지 않거나 본질적으로 존재하지 않는 아이템 43 내지 52 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 54는 경화성 코팅 조성물이 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 및 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유를 포함하는 아이템 43의 방법이다. 경화성 코팅 조성물에는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않고, 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다.
아이템 55는 오일 흡수 섬유의 평균 길이가 적어도 300 마이크로미터인 아이템 43 내지 54 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 56은 조성물에 비등점이 200℃ 미만인 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 아이템 43 내지 55 중 어느 하나의 방법이다.
아이템 57은 오일 흡수 섬유의 오일 흡수 능력이 ASTM D281-95를 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 60 그램인 아이템 43 내지 56 중 어느 하나의 방법이다.
실시예
달리 표시되지 않으면, 사용된 용매들 및 시약들은 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company) (미국 위스콘신주 밀워키 소재)로부터 획득하였다.
[표 2]
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
시험 방법
강 표면 제조
코팅 전에, 모든 잔류하는 절단 오일을 제거하기 위해서 각각의 냉 압연 강(cold rolled steel) 패널을 메틸 에틸 케톤으로 광범위하게 세정하고, 깨끗한 종이 타월로 와이핑하였다. 이어서, 세정된 강 패널을 문헌 [No. 2/SSPC-SP 10, Near-White Metal Blast Cleaning (2007), a publication of the National Association of Corrosion Engineers]에 따라서 강 그리트 블라스팅(steel grit blasting) 공정에 노출시켰다. 사용된 그리트 블라스터는 트리니티 툴 코.(Trinity Tool Co.) (미국 미시건주 프라시어 소재)로부터 구매가능한 트린코(TRINCO) 800PT였다.
강 패널의 오일 처리( oiling )
오일의 공급처에 의해서 공급된 머티어리얼 세이프티 데이터 시트(Material Safety Data Sheet)로부터 수득된 밀도 데이터를 사용하여, 특정 부피의 오일을 적용하여, 코팅될 면적에 제곱미터 당 3 그램의 코팅을 제공함으로써 오일 처리된 강 패널 (본래 그대로 또는 이전 부분에서 기재된 바와 같이 그리트 블라스팅된 시편 사용)을 제조하였다. 니트릴 글러브(glove)의 깨끗한 손가락 끝을 사용하여 표면에 걸쳐 균일하게 오일을 스프레딩하였다. 일단 표면이 피복되면, 오일 처리된 강 패널을 사용 전에 실온에서 24시간 동안 저장하였다.
중첩 전단 접합( lap shear bond )의 생성
강 패널의 오일 처리를 기재한 상기 프로토콜을 사용하여 오일 처리된 101.6 ㎜ × 25.4 ㎜ × 3.17 ㎜ (4 인치 × 1 인치 × 0.125 인치) 크기의 냉 압연 강 시험 시편을 사용하여 중첩 전단 시편을 제조하였다. 이 강 시험 시편을 상기에 기재된 바와 같이, 오일 처리하기 전에 그리트 블라스팅하였다. 대략 25.3 ㎜ (1.0 인치) 폭 및 0.25 ㎜ (0.010 인치)두께의 경화성 코팅 조성물의 스트립을 스크래퍼(scraper)를 사용하여 2개의 오일 처리된 중첩 전단 시편 각각의 한 모서리에 적용하였다. 2개의 오일 처리된 중첩 전단 시편을 함께 접합시키고, 25 ㎜ (1 인치) 바인더 클립을 사용하여 클램핑하여 압력을 적용하여 경화성 코팅 조성물의 스프레딩을 제공하였다. 각각의 시험 조건을 위해서 적어도 3개의 접합을 만들었다. 경화성 코팅 조성물을 적어도 7일 동안 실온에서 경화시킨 후, 2.5 ㎜ (0.1 인치)/분의 크로스헤드 변위 속도(crosshead displacement rate)를 사용하여 신테크 인장 시험 기계(Sintech Tensile Testing machine) (MTS, 미국 미네소타주 에덴 프레이리 소재) 상에서 실온에서 접합을 파괴하기 위해서 시험하였다. 파괴 하중을 기록하였다. 버니어 캘리퍼(vernier caliper)를 사용하여 중첩 폭을 측정하였다. 파괴 하중을 측정된 접합 면적으로 나눔으로써 제시된 중첩 전단 강도를 계산하였다. 달리 언급되지 않는 한, 적어도 3회의 시험 결과로부터 평균 및 표준 편차를 계산하였다.
