KR20210012109A - 도막 방수용 친환경 에폭시 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경적인 저온경화성 무용제형 에폭시 도료에 관한 것으로, 상세하게는 저점도 에폭시수지와 아민아미드 경화제를 주성분으로 하는 도막 방수제용 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도료 조성물은 부착성이 뛰어나면서도 저점도로서 용제를 사용할 필요가 없으며, 내수성, 내화학성, 경도, 광택도 및 저온경화성이 우수하고 아민브러싱이 발생하지 않는 특성이 있다.

Description

도막 방수용 친환경 에폭시 도료 조성물 {Eco-friendly epoxy paint composition for waterproofcoating without solvent}

본 발명은 친환경적인 저온경화성 무용제형 에폭시 도료에 관한 것으로, 상세하게는 저점도 에폭시수지와 아민아미드 경화제를 주성분으로 하는 도막 방수제용 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도료 조성물은 부착성이 뛰어나면서도 저점도로서 용제를 사용할 필요가 없으며, 내수성, 내화학성, 경도, 광택도 및 저온경화성이 우수하고 아민브러싱이 발생하지 않는 특성이 있다.

본 발명은 도막 방수제로 이용되는 친환경적인 저온경화성 무용제형 에폭시 도료 조성물에 관한 것이다.

에폭시수지는 일반적으로 경화제 및 각종 배합용 부자재를 첨가하여 열경화성 물질로 변화시켜 사용하는데, 구성성분에 따라 다양한 물성을 나타낼 수 있으므로, 전기, 전자, 토목, 건축, 자동차 등 다방면에 걸쳐서 접착제, 충진제, 연마제, 코팅

제, 방수제, 절연제 등 다양한 용도로 사용되고 있다.

에폭시수지는 첨가하는 경화제의 종류에 따라 다양한 온도 범위에서 경화가 가능하므로 필요에 따라 적절한 경화제를 선택하여 사용하는데, 에폭시 수지의 상온 경화제로는 폴리아민류, 아민유도체 및 폴리아미드 수지가 주로 이용되며 최근에

는 만니히 베이스를 이용하기도 한다.

지방족 폴리아민류를 경화제로 사용하는 경우, 일반적으로 경화속도가 빠르고 점도가 낮은 특성을 지니고 있으나 가사시간이 짧고 저온에서는 아민브러싱이 발생하는 단점이 있다. 한편, 폴리아미드 수지를 경화제로 사용하는 경우에는 가사시

간이 길고 접착력이 우수하며 기계적 강도가 높으므로 가장 널리 이용되고 있으나, 점도가 높고 저온에서 경화속도가 떨어지며 에폭시 수지와의 상용성이 나쁜 단점이 있다. 제조 및 작업공정에 유기용매를 첨가하여 수지의 점도를 낮추고 가사시

간을 조절할 수도 있지만, 이러한 휘발성 유기용매는 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경에도 좋지 않은 영향을 미치므로 그 사용이 엄격히 규제되고 있는 실정이다.

또한, 소량의 에폭시 수지와 지방족 아민을 미리 반응시킨 부가생성물을 경화제로 사용하기도 하나, 이러한 부가생성물을 얻기 위해서는 과량의 지방족 아민류를 에폭시 수지와 반응시키는 과정을 거치게 되므로, 잔존한 미반응 지방족 아민류가

공기 중의 수분이나 이산화탄소와 반응하여 카바믹염을 형성함으로써 광택을 저하시키고 아민브러싱을 유발시키는 단점이 있다. 부가생성물의 합성 후 감압증류를 통해 지방족 아민류를 제거하는 방법으로 상기의 단점을 어느 정도 해결할 수

있으나, 이 방법은 과다한 제조비용이 소요될 뿐 아니라 저온에서 아민브러싱을 유발하는 문제점은 여전히 남아있게 된다.

