KR900001389B1 - Water-dispersible coating compositions and process - Google Patents
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Abstract
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
수-분산성 도료 조성물 및 그의 제조방법Water-dispersible paint composition and preparation method thereof
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
본 발명은 수-분산성 블록 공중합체 도료 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 다수개의 하이드록실 그룹을 갖는 수-비분산성, 막형성 유기 중합체와 다수개의 카복실산 무수물 그룹을 갖는 수-분산성 유기 중합체로 겔화가 일어나지 않게 축합 반응 시키는 것에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이렇게 하여 제조된 블록 공중합체 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a water-dispersible block copolymer coating composition. In particular, the present invention relates to the condensation reaction of a water non-dispersible, film-forming organic polymer having a plurality of hydroxyl groups with a water-dispersible organic polymer having a plurality of carboxylic acid anhydride groups without causing gelation. The invention also relates to a block copolymer composition prepared in this way.
도료를 제조하는데 있어서, 유기용매에 용해 또는 분산된 유기 중합체를 사용하는 것은 당업계에 널리 알려져 있다. 이러한 용매 또는 분산체를 사용하는 도료의 성형은 다량의 유기 용매를 제거하는 것이 포함되는데, 특히 최근에 있어서는, 이러한 용매의 제거가 생태학적 및 환경분제로 인하여 바람직하지 못한 것으로 여겨지고 있다. 따라서, 유기 중합체가 물로 주로 이루어진 매질내에 용해 또는 분산된 도료 조성물에 대해서 관심이 집중되고 있다. 수-분산성을 증가시키기 위해 카복실 그룹의 아민염을 함유하고 있는 것을 포함하여 이러한 많은 수성 도료 조성물은 그의 제조시 도입한 시약이 최종 도료상에 유해한 효과를 나타내기 때문에 적합치 못한 것으로 판명되었다. 예를 들면, 에멀젼 중합법으로 제조한 비닐 클로라이드 수지는 최종 도료중에 잔류하여 도료의 내수성을 저하시키는 계면활성제를 사용할 필요가 있다. 에폭시 수지와 같이 축합 중합법으로 제조한 막형성 중합체는 과산화물 촉매를 사용하여 중합체상에 카복실-함유 단In preparing paints, it is well known in the art to use organic polymers dissolved or dispersed in organic solvents. Molding paints using such solvents or dispersions involves the removal of large amounts of organic solvents, particularly in recent years, which are considered to be undesirable due to ecological and environmental agents. Therefore, attention is focused on paint compositions in which the organic polymer is dissolved or dispersed in a medium consisting mainly of water. Many of these aqueous paint compositions, including those containing amine salts of carboxyl groups to increase water dispersibility, have been found to be unsuitable because the reagents introduced in their preparation have a detrimental effect on the final paint. For example, the vinyl chloride resin produced by the emulsion polymerization method needs to use a surfactant that remains in the final paint to lower the water resistance of the paint. Film-forming polymers prepared by condensation polymerization, such as epoxy resins, have carboxyl-containing stages on the polymers using peroxide catalysts.
따라서, 본 발명의 목적은 제조방법이 간단하여 또한 경제적이고, 중화에 의해 수-분산성 조성물로 쉽게 전환시킬 수 있는 도료 조성물을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a coating composition which is simple and economical in production and which can be easily converted into a water-dispersible composition by neutralization.
또한 본 발명의 목적은 제조시 겔화 문제점이 존재하지 않는 수-분산성 도료 조성불의 제조방법을 제공하는데 있으며, 자체적으로 안정한 수-분산성 도료 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing a water-dispersible paint composition that does not have a gelling problem in the manufacturing, and to provide a method for producing a water-dispersible coating composition that is stable in itself.
본 발명은, (1). (i) 분자당 평균 최소한 3개의 하이드록실 그룹을 갖는 수-비분산성, 막형성 유기중합체(이하 "반응물 A"라 함)와 (ii) 분자당 평균 최소한 2개의 카복실산 무수물 그룹을 가지며, 또한 최소한 몇개의 무수물 그룹을 염기로 가수분해 및 중화시킨 후에 분산시킬 수 있는 에틸렌-말레산 무수물 공중합체 이외의 유기 중합체(이하 "반응물 B"라 함)와, (iii) 에스테르화 촉매와로 이루어진 반응 혼합물을 제조하고; (2). 최소한 몇 개의 카복실 그룹을 염기로 중화시킨후 pH가 5이상인 제1수성매질에 분산시킬 수 있는 막형성 조성물을 제조하는데 필요한 정도로, 반응물 A의 하이드록실 그룹과 반응물 B의 무수물 그룹을 반응시켜 에스테르 그룹 및 카복실 그룹을 형성시키고 : (3). 무수물The present invention is (1). (i) a water non-dispersible, film-forming organic polymer having an average of at least three hydroxyl groups per molecule (hereinafter referred to as “reactant A”) and (ii) having an average of at least two carboxylic acid anhydride groups per molecule, and at least A reaction mixture consisting of an organic polymer other than an ethylene-maleic anhydride copolymer (hereinafter referred to as “reactant B”) capable of being dispersed after hydrolysis and neutralization of some anhydride groups with a base, and (iii) an esterification catalyst. To prepare; (2). To the extent necessary to prepare a film-forming composition that is capable of neutralizing at least some carboxyl groups with a base and then dispersing it in a first aqueous medium having a pH of 5 or more, the hydroxyl group of reactant A and the anhydride group of reactant B are reacted to produce an ester group. And carboxyl groups are formed: (3). anhydride
위에 기술된 본 발명의 방법은 (A) 분자당 평균 하이드록실 그룹의 수가 최소한 3인 수-비분산성, 막형성 유기 중합체 성분("성분 I") 및 (B) 에틸렌-말레산 무수물 공중합체로부터 유도되며, 분자당 평균 카복실산 그룹의 수가 최소한 2이고, 최소한 몇 개의 카복실 그룹을 염기로 중화시킨 후에 물에 분산되는, 에틸렌-말레인산 무수물 공중합체에서 유도된 성분 이외의 유기 중합체 성분("성분 Ⅱ")으로 이루어져 있으며, (a) 최소한 어느 정도의 성분Ⅰ과 최소한 어느 정도의 성분 Ⅱ를 연결하는 에스테르 그룹의 수가 성분Ⅰ분자당 평균 0.1 내지 3.1 바람직하게는 0.5 내지 2이며, 그리고 (b) 최소한 몇 개의 카복시그룹을 염기로 중화시킨 후에는 pH가 5이상인 제1수성매질에 분산되는, 새로운 블록 공중합체 도료 조성물을 제공한다.The process of the invention described above is carried out from (A) a water non-dispersible, film-forming organic polymer component (component I ') and (B) an ethylene-maleic anhydride copolymer having an average number of hydroxyl groups per molecule of at least 3. Organic polymer components other than those derived from ethylene-maleic anhydride copolymers which are derived and are dispersed in water after the neutralization of at least some carboxyl groups with a base with at least two average carboxylic acid groups per molecule (VIII-II) (A) the number of ester groups linking at least some component I and at least some component II with an average of 0.1 to 3.1 preferably 0.5 to 2 per molecule of component I, and (b) at least some After neutralizing the two carboxy groups with a base, a new block copolymer coating composition is provided which is dispersed in a first aqueous medium having a pH of 5 or greater.
본 발명의 조성물에 존재하는 성분 Ⅰ 및 성분 Ⅱ의 상대적 양은 정밀하게 정해져 있지는 않다. 성분Ⅰ은 조성물이 기판상에 만족스러운 피복물을 형성하기에 충분한 양으로 존재하며 또한 성분 Ⅱ는 조성물이 최소한 몇개의 카복실 그룹을 염기로 중화한 후에 pH가 5이상인 제1수성매질에 분산되기에 충분한 양으로 존재한다. 조성물중의 성분 Ⅰ과 성분 Ⅱ의 중량비는 1 : 0.01 내지 1 : 1이 바람직하며, 1 : 0.15내지 1 : 0.4가 더욱 바람직하다. 이러한 조성물을 제조하기 위해서는 본 발명의 방법에 위에 상응하는 양의 반응물 A 및 반응물 B를 사용한다.The relative amounts of component I and component II present in the composition of the present invention are not precisely determined. Component I is present in an amount sufficient to allow the composition to form a satisfactory coating on the substrate and component II is sufficient to disperse the composition in a first aqueous medium having a pH of 5 or greater after neutralizing at least some carboxyl groups with a base. Present in quantities. The weight ratio of component I and component II in the composition is preferably from 1: 0.01 to 1: 1, more preferably from 1: 0.15 to 1: 0.4. To prepare such compositions, the corresponding amounts of reactant A and reactant B are used in the process of the invention.
본 발명의 방법에 사용한 반응물 A는 막형성 물질이다. 여기서 "막형성 물질"이란 연속적인 무수막을 형성시키기 위해 고체 기판에 가할 수 있는 물질을 의미한다. 이Reactant A used in the process of the invention is a film forming material. The term "film forming material" herein means a material that can be added to a solid substrate to form a continuous anhydrous film. this
본 발명의 방법에서 사용한 반응물 A 및 결과물 성분 Ⅰ은 그 자체로서는 수-분산성이 아니다. 염으로 전환시킨 후에는, 본 발명의 방법에서 사용한 반응물 B, 결과물 성분Ⅱ 및 본 발명의 블록 공중합체 조성물은 수-분산성이다. 본 발명의 목적을 위해서, 물질의 수 비분산도 및 수-분산도를 다음과 같은 실험(이하" 분산도 실험"이라 함)으로 측정한다 : 실험할 물질 25중량% 및 0 내지 100중량%의 메틸 에틸케톤과 0 내지 100중량%의 수-혼화성 유기용매로 이루어지며 에틸렌글리콜) 75중량%로 이루어진 용액을 제조한다. 상기 용액을 강렬히 교반하면서 물 35중량%, 모노부틸렌에틸렌 글리콜(추가 유기용매) 80중량% 및 실험할 물질에 존재하는 어떤 카목실 그룹 100몰%를 염 그룹으로 전환시키는데 적어도 총분한 염기(예: 3급 아밀)로 이루어진 혼합물로 점차적으로 희석시킨다. 생성된 분산 수용액에 존재하는 실험할 물질, 전체 유기용매, 및 물의 상대적 양은 5 : 26 : 69이다. 만일 분삭액의 평균 분산 입자크기가 5마이크론 이하이고 분산액에 존재하는 물질의 10중량% 이하가 325메쉬 스크린으로 여과된다면, 본 발명에 의한 물질은 수-분산성으로 간주된다. 반면에, 만일 분산액의 평균 입자크기가 5마이크론 이상이고 분산액에 존재하는 물질의 10중량% 이상이 325메쉬 스크린으로 여과된다면 실험할 물질은 수-분산성으로 간주된다. 수-비분산성 물질은 평균 분산 입자크기가 1마이크론 이하이고 및/ 또는 실험할 물질의 2중량% 이하가 325메쉬 스크린으로 여과되는 분산액을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 수-비분산성 물질은 평균 분자입자크기가 10마이크론 이상이며 실험한 물질의 95중량% 이상이 325메쉬 스크린으로 여과되는 분Reactant A and resultant component I used in the process of the invention are not water-dispersible on their own. After conversion to salts, reactant B, resultant component II, and the block copolymer composition of the present invention used in the process of the present invention are water-dispersible. For the purposes of the present invention, the water non-dispersity and water-dispersity of a substance are determined by the following experiment (hereinafter referred to as dispersion experiment): 25% by weight of the substance to be tested and 0 to 100% by weight A solution consisting of methyl ethyl ketone and 0-100 wt% water-miscible organic solvent and ethylene glycol) 75 wt% is prepared. The base is at least sufficient to convert 35% by weight of water, 80% by weight of monobutylene ethylene glycol (additional organic solvent) and 100 mol% of any carmokyl group present in the material to be tested into salt groups with vigorous stirring. : Dilute gradually with mixture consisting of tertiary amyl). The relative amounts of material to be tested, the total organic solvent, and the water present in the resulting dispersed aqueous solution are 5:26:69. If the average dispersion particle size of the fraction is less than 5 microns and less than 10% by weight of the material present in the dispersion is filtered through a 325 mesh screen, the material according to the invention is considered water-dispersible. On the other hand, if the average particle size of the dispersion is at least 5 microns and at least 10% by weight of the material present in the dispersion is filtered through a 325 mesh screen, the material to be tested is considered water-dispersible. The water non-dispersible material preferably forms a dispersion in which the average dispersed particle size is less than 1 micron and / or less than 2% by weight of the material to be tested is filtered through a 325 mesh screen. In addition, the water non-dispersible material has an average molecular particle size of 10 microns or more and 95% by weight or more of the tested material is filtered through a 325 mesh screen.
본 발명의 조성물은 최소한 몇개의 카복실 그룹을 염기로 중화시킨 후에는 pH가 5이상인 제1수성 매질에 분산된다. 성분 Ⅰ이 PVC일때는, 성분 Ⅰ의 분해(주로 할로겐화 수소 제거반응)속도를 줄이기 위해서 pH가 5 또는 그 이하인 분산액에 본 발명에 의한 조성물의 염을 사용하는 것이 바람직하다. 카복실 이온은 이러한 분산액에서 안정화 작용을 지니는 경향이 있다. 그러나, pH가 약 5이하일/때는 안정화 작용이 충분하지 못히게 된다. 그러므로 낮은 pH에서 분산액은 불안정하게 되는 경항이 있다. 이러한 불안정도는 에톡실화 노일 페놀과 같은 비이온 계면활성제를 분산액에 가함으로써 어느 정도 극복할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 분산 수용액의 pH는 본 발명에 의해 제조된 조형물을 중화할때 충분한 염기를 사용함으로써 억제 및 조절할 수 있다. 분산액의 바람직한 pH 범위는 6 내지 9이며 가장 바람직한 범위는 7 내지 8이다(할로겐화 수소 제거반응이 관여된 경우는 제외).The composition of the present invention is dispersed in a first aqueous medium having a pH of 5 or more after neutralizing at least some carboxyl groups with a base. When component I is PVC, it is preferred to use the salts of the compositions according to the invention in dispersions having a pH of 5 or below in order to reduce the rate of decomposition (primarily hydrogen halide removal) of component I. Carboxyl ions tend to have stabilizing effects in these dispersions. However, when the pH is about 5 or less, the stabilization action is insufficient. Therefore, dispersions at low pH tend to become unstable. This instability can be somewhat overcome by adding a nonionic surfactant, such as an ethoxylated noyl phenol, to the dispersion. The pH of the aqueous dispersion solution prepared according to the invention can be inhibited and controlled by using sufficient bases to neutralize the sculptures produced by the invention. The preferred pH range of the dispersion is from 6 to 9 and the most preferred range is from 7 to 8 (except when the hydrogen halide removal reaction is involved).
다음의 표에는 본 발명의 방법에서 사용한 바람직한 유형의 반응물 A 및 반응물 B에 대한 바람직한 및 가장 바람직한 수평균 분자량의 범위가 나타나 있다.The following table shows the range of preferred and most preferred number average molecular weights for the preferred types of reactants A and reactants B used in the process of the present invention.
[표 1]TABLE 1
주 : * ; 하이드록실, 에스테르 또는 아세탈 그룹과 같은 비교적 다량의 친수성 그Note: *; Relatively large amounts of hydrophilic groups such as hydroxyl, ester or acetal groups
** ; 하이드록실 그룹이 비교적 몇개밖에 되지 않으며, 다른 친수성 그룹이 몇 개밖에 되지 않거나 없음.**; Relatively few hydroxyl groups and only a few other hydrophilic groups.
본 발명에 의한 조성물에 있어서 성분 Ⅰ 및 Ⅱ의 바람직한 및 가장 바람직한 분자량은 본 발명의 방법에서 사용한 반응물 A 및 B의 상기 분자량에 각각 상응한다.The preferred and most preferred molecular weights of components I and II in the compositions according to the invention correspond respectively to the said molecular weights of reactants A and B used in the process of the invention.
반응물 A의 분자량이 존재하는 친수성 그룹의 양에 비해서 너무 높을 경우는 수-분산성 조성물이 형성될 수 없음을 나타내는데, 수-분산성 조성물의 형성에 적합한 최대 분자량은 중합체의 형태에 따라 변하게 된다. 보통 상기의 분자량 범위 내에서 조작하게 되면 수-분산성 조성물이 형성된다.When the molecular weight of reactant A is too high relative to the amount of hydrophilic groups present, it indicates that a water-dispersible composition cannot be formed, and the maximum molecular weight suitable for forming the water-dispersible composition will vary depending on the form of the polymer. Usually within the molecular weight range above, a water-dispersible composition is formed.
본 발명의 방법에서 사용한 반응혼합물에 있어서 반응물 A의 하이드록실 그룹과 반응물 B의 무수물 그룹의 몰비는 0.5 : 1 내지 5 : 1이 바람직하며 1 : 1 내지 3 : 1이 가장 바람직하다. 하이드록실 그룹은 페놀계일 수 있지만 지방족이 바람직하다.In the reaction mixture used in the method of the present invention, the molar ratio of the hydroxyl group of the reactant A and the anhydride group of the reactant B is preferably from 0.5: 1 to 5: 1 and most preferably from 1: 1 to 3: 1. The hydroxyl group may be phenolic but aliphatic is preferred.
분자당 하이드록실 그룹의 수가 최소한 3인 어떤 수-비분산성, 필름-형성 유기 중합체를 본 발명의 방법에 있어서 반응물 A로서 사용할 수 있다. 이러한 중합체로서 적절한 것으로는 에틸렌계불포화 단량체의 부가 중합체, 에폭시중합체, 페녹시 중합체, 우레탄 중합체, 폴리에스테르 중합체, 페놀계 중합체 및 폴리아미드 중합체가 있다.Any water non-dispersible, film-forming organic polymer having at least three hydroxyl groups per molecule can be used as reactant A in the process of the invention. Suitable as such polymers are addition polymers of ethylenically unsaturated monomers, epoxy polymers, phenoxy polymers, urethane polymers, polyester polymers, phenolic polymers and polyamide polymers.
본 발명의 방법에 있어서, 반응물 A로서 사용할 수 있는 에틸렌계 불포화 단량체의 부가 중합체의 예로는 하이드록실 그룹 또는 하이드록실 그룹으로 전환될 수 있는 그룹을 함유한 에틸렌계 불포화 단량체(이하 "단량체 I"이라 함)와 최소한 한 종류의 다른 에틸렌계 불포화 단량체(이하 "단량체 II"라 함)와의 공동체가 있다. 단량체 I에는 가수분해된 비닐 아세테이트, 알킬 그룹의 탄소수가 2 내지 6인 하이드록시알킬 아크릴레이트In the process of the present invention, examples of the addition polymer of the ethylenically unsaturated monomer which can be used as the reactant A include an ethylenically unsaturated monomer containing a group which can be converted into a hydroxyl group or a hydroxyl group (hereinafter referred to as “monomer I ′). ) And a community of at least one other ethylenically unsaturated monomer (hereinafter referred to as "monomer II"). Monomer I includes hydrolyzed vinyl acetate, hydroxyalkyl acrylate having 2 to 6 carbon atoms of the alkyl group.
수-분산성 조성물을 형성하기 위해 에스테르화 촉매의 존재하에 에폭시 중합체를 무수물 중합체와 반응시킬 때는 안정성 문제가 뒤따르게 된다. 에폭시 중합체를 사용하는 본 발명의 실시에 있어서 이러한 안정도 문제를 극복하기 위해서는, 에폭시드 그룹은 반응물 B와 반응시키기 전에 모노카복실산 또는 모노 하이드릭페놀과 반응시킴으로써 제거("말단 도입")시킬 수 있다. 한편으로는 에폭시 그룹을 가수분해시켜 반응성이 덜하는 하이드록시 그룹을 형성시킬 수 있다.Stability issues follow when reacting an epoxy polymer with an anhydride polymer in the presence of an esterification catalyst to form a water-dispersible composition. In order to overcome this stability problem in the practice of the present invention using epoxy polymers, epoxide groups can be removed ('terminal introduction') by reacting with monocarboxylic acids or mono hydroxyphenols before reacting with reactant B. On the one hand, the epoxy groups can be hydrolyzed to form less reactive hydroxy groups.
본 발명의 방법에 있어서 반응물 A로서 사용할 수 있는 말단도입-에폭시 중합체로는 다음과 같은 것을 들 수 있다 : 에폭시 중합체의 하이드록시 그룹이 실질적으로 비반응성으로 되는 조건하에서 카복시 그룹과 에폭시 그룹의 반응으로 형성되는, 모노카복실산(하이드록시-함유 모노카복실산을 포함)과 에폭시 중합체의 반응생성물. 상기의Examples of end-induced epoxy polymers that can be used as reactant A in the process of the invention include the following: by reaction of carboxy groups with epoxy groups under conditions such that the hydroxy groups of the epoxy polymer become substantially non-reactive. A reaction product of a monocarboxylic acid (including hydroxy-containing monocarboxylic acid) and an epoxy polymer formed. Above
말단도입 반응은 적합한 촉매의 존재하에 진행시킨다. 여기서 사용할 수 있는 촉매로는 벤질디메틸아민과 같은 아민 및 유기 리튬염과 같은 리튬 화합물이 있다. 말단 도입 촉매(즉, 아민 촉매)가 또한 반응물 A와 반응물 B의 반응을 촉진시킬 때, 이는 말단도입된 에폭시드내에 남아 있을 수 있는데, 다음 목적을 위해 사용할 수 있다. 본 발명의 방법에 있어서, 말단도입 반응은 에스테르 또는 에테르 그룹 및 하이드록실 그룹을 중합체내에 도입시킨다. 에폭시 중합체의 말단도입 반응에 있어 하이드록시-함유 카복실산을 사용하면 중합체내에 하이드록실 그룹이 추가로 도입된다. 이러한 하이드록실 그룹은 반응물 B에 있어서의 무수물 그룹과의 가능한 상호 반응물로서 생각해야 한다.The endduction reaction proceeds in the presence of a suitable catalyst. Catalysts which can be used here include amines such as benzyldimethylamine and lithium compounds such as organic lithium salts. When the terminal introduction catalyst (ie, the amine catalyst) also promotes the reaction of reactant A with reactant B, it may remain in the terminally introduced epoxide, which may be used for the following purposes. In the process of the invention, the endduction reaction introduces ester or ether groups and hydroxyl groups into the polymer. The use of hydroxy-containing carboxylic acids in the endduction reaction of the epoxy polymer further introduces hydroxyl groups into the polymer. Such hydroxyl groups should be considered as possible interactions with anhydride groups in reactant B.
본 발명에 있어서 반응물 A와 같은 또는(필요한 경우) 말단도입 후, 사용할 수 있는 에폭시 중합체는 미합중국 특허 제4,212,781호에 기술되어 있다. 사용한 에폭시 중합체는 지방족 또는 방향족일 수 있다. 가장 바람직한 에폭시 수지는 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에테르, 특히는 1,2-에폭시 당량이 약 1.3 내지 약 2, 바람직하게는 약 2인 것이다. 분자량은 약 350 내지 약 20,000, 바람직하게는 약 4,000 내지 약 10,000이어야 한다. 때로는 바라는 바의 분자량을 지닌 가공된 에폭시 수지를 사용하는 것이 편리할 수도 있지만, 시판용인 비스페놀 및 A의 비스글리시딜 에테르를 사용함이 더욱 실제적이다. 일반적으로 "액상 에폭시 수지"로서 널리 알려진 비스페놀 A의 비스글리시딜 에테르""""Epoxy polymers that can be used, such as (if necessary) or after termination, as reactant A in the present invention, are described in US Pat. No. 4,212,781. The epoxy polymer used may be aliphatic or aromatic. Most preferred epoxy resins are polyglycidyl ethers of bisphenol A, in particular 1,2-epoxy equivalents of about 1.3 to about 2, preferably about 2. The molecular weight should be about 350 to about 20,000, preferably about 4,000 to about 10,000. Sometimes it may be convenient to use a processed epoxy resin with the desired molecular weight, but it is more practical to use commercially available bisphenols and bisglycidyl ethers of A. Bisglycidyl ethers of bisphenol A, commonly known as "liquid epoxy resins,"
과촉매화된 액상 에폭시 수지 "Epon-829"의 물성은 다음과 같다 :The physical properties of the supercatalyzed liquid epoxy resin “Epon-829” are as follows:
[표 2]TABLE 2
주 : * ; 에폭시드 당량은 에폭시드 1g당량을 함유한 수지의 g이다.Note: *; Epoxide equivalent is g of resin containing 1 g equivalent of epoxide.