충격 시편의 생성
치수가 101.6 ㎜ × 101.6 ㎜ × 6.4 ㎜ (4 인치 × 4 인치 × 0.25 인치)인 냉 압연 강 시험 시편을 사용하여 충격 시험 시편을 제조하였다. 이러한 강 시험 시편을 상기에 기재된 바와 같이 그리트 블라스팅하고 오일 처리하였다. 1016 마이크로미터 (40 mil ) 두께의 경화성 코팅 조성물을 각각의 시편에 적용하였다. 시편을 최소 7일 동안 실온에서 한쪽을 개방하여(open faced) 경화시켰다.
시편을 가드너 충격 시험기(Gardner Impact Tester)에 넣고, ASTM G14-04에 따라서 시험하였다. 모든 충격 시험을 20℃ (68oF)에서 수행하였다.
가요성 시험 시편의 생성
냉 압연 강 시험 시편 ("S"형 강, 치수 304.8 ㎜ × 25.4 ㎜ × 0.81 ㎜ (12 인치 × 1 인치 × 0.032 인치) 및 정사각형 코너를 가짐, 큐-랩 코포레이션(Q-Lab Corporation) (미국 오하이오주 클리브랜드 소재)으로부터의 1010 CRS)을 사용하여 가요성 시험 시편을 만들었다. 이들 강 시험 시편을 상기 부분에 기재된 바와 같이 그리트 블라스팅하고, 오일 처리하였다. 경화성 코팅 조성물의 대략 25.4 ㎜ × 228.6 ㎜ × 0.25 ㎜ (1 인치 × 9 인치 × 10 mil (1 mil은 0.001 인치임))의 스트립을 각각의 오일 처리된 가요성 시험 시편에 적용하였다. 시편을 7일 동안 실온에서 한쪽을 개방하여 경화시켰다.
경화된 시편을 동일한 치수의 실린더에 상응하는 아크에 시편을 형상화하기 위해서 알고있는 치수의 실린더 주변에 감았다. 파괴 모드 (존재하는 경우)를 주목하였다.
스코링을 위한 시험 시편의 생성
정사각형 코너를 갖는 냉 압연 강 시험 시편 ("S" 형 강, 98.4 ㎜ × 400 ㎜ × 0.81 ㎜ (3.875 인치 × 15.75 인치 × 0.032 인치))을 사용하여 스코링을 위한 시험 시편을 만들었다. 강 시험 시편은 큐-랩 코퍼레이션 (미국 오하이오주 클리브랜드 소재)으로부터 상표명 1010 CRS 하에 구매가능하다. 이들 시편을 상기에 기재된 바와 같이 오일 처리하였다. 경화성 코팅 조성물을 드로바(drawbar)를 사용하여 기재에 적용하여 152.4 ㎜ × 0.25 ㎜ (3.875 인치 × 6 인치 × 0.01 인치) 코팅을 적용하였다. 코팅을 주변 온도에서 24시간 동안 경화시켰다. 이어서, 동일한 절차를 사용하여 임의적인 제2 코팅을 제1 코팅의 상부 상에 적용하였다. 이러한 제2 코팅을 주변 온도에서 24시간 동안 경화시켰다.
경화된 코팅을 면도날 (더 스탠리 워크스(The Stanley Works) (미국 코네티컷주 뉴 브리테인 소재)로부터의 #9 강 면도날)을 사용하여 손으로 스코링하여, "X" (X의 각각의 선은 7.6 ㎝ (3 인치) 길이임)를 표시하였다. 파괴 모드 (존재하는 경우)를 주목하였다.