최근에는 만니히 베이스를 폴리아미드 수지와 조합하여 경화촉진제로 사용하기도 하나, 유연성이 좋지 않고 내수성 내염수성이 떨어질 뿐만 아니라, 만니히 베이스가 함유하는 3급 아민기의 특성상 도막이 깨어지기 쉽고, 냄새가 발생하며, 황

변현상이 나타나는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 저온 경화성이 우수하여 동절기에도 아민브러싱이 발생하지 않으며 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이면서도 부착성, 내수성, 내화학성, 경도, 광택도가 뛰어난 저점도 에폭시 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 에폭시수지, 아민아미드계 화합물, 충진제 및 희석제, 첨가제로 이루어져 있으며, 에폭시수지, 충진제 및 희석제, 첨가제로 이루어지는 주제부와 아민아미드계 화합물, 희석제, 첨가제로 이루어지는 경화제부로 구

성되는 2액형 도료의 형태로 제공된다.

본 발명에 있어서 에폭시수지는 1분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 당량 50-500, 보다 바람직하게는 80-300인 수지가 사용되는데, 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 점도가 지나치게 높아 도료의 분산성과 도장성이 나빠지므로 적합하지않다. 상기와 같은 조건을 충족시키는 에폭시수지는 비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시수지, 글리시딜 에스테르계 에폭시수지, 싸이클로헥산디올 에폭시수지, 페놀블록형 에폭시 수지, 크레졸형 에폭시수지 등 다양한

형태로 이미 상용화된 것이 존재한다. 본 발명에서는 상기 에폭시수지 중 1종을 선택하여 사용하거나 또는 2종 이상을 선택하여 혼합 사용한다.

본 발명에 따른 아민아미드계 화합물은 1차 아민을 함유하는 폴리아민과 포름아미드를 반응시켜서 제조하는데, 보다 상세하게는 1차 아민을 함유하는 지방족 폴리아민에 있어서의 1차 아민과 포름아미드를 당량비로 반응시켜 제조하며, 반응의

부산물로는 암모니아가 발생한다. 상기의 반응에 따른 생성물인 아민아미드 화합물의 구조식은 하기 화학식 1에 기재하였고, 상기의 반응식은 하기 반응식 1에 기술하였다.

화학식 1 아민아미드 화합물

상기 화학식 1에서 n은 0-5의 정수이다.

반응식 1 아민아미드 화합물의 제조

상기 반응식 1에서 n은 0-5의 정수이다.

본 발명에 따른 아민아미드 화합물은 점도가 낮아 상기의 저점도 변성 에폭시수지와의 상용성과 반응성이 우수한 특성을 지닌다. 도료 조성물에 있어서 상기 아민아미드 화합물의 첨가량은 에폭시수지와의 당량비가 09-15 범위가 되도록 하여, 미반응 잔존물이 도막의 물성을 저하시키는 것을 방지한다.

본 발명에 있어서 충진제 및 희석제는 도료의 점도, 겔타임, 기계적 강도, 경도, 밀도, 광택, 흐름성 등을 조절하고 내후성, 내부식성, 내약품성, 내수성, 난연성, 은폐성 등을 향상시키는 목적으로 사용될 수 있다. 다만, 충진제 및 희석제의 함유량이 지나치게 낮으면 사용목적을 이루지 못하고, 반대로 지나치게 높으면 도장성 또는 경화속도에 영향을 미칠 수 있으므로, 에폭시 수지 100중량부에 대하여 80-150중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

충진제로는 TALC, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 실리카, 활석, 활성탄 등 다양한 성분을 사용할 수 있으며, 그 외에도 이산화티타늄, 카본블랙. 시아닌블루, 시아닌그린, YIO, IOR, 삼산화안티몬, 칼슘실리케이트와 같은 조색기능을 가진 충진제도

사용할 수 있다. 한편, 희석제는 반응성 희석제와 비반응성 희석제로 나눌 수 있는데, 글리시딜 에테르계를 비롯한 반응성 희석제를 사용하여 경도나 유연성을 조절할 수도 있고, 프탈레이트계를 비롯한 비반응성 희석제를 사용하여 점도를 낮출

수도 있다.