액상 에폭시수지의 초기 분자량을 많은 피복적용에 대해 더욱 만족스러운 수준까지 증가시키기 위해서는 초기 액상 에폭시 수지를 추가로 비스페놀 A 그리고 다른 물질과 반응시킬 수 있다. 글리시딜 에테르를 만들고 분자량을 증가시키기 위해서는 다른 다작용성 방향족 알코올을 사용할 수 있는데, 이러한 물질로는 다음과 같은 것이 있다 : 비스(4-하이드록시페닐)메탄, [비스페놀 F] ; 2,2-비스-(4'-하이드록시-2',3',5',6'-테트라클로로페닐)프로판 ; 테트라클로로비스페놀 A ; 4,4-비스(하이드록시페놀)-펜타노산 ; 디페놀계산 ; 노볼락 또는 저분자량 페놀-포름알데히드 중합체 ; 1,8-비스(하이드록시페닐)펜타데칸 ; 레졸시놀 ; 및 2,2,5,5-테트라키스(4'-하이드록시페닐)헥산 등 이중에서도, 초기 액상 에폭시 수지의 무게를 증가시키기 위한, 그리고 공정을 통해 실제적 조In order to increase the initial molecular weight of the liquid epoxy resin to a more satisfactory level for many coating applications, the initial liquid epoxy resin can be further reacted with bisphenol A and other materials. Other polyfunctional aromatic alcohols can be used to make glycidyl ethers and increase the molecular weight, such as: bis (4-hydroxyphenyl) methane, [bisphenol F]; 2,2-bis- (4'-hydroxy-2 ', 3', 5 ', 6'-tetrachlorophenyl) propane; Tetrachlorobisphenol A; 4,4-bis (hydroxyphenol) -pentanoic acid; Diphenol calculation; Novolac or low molecular weight phenol-formaldehyde polymers; 1,8-bis (hydroxyphenyl) pentadecane; Resorcinol; And 2,2,5,5-tetrakis (4'-hydroxyphenyl) hexane, such as to increase the weight of the initial liquid epoxy resin, and through the process
실례로서, 가장 바람직한 분자량을 지닌 에폭시 수지를 제조하기 위해 사용한 비스페놀 A 및 "EPON-829"의 비는 에폭시 말단그룹을 지닌 중합체를 제조하는데 "EPON-829" 65 내지 68중량% 및 비스페놀 A 35 내지 32중량%이며, 하이드록실 말단 그룹을 지닌 중합체를 제조하는데는 "EPON-59.5 내지 62중량% 및 비스페놀 A 40.5 내지 38중량%이다. 다음의 표에는 다른 출발물질의 비로부터 생성된 최종 에폭시수지의 특성이 나타나 있다.By way of example, the ratio of bisphenol A and “EPON-829” used to prepare the epoxy resin with the most preferred molecular weight is 65 to 68 weight percent of bisphenol A and 35 to bisphenol A to prepare the polymer having an epoxy end group. 32% by weight, for preparing polymers having hydroxyl end groups: "EPON-59.5-62% by weight and 40.5-38% by weight bisphenol A. The following table shows the properties of the final epoxy resins produced from the ratios of the different starting materials.
[표 3]TABLE 3
액상 에폭시 수지 또는 다른 저분자량의 에폭시 수지의 분자량을 증가시키기 위해 사용한 반응 조건은 반응온도가 약 175℃이며 압력은 대기압이다. 이러한 반응은 용매없이 수행할 수 있는 반면에, 전체 반응물을 기준으로 하여 약 15중량%의 에틸렌글리콜 모노부틸에테르를 사용함이 바람직하다.The reaction conditions used to increase the molecular weight of liquid epoxy resins or other low molecular weight epoxy resins are reaction temperatures of about 175 ° C. and pressure at atmospheric pressure. While this reaction can be carried out without solvent, it is preferred to use about 15% by weight of ethylene glycol monobutyl ether based on the total reactants.
사용할 수 있는 에폭시 수지는 또한 페놀계 수지, 페놀, 및 폴리올류와 같은 다른 축합물로 변형시킬 수 있다. 변형된 에폭시 수지의 예는 다음과 같다 : 페놀 노볼락 수지와 에피클로로하이드린과의 반응으로 형성된 글리시딜 에스테르 ; 4,4'-이소프로필 리덴디페놀 에피클로로하이드린 또는 하나 또는 그 이상의 무수 오일 또는 지방산(너도밤Epoxy resins that can be used can also be transformed into other condensates such as phenolic resins, phenols, and polyols. Examples of modified epoxy resins are as follows: glycidyl esters formed by the reaction of phenol novolak resins with epichlorohydrin; 4,4'-isopropylidenediphenol epichlorohydrin or one or more anhydrous oils or fatty acids (beech
본 발명의 방법에 있어서 반응물 A로서 사용할 수 있는 페녹시 중합체의 예는 미합중국 특허 제3305528호 및 3306872호에 기술되어 있다. 미합중국 특허 제3305528호의 페녹시 중합체는 거의 선형인, 겔이 없는 열가소성 폴리(하이드록시에테르)이다. 이는 디하이드릭 다핵 페놀과 에피클로로하이드린과의 축합반응 생성물이며, 일반식 -O-E-O-[여기서 E는 하이드록실 그룹이 다른 핵에 붙어 있는 디하이드릭 다핵 페놀의 핵이며, -O-E-O-는 디하이드릭 다핵 페놀의 하이드록실 수소원자를 제거하여 얻은 잔기임]과 일반식 [여기서 R 및 R1은 동일하거나 다를 수 있다]그룹을 가지고 있으며, 반복단위로서 를 함유하고 있다.Examples of phenoxy polymers that can be used as reactant A in the process of the present invention are described in US Pat. Nos. 3,530,28 and 3306872. The phenoxy polymer of US Pat. No. 3,305,028 is a nearly linear, gel-free thermoplastic poly (hydroxyether). This is the condensation product of dihydric polynuclear phenol with epichlorohydrin, the general formula -OEO- [where E is the nucleus of dihydric polynuclear phenol having hydroxyl groups attached to other nuclei, and -OEO- is di Residue obtained by removing the hydroxyl hydrogen atom of a hydric polynuclear phenol. Where R and R 1 may be the same or different and have a repeating unit It contains.
미합중국 특허 제3306872호에 기술된 페녹시 중합체는 거의 선형인 중합체로서 성형, 압출시 충격강도가 높은 특성을 지닌 디하이드릭 페놀과 디에폭시드의 축합 생성The phenoxy polymers described in US Pat. No. 3,306,872 are nearly linear polymers that produce condensation of dihydric phenols and diepoxides with high impact strength during molding and extrusion.
본 발명의 방법에 있어 가교화를 야기시키는 에폭시 그룹을 지닌 페녹시 중합체의 경우에 있어서는, 에폭시 그룹을 에폭시 중합체의 경우에서처럼 말단도입 또는 가수분해시킬 수 있다.In the case of phenoxy polymers having epoxy groups which cause crosslinking in the process of the invention, the epoxy groups can be end-induced or hydrolyzed as in the case of epoxy polymers.
본 발명의 방법에 있어서 반응물 A로서 유용한 우레탄 중합체의 예로는 화학양론적 과잉량의 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응 생성물이 있다. 이러한 폴리올로서 전형적인 것은 폴리(옥시알킬렌)폴리올인데, 이는 개시제 또는 출발제로서 사용한 폴리하이드릭 유기화합물 또는 물의 알킬렌옥사이드 부가 생성물이다. 적절한 폴리하이드릭 유기 개시제로는 다음과 같은 예를 들 수 있다 : 에틸렌글리콜, 디에틸글리콜, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,2-사이클로헥산디올, 3-사이클로헥산-1,1-디메탄올, 글리세린, 1,2,6-헥산 트리올, 1,1,1-트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 수크로스, 알파-메틸 글루코시드, 또는 이들의 조합물. 상기 폴리이소시아네이트류는 다음 일반식으로 표현한다 :An example of a urethane polymer useful as reactant A in the process of the invention is the reaction product of a stoichiometric excess of polyol and polyisocyanate. Typical of such polyols are poly (oxyalkylene) polyols, which are polyhydric organic compounds or alkylene oxide addition products of water used as initiators or starting agents. Suitable polyhydric organic initiators include, for example: ethylene glycol, diethyl glycol, propylene glycol, 1,5-pentanediol, hexylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-cyclohexanediol, 3-cyclohexane-1,1-dimethanol, glycerin, 1,2,6-hexane triol, 1,1,1-trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, alpha-methyl glucoside, or Combinations thereof. The polyisocyanates are represented by the following general formula:
Q-(NCO)iQ- (NCO) i
위의 식에서, i는 최소한 2의 평균값을 지니며 보통 6이하이고, Q는 치환되지 않은 하이드로카빌 그룹 또는 할로겐 또는 알콕시로 치환된 하이드로카빌그룹일 수 있는 지방족, 지환족 또는 방향족 라디칼을 나타낸다. 예를 들면, Q는 상응하는 할로겐- 및 -In the above formula, i represents an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical having an average value of at least 2 and usually less than or equal to 6 and Q may be an unsubstituted hydrocarbyl group or a hydrocarbyl group substituted with halogen or alkoxy. For example, Q is the corresponding halogen- and-
분자당 평균 카복실산 무수물 그룹의 수가 최소한 둘이며 최소한 몇개의 무수물 그룹을 가수분해 및 중화시키면 물에 분산되는 유기 중합체, 특히 에틸렌-말레산 무수물 공중합체는 본 발명의 방법에 있어 반응물 B로서 사용할 수 있다. 적절한 유기 중합체는 말레산 무수물, 페닐 말레산 무수물, 클로로 말레산 무수물, 디클로로말레산 무수물, 이타콘산 무수물 및 아코니트산 무수물과 같은 무수물 그룹을 함유한 에틸렌계 불포화 단량체로부터 유도된 부가 중합체이다. 무수물-함유 단량체는 보통 위에서 정의한 단량체 II와 같은 다른 에틸렌계 불포화 단량체와 공중합시킨다. 반응물 B로서 유용한 것은 액상 부타디엔의 4차 탄소에 말레산 무수물의 "ENE"를 가하여 제조한 부타디엔 중합체이다. 이러한 종류에 있어 특히 바람직한 공중합에는 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 및 수평균 분자량이 약 1600이며, 산의 수가 480이고 스티렌과 말레산 무수물의 비가 1 : 1(몰을 기준)인 "SMA-1000"을 포함하여, "SMA"란 이름으로 시판되는 스티렌-말레산 무수물-말레산 무수물 반 에스테르 터폴리머이다. 반응물 B는 반응물 B 분자당 4 내지 12개의 카복실산 무수물 그룹을 함유함이 바람직하며 6 내지 9개를 함유함이 더욱 바람직하다.Organic polymers, in particular ethylene-maleic anhydride copolymers, which are dispersed in water when the number of average carboxylic acid anhydride groups per molecule are at least two and hydrolyzed and neutralized at least some anhydride groups can be used as reactant B in the process of the invention. . Suitable organic polymers are addition polymers derived from ethylenically unsaturated monomers containing anhydride groups such as maleic anhydride, phenyl maleic anhydride, chloro maleic anhydride, dichloromaleic anhydride, itaconic anhydride and aconic acid anhydride. Anhydride-containing monomers are usually copolymerized with other ethylenically unsaturated monomers, such as monomers II as defined above. Useful as reactant B is a butadiene polymer prepared by adding "ENE" of maleic anhydride to the quaternary carbon of liquid butadiene. Particularly preferred copolymers of this kind include the styrene-maleic anhydride copolymer and the number-average molecular weight of about 1600, the number of acids being 480 and the ratio of styrene to maleic anhydride being 1: 1 (molar). Styrene-maleic anhydride-maleic anhydride half ester terpolymers available under the name 이름 SMA ", including. Reactant B preferably contains 4-12 carboxylic acid anhydride groups per molecule of Reactant B, more preferably 6-9.
본 발명의 방법에 있어서 에스테르화 촉매로서는 어떠한 에스테르화 촉매도 사용할 수 있다. 이러한 촉매로서 대표적인 것으로는 아민류, 알칼리 금속 수산화물 및 무기산 등이 있다. 이중에서도 바람직한 촉매는 트리에틸아민 및 트리프로필아민에서 예를 든 바와 같이 알킬 그룹내 탄소수가 1 내지 5인 트리알킬아민 촉매이다. 이러한 촉매는 반응 혼합물내 카복시그룹 1몰당 2 내지 40(더욱 바람직하게는 4 내지 15)몰%의 양으로 존재함이 바람직하다.Any esterification catalyst can be used as an esterification catalyst in the method of this invention. Typical examples of such a catalyst include amines, alkali metal hydroxides and inorganic acids. Preferred of these are trialkylamine catalysts having 1 to 5 carbon atoms in the alkyl group, for example as triethylamine and tripropylamine. Such catalysts are preferably present in an amount of 2 to 40 (more preferably 4 to 15) mole percent per mole of carboxy group in the reaction mixture.
유기용매("반응용매")는 본 발명에서 사용한 반응 혼합물에 존재하는 것이 바람직하다. 적절한 용매로는 케톤류, 탄화수소류, 에스테르류 및 염소화 탄화수소류가 있다. 바람직한 반응용매는 각 지방족 부위의 탄소수가 2 내지 약 4인 포화 지방족 케톤류이다.The organic solvent (reaction solvent) is preferably present in the reaction mixture used in the present invention. Suitable solvents include ketones, hydrocarbons, esters and chlorinated hydrocarbons. Preferred reaction solvents are saturated aliphatic ketones having 2 to about 4 carbon atoms in each aliphatic moiety.
이러한 케톤류의 예로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸프로필케톤, 메틸부틸케톤 및 에틸부틸케톤 등이 있다. 바람직하게 사용한 용매는 다음과 같은 특성을 지닌 아세톤 또는 다른 용매이다 :Examples of such ketones include acetone, methyl ethyl ketone, ethyl propyl ketone, methyl butyl ketone and ethyl butyl ketone. Preferred solvents are acetone or other solvents having the following properties:
(1) 저온에서 비등하기 때문에 반응물 A 및 반응물 B의 열분해를 최소화함.(1) Minimize thermal decomposition of reactant A and reactant B because of boiling at low temperatures.
(2) 본 발명의 조성물로부터 쉽게 제거할 수 있음.(2) can be easily removed from the composition of the present invention.
(3) 본 발명의 방법에서 사용한 반응 혼합물에 비반응성임.(3) Nonreactive to the reaction mixture used in the process of the invention.
(4) 수용성임.(4) Water soluble.
반응용매의 적절한 양은 반응물 A 및 B 100중량부당 75 내지 500중량부이다. 반응용매를 본 발명의 방법에 사용할때, 생성물은 본 발명 조성물의 유기 용매 용액이다. 이러한 용액("바니쉬")은 새로운 것이며 또한 본 발명의 일부를 형성한다.Suitable amounts of reaction solvent are 75 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of reactants A and B. When a reaction solvent is used in the method of the present invention, the product is an organic solvent solution of the composition of the present invention. These solutions (new varnishes) are new and also form part of the present invention.
본 발명의 방법에 있어서 반응압력은 정확히 정해져 있지는 않지만, 그리고 경제The reaction pressure in the process of the invention is not exactly defined, but economical
본 발명의 조성물이 생성된 후에는, 최소한 일부의 반응용매에 대하여 고비점 용매("피복 용매")를 치환시키는 것이 바람직하다. 적절한 피복용매로는 글리콜의 알킬 모노에테르 및 글리콜 에테르가 있다. 이러한 피복용매는 최종 피복 조성물의 특성을 개선시킨다. 이러한 글리콜 및 에테르의 예로는 모노 부틸에틸렌 글리콜, 모노프로필에틸렌 글리콜, 모노에틸에틸렌 글리콜, 모노메틸에틸렌 글리콜, 모노메틸 디에틸렌 글리콜, 및 모노에틸디에틸렌 글리콜, 모노프로필디에틸렌 글리콜이 있다. 일반적으로, 용매의 치환("용매 교환")은 최소한 일부의 반응용매를 휘발시키고("제거") 그 잔사에 피복용매를 가함으로써 달성할 수 있다. 초기 조성물은 점도가 초과하게 되는 시점 바로 전에 분리시킬 수 있다. 제거 및 피복 조성물의 첨가후, 고체질의 함량을 보다 높게 하기 위해서는 남아있는 반응용매를 추가로 제거할 수 있다. 제거의 정도는 고체물질의 열안정도, 목적한 고체질 함량 및 최종 점도, 및 플래쉬 포인트에 따르게 된다. 본 발명의 피복용매-조성물 용액은 새로운 것이며 또한 본 발명의 일부를 형성한다.After the composition of the present invention is produced, it is preferable to substitute a high boiling point solvent (coating solvent) for at least a part of the reaction solvent. Suitable coating solvents include alkyl monoethers and glycol ethers of glycols. Such coating solvents improve the properties of the final coating composition. Examples of such glycols and ethers are mono butylethylene glycol, monopropylethylene glycol, monoethylethylene glycol, monomethylethylene glycol, monomethyl diethylene glycol, and monoethyldiethylene glycol, monopropyldiethylene glycol. In general, the substitution of the solvent ('solvent exchange') can be achieved by volatilizing at least a portion of the reaction solvent (removing the solvent) and adding a coating solvent to the residue. The initial composition can be separated just before the point at which the viscosity is exceeded. After removal and addition of the coating composition, the remaining reaction solvent may be further removed to make the solids content higher. The degree of removal will depend on the thermal stability of the solid material, the desired solids content and final viscosity, and the flash point. The coating solvent-composition solution of the present invention is new and also forms part of the present invention.
본 발명의 방법에서 사용한 반응물 A는 pH가 5이상인 수성 매질에는 분산되지 않는다. 본 발명의 방법에서는 생성된 조성물이 pH가 5이상인 수성매질에 분산될 수 있""Reactant A used in the process of the invention is not dispersed in an aqueous medium having a pH of 5 or greater. In the process of the invention the resulting composition can be dispersed in an aqueous medium having a pH of 5 or more.
수-분산도는 성분 I과 성분 II간의 에스테르 결합 형성에 의해 달성할 수 있기 때문에, 분산도가 달성되는 지점은 추가로 또는 번갈아 반응 혼합물 샘플을 반응시 수성 가성소다(적정제)로 적정시켜 반응물 B내 카복실 그룹의 손실에 따라 측정할 수 있다. 에스테르결합 형성 모니터링 실험은 위에서 기술한 "에스테르 그룹 모니터링 실험"이다. 이러한 실험 자료로써, 반응물 B 분자당 형성된 에스테르 그룹의 몰수를 다음 식을 사용하여 측정할 수 있다 :Since water-dispersity can be achieved by the formation of ester bonds between component I and component II, the point at which dispersion is achieved is additionally or alternately by titrating the reaction mixture sample with aqueous caustic soda (titrant) during the reaction. It can be measured according to the loss of the carboxyl group in B. The ester bond formation monitoring experiment is the “ester group monitoring experiment” described above. As such experimental data, the number of moles of ester groups formed per molecule of reactant B can be determined using the following equation:
위의 식에서, X="포텐샬"COOH그룹의 수(즉, 초기에 반응물 B에 존재하는 무수물 그룹 수의 두배에다 초기에 존재하는 카복시 그룹의 수를 더함), mlC=에스테르화 반응이 시작할 때 반응 혼합물의 샘플과 반응하는 적정액의 밀리리터.In the above formula, X = "potential" COOH groups (ie, twice the number of anhydride groups initially present in reactant B plus the number of carboxy groups initially present), ml C = when the esterification reaction starts Milliliters of titrant reacted with a sample of the reaction mixture.
mlR=에스테르화 반응도중 주어진 시간에서 반응 혼합물의 샘플과 반응하는 적정액의 밀리리터.ml R = milliliters of titrant that reacts with a sample of the reaction mixture at a given time in the esterification reaction.
WtC=에스테르화 반응이 시작할 때의 반응 혼합물 샘플의 무게.Wt C = Weight of the reaction mixture sample at the start of the esterification reaction.
WtR= 에스테르화 반응도중 주어진 시간에서 적정액과 반응하는 반응 혼합물 샘플의 무게.Wt R = weight of the reaction mixture sample reacting with the titrant at a given time during the esterification reaction.
너무 오랫동안 본 발명의 방법에 포함되는 에스테르화 반응이 길게 허용된다면, 수성매질에 분산되지 않는 겔이 형성된다. 그러므로 반응이 단지 적절한 정도로만(즉, 적절한 분산도 및 수성 분산 점도를 지닌 조성물이 생성되도록)진행되도록 반응을 조절해야 한다.If the esterification reaction included in the process of the present invention is allowed for too long, a gel is formed which does not disperse in the aqueous medium. Therefore, the reaction should be adjusted so that the reaction proceeds only to an appropriate degree (ie, to produce a composition having an appropriate degree of dispersion and aqueous dispersion viscosity).
본 발명의 방법에 있어서, 반응물 A의 하이드록시 그룹과 반응물 B의 무수물 그룹과의 반응(이후부터는 "제1반응"이라 함)은 반응물 B의 무수물 그룹에 반응성인 그룹을 하나 또는 둘 함유하고 있는 저분자량 유기 화합물 및/또는 물(이후부터는 "담금액"이라 함)을 사용하여 겔화를 방지하기 위해 조절한다.In the process of the invention, the reaction of the hydroxy group of reactant A with the anhydride group of reactant B (hereinafter referred to as “first reaction”) contains one or two groups reactive to the anhydride group of reactant B. A low molecular weight organic compound and / or water (hereinafter referred to as `` float amount '') is used to control to prevent gelation.
이러한 조절은 담금액에 의해 제공된 반응성 그룹이 무수물 그룹을 소비하여 반응물 A와 B간의 에스테르 형성속도를 느리게 한다는 사실에 따른다. 어떤 반응이 일어나기 전에 담금액을 가할 경우 ("초기 첨가법"이라 함), 제1반응은 중간정도의 속도로 시작하며 제1반응을 조절하기 위해 추가단계를 취하지 않을지라도 생성된 수-분산성 조성물을 비교적 장시간 겔화가 일어남이 없이 저장할 수 있는 느린 속도로 점진적으로 줄어들게 된다. 제1반응이 시작된 후 담금액을 가할 경우(이후부터는 "연속 첨가법"이라 함), 제1반응속도는 최고 담금액이 가해진 지점까지 비교적 빠르게 된다. 그 다음에 제1반응 속도는 초기 첨가법에서 관찰된 바와 동일한 방법으로 줄어들게 된다. 사용한 담금액의 양은 적당한 시간내에 조성물의 수-분산도가 달성되지 않는 정도로 제1반응속도를 줄이기에는 그리 높지 않다. 초기 첨가법을 사용할 경우, 반응물 B내 무수물 그룹 당량당 담This control is in accordance with the fact that the reactive groups provided by the immersion consume anhydride groups, thus slowing the rate of ester formation between reactants A and B. If a solution is added before any reaction takes place (called initial addition), the first reaction starts at a moderate rate and the resulting water-dispersible properties, even if no additional steps are taken to control the first reaction. The composition is gradually reduced at a slow rate that can be stored without relatively long gelling. If the solution is added after the first reaction has started (hereinafter referred to as the "continuous addition method"), the first reaction rate will be relatively fast up to the point where the maximum solution is applied. The first reaction rate is then reduced in the same way as observed in the initial addition method. The amount of immersion used is not so high as to reduce the first reaction rate to such an extent that the water-dispersity of the composition is not achieved in a reasonable time. When using the initial addition method, dipped per equivalent of anhydride group in reactant B
상기 알코올류로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 에틸렌 글리콜의 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸모노에테르가 있다. 위의 아민류로서는 디에틸아민 및 디메틸아민이 있다. 알코올 담금액내의 하이드록시 그룹은 1차 하이드록시 그룹임이 바람직하다. 또한 담금액은 200이하의 분자량을 지님이 바람직하며, 120이하가 더욱 바람직하다. 디하이드릭 알코올 및 1급 아민류는 점도가 바라는 것보다 높은 본 발명의 조성물을 형성시키게 되므로 담금액은 모노하이드릭 알코올 또는 2차 아민이 바람직하다. 그런데 담금액으로서는 물이 가장 바람직하다.The alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and methyl, ethyl, propyl and butyl monoethers of ethylene glycol. The above amines include diethylamine and dimethylamine. The hydroxy group in the alcohol immersion is preferably a primary hydroxy group. In addition, the immersion liquid preferably has a molecular weight of 200 or less, more preferably 120 or less. Since the dihydric alcohol and the primary amines form the composition of the present invention having a higher viscosity than desired, the immersion solution is preferably a monohydric alcohol or a secondary amine. By the way, water is the most preferable solution.
