NO317524B1 - Vannkompatible herdemidler for epoksyharpikser - Google Patents

Description

Denne oppfinelsen angår herdemidler for epoksyharpikser. I ett aspekt angår oppfinnelsen herdemidler egnet for anvendelse for vannbårne formål.

Epoksy-beleggsystemer herdet med polyaminbaserte herdemidler anvendes for fremstilling av industrielle vedlikeholdsbelegg og andre typer av beskyttende belegg for forskjellige substrater. Epoksyharpikser har utmerket motstand mot kjemikalier og har også god adhesjon til de fleste substrater, f.eks. forskjellige tretyper, veggplater, metaller og murte overflater.

Det har lenge vært et ønske å formulere et herdemiddel som i hovedsak er fritt for flyktige organiske forbindelser (VOCs = volatile organic compounds), og som er selv-emulgerbart og som kan herdes over et stort temperaturområde, om mulig i fravær eksterne akseleratorer.

Mange av dagens vannbårne epoksyharpikser og herdemidler lider under problemet med dårlige filmegenskaper fordi de overflateaktive midlene er tilbøye-lige til å migrere til overflaten under herdingen av harpikssystemet. Det ville således være ønskelig å tilveiebringe.et herdemiddelsystem inneholdende et overflateaktivt middel som ikke migrerer under herding, det vil si et vannkompatibelt system som ikke krever salting av det overflateaktive midlet, f.eks. med syrer, eller ved å anvende myknere for å.danne en stabil dispersjon av herdemidlet i vann.

Vannkompatible herdemidler kan være løselige (homogeniserte), disper-gerbare (olje-i-vann-dispersjoner) eller gi vann-i-olje-dispersjoner.

I tillegg til å tilveiebringe et vannkompatibelt herdemiddel, bør herdemidlet være godt kompatibelt med en vannbåren epoksyharpiks for å gi et belegg med gode mekaniske egenskaper og motstandsegenskaper. Et vannbåret herdemiddel som ikke har god kompatibilitet med epoksyharpiksen vil koalesere dårlig når det påføres på et substrat. Kompatibilitetsproblemet er mer akutt dersom herdemid-lets primære amingrupper er blitt omdannet til sekundære amingrupper for å redusere slørings- eller sløringsfenomenene som skyldes karbaminering.

Det er ønskelig å oppnå herdemidler som er vannkompatible og tilveiebringer herdede produkter med gode mekaniske egenskaper og motstandsegenskaper.

Et herdemiddel for epoksyharpikser omfatter ifølge foreliggende oppfinnelse et reaksjonsprodukt fremstilt ved trinnene som omfatter: (a) reagering av minst ett polyamin som har minst 3 aktive amin-hydrogenatomer pr. molekyl og minst én epoksyharpiks som har en funksjonalitet på minst 1,5, i et molforhold epoksy-funksjonalitetsekvivalenter til polyamin på 0,9:1 til 1:10, slik at det produseres et mellomprodukt med amin-endegruppe;

(b) reagering av mellomproduktet med amin-endegruppe med 0,5 til 25 vekt-prosent, basert på mellomproduktet med aminendegruppe, av en polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe og med formelen

hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, X og Y er uavhengig en hydrogen-, metyl- eller etylgruppe, under den forutsetning at dersom X er metyl eller etyl, så er Y hydrogen, eller dersom Y er metyl eljer etyl, så er X hydrogen, og n + m + o er et reelt tall fra 100 til 200, og n + o er minst 70% av n + m + o, i et vektforhold (I) til (II) i området 100:0 til 0:100, et vektforhold (I) til (III) i området 100:0 til 0:100, og i et vektforhold (II) til (III) i området 100:0 til 0:100, inntil i hovedsak alle syregruppene er forbrukt, slik at herdemidlet med amin-endegruppe derved produseres.

Et slikt aminavslurtet herdemiddel kan også toppes med en monoepoksy-forbindelse for å tilveiebringe et toppet (capped) aminherdemiddel ifølge oppfinnelsen.