경화제 혼합물 CA1 내지 CA5 의 제조
아민 경화제 혼합물 CA1 내지 CA5를 표 2에 나타낸 바와 같이 제조하였다. 표의 숫자는 제제 중의 각각의 구성성분의 그램을 나타낸다. 각각의 제제의 구성성분을 DAC 혼합기 MAX 200 컵 (플랙테크, 인크.(FlackTek, Inc.) (미국 사우쓰캐롤라이나주 랜드럼 소재)에 충전시켰다. 각각의 제제를 DAC 혼합기 400 FVZ (플랙테크, 인크. (미국 사우쓰캐롤라이나주 랜드럼 소재))에서 30초 동안 1000 RPM에서, 그리고 20초 동안 2700 RPM에서 혼합하였다. 사용할 때까지 아민 경화제 혼합물을 실온에서 저장하였다.
[표 3]
Figure pct00014
에폭시 수지 혼합물 ER1 내지 ER9 의 제조
에폭시 수지 혼합물 ER1 내지 ER9를 표 4에 나타낸 바와 같이 제조하였다. 표의 숫자는 제제 중의 각각의 구성성분의 그램을 나타낸다. 각각의 혼합물의 구성성분을 DAC 혼합기 MAX 200 컵에 충전시켰다. 각각의 제제를 DAC 혼합기 400 FVZ에서 30초 동안 1000 RPM에서 그리고 20초 동안 2700 RPM에서 혼합하였다. 폴리[(페닐 글리시딜 에테르)-co-포름알데히드] 및 아데카 EP-49-10-N을 사용 전에 60℃로 예열하였다. 사용할 때까지 에폭시 수지 혼합물을 실온에서 저장하였다.
[표 4]
Figure pct00015
실시예 1 내지 18
아민 경화제 혼합물 및 에폭시 수지 혼합물을 배합하여 표 5에 나타낸 바와 같은 경화성 코팅 조성물 실시예 1 내지 18을 형성하였다. 각각의 실시예에 대한 아민 경화제 및 에폭시 수지 혼합물을 DAC 혼합기 MAX 100 컵 (플랙테크, 인크. (미국 사우쓰캐롤라이나주 랜드럼 소재))에 충전시켰다. 각각의 실시예를 DAC 혼합기 400 FVZ (플랙테크, 인크. (미국 사우쓰캐롤라이나주 랜드럼 소재))에서 30초 동안 1000 RPM에서, 그리고 20초 동안 2700 RPM에서 혼합하였다. 각각의 실시예를 강 기재에 즉시 적용하였다. 강 기재의 일부를 표 5에 나타낸 바와 같이 오일로 피복하였다.
[표 5]
Figure pct00016
실시예 11, 13, 16, 및 17을 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 중첩 전단에 대해서 평가하였다. 결과를 표 6에 나타내며, 용어 "응집성"은 응집 파괴를 나타내고, 용어 "혼합 모드"는 접착 파괴 및 응집 파괴의 혼합을 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00017
3종의 상이한 크기의 실린더를 사용하여, 상기에 기재된 가요성 시험 결과를 사용하여 실시예 13 및 17을 평가하였다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00018
심볼 2190 TEP로 오일 처리된 표면이 존재하거나 또는 존재하지 않을 경우의 충격 특성을 위해서 실시예 11, 13, 16, 및 17을 평가하였다. 그 결과가 표 8에 있다. 코팅 상의 오일의 존재는 코팅의 충격 파괴 최종 지점에 영향을 주지 않았다.
[표 8]
Figure pct00019
상기에 기재된 스코링 시험을 사용하여 실시예 1 내지 18을 평가하였다. 그 결과가 표 9에 있다. 코팅 중 어느 것도 오일성 금속/경화된 코팅 조성물 계면에서 파괴되지 않았다. 코팅 사이에서의 파괴는 아민 블러싱으로 인한 것으로 추정된다.