위에 기술한 바와 같이, 성분 A 및 성분 B의 반응으로 생성된 조성물은 조성물내 카복시그룹의 상당한 부분이(즉, 에스테르 그룹의 형성과 함께 동시에 무수물 그룹으로부터 형성된 카복시그룹) 더욱 친수성인 그룹(즉, 카복시그룹과 염기와의 반응으로 형성된 염그룹)으로 전환될 경우에만 수-분산성으로 된다. 이러한 염형성은 에스테르-형성 반응시(제1반응)에스테르화 촉매로서 과잉량의 염기를 사용함으로써 달성할 수 있다. 이 경우, 촉매는 촉매 그리고 반응물로서의 모든 작용을 한다. 단지 촉매량의 염기를 초기에 가하고 추가로 염기를 조성물에 가하여 제1반응이 일어난 후 카복시그룹과 반응시켜서 조성물을 수-분산성으로 하게함이 바람직하다. 중화된 조성물은 본 발명의 새로운 염이다.As described above, the composition resulting from the reaction of component A and component B is a group in which a significant portion of the carboxy groups in the composition (ie, carboxy groups formed from anhydride groups simultaneously with the formation of ester groups) are more hydrophilic (ie, Water-dispersible only when converted to a carboxyl group and a salt group formed by the reaction of a base). This salt formation can be achieved by using an excess of base as esterification catalyst in the ester-forming reaction (first reaction). In this case, the catalyst acts as a catalyst and as a reactant. It is preferred that only a catalytic amount of base is initially added and further a base is added to the composition to react with the carboxy group after the first reaction has occurred to render the composition water-dispersible. The neutralized composition is a new salt of the present invention.
본 발명의 방법에 있어 반응물 A와 반응물 B의 반응에 의한 비 겔화 조성물의 형성은 반응 혼합물에 있어 가교화용 포텐샬 부위의 다수가 크게 겔화된 망상구조(3차원)의 형성을 야기시킴이 예견되기 때문에 예기치 않다. 본 발명의 이전에 있어서는, 반응물 A에 대한 적절한 무수물-기준 상호 반응물이 대다수 무수물 그룹의 가수분해를 달성하기 위해 무수물-함유 중합체를 물로 전처리함에 의한 맞춤이라고 생각했었을 것이다.In the process of the present invention, formation of a non-gelling composition by reacting reactant A and reactant B is foreseen that many of the crosslinking potential sites in the reaction mixture cause the formation of largely gelled networks (three-dimensional). Not unexpected Prior to the present invention, one would have thought that a suitable anhydride-based cross reactant for reactant A was tailored by pretreatment of the anhydride-containing polymer with water to achieve hydrolysis of the majority of the anhydride groups.
본 발명의 예기치 않은 양면은 물 또는 다른 담금액을 반응물 A 및 반응물 B와 함께 사용할 수 있고 포함된 경쟁반응이 자기 조절되므로 겔을 수득함이 없이 제1반응을 수행할 수 있다는 사실이다.An unexpected both side of the present invention is the fact that water or other diluents can be used with reactant A and reactant B and the first reaction can be carried out without obtaining a gel since the competition involved is self-regulating.
본 발명의 조성물 및 염은 블록 공중합체를 함유하고 있다. 여기서 "블록-공중합체"란 한가지 이상의 형태의 단량체 단위로 이루어진 최소한 하나의 블록 또는 단편 그리고 주로 다른 형태의 단량체 단위로 이루어진 최소한 하나의 다른 블록 또는 단편으로 구성된 물질을 의미한다. 전체의 구조로 보아 "블록 공중합체"는 선형의 [ABA, AB 또는 (AB)n] 및 그래프트된 공중합체이다.The compositions and salts of the present invention contain block copolymers. By "block-copolymer" is meant a substance composed of at least one block or fragment consisting of at least one type of monomeric unit and at least one other block or fragment consisting mainly of other types of monomeric unit. “Block copolymers” in their overall structure are linear [ABA, AB or (AB) n ] and grafted copolymers.
본 발명의 방법에 의해 제조한 블록 공중합체 조성물(및 이의 염)은 착물 혼합물이다. 조성물 또는 염은 보통 미반응 반응물 A, 미반응 반응물 B, 무수물 그룹이 카복시 그룹으로 가수분해(본 발명의 염에 있어 염 그룹으로 전환)되었지만 에스테르화되지 않는(담금액이 물일때) 반응물 B의 유도체, 반응물 B의 무수물 그룹과 담금액(담금액이 알코올 또는 아민일 때)의 반응으로 형성된 에스테르 또는 아미드 및 카복시 유도체 및 분자량이 다르고 및/또는 연결 에스테르 그룹의 수가 다르고 및/또는 블록의 수가 다른 성분 I 및 성분 II의 공중합체 분포물의 랜덤 혼합물을 함유하고 있다.The block copolymer composition (and salt thereof) prepared by the process of the invention is a complex mixture. The compositions or salts are usually of the unreacted reactant A, the unreacted reactant B, the anhydride group hydrolyzed to the carboxy group (converted to the salt group in the salt of the present invention) but not esterified (when the solution is water). Derivatives, esters or amides and carboxy derivatives formed by the reaction of anhydride groups of reactant B with an immersion solution (when the immersion is an alcohol or an amine) and have different molecular weights and / or different numbers of linking ester groups and / or different numbers of blocks It contains a random mixture of copolymer distributions of component I and component II.
성분 I 및 성분 II가 에스테르 그룹에 의해 연결된 블록 공중합체내 블록으로서 본 발명의 블록 공중합체 조성물(또는 이의 염)에 존재하는 만큼, 그의 수-비분산도, 필름-형성도, 수-분산도, 분자량 및 다른 특성은 블록에 상응하는 중합체를 재생하기 위해 에스테르 그룹을 가수분해시켜 측정할 수 있다. 이렇게 형성된 중합체는 분리시킬 수 있으며 분리된 중합체의 특성 또한 측정할 수 있다. 성분 I 및 성분 II가 결합되지 않은(미반응)중합체로서 본 발명의 블록 공중합체 조성물(또는 이의 염)에 존재할 때 성분 I 및 II를 간단히 분리시켜 분리된 중합체의 특성을 측정하므로써 성분 I 및 성분 II의 특성을 측정할 수 있다.As components I and II are present in the block copolymer compositions (or salts thereof) of the present invention as blocks in block copolymers linked by ester groups, their water-non-dispersity, film-formability, water-dispersity, Molecular weight and other properties can be measured by hydrolyzing ester groups to regenerate the polymer corresponding to the block. The polymer thus formed can be separated and the properties of the isolated polymer can also be measured. When components I and II are unbound (unreacted) polymers in the block copolymer composition (or salts thereof) of the present invention, the components I and II are measured by simply separating the components I and II and measuring the properties of the separated polymer. The properties of II can be measured.
본 발명의 조성물은 다른 중합체(즉, 미반응 반응물 A)와 상호-분산시킬 수 있으며 도료, 잉크 및 접착제로서 유용한 배합물을 제조하기 위해 알키드, 폴리우레탄, 에폭시드 또는 라텍스 중합체와 함께 배합시킬 수 있다.The compositions of the present invention can be co-dispersed with other polymers (ie unreacted reactant A) and can be combined with alkyd, polyurethane, epoxide or latex polymers to produce blends useful as paints, inks and adhesives. .
본 발명의 조성물은 또한 제1분산 수용액내 염의 형태로(즉, 연속상이 대부분 물인 분산액) 피복적용에 사용할 수 있다. 이러한 분산액은 본 발명에 의한 조성물의 염 15 내지 55중량%(더욱 바람직하게는 20 내지 35중량%), 물 40 내지 84%(더욱 바람직하게는 50 내지 70중량%) 및 상기 조성물용 유기용매(즉, 위에서 기술한 반응용매, 또는 더욱 바람직하게는 피복용매) 0 내지 35중량% (더욱 바람직하게는 5 내지 25중량%를 함유함이 바람직하다. 이러한 수성 분산액은 통상의 방법으로 제조할 수 있으며(참조 : 실시예 16) 본 발명의 일부를 형성한다. 일반적으로, 분산 수용액은 위에 기술한 반응용매 용액을 용매교환한 다음에 생성된 피복용매용액을 수성염기와 혼합하여 희석시키므로써 제조할 수 있다. 여기서 염기는 조성물내 카복시그룹을 중화시켜 물-유기용매 혼합물에 분산될 수 있는 염을 형성시킨다.The compositions of the present invention can also be used for coating applications in the form of salts in the first aqueous dispersion solution (ie, dispersions in which the continuous phase is mostly water). Such dispersions comprise 15 to 55% by weight (more preferably 20 to 35% by weight), 40 to 84% (more preferably 50 to 70% by weight) of the salt of the composition according to the invention and an organic solvent for the composition ( That is, it is preferable to contain 0 to 35% by weight (more preferably 5 to 25% by weight) of the reaction solvent, or more preferably the coating solvent, described above. Such aqueous dispersions can be prepared by conventional methods, (Reference Example 16) A part of the present invention is formed.In general, a dispersion aqueous solution can be prepared by solvent exchange of the reaction solvent solution described above and then diluting the resulting coating solvent solution by mixing with an aqueous base. Wherein the base neutralizes the carboxy groups in the composition to form salts that can be dispersed in the water-organic solvent mixture.
[분산수용액의 특성][Characteristics of Dispersed Aqueous Solution]
(A) 점도(A) viscosity
본 발명의 방법에 의하여 제조한 수성 분산액의 초기 점도는 본 발명의 조성물내 에스테르 결합의 수 및 용매(반응용매 및 피복용매)의 유형 및 성질 그리고 용매의 첨가법에 따라 영향을 받는다.The initial viscosity of the aqueous dispersion prepared by the process of the invention is influenced by the number of ester bonds in the composition of the invention and the type and nature of the solvent (reaction solvent and coating solvent) and the method of addition of the solvent.
(B) 노화현상(B) Aging
본 발명의 방법에 의하여 제조한 수성 분산액은 pH가 너무 낮지 않은 조건하에서 실온 및 50℃의 온도하에 최소한 3개월동안 저장시 겔, 응고물, 침전 또는 기포가 발생하지 않는 균일한 유체로 존재한다. 그러나, 반응물 A로서 하이드록시-함유 비닐클로라이드 중합체로부터 제조한 조성물을 함유하고 있는 분산액의 노화시에는 점도 및 pH가 변하게 된다. 상기의 두 불안정한 메카니즘은 반응물 A가 비닐클로라이드로 부터 유도될 때(즉, 비닐부위의 탈염화수소화 및 에스테르 결합의 가수분해) 후자현상의 원인이다. 가수분해는 50℃에서 저장기간을 연장할 시 분산액내의 응고물을 제거함으로써 증명된 바와 같이, 중간 정도의 산성 및 염기성 조건하에서 비교적 적게 일어난다.Aqueous dispersions prepared by the process of the present invention are present as a homogeneous fluid which does not generate gels, coagulum, precipitates or bubbles upon storage for at least 3 months at room temperature and 50 ° C. under conditions of which the pH is not too low. However, upon aging of a dispersion containing a composition prepared from hydroxy-containing vinyl chloride polymer as reactant A, the viscosity and pH will change. Both of these unstable mechanisms are responsible for the latter phenomenon when reactant A is derived from vinyl chloride (ie, dehydrochlorination of vinyl sites and hydrolysis of ester bonds). Hydrolysis occurs relatively low under moderately acidic and basic conditions, as evidenced by removing the coagulum in the dispersion upon prolonging the shelf life at 50 ° C.
(C) 경화된 피복물 특성(C) cured coating properties
반응물 A로서 하이드록시-함유비닐 클로라이드 중합체를 사용하여 본 발명의 조성물로 제조한 도료는 일반적으로 비닐클로라이드 중합체로 제조한 도료와 공통적으로 내약품성, 유연도 및 경도가 균형을 이루고 있다. 본 발명에 의한 새로운 조성물 염의 여러 분산 수용액의 경화된 도료 특성은 새로운 조성물에 있어 반응물 A에 상응하는 용매-비닐클로라이드/비닐아세테이트/하이드록시프로필 아크릴레이트 터폴리머의 것과 동일한 범위이다. 알루미늄 또는 강철을 포함한 금속 기판과 같은 고체 기판상의 본 발Paints prepared with the compositions of the present invention using hydroxy-containing vinyl chloride polymers as reactant A generally have a balance of chemical resistance, softness and hardness in common with paints made from vinyl chloride polymers. The cured paint properties of the various dispersion aqueous solutions of the new composition salts according to the invention are in the same range as those of the solvent-vinylchloride / vinylacetate / hydroxypropyl acrylate terpolymer corresponding to reactant A in the new composition. Haircuts on solid substrates, such as metal substrates including aluminum or steel
경화성 혼합물에는 본 발명의 염-함유 조성물 100중량부당 약 10 내지 20중량부가 함유됨이 바람직하다. 경화성 혼합물은 가교제와 위에서 기술한 본 발명의 수성 분산액을 혼합시켜 제조함이 바람직한데, 이 경우, 경화성 혼합물은 다량의 물, 소량의 본 발명에 의한 염-함유 조성물, 소량의 가교제 및, 임의로 소량의 유기용매가 함유된 경화성 분산 수용액이다. 고체 기판상의 경화된 피복들은 본 발명의 경화성 조성물을 사용하여 널리 알려진 가교, 피복법으로써 형성시킬 수 있다. 필요하다면, 경화성 조성물을 기판에 가하기전에 기판을 공지의 방법으로 초벌칠 할 수 있다. 가교제로는 멜라민-포름알데히드 수지(예 : 헥사메톡시메틸멜라민), 우레아-포름알데히드 수지, 또는 폴리아지리딘 수지가 바람직하다. 본 발명의 블록 공중합체 조성물(또는 이의 염)과 가교제와의 혼합물은 새로운 것이며 본 발명의 일부를 형성한다.It is preferred that the curable mixture contains about 10 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the salt-containing composition of the present invention. The curable mixture is preferably prepared by mixing the crosslinking agent with the aqueous dispersion of the invention described above, in which case the curable mixture is prepared with a large amount of water, a small amount of the salt-containing composition according to the invention, a small amount of the crosslinking agent, and optionally a small amount. It is a curable dispersion aqueous solution containing the organic solvent of. Cured coatings on solid substrates can be formed by well known crosslinking, coating methods using the curable compositions of the invention. If necessary, the substrate may be primed by a known method before adding the curable composition to the substrate. As a crosslinking agent, melamine-formaldehyde resin (for example, hexamethoxymethylmelamine), urea-formaldehyde resin, or polyaziridine resin is preferable. The mixture of the block copolymer composition (or salt thereof) of the invention with the crosslinking agent is new and forms part of the invention.
본 발명을 실시예를 통해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같으며, 본 실시예 및 비교예에서 사용한 여러 명칭, 약어 그리고 심볼의 뜻이 아래에 요약되어 있다 :The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, and the meanings of the various names, abbreviations and symbols used in the Examples and Comparative Examples are summarized below:
[표 4]TABLE 4
[에스테르 그룹 모니터링 실험][Ester Group Monitoring Experiment]
본 발명의 방법에 있어서 성분 I과 성분 II를 연결하는 에스테르 그룹의 형성을 다음과 같이 관찰한다.In the process of the invention the formation of ester groups linking component I and component II is observed as follows.
I. 시약I. Reagents
A. 0.1N NaOHA. 0.1N NaOH
B. 피리딘에 용해된 티몰 블루 (0.1g/100g 피리딘)B. thymol blue (0.1 g / 100 g pyridine) dissolved in pyridine
II. 에스테르 연결 확인 절차II. Ester Link Verification Procedure
1. 반응을 시작하기 전에 NaOH 적정액 10ml에 대하여 필요한 반응물 B내의 산 그룹과 무수물 그룹이 풍부한 샘플의 무게를 단다.1. Before starting the reaction, weigh 10 ml of NaOH titrant and weigh the sample rich in the acid and anhydride groups in reactant B as required.
2. 무수 아세톤 125ml를 가한다.2. Add 125 ml of anhydrous acetone.
3. 지시약 6방울을 가한다.3. Add 6 drops of indicator.
4. 청색이 30초간 지속할 때까지 NaOH로 적정한다. 상기 양의 적정액을 대조용으로 사용한다.4. Titrate with NaOH until blue lasts 30 seconds. This amount of titrant is used as a control.
5. 반응 혼합물 또는 반응 생성물의 샘플을 적정하고, 적정액의 무게 및 양을 기록한다.5. Titrate a sample of the reaction mixture or reaction product and record the weight and amount of the titrant.
6. 에스테르 연결의 양을 식 A에 따라 계산하여 결정한다.6. Determine the amount of ester linkage by calculating it according to formula A.
[실시예 1]Example 1
기계적 교반기, 가열 맨틀, 환류 냉각기 및 깔대기가 구비된 1리터들이 반응 용기에 다음에 기재된 성분들을 순서대로 넣어 초기 반응 혼합물을 형성시킨다. 그리고는 다음 성분들을 가하기 전에 각 성분들을 용해시킨다.One liter, equipped with a mechanical stirrer, heating mantle, reflux cooler and funnel, was placed in the reaction vessel in order to form the initial reaction mixture. Then dissolve each component before adding the next ingredients.
주 : * 수평균 분자량이 4,000이며, 하이드록실 함량이 2.62중량%인 비닐 클로Note: * Vinyl claw with a number average molecular weight of 4,000 and a hydroxyl content of 2.62% by weight.
** 수평균 분자량이 1600이고, 산의 수가 480이며 몰 기준으로 스티렌 : 말레인산 무수물의 비가 1 : 1인 스티렌/말레산 무수물 공중합체(상품명 "SMA 1000").** Styrene / maleic anhydride copolymer having a number average molecular weight of 1600, a number of acids of 480, and a molar basis of styrene: maleic anhydride of 1: 1 (trade name: SMA 1000 ').
상기 성분들의 초기혼합물을 계속 교반하면서 59℃의 환류 온도까지 가열한다. 온도가 59℃에 도달했을 때, 아세톤 3.0g과 예비 혼합된 트리에틸아민 촉매 3.0g을 가한다(초기 혼합물내 무수물 당량당 아민 0.173몰을 가한다). 반응 혼합물을 환류하에 35분간 교반한다.The initial mixture of ingredients is heated to reflux temperature of 59 ° C. with continued stirring. When the temperature reached 59 ° C., 3.0 g of acetone and 3.0 g of a premixed triethylamine catalyst were added (0.173 moles of amine per equivalent of anhydride in the initial mixture). The reaction mixture is stirred at reflux for 35 minutes.
에스테르화 반응의 정도 및 생성물의 분산도를 물 10g, 용매 B 2g 및 디메틸에탄올아민 0.6g으로 이루어진 시험 용액이 함유되어 있는 비이커 내에 반응 혼합물 한 방울을 떨어뜨려 환류하에 35분간 주기적으로 체크한다. 에스테르화 반응 이전에는, 시험 용액에서 반응물 A-I이 고체상으로 침전된다. 에스테르화 후에는 육안 관측으로 측정한 결과 가시입자 또는 응결물이 없는 흐린 용액을 생성하는 실험 용액 내에 생성물을 완전히 분산시킨다.(이를 "분산도 모니터링 실험"이라 함. 이러한 수-분산도 또는 수-비분산도는 실시예 1-24에 나타나 있음). 본 실시예에 있어서, 이러한 분산 상태는 환류하에서 약 35분 후에 도달되었다. 이때 용매 A129g을 가하고 아세톤 196g을 증류시킨다. 이때의 생성물은 옅은 노란색의 "바니쉬"이다. 이러한 바니쉬는 안정하며 임의로 다음에 사용하기 위해 포장할 수 있으며 또는 즉시 물에 분산시킬 수 있다.The degree of esterification and the dispersion of the product are checked periodically for 35 minutes under reflux by dropping a drop of the reaction mixture into a beaker containing a test solution consisting of 10 g of water, 2 g of solvent B and 0.6 g of dimethylethanolamine. Prior to the esterification reaction, reactant A-I precipitates in the solid phase in the test solution. After esterification, the product is completely dispersed in an experimental solution that produces a cloudy solution free of visible particles or condensation as measured by visual observation (this is referred to as “dispersion monitoring experiment”. Specific dispersion is shown in Examples 1-24). In this example, this dispersion was reached after about 35 minutes under reflux. At this time, solvent A129g was added and 196g of acetone was distilled off. The product at this time is pale yellow "varnish". Such varnishes are stable and can optionally be packaged for future use or immediately dispersed in water.
수성 분산액은 위에서 얻은 따뜻한 상태의 바니쉬를 디메틸에탄올아민 6g 및 용매 B 40g이 함유되어 있는 물 200g에 넣고 교반시켜 제조하는데, 이때 생성된 수성 분The aqueous dispersion is prepared by stirring the warm varnish obtained above in 200 g of water containing 6 g of dimethylethanolamine and 40 g of solvent B, wherein the resulting aqueous component
위에 기술된 초기 반응 혼합물에는 다음과 같은 몰 당량이 함유되어 있다 :The initial reaction mixture described above contains the following molar equivalents:
[표 5]TABLE 5
[비교예 A]Comparative Example A
반응물 A-I대신에 수평균 분자량이 약 8000이고, 중합된 하이드록시프로필 아크릴레이트 15중량%, 중합된 비닐 아세테이트 5중량% 및 중합된 비닐 클로라이드 80중량%가 함유된 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트/하이드록시프로필 아크릴레이트를 사용하여 실시예 1의 절차를 되풀이 한다. 그리고 실시예 1보다 반응(환류)시간을 더욱 길게 한다. 반응을 A-II에는 25중량%가 제1하이드록실 그룹인 하이드록실 그룹 1.96중량%가 함유되어 있다. 본 실예의 실험은 생성물이 분산로 모니터링 실험에서 수-분산성으로 되지 않는다는 점에서 만족스럽지 못하다. 환류하에 100분간 가열한 후, 반응물 B-I은 물 및 촉매와 반응하여 아세톤-용해성 염을 형성하기 때문에 침전되었다.Instead of reactant AI, vinyl chloride / vinyl acetate / hydroxypropyl containing a number average molecular weight of about 8000, containing 15% by weight of polymerized hydroxypropyl acrylate, 5% by weight of polymerized vinyl acetate and 80% by weight of polymerized vinyl chloride. The procedure of Example 1 is repeated using acrylate. And reaction (reflux) time is made longer than Example 1. Reaction A-II contains 1.96 weight% of hydroxyl groups whose 25 weight% is a 1st hydroxyl group. The experiment of this example is not satisfactory in that the product does not become water-dispersible in the dispersion furnace monitoring experiment. After heating for 100 minutes under reflux, reactant B-I precipitated because it reacted with water and catalyst to form acetone-soluble salts.
이러한 결과는 반응물 A-II가 친수성 그룹이 불충분해 초기 첨가법을 사용하므로써 수-분산성 조성물을 형성하기 때문에 얻어진다. 다음에는 실시예 26, 27 및 28에 기술된 연속 첨가법을 이용하여 반응물 A-II로부터 수성 분산액을 제조하였다.This result is obtained because reactant A-II forms a water-dispersible composition by using an insufficient initial addition method of the hydrophilic group. An aqueous dispersion was then prepared from reactants A-II using the continuous addition method described in Examples 26, 27 and 28.