본 발명에 사용되는 첨가제로는 조색제, 촉매, 분산제, 소포제, 침강방지제 등이 있으며, 목적에 맞게 선택하여 적용한다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 상기에 따른 에폭시수지, 아민아미드 화합물, 충진제 및 희석제, 첨가제를 함유하고 있으며, 에폭시 수지, 충진제 및 희석제, 첨가제로 이루어지는 주제부와 아민아미드계 화합물, 희석제, 첨가제로 이루어지는 경화

제부로 구성되는 2액형 도료의 형태로 제공된다. 도료 조성물에 있어서 각각의 성분은 에폭시 수지 100중량부에 대하여 아민아미드 화합물 80-150중량부, 충진제 및 희석제 50-200중량부, 첨가제 1-20중량부를 함유한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저점도 변성 에폭시 수지와 아민아미드계 화합물을 주성분으로 하는 방수용 도료 조성물은 저점도이면서, 부착성, 내수성, 내화학성, 경도, 광택도 및 저온경화성이 우수할 뿐 아니라, 용제를 필요로 하지 않으므로 제조공정 및 도장공정에 있어서 친환경적인 특성을 지니며 용제 증발에 따른 도막 두께의 감소도 발생하지 않는다.

또한 저온경화성이 우수하고 아민브러싱이 발생하지 않으므로, 동절기 야외 도장시에도 후도막의 형성이 용이하여 도장공정을 단축시키고 비용을 절감하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다음과 같이 기술될 수 있는데, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 주제부의 제조

액상 비스페놀A형 에폭시수지 190g과 액상 비스페놀F형 에폭시수지 190g을 용기에 투입하여 혼합한 후 교반하였다. 상기 비스페놀A형 에폭시수지와 비스페놀F형 에폭시수지는 국도화학의 YD128과 YDF170를 사용하였으며, 각각의 구조식은 화학식 2와 화학식 3에 도시하였다.

화학식 2 비스페놀A형 에폭시수지(YD128)의 구조식

상기 화학식 2에서 n은 0-3의 정수이다.

화학식 3 비스페놀F형 에폭시수지(YDF170)의 구조식

상기 화학식 3에서 n은 0-3의 정수이다.

상기 에폭시수지의 혼합물에 실리카 150g, 칼슘실리케이트 350g, 벤질알콜 66g을 첨가하여 혼합시킨 후, 침강방지제 1g, 분산제 5g, 소포제 13g, 조색제 35g을 첨가하고 균일해질 때까지 교반하였다.

<실시예 2> 디에틸렌트리아민을 이용한 아민아미드 화합물의 제조깨끗하게 세정된 4구 플라스크에 디에틸렌트리아민 103g, 포름아미드 90g을 넣고 상온에서 충분히 교반한 다음 온도를 80℃까지 서서히 올리면서 반응시켰다. 온도가 60℃가 되면서 발생하기 시작한 암모니아가스를 물이 담겨져 있는 용기에 통과시켜 포집하면서, 반응용기 내 물질의 아민당량을 측정하였다. 아민당량이 160이 되었을 때 반응을 종결시키고 플라스크에서 포집장치를 제거하였다. 상기 반응에 따른 생성물의 구조식은 하기 화학식 4에 기재하였다.

화학식 4 실시예 2에 따른 아민아미드 화합물

<실시예 3> 트리에틸렌테트라아민을 이용한 아민아미드 화합물의 제조

깨끗하게 세정된 4구 플라스크에 트리에틸렌테트라아민 146g, 포름아미드 90g을 넣고 충분히 교반한 다음 온도를 90℃까지 서서히 올리면서 반응시켰다. 온도가 67℃가 되면서 발생하기 시작한 암모니아가스를 물이 담겨져 있는 용기에 통과시켜 포집하면서, 반응용기 내 물질의 아민당량을 측정하였다. 아민당량이 101이 되었을 때 반응을 종결시키고 플라스크에서 포집장치를 제거하였다. 상기 반응에 따른 생성물의 구조식은 하기 화학식 5에 기재하였다.