Det tilveiebringes også et herdemiddel for epoksyharpikser omfattende et reaksjonsprodukt fremstilt ved trinnene som omfatter: (a) reagering av minst ett polyamin som har minst 3 aktive amin-hydrogenatomer pr. molekyl og minst én epoksyharpiks som har en funksjonalitet på minst 1,5, i et molforhold epoksy-funksjonalitetsekvivalentertil polyamin på 0,9:1 til 1:10, slik at det derved produseres et mellomprodukt med amin-endegruppe; (b) reagering av det aminavsluttede mellomproduktet med en monoepoksyfor-bindelse med et forhold amin-hydrogenatomer til epoksygrupper på 1,5:1 til 30:1 for å tilveiebringe et toppet mellomprodukt med amin-endegruppe; (c) reagering av det toppede aminavsluttede mellomproduktet med 0,5 til 25 vekt%, basert på det toppede aminavsluttede mellomproduktet, av en syreavsluttet polyalkylenglykolholdig forbindelse med formelen

hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, X og Y er uavhengig en hydrogen-, metyl- eller etylgruppe, under den forutsetning at dersom X er metyl eller etyl, så er Y hydrogen, eller dersom Y er metyl eller etyl, så er X hydrogen, og n + m + o er et reelt tall fra 100 til 200, og n + o er minst 70% av n + m + o, i et vektforhold (I) til (II) i området 100:0 til 0:100, et vektforhold (I) til (III) i området 100:0 til 0:100, og i et vektforhold (II) til (III) i området 100:0 til 0:100, inntil i hovedsak alle syregruppene er forbrukt, slik at det toppede herdemidlet med amin-endegruppe derved produseres.

Mer foretrukne polyalkylenglykolholdige utgangsforbindelser med syre-endegruppe er de hvor m = 0.

Det er blitt funnet at et bestemt aminaddukt-herdemiddel inneholdende polyeteramidoaminandel er kompatibelt i vann uten en syre, hvilket tilveiebringer et overlegent herdemiddel for vannbårne epoksybelegg-formuleringer. Videre trenger herdemidlet ifølge oppfinnelsen bare små mengder av overflateaktivt middel basert på faststoffer. Herdemidlene ifølge foreliggende oppfinnelse gir dersom de kombineres med et faststoff eller flytende vandig epoksydispersjon, belegg med god slagfasthet, høy glans og/eller vedvarende glans.

Den vannbårne herdemiddelblandingen ifølge oppfinnelsen kan være løse-lig i vann eller dispergert i vann (olje-in-vann-dispersjon hvor den kontinuerlige fasen omfatter vann og faststoff-fasen omfatter herdemiddelblandingen) eller vann kan være dispergert i herdemidlet (vann-i-olje-dispersjon hvor den kontinuerlige fasen omfatter herdemidlet). Dispersjonen kan være en suspensjon, emulsjon eller en kolloidal dispersjon. Den vandige fasen kan inneholde andre væsker i blanding, men er fortrinnsvis fri for enhver VOC og fri for ethvert ko-løsemiddel. Med en vandig fase som i hovedsak er fri for VOCer menes at 5 vekt% eller mindre, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, av den vannbårne herdemiddelblandingen er en VOC.

For illustrasjonsformål kan én utførelse av herdemidlet ifølge oppfinnelsen være representert som et aminavsluttet herdemiddel med den forenklede formelen: hvor

hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, R2 og R3 er uavhengig en alifatisk, cykloalifatisk eller aromatisk gruppe med 2 til 18 karbonatomer, eventuelt inneholdende ikke-reaktivt oksygen eller høyst et gjennomsnitt på 4 sekundære og/eller tertiære nitrogenatomer pr. struktur i ryggraden, X og Y er uavhengig en hydrogen-, metyl- eller etylgruppe, under den forutsetning at dersom X er metyl eller etyl, så er Y hydrogen, eller dersom Y er metyl eller etyl, så er X hydrogen, og n + m + o er et reelt tall fra 100 til 200, og n + o er minst 70%, fortrinnsvis 90%, av n + m + o, men mer foretrukket er m = 0. Disse herdemidlene kan fortrinnsvis være toppavsluttet med en monoepoksy ved å reagere

epoksygnippene i monoepoksyen med minst en del av de gjenværende primære eller sekundære amingruppene.