[비교예 B][Comparative Example B]
물의 함량을 약간 높히고 아민 함량을 현저히 높이는 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복한다. 다음의 출발물질을 사용하였다 :The procedure of Example 1 is repeated except slightly increasing the water content and significantly increasing the amine content. The following starting materials were used:
[표 6]TABLE 6
반응 혼합물Reaction mixture
주 : * 실시예 1에서 정의됨.Note: * Defined in Example 1.
절차 :step :
촉매 용액을 제외한 성분들을 플라스크에 넣고 60℃로 환류시킨다. 다음에는 촉매 용액을 35분에 걸쳐 가한다. 그 결과 생성물은 촉매 용액을 가한 5분 후에 5% DMEA 용액에 분산되었으며, 다시 3분 후에는 겔이 형성되었다.Components other than the catalyst solution are placed in a flask and refluxed at 60 ° C. The catalyst solution is then added over 35 minutes. As a result, the product was dispersed in a 5% DMEA solution 5 minutes after the addition of the catalyst solution, and again after 3 minutes a gel formed.
생성물에는 촉매의 농도가 비교적 높은 반면에 반응을 조절하기 위해 물(담금액)The product contains a relatively high concentration of catalyst, while water (soak solution) to control the reaction.
[비교예 C 및 D][Comparative Examples C and D]
촉매 혼합물을 제외한 모든 성분들을 플라스크에 넣고 환류시킨다. 다음에는 촉매 혼합물을 가한다. 5% DMEA 용액을 사용하여 샘플의 분산도를 주기적으로 측정한다.All components except the catalyst mixture are placed in a flask and refluxed. Next, a catalyst mixture is added. The dispersion of the sample is periodically measured using a 5% DMEA solution.
[표 7]TABLE 7
반응 혼합물Reaction mixture
* 비교예 A에서 정의됨.* Defined in Comparative Example A.
비교예 C 및 D에 있어서, 생성물은 초기 첨가법을 사용하여 수-분산성 조성물을 형성하는 친수성 그룹의 수가 그의 분자량에 관하여 반응물 A-II에 불충분하기 때문에 수-분산성으로 되지 않는다. 연속 첨가법을 사용하여 반응물 A-II로부터 수성 분산액을In Comparative Examples C and D, the product does not become water-dispersible because the number of hydrophilic groups that form the water-dispersible composition using the initial addition method is insufficient for reactants A-II with respect to its molecular weight. The aqueous dispersion from reactant A-II was
[비교예 E 및 F][Comparative Examples E and F]
비교예 E 및 F의 일반적인 절차 및 출발 물질은 다음과 같다 :General procedures and starting materials of Comparative Examples E and F are as follows:
[표 8]TABLE 8
반응 혼합물Reaction mixture
* 반응물 A-III는 중합된 비닐 클로라이드 91중량%, 중합된 비닐 아세테이트 3중량% 및 중합된 비닐 알코올 6중량%가 함유된 3중합체이며, 분자량이 약 15,000이다.Reactant A-III is a tripolymer containing 91% polymerized vinyl chloride, 3% polymerized vinyl acetate and 6% polymerized vinyl alcohol by weight and having a molecular weight of about 15,000.
비교예 E 및 F에 있어서, 생성물은 초기 첨가법을 사용하여 수-분산성 조성물을 형성하는 친수성 그룹의 수가 그의 분자량에 비하여 반응물 A-III에 불충분하기 때문에 수분산성으로 되지 않는다.In Comparative Examples E and F, the product does not become water dispersible because the number of hydrophilic groups forming the water-dispersible composition using the initial addition method is insufficient for the reactants A-III relative to its molecular weight.
[비교예 G 및 H]Comparative Examples G and H
다음의 성분들을 플라스크에 넣는다 :Add the following ingredients to the flask:
[표 9]TABLE 9
* 실시예 1에 정의됨* Defined in Example 1
반응물 B-V는 "EMA 1103"이란 상품명으로 시판되며, 에틸렌/말레산 무수물(1 : 1몰비)의 공중합체로서 수평균 분자량이 8000이다.Reactant B-V is commercially available under the trade name “EMA 1103” and has a number average molecular weight of 8000 as a copolymer of ethylene / maleic anhydride (1: 1 molar ratio).
A-I과 B-V의 용액을 결합시키면, 중합체 배합물이 응고된다.Combining the solutions of A-I and B-V solidifies the polymer blend.
본 실시예는 본 발명의 방법에 있어 에틸렌-말레산 무수물 공중합체의 불실시성을 설명한다.This example illustrates the inability to ethylene-maleic anhydride copolymers in the process of the present invention.
[실시예 2, 3 및 4]EXAMPLES 2, 3, and 4
촉매 농도를 달리하여 실시예 1의 일반적인 절차를 반복한다. 사용한 출발 물질은 다음과 같다 :The general procedure of Example 1 is repeated with different catalyst concentrations. Starting materials used are as follows:
[표 10]TABLE 10
반응 혼합물Reaction mixture
실시예 2, 3 및 4에 있어서, 생성된 모든 조성물은 위의 비교예 B에서 생성된 겔과는 대조적으로 수-분산성이다. 이러한 결과는 촉매 농도와 담금액 농도간의 적절한 관계가 중요함을 설명한다. 실시예 2, 3 및 4에 있어서, 촉매 농도는 담금액의 수준을 일정히 유지하는 동안에 감소한다. 그러므로 제1반응(에스테르화 반응) 속도(수-분산성 상태에 도달하는데 필요한 시간으로써 측정)는 느려지게 된다. 역으로, 높은 촉매 수준에서는, 겔화를 피하기 위해 에스테르화(그래프팅) 반응을 알맞도록 하기 위해서는 담금액의 농도를 보다 높게 하는 것이 필요하다.In Examples 2, 3 and 4, all the resulting compositions are water-dispersible in contrast to the gels produced in Comparative Example B above. These results illustrate the importance of the proper relationship between catalyst concentration and soak concentration. In Examples 2, 3 and 4, the catalyst concentration decreases while keeping the level of the immersion constant. Therefore, the first reaction (esterification reaction) rate (measured as the time required to reach the water-dispersible state) becomes slow. Conversely, at high catalyst levels it is necessary to make the concentration of the immersion higher in order to moderate the esterification (grafting) reaction in order to avoid gelation.
[실시예 5]Example 5
교반기, 온도계 및 가열 맨틀이 구비된 500ml들이 반응기에 반응물 A-IV용액*310g, 반응물 B-I 30g 및 물 2.8g을 가한다. 가열하면서 교반한지 30분 후에는 스티렌/A stirrer, a thermometer and a heating mantle to a 500ml reaction A-IV solution to the reactor equipped with * 310g, and the reaction is BI 30g and 2.8g of water. After 30 minutes of stirring under heating,
따뜻한 바니쉬 200g을 물/용매B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비) 용액 200g에 넣고 교반하여 수성 분산액을 제조한다. 이때 생성된 생성물의 특징은 다음과 같다 :200 g of warm varnish was added to 200 g of a water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) solution to stir to prepare an aqueous dispersion. The resulting product is characterized as follows:
pH=8.4pH = 8.4
점도=510cp(Brookfield RVT, T-A 스핀들, 100rpm)Viscosity = 510cp (Brookfield RVT, T-A Spindle, 100rpm)
고체질 함량=35.1%Solid content = 35.1%
본 실시예에서 사용한 반응물 A-IV 용액*은 반응물 A-IV 48.4%, 아세톤 47.1% 및 MIBK 4.5%가 함유되어 있으며, 반응물 A-IV에는 중합된 메틸메타크릴레이트 53.9몰%, 중합된 부틸아크릴레이트 28.6몰%, 중합된 하이드록시프로필아크릴레이트 17.5몰%가 함유되어 있다(Mn=4880).The reactant A-IV solution * used in this example contains 48.4% reactant A-IV, 47.1% acetone and 4.5% MIBK, and reactant A-IV contains 53.9 mol% of polymerized methyl methacrylate and polymerized butylacrylic. It contained 28.6 mol% of rate and 17.5 mol% of polymerized hydroxypropyl acrylate (Mn = 4880).
[실시예 6]Example 6
교반기, 온도계, 냉각기 및 가열 맨틀이 구비된 1리터들이 반응기에 반응물 A-V(중합된 비닐 부티랄 80중량%, 중합된 비닐 알코올 18.5중량% 및 중합된 비닐 아세테이트 1.5중량%로 이루어진 중합체이며, Mn이 38,000임)100g, 반응물 B-I 40g, 테트라하이드로푸란(THF) 400g 및 물 6.1g을 가한다. 20분간 가열 및 교반한 다음 수지를 용해시키고 트리에틸아민 8.0g을 가한다. 환류하에 67℃로 가열을 계속하면서 물/용매B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)에 대한 분산도 실험을 주기적으로 실시한다. 1시간후,시간후, 반응물 B-I 10g 및 THF 30g을 추가로 가하고 다시시간동안 가열을 계속한 결과 이렇게 하여 생성된 생성물(바니쉬)의 소량의 샘플이 물/용매B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)내에서 2시간 교반후 분산성으로 되었다.1 liter equipped with a stirrer, thermometer, cooler and heating mantle is a polymer consisting of reactant AV (80% by weight polymerized vinyl butyral, 18.5% polymerized vinyl alcohol and 1.5% polymerized vinyl acetate) by Mn 38,000), 40 g of reactant BI, 400 g of tetrahydrofuran (THF) and 6.1 g of water are added. After heating and stirring for 20 minutes, the resin is dissolved and 8.0 g of triethylamine are added. The dispersity test for water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) is periodically performed while heating is continued at 67 ° C. under reflux. 1 hour later, After time, add 10 g of reactant BI and 30 g of THF and again Heating was continued for a time. As a result, a small sample of the resulting product (varnish) became dispersible after stirring for 2 hours in water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio).
따뜻한 바니쉬 250g을 물/용매B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)과 함께 혼합시켜(Cowles Dissolver사용) 조 수성 분산액을 제조한다. 증류 플라스크 내에서 대부분의 THF를 증류시켜 제거한다. 플라스크내 물질의 온도가 93℃에 도달한 후에는 증류를 중지한다. 최종 생성물(분산 수용액)의 특성은 다음과 같다 :A crude aqueous dispersion is prepared by mixing 250 g of warm varnish with water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) (using Cowles Dissolver). Most THF is distilled off in a distillation flask. Distillation is stopped after the temperature of the material in the flask reaches 93 ° C. The properties of the final product (dispersed aqueous solution) are as follows:
pH=8.5pH = 8.5
점도=150cp(Brookfield RVT, #2, 100rpm)Viscosity = 150 cps (Brookfield RVT, # 2, 100 rpm)
고체질 함량=27.9%Solid content = 27.9%
더욱 적절한 도료 용매를 사용하면 바니쉬로부터 상기 생성물보다 좀더 양호한 수성 분산액을 얻을 수 있다.The use of more suitable paint solvents can give an aqueous dispersion better than the product from the varnish.
[실시예 7]Example 7
교반기, 온도계, 냉각기 및 가열 맨틀이 구비된 500ml들이 반응기에 43% 반응물 A-I/아세톤 용액 349g, 반응물 B-II[비닐 메틸에테르와 말레산 무수물(1/1몰비) 공중합체로서, 비점도(공중합체 1g/MEK 100ml)가 0.11이며, 수평균 분자량이 20,000±7,000임]30g 및 물 3.0g을 가한다. 가열 및 혼합후 균일한 용액을 얻은 다음, 아세톤 4.5g에 용해된 4.5g 트리에틸아민을 가한다. 이때 호박색에서 자주색으로 변하게 된다. 환류하에 62℃의 온도로 가열 및 혼합을 계속한다. 20분 후349 g of a 43% reactant AI / acetone solution in a 500 ml reactor equipped with a stirrer, thermometer, cooler and heating mantle, reactant B-II [vinyl methyl ether and maleic anhydride (1/1 molar ratio) copolymer, 1 g / MEK 100 ml) is 0.11, and the number average molecular weight is 20,000 ± 7,000] and 30 g and 3.0 g of water are added. After heating and mixing, a homogeneous solution is obtained, and then 4.5 g triethylamine dissolved in 4.5 g of acetone is added. At this time, it turns from amber to purple. Continue heating and mixing to a temperature of 62 ° C. under reflux. 20 minutes later
따뜻한 바니쉬 500g을 물/용매B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)용액에 넣고 교반한 다음 물 350g을 가하여 수성 분산액을 제조한다. 생성된 안정한 생성물의 특성은 다음과 같다.500 g of warm varnish was added to a water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) solution, stirred, and 350 g of water was added to prepare an aqueous dispersion. The properties of the resulting stable product are as follows.
pH=8.6pH = 8.6
점도(Brookfield RVT, #5 스핀들, 100rpm)Viscosity (Brookfield RVT, # 5 spindle, 100 rpm)
초기=600cpInitial = 600cp
6일후=72CP6 days later = 72CP
고체질 함량=6.5%Solid content = 6.5%
실시예 5-7의 초기 반응 혼합물에는 다음과 같은 당량 및 수준이 포함되어 있다.The initial reaction mixture of Examples 5-7 contained the following equivalents and levels.
[표 11]TABLE 11
[실시예 8]Example 8
말단기 도입반응End group introduction reaction
교반기, 온도계, 냉각기, 및 가열맨틀이 구비된 1리터들이 반응기에 반응물 A-""1 liter reactor with stirrer, thermometer, cooler and heating mantle
제1반응First reaction
디아세톤 알코올 60g을 뜨거운 말단기가 도입된 에폭시 중합체에 중합체의 온도 내지 129℃의 온도에서 천천히 가한다. 다음에는 중합체의 온도 내지 78℃의 온도에서 아세톤 35g을 가한다. 물 5.5g을 다시 가하고 50%반응물 B-I/아세톤용액 120g을 가한다. 성분들을 환류(75℃)하에 교반한다. 물 10g, 용매 B 20g, 및 디메틸에탄올아민 0.6g이 함유되어 있는 비이커에 반응 혼합물을 큰 방울로 가하여 에스테르화 반응을 주기적으로 모니터한다. 에스테르화 반응 이전에는 에폭시 수지가 침전되며, 에스테르화 반응 이후에는 생성물(바니쉬)방울이 완전히 분산되어 가시 입자 또는 응고물이 없는 흐린 용액이 형성된다. 분산상태는 약 90분만에 도달하는데, 이때에 물 18g을 추가로 가한 결과 바니쉬가 생성되었다. 따뜻한 바니쉬 200g을 물/용매B/디메틸에탄올아민(5 : 1 : 28중량비)용액 300g에 넣고 교반하여 수성분산액을 제조한다.60 g of diacetone alcohol is slowly added to the epoxy polymer into which the hot end groups are introduced at a temperature of the polymer to a temperature of 129 ° C. Next, 35 g of acetone are added at a temperature of the polymer to a temperature of 78 ° C. Add 5.5 g of water and 120 g of 50% reactant B-I / acetone solution. The components are stirred under reflux (75 ° C.). The esterification reaction is periodically monitored by adding large drops of the reaction mixture to a beaker containing 10 g of water, 20 g of solvent B, and 0.6 g of dimethylethanolamine. Epoxy resin is precipitated before the esterification reaction and after the esterification reaction the product (varnish) drops are completely dispersed to form a cloudy solution free of visible particles or coagulum. The dispersion reached about 90 minutes, at which time an additional 18 g of water produced varnish. 200 g of warm varnish was added to 300 g of a solution of water / solvent B / dimethylethanolamine (5: 1: 1 by weight) and stirred to prepare an aqueous acid solution.
[실시예 9]Example 9
말단 도입 반응을 160℃에서 30분간 (이때에 최초 옥시란 작용의 92.7%가 소모됨)진행시키고, 아세톤 60g을 가하고, 반응물 B-I을 가하기 전에 물 3.2g만을 가하는 것을 제외하고 실시예 8의 절차를 반복한다. 70℃에서 55분간 환류한 후, 제1반응을 중지시킨다. 이때 수-분산성단계가 도달되어 바니쉬가 생성된다. 따뜻한 바니쉬 204g을 물/용매 B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)용액 300g에 넣고 교반하여 수성분산액을 제조한다.The procedure of Example 8 was followed except the terminal introduction reaction was allowed to proceed for 30 minutes at 160 ° C. (where 92.7% of the original oxirane action was consumed), 60 g of acetone were added, and only 3.2 g of water before the reaction BI was added. Repeat. After refluxing at 70 ° C. for 55 minutes, the first reaction was stopped. At this point the water-dispersibility stage is reached to produce the varnish. 204 g of warm varnish was added to 300 g of a water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) solution and stirred to prepare an aqueous acid solution.
[실시예 10]Example 10
말단기 도입 반응에 있어 디아세톤 알코올대신에 크실렌을 사용하고, 말단기가 도입된 에폭시드를 희석하는데 디아세톤 알코올 60g 대신에 MIBK 50g을 사용하며, 반응물 B-I을 가하기 전에 물 23g을 가하는 것을 제외하고 실시예 8의 절차를 반복한다. 수-분산성 상태는 73℃에서 약 70분간 환류한 후에 도달하였다. 용매 B 83g을 가하기 전에 가열을 계속해 아세톤 54g을 제거한 결과 바니쉬가 생성되었다. 바니쉬 204g을 물/용매 B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28)용액 200g에 넣고 교반하여 수성분산액을 제조한다. 본 실험은 디아세트 알코올(수용성 용매)이외의 용매를 말단기 도입 용매로서 사용할 수 있음을 보여주는 반면, 생성된 분산액의 우수한 필름-형성 특성으로 인하여 수용성 용매가 바람직하다.In the end group introduction reaction, xylene is used instead of diacetone alcohol, and 50 g of MIBK is used instead of 60 g of diacetone alcohol to dilute the epoxide to which the end group is introduced, except that 23 g of water is added before reactant BI is added. Repeat the procedure in Example 8. The water-dispersible state was reached after refluxing at 73 ° C. for about 70 minutes. Heating was continued before adding 83 g of solvent B to remove 54 g of acetone, resulting in varnish. 204 g of varnish was added to 200 g of a water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28) solution, followed by stirring to prepare an aqueous acid solution. While this experiment shows that solvents other than diacetic alcohol (aqueous solvent) can be used as the end group introducing solvent, water soluble solvents are preferred because of the excellent film-forming properties of the resulting dispersion.
[실시예 11]Example 11
말단기 도입 반응에 있어 단지 16.4g의 DMPA를 사용하고, 173℃에서 75분후, 91.5%의 초기 옥시란 그룹이 소모된 다음 반응물 B-I을 가하기 전에 물 4.6g만을 가하는 것을 제외하고는 실시예 10의 절차를 반복한다. 수-분산성 상태는 72℃에서 환류시킨지 약 100분만에 도달되었는데, 이때 증류액 62g을 수거해 용매 B를 가하여 바니쉬를Example 1 except that only 16.4 g of DMPA was used for the end group introduction reaction, after 75 minutes at 173 ° C., 91.5% of the initial oxirane group was consumed and then only 4.6 g of water was added before the reaction BI was added. Repeat the procedure. The water-dispersible state reached about 100 minutes after refluxing at 72 DEG C. At this time, 62 g of the distillate was collected and solvent B was added to the varnish.
[실시예 12]Example 12
말단기 도입 반응End group introduction reaction
실시예 8-11에서와 동일한 반응기에 반응물 A-VI(실시예 8에서 정의됨)300g 및 탈수된 카스토르 오일산("9-11산")45.5g을 가한다. 수지를 충분히 교반할 수 있는 정도의 유체 상태로 될때까지 교반하지 않고 가열한다. 156℃에서 BDMA 1.6g을 적하하고 반응물을 175℃까지 가열한다. 35분후, 산의 수는 1.3이고 최초옥시란 함량 94.9%가 소모되었다.To the same reactor as in Example 8-11 was added 300 g of reactant A-VI (defined in Example 8) and 45.5 g of dehydrated Castor oil acid ("9-11 acid). The resin is heated without stirring until it is in a fluid state that can sufficiently stir. 1.6 g of BDMA is added dropwise at 156 ° C. and the reaction is heated to 175 ° C. After 35 minutes, the number of acids was 1.3 and 94.9% of the original oxirane content was consumed.
제1반응First reaction
디아세톤 알코올 60g을 가한 다음에 아세톤 60g을 가한다. 70℃에서, 물 3.2g을 가하고 반응물 B-I의 50% 아세톤용액 120g과 디아세톤알코올 100g을 가한다. 가열하고 증류액 87g을 제거한다. 이때의 반응 온도는 110℃이다. 상기 온도로 90분간 환류를 계속하고 나면 분산상태로 된다. 물 20g을 가하여 잔여 무수물 그룹을 산으로 전환시켜 바니쉬를 형성시킨다. 상기 바니쉬 200g을 물/용매 B/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)450g에 넣고 교반하여 수성 분산액을 제조한다.60 g of diacetone alcohol is added followed by 60 g of acetone. At 70 ° C., 3.2 g of water are added and 120 g of 50% acetone solution of reactant B-I and 100 g of diacetone alcohol are added. Heat and remove 87 g of distillate. The reaction temperature at this time is 110 degreeC. After refluxing is continued for 90 minutes at this temperature, the dispersion state becomes dispersed. 20 g of water is added to convert the remaining anhydride groups to an acid to form a varnish. 200 g of the varnish was added to 450 g of water / solvent B / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) to stir to prepare an aqueous dispersion.
[실시예 13]Example 13
반응물 B-I을 가하기 전에 물 4.6g을 가하고 증류액 89g을 제거하기 전에 디아세톤 알코올대신에 용매 B 100g을 가하는 것을 제외하고는 실시예 12의 절차를 반복한다. 분산성 상태는 110℃에서 40분만에 도달되었다. 추가로 30분간 가열한 후 바니쉬가 생성되었다. 생성된 바나쉬 200g을 물/용매/디메틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)250g에The procedure of Example 12 is repeated except that 4.6 g of water is added before the reaction B-I is added and 100 g of solvent B is added instead of diacetone alcohol before removing 89 g of distillate. The dispersible state was reached in 40 minutes at 110 ° C. After an additional 30 minutes of heating, varnishes were produced. 200 g of the resulting varnish was added to 250 g of water / solvent / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio).
[실시예 14]Example 14
다음과 같은 변화를 제외하고 실시예 8의 절차를 따른다 : 말단기 도입촉매로서 BMDA대신 유기리튬염("Pentecat W-2")형태로 리튬 2%가 함유된 수용액 1.76g을 사용한다. 175℃에서 30분후, 분석결과 초기 옥시란 함량의 92.6%가 소모되었다. 추가로 33분간 가열을 계속하고 희석 및 냉각시킨다. 아세톤 30g 대신에 60g을 가한다. 트리에틸아민 (TEA)3.0g을 가하여 제1반응을 촉진시킨다. 환류(69℉)하에 2시간후, 다른 TEA 3.0g을 가한다. 생성물(바니쉬)은 37분후 수-분산성으로 되었다. 물을 추가로 가하지 않는다. 상기의 따뜻한 바니쉬 200g을 물/용매 B/디에틸에탄올아민(5/1/0.28중량비)과 물 100g과의 용액 400g에 넣고 교반하여 수성 분산액을 제조한다.The procedure of Example 8 was followed except for the following changes: 1.76 g of an aqueous solution containing 2% lithium in the form of organolithium salt (Pentecat W-2 ') instead of BMDA was used as the end group introduction catalyst. After 30 minutes at 175 ° C, the analysis consumed 92.6% of the initial oxirane content. The heating is continued for another 33 minutes, diluted and cooled. Add 60 g instead of 30 g of acetone. 3.0 g of triethylamine (TEA) is added to promote the first reaction. After 2 hours at reflux (69 ° F.), another 3.0 g of TEA is added. The product (varnish) became water-dispersible after 37 minutes. No additional water is added. 200 g of the warm varnish is added to 400 g of a solution of water / solvent B / diethylethanolamine (5/1 / 0.28 weight ratio) and 100 g of water to prepare an aqueous dispersion.