[표 9]
Figure pct00020

Claims (19)

  1. 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 경화성 코팅 조성물로서,
    a) 경화성 코팅 조성물의 제1 부분 중의 에폭시 수지;
    b) 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴로부터 선택됨)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는, 경화성 코팅 조성물의 제2 부분 중의 경화제;
    c) 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝ 범위이고, 비등점이 적어도 200℃인 오일 치환제(oil displacing agent);
    d) 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량% 이하의 피브릴화 유기 섬유를 포함하는 오일 흡수 섬유; 및
    e) 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량% 이하의 농도 범위로 존재하는 강인화제(toughening agent)를 포함하는 경화성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 오일 흡수 섬유는 무기 섬유인 경화성 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 흡수 섬유는 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 경화성 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 강인화제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 경화성 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시 수지는 에폭시 페놀 노볼락을 포함하는 경화성 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시 수지는 반응성 글리시딜기를 갖고, 에폭시 수지 중의 글리시딜기 대 경화제 중의 아미노기의 몰비는 1.2: 1 내지 1: 1.2 범위인 경화성 코팅 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 아세토아세톡시기를 갖는 반응성 액체 개질제가 존재하지 않거나 본질적으로 존재하지 않는 경화성 코팅 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 경화성 코팅 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 피브릴화 유기 섬유가 존재하지 않는 경화성 코팅 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 흡수 섬유는 평균 길이가 적어도 300 마이크로미터인 경화성 코팅 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 비등점이 200℃ 미만인 유기 용매가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는 경화성 코팅 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 흡수 섬유는 오일 흡수 능력이 ASTM D281-95을 기준으로 섬유 100 그램 당 적어도 60 그램인 경화성 코팅 조성물.
  13. a) 에폭시 수지;
    b) 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴로부터 선택됨)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는 경화제;
    c) 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝ 범위이고, 비등점이 적어도 200℃인 오일 치환제;
    d) 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량% 이하의 피브릴화 유기 섬유를 포함하는 오일 흡수 섬유; 및
    e) 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량% 이하의 농도 범위로 존재하는 강인화제를 포함하는 경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 포함하는 경화된 코팅 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 경화된 코팅 조성물.
  15. 기재; 및
    경화성 코팅 조성물의 반응 생성물을 포함하는 기재에 인접한 경화된 코팅 조성물을 포함하는 용품으로서, 경화성 코팅 조성물은
    a) 에폭시 수지;
    b) 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴로부터 선택됨)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는 경화제;
    c) 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝ 범위이고, 비등점이 적어도 200℃인 오일 치환제;
    d) 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량% 이하의 피브릴화 유기 섬유를 포함하는 오일 흡수 섬유;
    e) 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량% 이하의 농도 범위로 존재하는 강인화제를 포함하는 용품.
  16. 제15항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 용품.
  17. 기재를 제공하는 단계;
    기재에 인접한 경화성 코팅 조성물을 적용하는 단계, 및 경화성 코팅 조성물을 경화시켜서 기재에 인접한 경화된 코팅 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 코팅 방법으로서, 경화성 코팅 조성물은
    a) 에폭시 수지;
    b) 화학식 -NR1H (여기서, R1은 수소, 알킬, 아릴 또는 알킬아릴로부터 선택됨)의 적어도 2개의 아미노기를 갖는 경화제;
    c) 경화성 코팅 조성물 중에 가용성이고, 표면 장력이 15 내지 32 dyne/㎝ 범위이고, 비등점이 적어도 200℃인 오일 치환제;
    d) 오일 흡수 섬유의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량% 이하의 피브릴화 유기 섬유를 포함하는 오일 흡수 섬유; 및
    e) 20℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서 액체이고, 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량% 이하의 농도 범위로 존재하는 강인화제를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 기재는 탄화수소-함유 물질로 오염된 방법.
  19. 제17항에 있어서, 경화성 코팅 조성물은 20 내지 80 중량%의 에폭시 수지, 10 내지 60 중량%의 경화제, 0.1 내지 20 중량%의 오일 치환제, 0.1 내지 30 중량%의 오일 흡수 섬유, 및 0 내지 5 중량%의 강인화제를 포함하는 방법.
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