화학식 5 실시예 3에 따른 아민아미드 화합물

<실시예 4> 테트라에틸렌펜타아민을 이용한 아민아미드 화합물의 제조

깨끗하게 세정된 4구 플라스크에 테트라에틸렌펜타아민 189g, 포름아미드 90g을 넣고 충분히 교반한 다음 온도를 100℃까지 서서히 올리면서 반응시켰다. 온도가 75℃가 되면서 발생하기 시작한 암모니아가스를 물이 담겨져 있는 용기에 통과시켜 포집하면서, 반응용기 내 물질의 아민당량을 측정하였다. 아민당량이 82가 되었을 때 반응을 종결시키고 플라스크에서 포집장치를 제거하였다. 상기 반응에 따른 생성물의 구조식은 하기 화학식 6에 기재하였다.

화학식 6 실시예 4에 따른 아민아미드 화합물

<실시예 5> 경화제부 및 도료의 제조

실시예 2에 따라 생성된 아민아미드 화합물 30g, 벤질알콜 8g과 K-54 1g을 균일하게 혼합하여 경화제부를 제조하였다.

상기 경화제부 40g과 실시예 1에 따라 제조된 주제부 200g을 균일하게 혼합하여 도료 1을 제조하였다. 도료 2 및 도료 3은 하기 표 1의 조성을 따르면서, 도료 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

도료의 조성비

		도료 1	도료 2	도료 3
주제부		200	200	200
경화제부	아민아이드 화합물	30	26	24
	벤젠 알콜	8	12	14
	K-54	2	2	2
합계		240	240	240

실험 1 도막의 물성 실험실시예 2에 따른 도료를 상온 25℃의 조건에서 철시편에 건조도막 두께가 300μm가 되도록 도장하여 도막을 형성시켰다.

겔타임은 100g tack free time을 측정하였으며, 수광각을 60°로 하여 광택도를 측정하였다. 내수성은 상기의 도막을 30일간 청수에 담근 후 ASTM D714와 blister를 비교하였으며, 내산성은 도막을 5% 황산용액에 7일간 담근 후 ASTM D714와 blister를 비교하는 방법으로 측정하였다. 경도는 Shore D 경도를 측정하였고, 전단접착력은 KSM3734에 규정된 방법으로 UTM을 이용하여 측정하였다. 아민브러싱은 5℃에서 도막을 형성시켜 백화현상의 발생유무를 확인하였다. 이에 따른 실험 결과는 하기의 표 2에 기재하였다.

도막의 물성 실험 결과

		도료 1	도료 2	도료 3
겔타임 (분)		65	60	54
경도 (SHORE D)	12시간	45-50	55-60	60-65
	24시간	65-60	65-70	70-75
	48시간	70-75	75-80	78-82
광택도 (GU)		98 이상	98 이상	98 이상
전단접착력(Kgf/㎠)		167	200	220
내수성, 내산성, 아민브러싱		없음	없음	없음

표 2에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 도료 조성물은 점도가 낮고, 부착성, 내수성, 내산성, 경도, 광택도 및 저온 경화성이 우수하며 아민브러싱도 발생하지 않는 특성이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 에폭시 도료는 상기와 같은 특성으로 인해 특히 도막 방수제로 유용하게 쓰일 수 있다.

Claims (4)

1. 하기 화학식 1의 화합물을 함유하는 에폭시 도료용 경화제.
   화학식 1
   

   

   
   상기 화학식 1에서, n은 0내지 5의 정수이다.
2. 상기 제 1항의 경화제를 포함하는 도막 방수용 에폭시 도료 조성물.
3. 하기 화학식 4, 화학식 5, 화학식 6 중에 선택된 어느 한 화합물을 함유하는 에폭시 도료용 경화제.
   화학식 4
   

   

   
   화학식 5
   

   

   
   화학식 6
   

   
4. 상기 제 3항의 경화제를 포함하는 도막 방수용 에폭시 도료 조성물.