[비교예 I]Comparative Example I
교반기, 온도계, 냉각기, 및 가열맨틀이 구비된 1리터들이 반응기에 반응물 A-VI 200g, 아세톤 200g, 반응물 B-I 40g, 및 물 3.1g을 넣는다. 내용물을 환류(58℃)하에 1시간동안 교반한 다음, TEA 3.5g과 아세톤 3.5g의 혼합용액을 가한다. 환류하에 58분간 교반을 계속하는데, 이때 수지방울은 물 10g, 용매 B 2g, 및 디에틸에탄올아민 0.6g으로 이루어진 시험용액에 분산됨이 밝혀졌다. 물 1.5g을 가한다음 가열을 계속하여 아세톤 120ml를 제지한 후 용매 B 89g을 가한다. 다시 아세톤 40g을 제거하고 생성된 바니쉬를 배출시킨다. 따뜻한 바나쉬 200g을 물/용매/디메틸에탄올아민(5/1/0.28)용액 285g에 넣고 교반하여 수성 분산액을 제조한다. 수성 분산액은 실온에서 3일만에 겔화하였다.Into a 1 liter reactor equipped with a stirrer, thermometer, cooler, and heating mantle, 200 g of reactant A-VI, 200 g of acetone, 40 g of reactant B-I, and 3.1 g of water. The contents were stirred at reflux (58 ° C.) for 1 hour, and then a mixed solution of 3.5 g of TEA and 3.5 g of acetone was added. Stirring was continued for 58 minutes under reflux, in which the aqueous fat dispersion was found to be dispersed in a test solution consisting of 10 g of water, 2 g of solvent B, and 0.6 g of diethylethanolamine. 1.5 g of water is added, heating is continued, and 120 ml of acetone is restrained, followed by 89 g of solvent B. Again 40 g of acetone are removed and the resulting varnish is drained. 200 g of warm varnish was added to 285 g of water / solvent / dimethylethanolamine (5/1 / 0.28) solution and stirred to prepare an aqueous dispersion. The aqueous dispersion gelled in 3 days at room temperature.
결과 요약Summary of Results
실시예 8 내지 14 및 비교예 I의 결과는 다음의 표 12에 요약되어 있다.The results of Examples 8-14 and Comparative Example I are summarized in Table 12 below.
[표 12]TABLE 12
* 에스테르화 반응권에 가한 용매 B(하이드록실 : 무수물 당량비 =3.3)* Solvent B added to the esterification zone (hydroxyl: anhydride equivalent ratio = 3.3)
** 50℃에서 3개월간 후에도 여전히 액체** Liquid still after 3 months at 50 ° C
# 비교예# Comparative Example
표 12에 대한 고찰 : 안정한 수성 분산액을 먼저 옥시란을 모노카복실산과 반응(말단기 도입반응)시켜 약 90%이상의 옥시란 함량을 줄인 다음 조절된 양의 물의 존재하에 1 : 1 스티렌/말레산 무수물 공중합체로 그래프팅 반응(제1반응에 있어서 에스테르화 반응)시켜 에폭시 중합체로 부터 만들 수 있다 (실시예 8, 10, 11, 12, 13 및 14).REFERENCE TO TABLE 12: A stable aqueous dispersion was first reacted with oxirane monocarboxylic acid (terminal introduction reaction) to reduce the oxirane content by at least about 90% and then 1: 1 styrene / maleic anhydride in the presence of controlled amount of water. It can be made from an epoxy polymer by grafting reaction (esterification reaction in the first reaction) with a copolymer (Examples 8, 10, 11, 12, 13 and 14).
에스테르화 반응(제1반응)속도는 제1하이드록실 그룹(DMPA에 의해 제공됨)이 에폭시수지상에 존재할 때 보다 크다(실시예 8, 10, 11, 14 VS 12, 13). 그러나 에스테르화(제1반응)온도(실시예 12 및 13)를 상승시키므로써 단지 2차 하이드록실을 함유(초기에 에폭시 중합체의 존재함)하는 에폭시 중합체를 에스테르화 할 수 있다.The rate of esterification (first reaction) is greater than when the first hydroxyl group (provided by DMPA) is present on the epoxy resin (Examples 8, 10, 11, 14 VS 12, 13). However, by raising the esterification (first reaction) temperature (Examples 12 and 13), it is possible to esterify an epoxy polymer containing only secondary hydroxyls (which are initially present in the epoxy polymer).
물에 대한 분산도를 달성하면서 무수물 그룹의 완전한 가수분해에 필요한 물의 양을 최소한 5배로 할 수 있다(실시예 10).The amount of water required for complete hydrolysis of the anhydride group can be at least fivefold while achieving dispersion in water (Example 10).
비교예 1의 생성물은 미반응 디에폭시드의 잔여수준이 높기 때문에 물에 안정하지 못한다.The product of Comparative Example 1 is not stable to water because of the high level of unreacted diepoxide.
실시예 8 내지 14의 수성 분산액과 알루미늄 및 음료수 깡통 도료용으로서 시판용 에폭시 중합체("Epoxy-l")의 특성이 다음에 나타나 있다 :The properties of commercial epoxy polymers (“Epoxy-l”) for the aqueous dispersions of Examples 8-14 and aluminum and beverage can paints are shown below:
[표 13]TABLE 13
필름 특성Film properties
10 및 20phr "cymel 370"(멜라민 포름알데히드 수지)로 경화시킨 본 발명의 여러 조성물로 만든 필름(알루미늄 판넬상에서)의 특성은 표 14에 요약되어 있다. 필름은 다음과 같이 형성시킨다 : 필름을 알루미늄 판넬상에서 와이어 감개봉으로 감은 다음 300℉로 가열하여 in2당 약 5mg인 무수 필름을 형성시킨다. 본 발명의 조성물이 함유된 수성 분산액으로 얻은 전체 특성은 통상의 시판용 수성(WB)에폭시 도료수지(Epoxy-1)보다 우수하다.The properties of films (on aluminum panels) made from the various compositions of the invention cured with 10 and 20 phr Cymel 370 kPa (melamine formaldehyde resin) are summarized in Table 14. The film is formed as follows: The film is wound onto a wire bobbin on an aluminum panel and then heated to 300 ° F. to form a dry film of about 5 mg per in 2 . The overall properties obtained with the aqueous dispersion containing the composition of the present invention are superior to conventional commercial aqueous (WB) epoxy paint resins (Epoxy-1).
[표 14]TABLE 14
(1) 표 20에 설명됨(1) Described in Table 20
(2) 실온에서 밤새 노화시 6으로 변함.(2) changed to 6 upon aging overnight at room temperature.
(3) 지시된 실시예 및 지시된 양의 "시멜 370"가교제로 제조한 본 발명의 조성물이 함유된 각 실험에서 시험한 경화성 혼합물.(3) Curable mixtures tested in each experiment containing the compositions of the present invention made with the indicated examples and the indicated amounts of Cixelmel 370 crosslinking agent.
(4) ASTM D3359-78(4) ASTM D3359-78
(5) ASTM D2794-69(1974년 재인가)(5) ASTM D2794-69 (approved again in 1974)
(6) 표 21에 설명됨(6) Described in Table 21
(7) 진한 염산 또는 진한 수산화암모늄 0.5cc를 알루미늄 판넬상에 피복시키고, 시계유리로 뒤덮은 다음 1시간동안 방치 판넬을 세척하고 평가함. "우수"는 필름상에 부식이 일어 남이 없음을 그리고 "빈약"은 어느정도 부식이 일어남을 뜻함.(7) 0.5 cc of concentrated hydrochloric acid or concentrated ammonium hydroxide was coated on the aluminum panel, covered with watch glass, and then the standing panel was washed and evaluated for 1 hour. "Excellent" means that no corrosion occurs on the film, and "Poor" means that some corrosion occurs.
[실시예 15]Example 15
본 실시예에서 사용한 페녹시 수지(반응물 A-VII)는 일반식The phenoxy resin (Reactant A-VII) used in this Example is a general formula
(여기서 n은 80 내지 90의 수이며, E는 비스페놀 A의 잔기이다)로 표시되는, 비스페놀 A와 에피클로로하이드린과의 공중합체이다. 상기 수지의 수평균 분자량은 약 25,000이며 용액의 점도(23℃에서 메틸에틸케톤 내 40%용액으로서 측정)는 4000cps이다. 환류 냉각기, 온도계, 교반기, 및 가열 맨틀이 구비된 0.5 리터들이 반응기에 페녹시수지 100g(0.35하이드록실 당량), 반응물 B-I 40g(0.17무수물 당량), 물 6g(0.33당량), 및 사이클로헥사는 300g을 넣는다. 내용물을 교반 및 가열하여 맑은 용액을 얻은 다음, 벤질 디메틸아민 0.21g을 가한다. 온도를 119 내지 122℃로 조절한다. 75분후, 소량의 샘플이 물/용매 B/디메틸에탄올아민(DMEA)(5/1/0.28중량비)용액에 분산됨을 발견하였다. 100분후 물 25g을 가하여 무수물의 가수분해를 증가시키고 페녹시수지의 에스테르화 반응을 느리게 하여 바니쉬를 제조한다. 상기 바니쉬 200g을 물/용매 B/DMEA(5/1/0.28중량비)용액 200g에 넣고 추가로 물 50g을 가한 다음 교반하여 수성 분산액을 제조한다. 생성된 분산액의 pH는 8.5이며 점도(Brookfield RVT, #5 스핀들, 100rpm)는 1600cp이었다. 수성 및 알코올성 염기 적정법에 의해 분석한 결과 반응물 B-I분자당 대량 0.3무수물 그룹이 에스테르화되었다.And a copolymer of bisphenol A and epichlorohydrin represented by (where n is a number from 80 to 90, E is a residue of bisphenol A). The number average molecular weight of the resin was about 25,000 and the viscosity of the solution (measured as a 40% solution in methyl ethyl ketone at 23 ° C.) was 4000 cps. In a 0.5 liter reactor equipped with a reflux cooler, thermometer, stirrer, and heating mantle, 100 g (0.35 hydroxyl equivalent) of phenoxy resin, reactant BI 40 g (0.17 anhydride equivalent), water 6 g (0.33 equivalent), and cyclohexa 300 g Put it. The contents were stirred and heated to give a clear solution, then 0.21 g of benzyl dimethylamine was added. The temperature is adjusted to 119-122 ° C. After 75 minutes, a small amount of samples was found to be dispersed in a water / solvent B / dimethylethanolamine (DMEA) (5/1 / 0.28 weight ratio) solution. After 100 minutes, 25 g of water is added to increase the hydrolysis of the anhydride and slow the esterification of the phenoxy resin to prepare a varnish. 200 g of the varnish was added to 200 g of a water / solvent B / DMEA (5/1 / 0.28 weight ratio) solution, further 50 g of water was added, followed by stirring to prepare an aqueous dispersion. The pH of the resulting dispersion was 8.5 and the viscosity (Brookfield RVT, # 5 spindle, 100 rpm) was 1600 cps. Analysis by aqueous and alcoholic base titration revealed that a large 0.3 anhydride group was esterified per reactant B-I molecule.
이는 페녹시 중합체 분자당 대략 1.7하이드록실그룹의 에스테르화에 상응한다.This corresponds to the esterification of approximately 1.7 hydroxyl groups per phenoxy polymer molecule.
[실시예 16]Example 16
공급물 선택Feed selection
반응물 A는 어떤 적절한 형태[예 : 펠렛 형태 또는 아세톤과 같은 적절한 용매와Reactant A may be in any suitable form, such as pellet form or with a suitable solvent such as acetone.
용매 선택Solvent selection
본 발명의 수성 분산액은 여러 방법으로 제조할 수 있다. 이중 한 방법은 실시예 1에 기술된 "용매 교환"법이다. 또한, 아세톤 또는 THE 와의 블록 공중합체 조성물을 직접 염기성 물에 넣고 교반할 수 있는데, 이때 형성된 수성 분산액은 임의적으로 : 1. 있는 그래도 사용하거나, 또는 2. 약간의 또는 모든 유기용매를 제거한 후에 사용할 수 있다. 용매가 제거된 생성물은 필름 합착성을 증가시키기 위해 고비점 용매로써 임의로 변성시킬 수 있다.The aqueous dispersions of the present invention can be prepared in several ways. One method is the "solvent exchange" method described in Example 1. In addition, the block copolymer composition with acetone or THE can be added directly to basic water and stirred, wherein the aqueous dispersion formed can optionally be: 1. used as such, or 2. removed after removal of some or all organic solvents. have. The solvent-free product may optionally be modified with a high boiling point solvent to increase film adhesion.
유기용매의 선택 폭 그리고 수성 분산액을 제조하기 위해 본 발명의 블록 공중합체 조성물을 물에 결합시키는 방법의 선택 폭은 넓다. 일반적인 몇몇 선택의 예는 조성물을 제조하기 위해 사용한 반응물 A가 반응물 A-I과 같은 PVC인 경우에 대해서 다음의 표 15, 16 및 17에 주어져 있다. 용매 교환법과 비용매 교환법의 비교에 있어서, 후자를 선택함이 용매의 제거가 대기압하에서 수행된 경우 용매의 제거온도가 낮다는 장점이 있다.The wide choice of organic solvents and the wide choice of methods for incorporating the block copolymer compositions of the invention into water to prepare aqueous dispersions. Some examples of general choices are given in the following Tables 15, 16 and 17 for the case where reactant A used to prepare the composition is PVC, such as reactant A-I. In the comparison between the solvent exchange method and the non-solvent exchange method, the latter selection has the advantage that the solvent removal temperature is low when the solvent removal is performed under atmospheric pressure.
선택 2 및 3(표 16 및 17)은 고체질 함량이 30%인 최종 수성 분산액에 있어 휘발성 유기물(용매 및 아민)이 약 28%로 된다.Choices 2 and 3 (Tables 16 and 17) result in about 28% volatile organics (solvents and amines) in the final aqueous dispersion with a solids content of 30%.
선택 3(표 17)은 여러 장점을 지니고 있다 : 블록 공중합체 조성물은 이형지상에서 필름을 캐스팅하거나 멜트 스트리핑시켜 아세톤 용매로부터 고체의 형태로 임의적으로 회수할 수 있다. 또한 바니쉬를 건조시키면 접착성이 없는 필름이 매우 빠르게 형성Choice 3 (Table 17) has several advantages: The block copolymer composition can optionally be recovered in the form of a solid from an acetone solvent by casting or melt stripping the film on a release paper. In addition, drying the varnish results in a very fast formation of a non-stick film
선택 3(표 17)의 휘발성 유기물(용매 및 아민) 함량은, 필요한 경우, 수성 분산액으로부터 아세톤을 진공하게 후-스트리핑시켜 더욱 감소시킬 수 있다. 스트리핑된 아세톤을 물로 대치시킨다. 후-스트리핑된 분산액의 물/휘발성 유기물의 중량비는 계산치로 84/16이다. 휘발성 유기물은 용매 B 76% 및 아민류 24%로 이루어져 있다. 용매함량이 매우 낮은 이러한 시스템은 특정한 최종용도에 대한 바람직한 용매혼합물을 후에 첨가하는데 있어 많은 자유도를 제공한다.The volatile organics (solvent and amine) content of choice 3 (Table 17) can be further reduced if necessary by vacuum post-striping acetone from the aqueous dispersion. The stripped acetone is replaced with water. The weight ratio of water / volatile organics of the post-striped dispersion is 84/16 calculated. Volatile organics consist of solvent B 76% and amines 24%. Such systems with very low solvent content provide a great deal of freedom for later addition of the desired solvent mixture for a particular end use.
일단 특별한 용매선택이 규정되면, 목표로 하는 최종용도에 대한 최적의 분산액을 생성하기 위하여 용매 교환단계를 맞출 수 있다.Once special solvent choices are specified, solvent exchange steps can be tailored to produce the optimum dispersion for the desired end use.
[표 15]TABLE 15
선택 1 : 용매 렛-다운없이 단계적으로 부분적Choice 1: Partial Step by Step Without Solvent Let-Down
[표 16]TABLE 16
선택 2 : 부분적 용매 교환Alternative 2: Partial Solvent Exchange
[표 17]TABLE 17
선택 3 : 용매 교환 없음Option 3: no solvent exchange
[실시예 17]Example 17
반응물 B-I/반응물 A-I 비율Reactant B-I / Reactant A-I Ratio
(반응물 A-I 100부를 기준으로 하여) 반응물 B-I 약 20부 Phr가 수성 도료용으로 바람직한 양이다. 이러한 조성은 PVC에 있어 고유특성을 보존하기 위해서는 반응물 A-I에 충분하다. 또한 우수한 동결-해빙저항성을 부여하기 위해서는 충분한 양의 반응물 B-I이 존재한다. 더우기, 20Phr 반응물 B-I이 함유된 시스템은 넓은 범위의 담금액 : 무수물 비율로 제조할 수 있다.About 20 parts Phr of reactant B-I (based on 100 parts of reactant A-I) is the preferred amount for the aqueous coating. This composition is sufficient for reactants A-I to preserve the intrinsic properties of PVC. There is also a sufficient amount of reactant B-I to confer good freeze-thaw resistance. Furthermore, systems containing 20 Phr Reactant B-I can be prepared in a wide range of immersion to anhydride ratios.
반응물 A-I과 반응물 B-I의 비율이 1 : 10 내지 약 1 : 1인 분산액을 제조한다. 약 1 : 10의 비율 이하에서는 수성 생성물의 동결-해빙 안정도가 우수하지 못하여 저장성이 감소된다. 한편 1 : 20의 비율 이하에서는 생성물이 수성염기에 거의 분산되지 않는다.Prepare a dispersion in which the ratio of reactants A-I and reactants B-I is from 1:10 to about 1: 1. Below a ratio of about 1: 10, the freeze-thaw stability of the aqueous product is not good and the shelf life is reduced. On the other hand, the product is hardly dispersed in the aqueous base below the ratio of 1:20.
반응 시스템에 있어 물의 조절을 적절히 하기 위해서는 반응물 B-I이 최고 100%까지 함유되어 있는 반응물 B-I 및 반응물 A-I 혼합물로부터 본 발명의 조성물을 제조할 수 있다. 반응물 B-I 농도의 영향이 다음에 요약되어 있다 :In order to properly control the water in the reaction system, the composition of the present invention can be prepared from reactant B-I and reactant A-I mixtures containing up to 100% of reactant B-I. The effect of reactant B-I concentration is summarized below:
[표 18]TABLE 18
(1) 시험방법 : 실시예 1에서와 같음.(1) Test method: same as in Example 1.
(2) 시험방법 : 50℉에서 7일 후 기포가든 입자의 존재, 겔화 또는 분리의 징후를 시각적으로 측정.(2) Test method: Visually measure signs of bubble garden particles, signs of gelation or separation after 7 days at 50 ° F.
(3) 시험방법 : 6℉에서 24시간 후 뚜렷한 응결물이 나타나지 않으면 다음에 실온까지 가열함.(3) Test Method: If no clear condensation appears after 24 hours at 6 ° F, heat to room temperature.
(4) 시험방법 : 글래스상에, 밀 두께의 건조필름 캐스트에서의 흐림도를 시각적으로 측정.(4) Test method: On glass, visually measure the blurriness in the cast of dry film of wheat thickness.
[실시예 18]Example 18
실험 스케일-엎Experimental scale
반응물 B-I 및 반응물 A-I으로 만든 본 발명의 여러 조성물을 5-갈론들이 반응기로 스케일-엎한다. 사용한 장치는 u-형 교반기 및 구리 냉각기가 갖추어진 5갈론들이 스텐레스 강이다. 상기 반응기는 하부 배출시설이 있다.Several compositions of the invention made of reactant B-I and reactant A-I are scale-up into a 5-gallon reactor. The apparatus used is a 5 gallon stainless steel equipped with a u-type stirrer and a copper cooler. The reactor has a bottom outlet.
일반적인 스케일-엎에 대한 세부사항은 다음의 표 19에 나타나 있다. 반응물 A-I 용액을 5-갈론 캔에 계량해 넣는다. 무수 반응물 B-I 및 TEA 촉매를 Cowles 혼합기를 사용해 용액에 혼합한다. 형성된 반응물 A-I/반응물 B-I/촉매용액을 반응기에 옮기고 30분간 환류시킨다. 배출포트내의 정체된 물질을 정화하기 위하여 바닥포트를 통해 반응기를 질소가스로써 때때로 "범핑"한다. 추가로 25분간 아세톤을 제거하여 바니쉬내의 고체질 함량을 63.5%로 한다. 반응기의 하부포트를 개방하고 물/용액 B/DMEA 혼합물이 함유되어 있는 5갈론들이 통으로 직접 배출("렛-다운")시킨다. 이러한 방법으로 단지 반응기 내용물의 75%만 배출시킬 수 있다.Details of typical scale-ups are shown in Table 19 below. The reactant A-I solution is metered into a 5-gallon can. Anhydrous reactants B-I and TEA catalyst are mixed into the solution using a Cowles mixer. The reactant A-I / reactant B-I / catalyst solution formed is transferred to the reactor and refluxed for 30 minutes. The reactor is sometimes "bumped" with nitrogen gas through the bottom port to purify stagnant material in the outlet port. In addition, acetone is removed for 25 minutes to make the solids content in the varnish 63.5%. The lower port of the reactor is opened and the five gallons containing the water / solution B / DMEA mixture are discharged directly to the bin. In this way only 75% of the reactor contents can be discharged.
표 19에 나타나 있는 물 렛-다운 혼합물을 비례를 이루어 스케일-다운시킨다. 임의로, 렛-다운 혼합물의 적당한 양을 반응기에 남아있는 바니쉬에 가할 수 있다. 결과는 여전히 맑은 생성물 고체 거의 100%를 회수하였다).The water let-down mixtures shown in Table 19 are scaled down in proportion. Optionally, an appropriate amount of let-down mixture can be added to the varnish remaining in the reactor. The result still recovered nearly 100% of the clear product solids).
[표 19]TABLE 19
5-갈론 반응기로의 스케일-엎 절차Scale-up Procedure to 5-gallon Reactor
렛-다운 단계에서 생성된 2-상 혼합물(하층으로서 점성 바니쉬를 지니고 있음)을 Cowles 혼합기를 사용하여 균일한 수성 분산액으로 혼합시킨다. (초기에 바니쉬가 교반기 축위로 튀어올라와 튀기게 되는 위험성이 있다. 시스템이 부분적으로 균일하게 될 때까지는 낮은 rpm이 필요하다.) 실험결과 양질의 분산액 약 4갈론 이 생성되었다. 본 실시예에 대한 총 처리시간은 약 4시간이다.The two-phase mixture (with viscous varnish as bottom layer) produced in the let-down step is mixed into a homogeneous aqueous dispersion using a Cowles mixer. (Initially there is a risk of the varnish bouncing off the stirrer shaft and splashing. A low rpm is required until the system is partially homogeneous.) Experiments yielded about 4 gallons of good dispersion. The total treatment time for this example is about 4 hours.
[실시예 19]Example 19
경화된 도료의 특성Characteristics of Cured Paint
일반적으로 PVC 중합체에 공통인, 하이드록시-함유 PVC 중합체로부터 제조한 본 발명의 조성물은 내화학성, 유연성, 및 경도가 균형을 잘 이루고 있다. 실시예 18에서 제조한 수성 분산액의 경화 도료 특성은 유기용매에 용해된 반응물 A-I의 것과 그 범위가 동일하며 또한 가교 첨가제를 사용하여 유사하게 제형된 것과도 그 범위가 동일하다.Compositions of the present invention made from hydroxy-containing PVC polymers, which are generally common to PVC polymers, are well balanced in chemical resistance, flexibility, and hardness. The cured paint properties of the aqueous dispersion prepared in Example 18 were in the same range as those of reactant A-I dissolved in an organic solvent and also in the range similarly formulated using a crosslinking additive.