For illustrasjonsformål kan en annen utførelse av herdemidlet ifølge oppfinnelsen være representert som en aminavslurtet herding med den forenklede formelen: hvor

hvor R<2>, R<3>, X, Y, n, m, og o er som beskrevet i det foregånde. Som i den foregående strukturen kan disse herdemidlene fortrinnsvis være toppavsluttet med en monoepoksy ved å reagere epoksygruppene i monoepoksyen med minst en del av de gjenværende primære eller sekundære amingruppene.

For ytterligere illustrasjonsformål kan en annen utførelse av herdemidlet ifølge oppfinnelsen være representert som et aminavslurtet herdemiddel med den forenklede formelen: hvor

hvor R<1>, R<2>, R<3>, X, Y, n, m og o er som beskrevet i det foregående, og R<4> er alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer.

For ytterligere illustrasjonsformål kan en annen utførelse av herdemidlet ifølge oppfinnelsen være representert som et aminavsluttet herdemiddel med den forenklede formelen:

hvor hvor R<2>; R<3>, X, Y, n, m og o er som beskrevet i det foregånde, og R er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer. Én utførelse av de ovennevnte herdemidlene kan fremstilles ved å reagere en aminavsluttet forbindelse representert ved den forenklede formelen: hvor R<2> og R3 er som beskrevet i det foregående, med en syreavsluttet polyalkylenglykolholdig forbindelse med formelen:

hvor R<1>, X, Y, n, m og o er som beskrevet i det foregående i et forhold aminhydrogen til karboksylgruppe på 100:1 til 1000:1, i et vektforhold (I) til (II) i området 100:0 til 0:100, i et vektforhold (I) til (III) i området 100:0 til 0:100, og i et vektforhold (II) til (III) i området 100:0 til 0:100, inntil i hovedsak alte syregruppene er forbrukt, hvorved herdemidlet med amin-endegruppe produseres. Disse herdemidlene kan så endetoppes for å tilveiebringe et endetoppet aminbasert herdemiddel.

I en annen utførelse av herdemidlet kan herdemidlene fremstilles ved å reagere den ovenstående forbindelsen med amin-endegruppe, og som kan være representert ved formel (X), med minst én monoepoksy, hvoretter den reageres med minst én polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe som representert i det foregående.

I én utførelse kan herdemidlet fremstilles ved å reagere den syreavsluttede polyalkylenglykolholdtge forbindelsen med strukturene (I) og (II) i et vektforhold (I) til (II) i området 99:1 til 1:99, fortrinnsvis i området 20:80 til 80:20, og minst én aminavsluttet forbindelse. I en annen utførelse kan herdemidlet fremstilles ved å reagere den syreavsluttede polyalkylenglykolholdtge forbindelsen med strukturene (II) og (III) i et vektforhold (II) til (III) i området 99:1 til 1:99, fortrinnsvis i området 20:80 til 80:20, og minst én forbindelse med amin-endegruppe. I enda en ytterligere utførelse kan herdemidlet fremstilles ved å reagere den syreavsluttede polyalkylenglykolholdige forbindelsen med strukturene (I) og (III) i et vektforhold (I) til III) i området 99:1 til 1:99, fortrinnsvis i området 20:80 til 80:20, og minst én aminavsluttet forbindelse. Videre kan herdemidlet fremstilles ved å reagere den syreavsluttede polyalkytenglykolholdige forbindelsen med strukturene (I), (II) og (III) i en mengde på 4 til 98 vekt% av (I), 1 til 95 vekt% av (II) og 1 ti) 95 vekt% av (III), med minst én forbindelse med amin-endegruppe.