10 내지 20phr Cymel 370으로 경화시킨 실시예 18 생성물의 필름특성은 표 20, 21, 22에 요약되어 있다. 실시예 18에서 제조한 분산액으로부터 형성된 도료는 시판용인 수상에폭시 캔 도료(Epoxy-2 및 Epoxy-3)와 비교되어 있다. 또한 실시예 18에서 제조한 바니쉬의 용매-함유화는 반응물 A-I과 반응물 B-I의 물리적 혼합 및 반응물 A-I과 비교되어 있다.The film properties of the Example 18 product cured with 10-20 phr Cymel 370 are summarized in Tables 20, 21, 22. The paints formed from the dispersions prepared in Example 18 were compared with commercially available waterborne epoxy can paints (Epoxy-2 and Epoxy-3). The solvent-containing formulation of the varnish prepared in Example 18 is also compared to the physical mixing of reactants A-I and reactants B-I and to reactants A-I.
[표 20]TABLE 20
# 비등수에 10분간 항침. 등급 : 10=변화없음 약한 백화, 저속은 심한 백화 현상의 증가를 나타낸다.# Immerse in boiling water for 10 minutes. Grade: 10 = no change Weak bleaching, slow speed indicates severe bleaching.
## 나타낸 "시멜 370"농도에서 수행.## Carried out at the indicated Cecsimel 370 "concentration.
* 10phr "시멜 370".* 10phr Cucamel 370 ".
** 20phr "시멜 370".** 20phr Cessamel 370 ".
*** 물로 희석전 실시예 18의 반응생성물을 말함. 이 반응생성물은 MIBK로 희석한다.*** Refers to the reaction product of Example 18 prior to dilution with water. This reaction product is diluted with MIBK.
[표 21]TABLE 21
모든 비니클로라이드 중합체계(단 에폭시-2 및 에폭시-3계는 제외)는 10phr 시멜 370으로 경화한다.All beanie chloride polymer systems (except epoxy-2 and epoxy-3 systems) are cured with 10phr Simel 370.
# 용매 저항시험("MEK 이중마찰" 시험) : 한편의 치이즈포를 직경 약 1/2"의 불형태로 뭉친다. 포화 MEK 용매로 침지한다. 치이즈포를 적당한 압력으로 일광을 쪼인다. 판넬은 앞뒤(1사이클)마찰되고 다음과 같이 될때까지 계속한다.# Solvent resistance test ("MEK double-friction test): The one-sided chewing cloth is grouped into a fire of about 1/2" diameter. Immerse in saturated MEK solvent. Squeeze the cheese at moderate pressure. The panel is rubbed back and forth (1 cycle) and continued until:
1) 피복물은 표면에 완전히 소모되고 마찰사이클의 번호가 기록된다.1) The coating is completely consumed on the surface and the number of friction cycles is recorded.
2) 100사이클에서 효과가 없을 경우에는 그 결과를 100+로 기록한다. 다른 시험조건 및 비율은 표 20 및 21에 기술한다.2) If there is no effect at 100 cycles, record the result as 100+. Other test conditions and ratios are described in Tables 20 and 21.
***는 물로 희석하기전 실시예 18의 반응생성물을 말한다. 이 반응 생성물은 MIBK로 더 희석한다.*** denotes the reaction product of Example 18 prior to dilution with water. This reaction product is further diluted with MIBK.
[표 22]Table 22
* 28mil 알루미늄 판넬상에서 시험 4인치-파운드소모 증가에서의 충격증가, 가장 높은 통과치, 값은 인치-파운드임, ASTMD 2794의 절차를 사용함.* Increased impact at test 4 inch-pound consumption increase on 28 mil aluminum panel, highest pass, value in inch-pound, using the procedure of ASTMD 2794.
* 10phr "시멜 370"* 10phr Cucamel 370 "
** 20phr "시멜 370"** 20phr Chamamel 370 "
***는 물로 희석하기전 실시예 18의 반응생성물, 이 반응생성물은 MIBK로 더*** is the reaction product of Example 18 prior to dilution with water, the reaction product being further converted into MIBK
끓는 물에 있어서의 내 브러쉬(blush)성은 필름내 클로라이드 염의 존재 및 경화의 상태에 매우 민감하다. 이러한 특성에 있어서, 실시예 18의 조성물로 제조한 도료는 용매-함유 반응물 A-I으로 제조한 도료보다 우수하며 시판용 수상 에폭시 캔 도료(Epoxy-1 및 Epoxy-2)와 범위가 같다. 충격저항 또는 경화의 상태에 따르기 때문에 위의 양 특성은 가교체 농도 및 경화 사이클의 규정과 함께 고려해야 할 필요성이 있다. 수상 및 용매-함유 비닐클로라이드 중합체의 내용매성은 시판용 수상 에폭시 캔 도료보다 우수하다.The brush resistance in boiling water is very sensitive to the presence of chloride salts in the film and the state of curing. In this characteristic, the coating made with the composition of Example 18 is superior to the coating made with solvent-containing reactant A-I and is in the same range as commercial waterborne epoxy can paints (Epoxy-1 and Epoxy-2). Depending on the impact resistance or the state of hardening, both properties above need to be considered along with the definition of crosslinker concentration and hardening cycle. Solvent resistance of the aqueous and solvent-containing vinyl chloride polymers is superior to commercial aqueous aqueous epoxy can paints.
실시예 18의 조성물로 제조한 도료의 색상 및 광택도는 매우 우수하다. 일광에 의한 탈색은 용매 함유 반응물 A-I보다 우수하다. 385℉에서 3분간 또는 300℉에서 30분간의 가열은 열 안정제를 첨가함이 없이 허용된다. 이때의 경계선은 385℉에서 3분간이다 : 이 한계를 초과하면 필름의 두꺼운 영역에서 탈색이 시작된다. 캔 도료중량(피복된 표면 in2당 무수도료 4 내지 6㎎)에서 가열시 색상 안정도는 매우 탁월하다.The color and glossiness of the paint prepared from the composition of Example 18 is very good. Decolorization by sunlight is superior to solvent containing reactant AI. Heating at 385 ° F. for 3 minutes or at 300 ° F. for 30 minutes is allowed without adding a heat stabilizer. The boundary at this time is 3 minutes at 385 ° F .: When this limit is exceeded, discoloration begins in the thicker areas of the film. Color stability is excellent when heated at can paint weight (4-6 mg of anhydrous paint per coated surface in 2 ).
[실시예 20]Example 20
본 발명의 노화 조성물의 필름특성Film Properties of Aging Compositions of the Invention
필름특성은 실시예 1에서 제조한 본 발명의 조성물[유기용액(바니쉬)의 형태 또는 조성물염의 수성 분산액의 형태로]의 노화에 의해 현저히 영향을 받지 않는다. 이러한 사실을 지지하는 한 실험결과가 다음에 나타나 있다 :The film properties are not significantly affected by the aging of the composition of the present invention prepared in Example 1 (in the form of an organic solution (varnish) or in the form of an aqueous dispersion of a composition salt). One experimental result supporting this is shown below:
[표 23]TABLE 23
필름 특성 : 초기/노화후*Film Characteristics: Initial / After Aging *
* 초기 : 실시예 1의 "바니쉬"를 15주간 노화시킴. 실험하기 직전 수성염기 및 Cymel을 가함.Initial: Aged the varnish of Example 1 for 15 weeks. Aqueous base and Cymel were added immediately before testing.
노화후 : 실시예 1의 수성 분산액을 실온에서 15주간 노화시킴. 실험하기 직전 Cymel을 가함.After aging: The aqueous dispersion of Example 1 was aged for 15 weeks at room temperature. Cymel was added immediately before testing.
다른 실험조건 및 자료는 표 20~22에 나타나 있다.Other experimental conditions and data are shown in Tables 20-22.
[실시예 21]Example 21
* 상품명 "SMA-2000"으로서 수평균 분자량(Mn)이 1700인 스티렌-말레인산 무* Styrene-maleic acid having a number average molecular weight (Mn) of 1700 as the brand name SMA-2000;
절차 : 반응기에 아세톤과 반응물 A-I을 넣은 다음, 반응물 B-III를 가하고 용해시킨다. 환류온도(약 60℃)까지 상승시킨다. 물을 가하고 혼합한 다음, 촉매용액을 가하여 혼합한다. 반응혼합물 방울이 DMEA/용매 B/물(5/9/86중량%) 시험용액에 분산될 때까지 환류온도를 유지시킨다. 촉매용액을 가한지로부터 환류온도에서 55분후 반응혼합물을 시험용액에 분산되었다.Procedure: Add acetone and reactant A-I to the reactor, then add reactant B-III and dissolve. Raise to reflux (about 60 ° C). Water is added and mixed, then a catalyst solution is added and mixed. The reflux temperature is maintained until the reaction mixture droplets are dispersed in DMEA / Solvent B / Water (5/9/86 wt.%) Test solution. The reaction mixture was dispersed in the test solution after 55 minutes at reflux temperature from the addition of the catalyst solution.
다음에는 용매 B 129g을 가하고 용매(대부분 아세톤) 220g을 증류에 의해 제거한다. 결과된 생성물은 고체질 함량이 66.0%인 점성 바니쉬이었다. 점성 바니쉬를 상기 시험용액으로 희석시켜 고체질 함량이 21.4%이고 점도가 약 200cp인 반투명함, 균일한 수성 분산액을 형성시킨다.Next, 129 g of solvent B is added and 220 g of solvent (mostly acetone) are removed by distillation. The resulting product was a viscous varnish with a solids content of 66.0%. The viscous varnish is diluted with the test solution to form a translucent, uniform aqueous dispersion with a solids content of 21.4% and a viscosity of about 200 cps.
[실시예 22]Example 22
* 반응물 B-I의 부분적 에스테르(35 내지 50%가 에스테르화됨)이며 "SMA-17352"란 상품명으로 시판 됨.Partial ester of reactant B-I (35-50% is esterified) and marketed under the trade name SMA-17352.
절차 :step :
아세톤 및 반응물 A-I을 반응기에 넣고 혼합한다. 여기에 반응물 B-IV를 가한 다음 용해시킨다. 환류 온도(약 60℃)까지 상승시킨다. 촉매용액을 가하고 혼합시킨다. 반응 혼합물 방울이 DMEA/용매 B/물(5/9/86중량%)시험용액에 분산될 때까지 환류를 계속한다. 촉매용액을 가한 후로 부터 환류온도에서 64분후 반응 혼합물을 시험용액에 분산시킨다.Acetone and reactants A-I are placed in a reactor and mixed. Reactant B-IV is added thereto and then dissolved. Raise to reflux (about 60 ° C.). Add catalyst solution and mix. Continue reflux until the reaction mixture droplets are dispersed in the DMEA / Solvent B / Water (5/9/86 wt.%) Test solution. After adding the catalyst solution, 64 minutes at reflux temperature, the reaction mixture is dispersed in the test solution.
다음에는 용매 A 129g을 가하고 용매(대부분 아세톤)216g을 증류시켜 제거한다. 결과된 생성물을 고체질 함량이 64.8%인 점성 바니쉬이다. 점성 바니쉬를 DMEA/용매 B/물(5/16/79중량%)용액에 가하고 교반하여 점도가 348CP이고 고체질 함량이 35.2%인 투명한, 균일한 수성 분산액을 형성시킨다.Next, 129 g of solvent A is added and 216 g of solvent (mostly acetone) are distilled off. The resulting product is a viscous varnish with a solids content of 64.8%. Viscous varnish is added to a DMEA / Solvent B / water (5/16/79 wt.%) Solution and stirred to form a clear, uniform aqueous dispersion with a viscosity of 348 CP and a solids content of 35.2%.
[비교예 J 및 K][Comparative Examples J and K]
500cc들이 반응용기에 반응물 A-VI의 50% 아세톤용액 400g, 반응물 B-V의 40% 아세톤용액 100g 및 물 11.4g을 넣는다. 반응기를 환류온도(57℃)까지 가열한다. 이때 TEA 6g/아세톤 6g용액을 가한다. 10분만에 내용물은 겔화되었다.In a 500 cc reactor, 400 g of 50% acetone solution of reactant A-VI, 100 g of 40% acetone solution of reactant B-V and 11.4 g of water are added. The reactor is heated to reflux (57 ° C.). At this time, 6 g of TEA / 6 g of acetone are added. In 10 minutes the contents gelled.
반응물 B-V(즉, 40%용액 25g)를 사용하여 상기 실험을 되풀이한다. 반응물 B-V의 가수분해가 반응물 B-V가 불용성으로 되는 원인이 되기 때문에 물을 제거한다. 57℃에서 140분후, 수-분산성이 달성되지 않을 경우는 반응물 B-V용액 25g을 다시 가한다. 40분후에, 내용물은 겔화되었다.The experiment is repeated using reactant B-V (ie, 25 g of 40% solution). The hydrolysis of reactant B-V removes water because it causes reactant B-V to become insoluble. After 140 minutes at 57 ° C., if water dispersibility is not achieved, add 25 g of reactant B-V solution again. After 40 minutes, the contents gelled.
본 실시예는 본 발명의 방법에 있어서 에틸렌-말레인산 무수물 공중합체가 적절하지 못함을 설명해주고 있다.This example illustrates that the ethylene-maleic anhydride copolymer is not suitable for the process of the present invention.
[실시예 23]Example 23
본 실시예는 비스페놀-A-말단 에폭시수지를 단일 담금액으로서 용매 B를 사용""In this example, bisphenol-A-terminated epoxy resin is used as solvent B as a single solution.
교반기, 냉각 및 열전쌍이 갖추어져 있는 500cc들이 3구 유리 반응기에 "EPON-829"(본 발명의 상세한 설명에서 정의됨)179.8g 및 비스페놀-A 120.2g을 가한다. 생성 혼합물을 175 내지 180℃의 온도로 가열 및 교반한다.To a 500 cc three-necked glass reactor equipped with a stirrer, cooling and thermocouple are added 179.8 g of EPON-829 (as defined in the present description) and 120.2 g of bisphenol-A. The resulting mixture is heated and stirred to a temperature of 175 to 180 ° C.
25분후, 용매 B 45g을 가한다. 4시간 후, 에폭시그룹의 함량에 대한 분석결과 단지 에폭시그룹이 0.08%이었는데, 다음에는 63℃까지 생성물을 냉각시킨다. 반응물 B-I/아세톤 50%용액 120g을 TEA 6g/아세톤 6g과 함께 가한다. 91℃로 가열하고 증류액을 수거한다. 용매 B 35g을 가하여 점도를 떨어뜨린다. 배치의 온도가 111℃에 이를때, 증류를 환류로 교환한다. 증류액의 수거량은 전체 26g이었다. 환류하에 가열을 계속하고 물/용매 B/DMEA(5/1/0.28중량%)에 대한 분산도를 매 반시간마다 측정한다. 온도를 3시간 17분내에 123℃까지 상승시킨 결과 샘플은 수-분산성으로 되었다.After 25 minutes, 45 g of solvent B is added. After 4 hours, analysis of the content of epoxy groups revealed only 0.08% of the epoxy groups, which was then cooled to 63 ° C. 120 g of reactant B-I / acetone 50% solution are added together with 6 g TEA / 6 g acetone. Heat to 91 ° C. and distillate to collect. 35 g of solvent B is added to lower the viscosity. When the temperature of the batch reaches 111 ° C., the distillation is exchanged for reflux. The total amount of distillate collected was 26 g. Heating is continued under reflux and the dispersion to water / solvent B / DMEA (5/1 / 0.28% by weight) is measured every half hour. The temperature was raised to 123 ° C. in 3 hours 17 minutes, and the sample became water-dispersible.
형성된 바니쉬를 93℃까지 냉각시킨다. 상기 바니쉬 200g을 물 159.2g, 용매 B 31.9g, 및 DMEA 8.9g 혼합물에 넣고 교반한다. 그 결과 다음과 같은 특성을 지닌 크림상의 균일한 수성 분산액이 형성되었다.The varnish formed is cooled to 93 ° C. 200 g of the varnish is added to a mixture of 159.2 g of water, 31.9 g of solvent B, and 8.9 g of DMEA, and stirred. As a result, a creamy, uniform aqueous dispersion with the following properties was formed.
위의 분산액에 "cymel 370"(15phr)을 가하여 제형한다. 형성된 경화성 혼합물을 사용하여 알루미늄 θ판넬상에 필름을 주로하고 350℉에서 15분간 경화시킨다. 경화된 필름 특성은 다음과 같다 :"Cymel 370" (15phr) is added to the above dispersion and formulated. Using the curable mixture formed, the film is predominantly on an aluminum θ panel and cured at 350 ° F. for 15 minutes. Cured film properties are as follows:
실험법은 앞 실시예에 기술되어 있다.Experimental methods are described in the previous examples.
[비교예 L][Comparative Example L]
500cc들이 반응용기에 반응물 A-VII의 50%아세톤용액 400g, 반응물 B-VI의 28%아세톤용액 36g, TEA 6g, 및 용매 B 14g을 넣는다. 59℃의 환류온도까지 가열하고 물/용매 B/DMEA(5/1/0.28)에 대한 분산도를 주기적으로 시험한다. 167분후, 28% PA-18/아세톤 37g을 가한다. 68분후 추가로 TEA 6g을 가한다. 59℃에서 11시간 후, 내용물을 수-분산 상태에 도달함이 없이 겔화가 일어났다.In a 500 cc reaction vessel, 400 g of 50% acetone solution of reactant A-VII, 36 g of 28% acetone solution of reactant B-VI, 6 g of TEA, and 14 g of solvent B were added. Heat to reflux temperature of 59 ° C and periodically test the dispersion for water / solvent B / DMEA (5/1 / 0.28). After 167 minutes, 37 g of 28% PA-18 / acetone are added. After 68 minutes additional 6 g TEA is added. After 11 hours at 59 ° C., gelation occurred without reaching the water-dispersed state.
본 실시예에서 사용한 반응물 B-VI은 옥타데켄-1 및 말레인산 무수물에서 유도된 고체의 선형 폴리무수물 중합체이다. 반응물 B-VI을 만들기 위해 사용한 코모노머는 1 : 1의 몰비이다. 반응물 B-VI의 수평균 분자량은 약 50,000이다. 또한 "PA-18"이란 상품명으로 시판된다.Reactant B-VI used in this example is a solid linear polyanhydride polymer derived from octadeken-1 and maleic anhydride. The comonomer used to make reactant B-VI is a molar ratio of 1: 1. The number average molecular weight of reactant B-VI is about 50,000. Moreover, it is marketed under the brand name of "PA-18".
본 실시예는 반응물 B가 분자량이 너무 높아 본 발명에서 사용할 수 없음을 보여준다.This example shows that reactant B is too high in molecular weight and cannot be used in the present invention.
[실시예 24]Example 24
교반기, 환류, 냉각기, 및 열전쌍이 구비된 500cc들이 3구 유리 반응기에 반응물 A-VI 200g, 용매 B 160g, 및 아세톤 40g을 넣는다. 생성혼합물을 교반하면서 1시간 동안 80℃까지 가열한다. 이때 반응물 A-VI이 용해되는데 반응물 B-I 40g을 가한다. 80℃에서 30분간 교반을 계속하여 반응물 B-I을 용해시킨다. 이때, TEA 6.0g/아세톤 6g을 용액을 가한다. 40분 후, 시험 샘플은 염기성 물에 분산되었다. 물 25g을 가하고 환류온도에서 추가로 156분간 가열한다.200 g of reactant A-VI, 160 g of solvent B, and 40 g of acetone were placed in a 500 cc three-necked glass reactor equipped with a stirrer, reflux, cooler, and thermocouple. The resulting mixture is heated to 80 ° C. for 1 hour with stirring. At this time, reactant A-VI is dissolved and 40 g of reactant B-I is added. Stirring is continued at 80 ° C. for 30 minutes to dissolve Reactant B-I. At this time, a solution of 6.0 g of TEA / 6 g of acetone was added. After 40 minutes, the test sample was dispersed in basic water. 25 g of water are added and heated at reflux for an additional 156 minutes.
상기 바니쉬 200g을 물/용매 B/DMEA(5/1/0.28중량%) 200g에 가하고 물 250g을 다시 가한다. 50℃에서 2주후, 샘플은 여전히 유체이었으며, 실온에서 2주후에는, 어느 정도의 침전물이 관찰되었다.200 g of the varnish are added to 200 g of water / solvent B / DMEA (5/1 / 0.28% by weight) and 250 g of water are added again. After 2 weeks at 50 ° C., the sample was still fluid, and after 2 weeks at room temperature, some precipitate was observed.
[실시예 25]Example 25
본 실시예는 본 발명의 여러조성물 및 여러반응물에 대한 분사로 실험에 관한 것이다.This example relates to experiments by spraying the various compositions and various reactants of the present invention.
반응물 R-I 25중량부를 아세톤 50부에 용해시킨다. 생성 용액을 물 345중량부 및 용매 B 80중량부 혼합물로 희석시킨다. 생성용액에는 대략 5중량%의 반응물 A-I이25 parts by weight of reactant R-I are dissolved in 50 parts of acetone. The resulting solution is diluted with a mixture of 345 parts by weight of water and 80 parts by weight of solvent B. The resulting solution contains approximately 5% by weight of reactant A-I.
카복시그룹을 중화시키기 위해 사용한 염기로써 다음 반응물들을 위에 기술한 방법으로 시험한다;The following reactions were tested in the manner described above with the base used to neutralize the carboxy group;
상기 3반응물 각각은 어떠한 고체물질도 없는 맑은 용액을 형성하였다. 상기 용액을 325메쉬 스크린상에 통과시킨 결과 어떠한 고체물질도 나오지 않았다. 그러므로 상기 반응물은 모두 수-분산성이다.Each of the three reactants formed a clear solution without any solids. The solution was passed through a 325 mesh screen to give no solids. The reactants are therefore all water-dispersible.
실시예에서 제조한 본 발명의 조성물을 100%의 카복시그룹을 중화시키기 위해 사용한 지시된 양의 염기(DMEA)로써 위의 절차에 따라 시험하여 수성 분산액을 제조한다 :The composition of the present invention prepared in the Examples was tested according to the above procedure with the indicated amount of base (DMEA) used to neutralize 100% of the carboxy group to prepare an aqueous dispersion:
[표 24]TABLE 24
분산액 특성Dispersion Characteristics
* 반응물 A-I을 기준.* Based on reactant A-I.
입자크기를 측정한 결과(Coulter sub-Micron입자크기 분석기, Model N-4, 사용), 모든 조성물은 수-분산성이었으며 남아있는 고체가 전혀 없었다.As a result of particle size measurement (Coulter sub-Micron particle size analyzer, Model N-4, used), all compositions were water-dispersible and no solid remained.
[실시예 26, 27 및 28][Examples 26, 27 and 28]
본 발명의 수성 분산액 3종류를 다음과 같이 제조한다 :Three kinds of aqueous dispersions of the present invention are prepared as follows:
[표 25]TABLE 25
반응 혼합물Reaction mixture
두 반응물을 아세톤과의 용액으로서 반응기에 넣고, 용액을 환류온도(약 60℃)까지 상승시킨 다음 TEA를 가한다. 생성된 반응 혼합물을 30분간 가열한 결과, 반응물 B-I 분자량 에스테르 그룹이 1.2인 조성물이 함유된 바니쉬가 형성되었다. 바니쉬를 제조하는데는 다음과 같은 당량의 물 및 무수물 그룹을 사용하였다.Both reactants are placed in the reactor as a solution with acetone, the solution is raised to reflux (about 60 ° C.) and then TEA is added. The resulting reaction mixture was heated for 30 minutes, resulting in a varnish containing a composition having a reactant B-I molecular weight ester group of 1.2. To prepare the varnish, the following equivalent groups of water and anhydride were used.
[표 26]TABLE 26
다음에는 각 반응 혼합물에 물 9g을 가하고 30 내지 40℃에서 1시간 동안 반응시켜 바니쉬를 제조한다.Next, 9 g of water was added to each reaction mixture and reacted at 30 to 40 ° C. for 1 hour to prepare a varnish.
용매 B 57.4, DMEA 8.1, 및 221g으로 이루어진 용액을 각 바니쉬에, 가하여(처A solution consisting of solvent B 57.4, DMEA 8.1, and 221 g was added to each varnish
아세톤 및 물이 제거된 수성 분산액으로 부터 필름을 주조(유리판에 5밀의 두께로)한 결과 모래알 같은 물질이 없이 깨끗한 필름이 형성되었다.The film was cast (5 mils thick into a glass plate) from an aqueous dispersion free of acetone and water, resulting in a clean film free of grit-like material.
반응물 A로서 소수성 비닐 중합체의 바람직한 사용절차Preferred Procedure for Use of Hydrophobic Vinyl Polymer as Reactant A
위의 실시예 A, C, D, E 및 F에 나타난 바와 같이, 소수성 하이드록실-함유 비닐수지로 부터 제조한, 수평균 분자량이 약 6000(반응물 Ⅱ 및 반응물 Ⅲ에서와 같이)인 조성물은 초기 첨가법을 사용했을때 물에 용해 되지 않았다.As shown in Examples A, C, D, E and F above, the compositions having a number average molecular weight of about 6000 (as in Reactant II and Reactant III) prepared from hydrophobic hydroxyl-containing vinyl resins were initially It did not dissolve in water when the addition method was used.
분자량이 높고 하이드록시 함량이 낮은(반응물 Ⅱ에서는 2% OH이고 반응물 I에서는 2.9% OH)조성물은 이러한 행동에 부분적으로 이행한다. 다른 중요한 인자는 높은 비닐 클로라이드 수준을 들 수 있다(반응물 A-Ⅱ 및 A-Ⅲ에서는 80%이고 반응물 A-I에서는 69%임). 또한 조성인자의 효과를 이해하기 위해서, 폴리비닐폴리올을 소량의 톨루엔 디이소시아네이트와 결합시킨다. 그 결과, 폴리올의 친수성은 유지되었지만 그의 분자량의 증가하였다. 이러한 방법의 결과는 분기가 많은 중합체가 형성될 수 있기 때문에 주의 깊게 해석해야 한다. 그러나, 결합도가 낮은 수준에서(약 10%의 하이드록실 그룹이 반응됨) 이러한 효과는 거의 무시할 수 있다. 얻은 결과는 다음의 표 27에 기록되어 있다. 자료에는 어떤 폴리비닐폴리올 및 반응물 B-I으로 제조한 조성물이 분자량이 9000 내지 12000임에도 불구하고 매우 잘 분산됨을 보여준다. 한편 하이드록실 함량 및 분자량이 필적할만한, 알코올화 반응물 IX(실시예 33에서 정의됨)는 반응물 B-I과 반응한 후에도 분산되지 않는다. 에스테르 그룹의 양, 사용한 반응물-의 유형 및 비율 아민Compositions with high molecular weight and low hydroxy content (2% OH in React II and 2.9% OH in React I) partially fulfill this behavior. Other important factors include high vinyl chloride levels (80% for reactants A-II and A-III and 69% for reactants A-I). In addition, in order to understand the effect of the composition factor, polyvinylpolyol is combined with a small amount of toluene diisocyanate. As a result, the hydrophilicity of the polyol was maintained but its molecular weight increased. The results of this method should be interpreted with caution as branched polymers can be formed. However, at low levels of binding (about 10% of hydroxyl groups reacted) this effect is almost negligible. The results obtained are reported in Table 27 below. The data show that the compositions made from certain polyvinylpolyols and reactants B-I disperse very well despite the molecular weights of 9000 to 12000. Alcoholic reactant IX (defined in Example 33), on the other hand, comparable in hydroxyl content and molecular weight, is not dispersed even after reacting with reactant B-I. Amount of ester group, type of reactant used and ratio amine
[표 27]TABLE 27
1. 분산성 시험1. Dispersibility Test
2. 반응물 A-XII와 토릴렌디이소시아네이트의 반응생성물, 반응물 A-XII는 약 62중량%의 중합전 비닐클로라이드, 약 4중량%의 중합된 비닐 아세테이트 및 약 34중량%의 중합된 하이드록시 프로필 아크릴레이트를 함유한다. 반응물 A XII의 OH 약 10%는 디이소시아네이트와 반응한다.2. Reaction product of reactant A-XII with toylene diisocyanate, reactant A-XII is about 62% by weight of pre-polymerized vinyl chloride, about 4% by weight of polymerized vinyl acetate and about 34% by weight of polymerized hydroxy propyl acrylic Contains the rate. About 10% of OH of reactant A XII reacts with diisocyanate.
3. 35중량% 중합된 비닐클로라이드와 65중량%의 중합된 하이드록시 프로필 아크릴레이트를 함유하는 공중합체.3. Copolymer containing 35 wt% polymerized vinylchloride and 65 wt% polymerized hydroxy propyl acrylate.
4. 반응물 A-XIII과, 반응물 A-XIII의 OH의 토릴렌디이소시아네이트 약 10%와의 반응생성물은 디이소시아네이트와 반응한다.4. The reaction product of reactant A-XIII with about 10% of tolylene diisocyanate of OH of reactant A-XIII reacts with the diisocyanate.
비닐중합체로 제조한 조성물의 분산도를 결정하는데 분자량 조성이 중요할지라도, 이와 동일하게 물리적 인자 또한 중요하다. 분산도 모니터링 테스트가 수-분산성 조성물(반응물 A-I과 반응물 B-I으로 제조한 것과 같은)이 분산도 테스트를 지나치기 위한 에스테르화의 수준이 정확할지라도 다른 조성물에 대해서는 불충분할 수 있다. 이러하2 Although molecular weight composition is important in determining the degree of dispersion of a composition made of vinyl polymer, physical factors are equally important as well. Dispersion monitoring tests may be insufficient for other compositions, even if the water-dispersible composition (such as those made with reactant AI and reactant BI) is accurate at the level of esterification to pass the dispersion test. 2
[표 28]TABLE 28
상기의 절차를 밟은 동안, 반응 혼합물의 점도는 최대로 상승한 다음 떨어지게 된다. 에멀젼 형성시 일어나는 변화는 3단계로 나타나게 된다. 초기에는, 수성 매질을 뜨거운 중합체 용액에 서서히 가할때, 이는 아세톤 용매를 희석시키며 결국에는 존재하는 어떤 불용성 아민/카복실레이트 염을 용해시킨다. 제2단계에 있어서는, 용액은 불투명해지고 중합체상을 분리시킬 때 점도가 올라가게 된다. 마지막단계에서는, 수-팽윤 중합체 입자-아세톤 혼합물이 O/W형 분산액으로 될 때 갑작스런 점도강하가 일어나게 된다. 이러한 바람직한 절차에 있어서 변수는 다음에 기술된 조성물을 제조하는데 사용된다.During the above procedure, the viscosity of the reaction mixture rises to its maximum and then falls. The changes that occur during emulsion formation appear in three steps. Initially, when the aqueous medium is slowly added to the hot polymer solution, it dilutes the acetone solvent and eventually dissolves any insoluble amine / carboxylate salt present. In the second step, the solution becomes opaque and rises in viscosity as the polymer phase separates. In the last step, a sudden drop in viscosity occurs when the water-swelled polymer particle-acetone mixture becomes an O / W type dispersion. In this preferred procedure the variables are used to prepare the compositions described below.
[조성물 변수의 효과][Effect of Composition Variable]
반응물 A 및 반응물 B의 특정한 조합으로부터 안정한 분산액을 제조하는데 필요한 특정한 물리적 요구조건은 결합의 화학에 따르게 된다. 고려해야 할 필요성이 있는 인자로는 다음과 같다 : (a) 반응물 A의 분자량, (b) 친수기/소수기 균형(예; % OH, 및 할로겐수준), (c) 에스테르화의 수준, (d) COO-의 수준 및 위치(반응물 B의 양 및 유형 그리고 담금 조건), (e) 사용한 아민의 유형.The specific physical requirements for preparing a stable dispersion from a specific combination of reactants A and reactant B will depend on the chemistry of the bond. Factors that need to be considered include: (a) molecular weight of reactant A, (b) hydrophilic / hydrophobic balance (eg% OH, and halogen levels), (c) level of esterification, (d) COO - the level and position (amount and type of the reactants B and immersion conditions), (e) the type of the used amine.
하이드록실 함량이 1.1 내지 5.3중량%이며 수평균 분자량이 8500 내지 23000인 표 29에 나타난 4종류의 다른 비닐 중합체를 시험한다. 수성 분산액은 서로가 안정도가 다를지라도 반응물 조합물을 사용하여 바람직한 절차로 제조할 수 있다. 탁월한 분산액은 반응물 B-I 및 반응물 A-V, X 또는 XI의 조합으로 제조할 수 있다. 반응물 B-I 및 반응물 III 또는 X로부터 제조한 조성물을 아세톤으로부터 분산액의 형태로 주입시킬 수 있을지라도 안정성이 떨어지며 곧 침전이 일어나게 된다.Four different vinyl polymers as shown in Table 29 having a hydroxyl content of 1.1 to 5.3% by weight and a number average molecular weight of 8500 to 23000 are tested. Aqueous dispersions can be prepared in the preferred procedure using reactant combinations, although they differ in stability from one another. Excellent dispersions can be prepared with a combination of reactants B-I and reactants A-V, X or XI. Although compositions prepared from reactants B-I and reactants III or X can be injected in the form of a dispersion from acetone, they are less stable and soon precipitate.
[표 29]TABLE 29
1. 중합전 비닐클로라이드 중량%1. Vinyl chloride weight before polymerization
2. 중합된 비닐아세테이트 중량 %2. Polymerized vinyl acetate weight%
3. 중합된 하이드록시프로필아크릴레이트 중량%3. Polymerized hydroxypropyl acrylate weight%
4. 비닐알콜 중량 %4. Vinyl alcohol weight%
a. 반응물 A-II/반응물 B-I조합a. Reactant A-II / Reactant B-I Combination
반응물 B-I 분자당 에스테르 그룹이 0.5 내지 1.5인 조성물을 그 체질 함량을 30%로 하여 무수 아세톤내 2.5,5,10, 및 20phr 반응물 A-II의 반응물 B-I 수준으로 제조한다. 이러한 중간수준의 에스테르화를 선택하는데, 이는 매우 낮은 수준의 생성물이 분산될 수 있으며 3 에스테르 결합/반응물 B-I에 접근하는 것은 겔화의 위험성이 있기 때문이다. TEA 촉매농도가 일정할지라도 반응물 B-I으로서 증가된 바라는 바의 에스테르 수준을 달성하는데 필요한 반응시간은 줄인다. 5,10 및 20phr 반응물 B-I 부가 생성물로부터 우수한 분산액을 제조할 수 있지만, 2.5phr 반응물 B-I으로는 결과가 만족스럽지 못한다. 5phr 생성물은 동결-해빙 실험에 합격하지 못하였다.A composition having an ester group of 0.5 to 1.5 per molecule of reactant B-I is prepared at a reactant B-I level of 2.5,5,10, and 20 phr reactant A-II in anhydrous acetone with a sieving content of 30%. This intermediate level of esterification is chosen because very low levels of product can be dispersed and access to the three ester bonds / reactants B-I presents a risk of gelation. Although the TEA catalyst concentration is constant, the reaction time required to achieve increased desired ester levels as reactant B-I is reduced. Excellent dispersions can be prepared from the 5,10 and 20 phr reactant B-I addition products, but the results are not satisfactory with 2.5 phr reactant B-I. The 5 phr product did not pass the freeze-thaw experiment.
[표 30a]TABLE 30a
반응물 A-II/반응물 B-I의 결합방법Binding method of reactant A-II / reactant B-I
[표 30b]TABLE 30b
반응물 A-II/반응물 B의 결합방법Binding method of reactant A-II / reactant B
스케일-업 조성물을 제조하는데 있어서, 여러번의 연구실험을 수행한다. 본 실험에서는 아세톤에 대한 가장 높은 농도(고체질 50%)에서, 에스테르화 반응이 빠르게 진행하여 냉각하기전에 중합체가 겔화됨을 보여준다. 출발점에서 3% 물을 가하여 반응은 쉽게 조절할 수 있지만, 열전달이 쉽게 되지 않기 때문에 반응기의 바닥에 겔층이 형성된다. 다음에는 고체질 함량을 45%로 하여 연속적 실험을 수행한 결과, 어려움 없이 1시간내에 반응물 B 분자당 에스테르 그룹이 0.7개로 되었는데 이를 스케일-업용으로 사용한다.In preparing scale-up compositions, several studies are performed. This experiment shows that at the highest concentration (50% solids) for acetone, the esterification reaction proceeds rapidly and the polymer gels before cooling. The reaction can be easily controlled by adding 3% water at the starting point, but since the heat transfer is not easy, a gel layer forms at the bottom of the reactor. Subsequent experiments were carried out with a solids content of 45%, resulting in 0.7 ester groups per molecule of reactant B within 1 hour without difficulty, which is used for scale-up.
위의 결과로서 각 5 내지 10phr 스케일-업 조성물 약 4갈론이 제조되었다.As a result of the above, about 4 gallons of each 5 to 10 phr scale-up composition were prepared.
반응물 B에 있어 스티렌-말레산 무수물의 비를 1 : 1(반응물 B-I)에서 2 : 1(반응물 B-III)로 그리고 최종적으로 3 : 1(반응물 B-VII)로 변화시킨 결과, 아세톤을 용매로 사용하였을 때 안정도가 현저히 감소하였다. 분산액은 20phr의 반응물 B-III(반응물 B 분자당 에스테르 그룹 1.3)를 사용하여 제조할 수 있지만, 아세톤을 제거할때 침전되어 버린다. 아세톤내 반응물 B-VII를 20phr로하면 분산액을 제거할 수 없다. 용매를 MEK로 교환하면 수-분산액이 형성되지만, 용매를 제거해버리면 입상으로 된다. 그러나 상호용매의 양을 두배로 하면 우수한 최종 분산액이 형성된다.For reactant B, the ratio of styrene-maleic anhydride was changed from 1: 1 (reactant BI) to 2: 1 (reactant B-III) and finally 3: 1 (reactant B-VII). The stability was significantly reduced when used as. Dispersions can be prepared using 20 phr of reactant B-III (ester group 1.3 per molecule of reactant B), but will precipitate out when the acetone is removed. 20 phr of reactant B-VII in acetone cannot remove the dispersion. When the solvent is replaced with MEK, a water-dispersion liquid is formed, but when the solvent is removed, it becomes granular. However, doubling the amount of intersolvent results in a good final dispersion.
반응물 B-I, 반응물 B-III 및 반응물 B-VII로 차례로 진행될 때 관찰된 안정도의- When the reaction proceeds in order to BI, reactant B-III and the reactant B-VII of the observed stability -
b. 반응물 A-XI/반응물 B-I 조합b. Reactant A-XI / Reactant B-I Combination
반응물 A-XI 및 5,10, 및 20phr의 반응물 B-I으로 제조한 조성물로 만족스러운 분산액을 제조한다. 아세톤이 제거된 20phr 생성물의 큰 배치는 pH가 8.3이며, 점도는 60cp 27.4% 반응물 B-I이었다(참조: 표 31). 입자크기(분광광도법을 사용하여 얻은 중량 평균)는 1029 Å이었다.Satisfactory dispersions are prepared with compositions prepared with reactants A-XI and 5,10, and 20 phr of reactant B-I. The large batch of acetone removed 20 phr product had a pH of 8.3 and a viscosity of 60 cp 27.4% reactant B-I (Table 31). The particle size (weight average obtained using the spectrophotometry) was 1029 mm 3.
[표 31]Table 31
반응물 B-I과 여러가지 반응물 A로부터 조성물의 제조Preparation of Compositions from Reactants B-I and Various Reactants A
c. 반응물 A-X/반응물 B-I 조합c. Reactant A-X / Reactant B-I Combination
반응물 A-X 내의 하이드록실이 유도된 비닐 알코올이라는 사실에도 불구하고,Despite the fact that the hydroxyls in reactants A-X are derived vinyl alcohols,
20phr 생성물을 만들고 진공제거하여 고체질 함량을 19.4% 및 pH를 9.4로 한 결과, 점도는 80cp이고 입자크기는 1145Å이었다.A 20 phr product was formed and vacuum removed to give a solids content of 19.4% and a pH of 9.4. The viscosity was 80 cps and the particle size was 1145 kPa.
d. 반응물 A-III/반응물 B-I 및 반응물 IX/반응물 B-I.d. Reactant A-III / Reactant B-I and Reactant IX / Reactant B-I.
비닐 알코올의 형태로 하이드록실을 함유하고 있는, 반응물 A-X, 반응물 III 및 IX를 지닌 탁월한 분산액과는 대조적으로, 아세톤내에서 제조할 때 만족스러운 결과를 얻지 못하였다. 위의 모든 경우에 있어서, 에멀젼의 안정도는 최하로 되었으며 실온에서 방치하였을 때 1주일 이내에 침전이 일어났다. 메틸 에틸 케톤을 사용하여 분산액을 제조하였을때는 탁월한 생성물이 형성되었다.In contrast to the excellent dispersions with reactants A-X, reactants III and IX, containing hydroxyl in the form of vinyl alcohol, satisfactory results were not obtained when prepared in acetone. In all of the above cases, the stability of the emulsion was at a minimum and precipitation occurred within one week when left at room temperature. An excellent product was formed when the dispersion was prepared using methyl ethyl ketone.
실시예 26-33은 반응물 A로서 소수성 중합체를 사용하는 수-분산성 조성물을 제조하기 위한 상기의 바람직한 방법을 보다 더욱 자세히 설명해준다.Examples 26-33 describe in more detail the above preferred method for preparing a water-dispersible composition using a hydrophobic polymer as reactant A.
[실시예 29]Example 29
실시예 26, 27 및 28에 기술된 것과 유사한 절차를 다음의 출발물질을 사용하여 반복한다 :Procedures similar to those described in Examples 26, 27, and 28 are repeated using the following starting materials:
(1) 반응물 B-VII는 수평균 분자량이 1900이며 산의 수가 275이고 몰 기준으로 스티렌/말레인산 무수물 비가 3 : 1인, "SMA-3000"이란 상품명으로 시판되는 스티렌/말레인산 무수물 공중합체이다.(1) Reactant B-VII is a styrene / maleic anhydride copolymer sold under the trade name “SMA-3000” having a number average molecular weight of 1900, an acid number of 275 and a styrene / maleic anhydride ratio of 3: 1 on a molar basis.
상기 지시된 양의 MEK와의 용액으로서 반응기에 반응물을 넣는다. TEA를 가하고 이때 형성된 반응 혼합물 환류온도(약 80℃)까지 가열한다. 반응물 B-VII 분자당 약 0.8개의 에스테르 그룹이 형성될때까지 환류를 계속한다.The reaction is placed in the reactor as a solution with the indicated amount of MEK. TEA is added and heated to the reaction mixture reflux temperature (about 80 ° C.) formed at this time. Reflux is continued until about 0.8 ester groups are formed per reactant B-VII molecule.
[실시예 30]Example 30
반응물 A-III 60g, 반응물 B-I 12g, 아세톤 212g 및 TEA 1.6g의 반응 혼합물을 약 45분간 60℃(환류온도)로 가열하여 반응물 B-I 분자당 0.9개의 에스테르 그룹을 형성시킨다. 다음에는 혼합물을 물 9.0g으로 냉각시켜 바니쉬를 형성시킨다. 이때 다음의 물질을 사용한다 :The reaction mixture of 60 g of reactant A-III, 12 g of reactant B-I, 212 g of acetone and 1.6 g of TEA is heated to 60 ° C. (reflux temperature) for about 45 minutes to form 0.9 ester groups per molecule of reactant B-I. The mixture is then cooled with 9.0 g of water to form a varnish. The following materials are used:
다음에는 바니쉬를 용매 58.9g, DMEA 8.2g 및 H2O 235.7g의 혼합물로 희석시킨다. 상세한 절차 : 교반기, 깔때기 및 환류 냉각기가 구비된 3구 둥근바닥 플라스크에 다음 물질을 가한다 :The varnish is then diluted with a mixture of 58.9 g solvent, 8.2 g DMEA and 235.7 g H 2 O. Detailed procedure: The following material is added to a three necked round bottom flask equipped with a stirrer, funnel and reflux condenser:
1) 반응물 A-III 60g/아세톤 300g 용액1) 60 g of reactant A-III / 300 g of acetone
2) 반응물 B-I 12g/아세톤 12g 용액2) 12 g solution of reactant B-I / 12 g of acetone
3) 환류시에는 TEA 1.6g을 가함.3) At reflux, 1.6 g of TEA is added.
형성된 혼합물을 반응물 B-I 분자당 약 0.9개의 에스테르 그룹이 형성될때까지 환류시킨다. 물을 가하고 혼합물을 1시간 동안 40-80℃로 변하는 온도로 유지시켜 바니쉬를 제조한다.The resulting mixture is refluxed until about 0.9 ester groups are formed per reactant B-I molecule. Water is added and the mixture is kept at a temperature varying from 40-80 ° C. for 1 hour to prepare a varnish.
다음에는 바니쉬 287.1g에 다음 용액을 교반하면서 가한다 :Next, 287.1 g of varnishes are added with stirring:
희석된 물질의 샘플(유기용매가 함유된 수성 분산액)을 유리판위에 5밀의 두께로 주조한다. 분산액을 공기 건조시킨 결과 맑고, 광택이 있는 필름이 형성되었다.A sample of diluted material (aqueous dispersion containing organic solvent) is cast on a glass plate to a thickness of 5 mils. The dispersion was air dried to form a clear, glossy film.
다음에는 분산액을 고체질 함량이 35.7중량%에 달할때까지 약 26inHg 압력하에 진공증류시킨다(유기용매를 제거).The dispersion is then vacuum distilled under about 26 inHg pressure until the solids content reaches 35.7 weight percent (removing the organic solvent).
전체 고체질 함량이 35.7%인 상기 분산액을 유리판위량에 5밀의 두께로 주조한다. 공기 건조시킨 결과, 맑고 광택있는 필름이 형성되었다.The dispersion with a total solids content of 35.7% is cast on a glass sheet with a thickness of 5 mils. Air drying resulted in a clear, glossy film.
e. 냉각-분산도에 대한 이의 중용성e. Its neutrality for cooling-dispersity
대부분의 경우, 비닐 중합체의 하이드록실 그룹을 스티렌-말레인산 무수물로 에스테르화하여 제조한 조성물은 안정하지 못하지만, 분자량이 계속 증가하여 궁극적으로는 겔이 형성된다. 이러한 현상을 막기 위하여, 소량의 물을 가해 잔여 무수물 그룹의 가수분해에 의해 에스테르화 반응을 "억제"할 수 있다. 냉각법은 또한 그 효과가 사용한 비In most cases, the composition produced by esterifying the hydroxyl groups of the vinyl polymer with styrene-maleic anhydride is not stable, but the molecular weight continues to increase, ultimately forming a gel. In order to prevent this phenomenon, a small amount of water can be added to inhibit the esterification reaction by hydrolysis of the remaining anhydride groups. The cooling method also uses the ratio
20phr의 반응물 B-I으로 분산도는 반응물 A-I과 비교할 수 있지만, 반면에 10 및 5phr로는 초기 분산도가 우수하지 못한 반면 8 내지 12시간 후에는 증가된다. 여기서, 고분자량 및 감소된 하이드록실 함량(Mn12000, [OH]=1.1%)은 에스테르화 반응시 추가로 COO-그룹을 필요로 한다.The dispersity can be compared with reactant A-I with 20 phr of reactant B-I, whereas the initial dispersity is not good with 10 and 5 phr while increasing after 8-12 hours. Here, high molecular weight and reduced hydroxyl content (Mn12000, [OH] = 1.1%) require additional COO-groups in the esterification reaction.
위에서 형성된 따뜻한(50℃) 바니쉬 25g에 용매 B 5g, DMEA 0.7g 및 물 20g의 용액을 교반하면서 가하여 분산시킨다. 이때 형성된 수-분산액을 유리판위에 5밀의 두께로 주조한 다음, 공기 건조시킨 결과 많은 필름이 형성되었다.To 25 g of warm (50 ° C.) varnish formed above, a solution of 5 g of solvent B, 0.7 g of DMEA and 20 g of water is added with stirring to disperse. At this time, the formed water-dispersion liquid was cast on the glass plate to a thickness of 5 mils, and then air-dried to form many films.