Den polyalkylenglykolholdige forbindelsen med syre-endegruppe bringes i kontakt med forbindelsen med amin-endegruppe under betingelser som er effektive for å bevirke at amingruppen og syregruppen reagerer. Typisk er den polyalkylenglykolholdige forbindelsen med syre-endegruppe til stede i en mengde på 0,5 til 25 vekt%, fortrinnsvis 1,5 til 8,0 vekt%, basert på mellomproduktet med amin-endegruppe. Forholdet mellom amin-hydrogenatomer og karboksylgrupper er fortrinnsvis 100:1 til 1000:1. Reaksjonen gjennomføres typisk ved en temperatur fra omgivelsestemperatur til en forhøyet temperatur som er tilstrekkelig til at amingruppen og syregruppen reagerer, fortrinnsvis i området fra 150°C til 200°C, i en tid effektiv til å produsere reaksjonsproduktene. Forløpet av reaksjonen kan måles og målsettes til å produsere det ønskede.produktet ved å måle amin-ekvivalentvekten og syregruppene i reaktantblandingen. Generelt oppvarmes reaksjonsblandingen inntil i hovedsak alle syregruppene er forbrukt, noe som typisk betyr at det som er igjen av syregruppene er mindre enn 5 mg KOH/g, fortrinnsvis mindre enn 2 mg KOH/g.

Dersom en multifunksjonell epoksyharpiks anvendes i stedet for en difunk-sjonell epoksyharpiks for å produsere den aminavsluttede forbindelsen med for-. mel (X), så vil selvsagt R<3->gruppen ha mer enn to epoksyrest-grupper som kan reagere med polyaminene. For å forenkle illustrasjonen er ikke de herdemidlene hvor det anvendes multifunksjonell epoksyharpiks eller et polyamin som har enn 4 hydrogenfunksjonaliteter illustrert som strukturen, men er innbefattet i oppfinnelsen.

Den aminavsluttede forbindelsen med formel (X) og de multifunksjonelle ekvivalentene kan produseres ved å reagere en epoksyharpiks med et overskudd av polyaminet ved betingelser som er effektive for å reagere amingruppen og epoksydgruppen for å produsere et aminavsluttet produkt.

Reaksjonen gjennomføres typisk ved en temperatur fra omgivelsestemperatur til en forhøyet temperatur som er tilstrekkelig til å reagere amingruppen og

epoksydgruppen, fortrinnsvis innenfor området fra 60°C til 120°C, i en tid effektiv til å produsere reaksjonsproduktene. Reaksjonsforløpet kan måles og målgsettes til å produsere det ønskede produktet ved å måle amin-ekvivalentvekten og epoksy-ekvivalentvekten for reaktantblandingen. Generelt oppvarmes reaksjonsblandingen inntil epoksy-ekvivalentene er forbrukt.

Om ønsket kan det aminavsluttede herdemiddelproduktet reageres med en monoepoksy i et forhold gjenværende aktive amin-hydrogenatomer til epoksygrupper i området fra 1,5:1 til 30:1, fortrinnsvis fra 2:1 til 20:1, mer foretrukket fra 2:1 til 10:1, for å tilveiebringe et toppet produkt.

Det aminavsluttede produktet kan toppes med en monoepoksy ved å reagere forbindelsene under betingelser som er effektive til å reagere de gjenværende aktive amin-hydrogenatomene med epoksygruppene enten før eller etter emulgering. Reaksjonen gjennomføres typisk ved en temperatur i området fra 60°C til 120°C i en tidsperiode som er effektiv for å produsere reaksjonsproduktene. Generelt oppvarmes reaksjonsblandingen inntil epoksy-ekvivalentene er forbrukt.

Alternativt toppes det aminavsluttede mellomproduktet (forbindelsen med amin-endegruppe) først minst delvis, hvoretter det reageres med den polyalkylenglykolholdige forbindelsen med syre-endegruppe på en tilsvarende måte.