[실시예 31]Example 31
다음 조합물을 사용하여 실시예 26, 27 및 28과 유사한 절차를 따른다 :Follow a similar procedure to Examples 26, 27, and 28 using the following combinations:
[표 32]Table 32
(1) 반응물 A-IX는 수평균 분자량이 약 23,000인, 비닐 클로라이드 91중량%, 비닐 아세테이트 3중량% 및 비닐 알코올 6중량%인 3중합체이다.(1) Reactant A-IX is a tripolymer having 91 weight percent vinyl chloride, 3 weight percent vinyl acetate and 6 weight percent vinyl alcohol, having a number average molecular weight of about 23,000.
상기 반응물을 MEK에 용해시킨 다음, 반응기에 넣고 약 77℃의 환류온도까지 가열시킨다. TEA를 넣고 형성된 반응 혼합물을 반응물 B-VII 분자당 약 1.2개의 에스The reaction is dissolved in MEK, then placed in a reactor and heated to reflux temperature of about 77 ° C. The reaction mixture formed with the addition of TEA was approximately 1.2 S per molecule of reactant B-VII.
이때 형성된 바니쉬를 다음과 같이 다시 처리한다 :At this time, the formed varnish is processed again as follows:
바니쉬 25g에 용매 B 5g, DMEA 1g, 및 물 5g을 가한다. 이때 물은 교반하면서 서서히 가한다. 물 5g을 완전히 가했을때, 바니쉬는 흐린 상태로 된다. 다음에는 부분적으로 희석된 바니쉬를 초음파 교반기에 옮기고 교반기를 완전히 가동시킨 다음, 물 20g을 가한 결과 수성 분산액이 형성되었다. 분산액을 유리판위에 5밀의 두께로 주조하고, 공기건조시킨 결과 맑고 광택이 있는 필름이 형성되었다.To 25 g of varnish, 5 g of solvent B, 1 g of DMEA, and 5 g of water are added. At this time, water is slowly added while stirring. When 5 g of water is completely added, the varnish becomes cloudy. The partially diluted varnish was then transferred to an ultrasonic stirrer and the stirrer was run completely, and 20 g of water was added to form an aqueous dispersion. The dispersion was cast on a glass plate to a thickness of 5 mils and air dried to form a clear, glossy film.
[실시예 32]Example 32
다음과 같이 본 발명에 의한 3종류의 수성 분산액 (분산액 A, B 및 C)을 제조한다 :Three aqueous dispersions (dispersions A, B and C) according to the invention are prepared as follows:
분산액 ADispersion A
[표 33]Table 33
반응혼합물Reaction mixture
(1) 반응물 A-X는 비닐 클로라이드 80중량%, 비닐 아세테이트 6중량% 및 비닐 알코올 14중량%인 3중합체이며, 수평균 분자량이 약 23,000이다.(1) Reactant A-X is a tripolymer with 80% by weight vinyl chloride, 6% by weight vinyl acetate and 14% by weight vinyl alcohol, having a number average molecular weight of about 23,000.
상기 반응 혼합물을 45분간 약 60℃의 환류온도로 45분간 가열하여 반응물 B-I 분자당 에스테르 그룹이 1.2인 분산액이 형성되었다. 다음에는 물 9.0g을 가하고 1시간동안 60℃로 가열하여 반응을 중지시킨다. 반응에 사용한 물질의 양은 다음과 같다 :The reaction mixture was heated for 45 minutes at a reflux temperature of about 60 ° C. for 45 minutes to form a dispersion with 1.2 ester groups per molecule of reactant B-I. Next, 9.0 g of water is added and the reaction is stopped by heating to 60 DEG C for 1 hour. The amount of material used for the reaction is as follows:
다음에는 용매 B 54.3g을 가하고 DMEA 5.4g과 물 217.0g의 용액을 가한 다음, 대부분의 아세톤을 증발시킨 결과 수성 분산액(분산액 A)가 형성되었다.Next, 54.3 g of solvent B was added, a solution of 5.4 g of DMEA and 217.0 g of water was added, and most of the acetone was evaporated to form an aqueous dispersion (dispersion A).
분산액 BDispersion B
용매 B 대신에 용매 C 54.3g을 사용하는 것을 제외하고는 분산액 A의 방법과 동일한 방법으로 분산액 B를 제조한다.Dispersion B is prepared in the same manner as in dispersion A, except that 54.3 g of solvent C is used instead of solvent B.
분산액 CDispersion C
DMEA의 양 반을 사용하는 것을 제외하고는 분산액 A에서와 동일한 방법으로 분산액 C를 제조한다.Dispersion C is prepared in the same manner as in dispersion A, except that both half of DMEA is used.
[실시예 33]Example 33
다음 조합물을 사용하여 실시예 25, 26 및 27에 나타나 있는 것과 유사한 절차를 따른다 :Follow a similar procedure to that shown in Examples 25, 26, and 27 using the following combinations:
[표 34]Table 34
(1) 반응물 A-IX는 비닐 클로라이드 60중량%, 비닐 아세테이트 32중량% 및 하이드록실 프로필 아크릴레이트 8중량%로 이루어진 3중합체이며, 수평균 분자량이 약 12,000이다.(1) Reactant A-IX is a tripolymer consisting of 60% by weight vinyl chloride, 32% by weight vinyl acetate and 8% by weight hydroxyl propyl acrylate, having a number average molecular weight of about 12,000.
상기의 반응물 A-XI/아세톤 용액 그리고 반응물 B-I/ 아세톤 용액을 반응기에Add reactant A-XI / acetone solution and reactant B-I / acetone solution to the reactor
다음에는 물 9.0g을 가하고 반응혼합물을 1시간동안 약 60℃로 유지시킨 결과 바니쉬가 형성되었다. 그리고는 교반하면서 용매 B 45.3, DMEA 5.1 및 물 181.4g의 용액을 바니쉬 307.0g에 가한 결과 수성 분산액이 형성되었다. 수성 분산액 샘플을 유리판위에 5밀의 두께로 주조하고, 공기 건조시킨 결과 맑고, 광택이 있는 필름이 형성되었다.Next, 9.0 g of water was added, and the reaction mixture was maintained at about 60 ° C. for 1 hour to form a varnish. Then, while stirring, a solution of solvent B 45.3, DMEA 5.1, and 181.4 g of water was added to 307.0 g of varnish to form an aqueous dispersion. An aqueous dispersion sample was cast to a thickness of 5 mils on a glass plate and air dried to form a clear, glossy film.
분산액을 26inHg의 압력으로 진공증류시켜 고체질 함량이 27.4중량%에 이를때까지 유기용매를 제거한다. 고체질 함량이 27.4%인 최종 분산액 샘플을 유리 기판위에 5밀의 두께로 주조하고, 공기 건조시킨 결과 맑고, 광택이 있는 필름이 형성되었다.The dispersion is vacuum distilled to a pressure of 26 inHg to remove the organic solvent until the solids content reaches 27.4% by weight. A final dispersion sample of 27.4% solids content was cast on the glass substrate to a thickness of 5 mils and air dried to form a clear, glossy film.
[실시예 34]Example 34
다음 조합물을 사용하여 실시예 25, 26 및 27의 절차를 따른다 :Follow the procedure of Examples 25, 26 and 27 using the following combinations:
[표 35]Table 35
위에서 반응물 B-VIII(1)는 수평균 분자량이 약 1150이고 몰당 무수물 당량이 1.7이며, "BN-1015"란 상품명으로 시판되는 말레에이트화 폴리부타디엔이다.The reactant B-VIII (1) above is a maleated polybutadiene commercially available under the trade name “BN-1015”, having a number average molecular weight of about 1150 and anhydride equivalents per mole.
반응물을 아세톤에 용해시키고 반응기에 넣은 다음, 약 60℃의 환류온도까지 가열한다.The reaction is dissolved in acetone and placed in a reactor, then heated to reflux temperature of about 60 ° C.
TEA를 가하고 반응물 B-VIII 1몰당 약 0.3개의 에스테르 그룹이 형성될때까지 약 58분간 환류를 계속한다. 다음에는 물 10g을 가하고 60℃의 온도를 약 1시간동안 유TEA is added and refluxing is continued for about 58 minutes until about 0.3 ester groups are formed per mole of reactant B-VIII. Next, 10 g of water is added and a temperature of 60 ° C. is maintained for about 1 hour.
실시예 31에 기술된 초음파 장치를 사용하여, 형성된 바니쉬 30g을 물 24.8g, 용매 B 5.0g 및 DMEA 0.2g과 혼합한 결과 수성 분산액이 형성되었다. 분산액을 유리판위에 5밀의 두께로 주조하고 공기 건조시킨 결과 맑고, 광택이 나는 필름이 형성되었다.Using the ultrasonic device described in Example 31, 30 g of the formed varnish was mixed with 24.8 g of water, 5.0 g of solvent B and 0.2 g of DMEA to form an aqueous dispersion. The dispersion was cast on a glass sheet to a thickness of 5 mils and air dried to form a clear, glossy film.
[실시예 35]Example 35
실시예 1의 바니쉬의 조성은 다음과 같다 :The composition of the varnish of Example 1 is as follows:
상기 바니쉬 128.3g에 비닐 클로라이드 86중량%, 비닐 아세테이트 13중량% 및 말레인산 무수물 1중량%로 이루어진 분자량이 약 15,000인 3중합체와 MEK 용매와의 35% 고체질 용액 65.7g을 가한다.To 128.3 g of varnish is added 65.7 g of a 35% solid solution of a MEK solvent with a tripolymer having a molecular weight of about 15,000 consisting of 86% vinyl chloride, 13% vinyl acetate and 1% maleic anhydride.
다음에는 용매 B 26.0g, DMEA 8.0g 및 물 226.0g(전체 260.0)용액을 교반하면서 서서히 가한다. 형성된 수성 분산액을 유리판위에 필름으로서 주조한다. 필름을 공기 건조시킨 결과 어느 정도 흐린 외관이었으나 손톱 자국으로 측정한 결과 강인한 필름으로 판명되었다.Next, 26.0 g of solvent B, 8.0 g of DMEA, and 226.0 g of water (260.0 total) were slowly added while stirring. The formed aqueous dispersion is cast on the glass plate as a film. The film was air-dried to some extent, but it was found to be a tough film when measured by nail marks.
[실시예 36]Example 36
실시예 1의 수성 분산액의 조성은 다음과 같다 :The composition of the aqueous dispersion of Example 1 is as follows:
위의 분산액을 사용하여 다음의 도료 조합물을 제조한다 :Using the above dispersion, the following paint combinations are prepared:
[표 36]TABLE 36
* "NV" : 비휘발성 성분.* "NV": Non-volatile component.
** "NeoRez 수지는 우레탄 탄성체의 수상 분산액이다.** "NeoRez resin is an aqueous dispersion of urethane elastomer.
조합물 A, B, C, D 및 F를 강철 "Q 판넬"상에 두께가 약 0.9밀인 필름으로 주조한다. 처리된 모든 판넬을 300℉로 10분간 가열한다. 다음에는 ASTM D-2744에 따라 충격치를 측정한다. 결과는 다음과 같다 :Combinations A, B, C, D and F are cast on a steel “Q panel” into a film about 0.9 mils thick. All treated panels are heated to 300 ° F for 10 minutes. Next, the impact value is measured according to ASTM D-2744. The result is as follows:
[표 37]Table 37
* 시험을 통과한 가장 높은 값* Highest value that passed the test
조합물 A, C 및 E를 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)필름에 적용하여 약 0.2밀 두께의 무수필름을 형성시킨다. 다음에는 조합물을 250℉로 2분간 건조시킨다. 처리된 필름의 접착력을 스카치 테이프 #610 시험(ASTM D-3359)법으로 등급을 매긴다. 결과는 다음과 같다 :Combinations A, C and E are applied to a poly (ethylene terephthalate) film to form an anhydrous film about 0.2 mils thick. The combination is then dried at 250 ° F. for 2 minutes. The adhesion of the treated film is graded by the Scotch Tape # 610 Test (ASTM D-3359). The result is as follows:
[표 38]TABLE 38
4.2의 "Tint-Ayd" WE-2228, 프탈로 블루 안료 분산액을 조합물 A, C 및 E에 각각 넣고 배합시켜 잉크로서 조합물 A, C 및 E를 제조한다. 잉크를 알루미늄박에 주조하고 약 0.2밀의 두께로 비닐 필름을 가소화시킨다. 잉크를 90℃로 1분간 건조시킨다. 상기의 방법으로 접착력을 시험한다. 결과는 다음과 같다 :Combinations A, C, and E are prepared as inks by adding [Tint-Ayd® WE-2228, phthalo blue pigment dispersions of 4.2 to Combinations A, C and E, respectively. The ink is cast into aluminum foil and the vinyl film is plasticized to a thickness of about 0.2 mils. The ink is dried at 90 ° C. for 1 minute. The adhesion is tested by the above method. The result is as follows:
[표 39]TABLE 39
[실시예 37]Example 37
실시예 1의 수성 분산액을 다음과 같이 여러 다른 아크릴계 및 비닐 아크릴계 라텍스 그리고 페놀계 수지와 배합시킨다.The aqueous dispersion of Example 1 is combined with various other acrylic and vinyl acrylic latexes and phenolic resins as follows.
[표 40]TABLE 40
* 아크릴계 수지내 전체 고체질(%)* Total solids in acrylic resin (%)
"sl"은 어느 정도를 뜻하고 "mod"는 중간 정도를 뜻함."Sl" means some degree and "mod" means moderate.
상기 브렌드를 유리판에 주로하여 0.9밀 두께의 건조 필름을 생성한다. 20분간 공기 건조시킨 다음, 필름을 60℃로 30분간 건조시킨다. 위에 나타난 결과로 모든 필름의 투명도를 측정한다. 모든 필름은 손톱 자국에 강인한 필름으로 형성되었다.The blend is predominantly in the glass plate to produce a 0.9 mil thick dry film. After air drying for 20 minutes, the film is then dried at 60 ° C. for 30 minutes. As a result of the above, the transparency of all films is measured. All films were formed into films that were tough on nail marks.
다음에는 유리판위에 주로 하고, 공기 건조시킨 결과, 손톱 자국에 강인한 맑은 피복물이 형성되었다.Next, mainly on a glass plate and air-dried, a clear coating formed on the nail marks was formed.
[실시예 38]Example 38
다음 물질의 용액을 반응기에 넣는다 :Put a solution of the following substances into the reactor:
반응물 B-I(43.3g)을 상기 용액에 용해시키고, 생성 혼합물을 약 60℃로 환류시킨다. TEA 3.1g을 가하고 생성 혼합물을 75분간 환류시킨다. 물 399g, 용매 B 40g 및 DMEA 11g의 혼합물을 교반하면서 서서히 가한다. 혼합물을 감압하에 용매 제거한 결과 최종 비 휘발성 함량이 43중량 %인 수성 분산액이 형성되었다.Reactant B-I (43.3 g) is dissolved in the solution and the resulting mixture is refluxed to about 60 ° C. 3.1 g of TEA is added and the resulting mixture is refluxed for 75 minutes. A mixture of 399 g of water, 40 g of solvent B and 11 g of DMEA are added slowly with stirring. Solvent removal of the mixture under reduced pressure resulted in an aqueous dispersion having a final non-volatile content of 43% by weight.
[실시예 39]Example 39
용매 B와 부탄올 혼합물에서 고체질 함량이 75중량%이며, 산가가 37이고, 갈론당 무게가 8.56파운드이며, 가드너-홀트 점도가 Z5+이며, "kelsol 3909"란 상품명으로 시판되는 수-환원성 알키드 수지 37.5g을 수산화 암모늄 2.5% 수용액 30g을 가하면서 완전히 혼합시킨 결과 균일한 에멀젼("알키드 에멀젼")이 형성되었다. 다음에는 실시예 1의 바니쉬 21g을 2.5% 수산화 암모늄 수용액 28.5g과 혼합시킨 결과 균일한 에멀젼("바니쉬 에멀젼")이 형성되었다. 상기 알키드 에멀젼과 바니쉬 에멀젼을 완전히 혼합시킨다. 유리판위에 상기 에멀젼 혼합물을 5밀의 두께로 적용한 다음, 건조시킨 결과 알키드 에멀젼 자체만으로 보다 더욱 빨리 무수 필름이 형성되었다.Water-reducible alkyd resin sold under the trade name “kelsol 3909” in solvent B and butanol mixtures with a solids content of 75% by weight, an acid value of 37, a weight of 8.56 pounds per gallon, a Gardner-Holt viscosity of Z5 + 37.5 g of the mixture was thoroughly mixed with 30 g of 2.5% aqueous ammonium hydroxide solution, and a uniform emulsion was formed. Next, 21 g of the varnish of Example 1 was mixed with 28.5 g of an aqueous 2.5% ammonium hydroxide solution to form a uniform emulsion (Vannish emulsion). The alkyd emulsion and varnish emulsion are thoroughly mixed. The emulsion mixture was applied on a glass plate to a thickness of 5 mils and then dried to form anhydrous films faster than with the alkyd emulsions themselves.
[실시예 40]Example 40
용매 B와 부탄올 혼합물에서 고체질 함량이 75중량%이며, 산가가 37이고, 갈론당 무게가 8.56파운드이며, 가드너-홀트 정도가 Z5+이며, kelsol 3909"란 상품명으로 시판되는 수-환원성 알키드 수지 37.5g을 실시예 1의 바니쉬 21g과 완전히 혼합한 결과 알키드 수지 70중량부 및 바니쉬 30중량부인 혼합물이 형성되었다. 상기 혼합물을 균일하게 혼합한 다음, 수산화 암모늄 2.5%수용액 58.5g을 교반하면서 가한 결과, 균일한 에멀젼이 형성되었다. 상기 에멀젼을 유리판상에 5밀의 두께로 적용시키고; 건조시킨 결과 바니쉬가 함유되어 있지 않음을 제외하고 유사한 방법으로 제조한 대조용 알키드 수지Water-reducible alkyd resin 37.5 with a solids content of 75% by weight in solvent B and butanol mixtures, an acid value of 37, a weight of 8.56 pounds per gallon, a Gardner-Holt degree of Z5 + and a kelsol 3909 "trademark g was thoroughly mixed with 21 g of varnish of Example 1 to form a mixture of 70 parts by weight of alkyd resin and 30 parts by weight of varnish. The mixture was mixed uniformly and then 58.5 g of 2.5% aqueous ammonium hydroxide solution was added with stirring to form a uniform emulsion. Applying the emulsion on a glass plate to a thickness of 5 mils; Control alkyd resin prepared in a similar manner except that it does not contain varnish as a result of drying
[실시예 41]Example 41
가열 앤틀, 교반기, 환류 냉각기 및 열전쌍이 구비된 500cc들이 반응 플라스크에 15% 반응물 A-IX사이클로헥사논 용액 333g을 가하고, 이어서 반응물 B-VII 10g을 가한다. 가열 및 교반하여 반응물 B-VII를 용해시킨 다음에, TEA 3.0g을 가하고 82-83℃에서 2시간 37분동안 계속 교반한다. 생성물을 물 4.3g(무수물 당량의 10배)으로 냉각시킨 다음, 60℃로 4시간 동안 가열한다. 이때 진공 증류시켜 증류액 14g을 분리시킨다(잔여 물을 제거하기 위해). 분석 결과, 무수물 수준은 37%(산으로서 측정)이고 산 그룹 9%가 에스테르화 되었다(반응물 B-VII몰당 에스테르그룹 0.8). 생성된 바니쉬는 실온에서 5개월 동안 저장시 안정한 상태를 유지하였다.333 g of 15% reactant A-IXcyclohexanone solution is added to a 500 cc reaction flask equipped with a heating anetle, stirrer, reflux cooler and thermocouple followed by 10 g of reactant B-VII. Heat and stir to dissolve reactant B-VII, then add 3.0 g of TEA and continue stirring at 82-83 ° C. for 2 hours and 37 minutes. The product is cooled to 4.3 g of water (10 times the anhydride equivalent) and then heated to 60 ° C. for 4 hours. Vacuum distillation then separates 14 g of distillate (to remove residual water). As a result, the anhydride level was 37% (measured as acid) and 9% acid group esterified (ester group 0.8 per mole of reactant B-VII). The resulting varnish remained stable upon storage at room temperature for 5 months.
상기 바니쉬를 자기 기록 테이프 용으로 개선된 산화철 안료 분산제로서 시험한다. 바니쉬를 동등량(고체기준)의 반응물 A-IX와 혼합한 다음, 조합물로 2,1,0.5 및 0.0% "GAFAC RE-610"(알킬페놀 에톡시레이트 포스페이트 계면활성제)을 사용하여 반응물 A-IX에 대한 광택도를 시험한다.The varnish is tested as an improved iron oxide pigment dispersant for magnetic recording tapes. The varnish is mixed with an equivalent amount (solid basis) of reactant A-IX and then reactant A using 2,1,0.5 and 0.0% "GAFAC RE-610 (alkylphenol ethoxylate phosphate surfactant) as a combination. Test glossiness for -IX.
결과는 바니쉬를 사용함으로써 광택도가 현저히 개선되었음을 보여준다. 또한 바니쉬를 반응물 IX 및 "Estane 5701"(자가 테이프 결합제 조성물의 폴리우레탄 성분으로 사용됨)가 함유된 조합물로 시험한다. 사용한 조합물(사이클로헥사논에 혼합됨)에는 다음이 함유되어 있다 :The results show that the varnish improved markedly. Varnishes are also tested in combinations containing Reactant IX and “Estane 5701” (used as polyurethane component of the self-tape binder composition). The combination used (mixed to cyclohexanone) contains:
감마-산화 제2철("P Ferrox 2228-Hc") -100gGamma-ferric oxide ("P Ferrox 2228-Hc")-100 g
중합체 -20g, 및 "GAFAC RE-160" -0.0 내지 2%-20 g of polymer, and "GAFAC RE-160" -0.0 to 2%
결과는 다음과 같다.The result is as follows.
[표 41]Table 41
중량비Weight ratio
[실시예 42]Example 42
다음 물질 및 절차를 밟아 안정한 수성 분산액을 제조하였다. :The following materials and procedures were followed to produce a stable aqueous dispersion. :
[표 42]Table 42
상기 물질이 함유된 반응 혼합물을 1시간 동안 80℃의 환류 온도로 가열한다. 이때 반응물 몰당 에스테르 그룹이 1.0인 조성물이 함유된 바니쉬가 형성되었다. 상기 바니쉬에 다음 용액을 가한다 :The reaction mixture containing the material is heated to reflux temperature of 80 ° C. for 1 hour. At this time a varnish containing a composition having an ester group of 1.0 per mole of reactant was formed. To the varnish add the following solution:
[표 43]Table 43
진공증류시켜 MEK 및 어느 정도의 물을 제거한 결과 다음 특성을 지닌 수성 분산액이 생성되었다.Vacuum distillation removed the MEK and some water, resulting in an aqueous dispersion with the following properties.
상기 분산액을 건조시킨 결과, 맑고 광택이 있는 필름이 형성되었다.As a result of drying the dispersion, a clear and glossy film was formed.
[실시예 43]Example 43
다음과 같이 안정한 수성 분산액을 제조하였다 :A stable aqueous dispersion was prepared as follows:
[표 44]Table 44
반응물 A-XV, 반응물 B-I 및 아세톤 용액을 플라스크에 넣고 약 59℃로 환류시킨다. TEA 촉매를 가하고 반응 혼합물을 45분간 환류시킨 결과, 반응물 B-I 몰당 에스Reactant A-XV, reactant B-I and acetone solution are placed in a flask and refluxed at about 59 ° C. TEA catalyst was added and the reaction mixture was refluxed for 45 minutes.
상기의 반응물 A-XV는 비닐 클로라이드 약 80중량 %, 비닐 아세테이트 6중량 %, 비닐 알코올 13중량 % 및 말레인산 1중량 %로 이루어진 4중합체이며, 수평균 분자량이 약 23,000이다.The reactant A-XV is a tetrapolymer of about 80 wt% vinyl chloride, 6 wt% vinyl acetate, 13 wt% vinyl alcohol, and 1 wt% maleic acid, and has a number average molecular weight of about 23,000.
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