Det foretrukne polyaminet kan være representert ved formelen:

hvor R2 er en alifatisk, cykloalifatisk eller aromatisk gruppe med 2 til 18 karbonatomer, og som eventuelt inneholder ikke-reaktivt oksygen eller høyst et gjennomsnitt på 4 sekundære og/eller tertiære nitrogenatomer pr. struktur i ryggraden. Eksempler på egnede diaminer omfatter for eksempel m-xylylendiamin, 1,3-bis-aminometylcykloheksan, 2-metyl-1,5-pentandiamin, 1-etyl-1,3-propandiamin, etylendiamin, dietylentriamin (DETA), trietylentetramin (TETA), polyoksypropylen-diaminer, 2,2(4),4-trimetyl-1,6-heksandiamin, isoforondiamin, 2,4(6)-toluendiamin, 1,6-heksandiamin, 1,2-diaminocycloheksan og para-aminodicykloheksylmetan

(PACM).

Mer foretrukket fremstilles herdemidlet ved å reagere en syreavsluttet poly-alkylenglykolalkyleter med formelen

hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, o er et positivt reelt tall fra 100 til 200, og minst ett diamin i et ekvivalentforhold amin til syre på 6:1 til 25:1.

En annen mer foretrukken utførelse gjennomføres der hvor polyalkylengly-kolalkyleteren med syre-endegruppe fremstilles ved å reagere en polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe med formelen hvor R<1> er en alkyl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, o er et positivt reelt tall fra 100 til 200, og minst ett aminavsluttet mellomprodukt i et ekvivalentforhold amin til syre på 6:1 til 25:1.

Den polyalkylenglykolholdige forbindelsen med syre-endegruppe kan fremstilles ved oksydasjon av en polyetylenglykol-monoalkyleter eller en monoalkyleter av en blokk-kopolymer av etylenoksyd og propylenoksyd eller butylenoksyd ("polyalkylenglykol") eller ved minst en partiell oksydasjon av en polyetylenglykol, eller en blokk-kopolymer av etylenoksyd og propylenoksyd eller polybutylenoksyd ("polyalkylenglykol").

Polyalkylenglykoler inneholder generelt en fordeling av forbindelser med et varierende antall oksyetylen-enheter, n eller o og/eller oksypropylen- eller oksybu-tylen-enheter, m. Generelt er det angitte antall enheter det hele tallet som er nærmest det statistiske gjennomsnittet, og toppen av fordelingen. Positivt reelt tall som anvendt her, reférerer til et tall som er positivt og omfatter hele tall og fraksjo-ner av hele tall.

De polyalkylenglykolholdige forbindelsene med syre-endegruppe kan fremstilles ved oksydasjon av poiyalkylenglykolene inklusive, men ikke begrenset til, de fremgangsmåtene som er beskrevet i US-patent nr. 5 250 727 og 5 166 423. Generelt settes den oksygen-holdrge gassen til polyalkylenglykolen i nærvær av et fritt radikal (f.eks. 2,2,6,6-tetrametyl-1-piperidinyloksy) og en uorganisk syre (f.eks. salpetersyre) for å produsere karboksylsyren inntil minst én hydroksylgruppe pr. molekyl, eller dersom polyalkylenglykol med disyre-endegruppe er ønsket, oksyderes i hovedsak alle alkoholgruppene til karboksylsyregrupper. Polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe kan også fremstilles ved hjelp av Williamsons etersyntese, hvor en polyalkylenglykol reageres med kloreddiksyre og/eller estere i nærvær av en base.

Epoksyharpiksene anvendt for fremstilling av herdemidlet kan være hvilken som helst reaktiv epoksyharpiks med en 1,2-epoksy-ekvivalens (funksjonalitet), gjennomsnittlig minst 1,5, fortrinnsvis minst 1,6, til fortrinnsvis inntil 8 epoksydgrupper, til fortrinnsvis 5 epoksydgrupper pr. molekyl. Epoksyharpiksen kan være mettet eller umettet, lineær eller forgrenet, alifatisk, cykloalifatisk, aromatisk eller heterocyklisk, og kan bære substituenter som materielt ikke interfererer med reaksjonen med karboksylsyren. Slike substituenter kan omfatte brom eller fluor. De kan være monomere eller polymere, flytende eller faste, men er fortrinnsvis flytende eller et faststoff som ved romtemperatur er lavtsmeltende. Egnede epoksyharpikser omfatter glycidyletere som er fremstilt ved å reagere epiklorhydrin med en forbindelse inneholdende minst 1,5 aromatiske hydroksylgrupper, gjennomført under alkaliske reaksjonsbetingelser. Eksempler på andre epoksyharpikser som er egnet for anvendelse i oppfinnelsen omfatter diglycidyletere av toverdige forbindelser, epoksynovolakker og cykloalifatiske epoksyen Egnede epoksyharpikser er beskrevet i US-patent nr. 5 602 193. Generelt inneholder epoksyharpikser en fordeling av forbindelser med et varierende antall repeterende enheter.

Fortrinnsvis er epoksyharpiksen en diglycidyleter av en toverdig fenol, diglycidyleter av en hydrogenert toverdig fenol, en alifatisk glycidyleter, epoksy-novolakk eller en cykloalifatisk epoksy.

Diglycidyletere av toverdige fenoler kan f.eks. fremstilles ved å reagere et epihalogenhydrin med en toverdig fenol i nærvær av et alkali. Eksempler på egnede toverdige fenoler omfatter: 2,2-bis-(4-hydroksyfenyl)-propan (bisfenol-A); 2,2-bis-(4-hydroksy-3-tert-butylfenyl)-propan; 1,1-bis-(4-hydroksyfenyl)-etan; 1,1-bis-(4-hydroksyfenyl)-isobutan; bis-(2-hydroksy-i-naftyl)-metan; 1,5-dihydroksy-naftalen og 1,1-bis-(4-hydroksy-3-alkylfenyl)-etan. Egnede toverdige fenoler kan også tilveiebringes ved reaksjon av fenol med aldehyder så som formaldehyd (bisfenol-F). Diglycidyletere av toverdige fenoler omfatter utviklingsprodukter (advancement products) av de ovenstående diglycidyletere av toverdige fenoler med toverdige fenoler så som bisfenol-A, så som de som er beskrevet i US-patent nr. 3 477 990 og 4 734 468.

Diglycidyletere av hydrogenerte toverdige fenoler kan f.eks. fremstilles

ved hydrogenering av toverdige fenoler fulgt av glycideringsreaksjon med et epihalogenhydrin i nærvær av en Lewis-syre-katalysator med påfølgende dannelse av glycidyleteren ved reaksjon med natriumhydroksyd. Eksempler på egnede toverdige fenoler er opplistet i det foregående.

Alifatiske glycidyletere kan f.eks. fremstilles ved å reagere et epihalogenhydrin med en alifatisk diol i nærvær av en Lewis-syre-katalysator, fulgt av om-dannelse av halogenhydrin-mellomproduktet til glycidyleteren ved reaksjon med natriumhydroksyd. Den alifatiske diolen kan være lineær eller forgrenet eller substituert med oksygen i ryggraden. Eksempler på egnede alifatiske glycidyletere omfatter f.eks. diglycidyletere av 1,4-butandiol, neopentylglykol, cyklohek-sandimetanol, heksandiol, polypropylenglykol og liknende dioler og glykoler; samt triglycidyletere av trimetyloletan og trimetylolpropan.

Epoksy-novolakker kan fremstilles ved kondensering av formaldehyd og en fenol, fulgt av glycidering ved reaksjon av et epihalogenhydrin i nærvær av et alkali. Fenolgruppen i fenoksymetylenenhetene i epoksynovolakken kan være ikke-substituert, delvis substituert eller substituert inntil tre substitusjoner med en alkylgruppe med 1 til 10 karbonatomer. Fenolen kan f.eks. være fenol, kresol, nonylfenol og t-butylfenol. Epoksynovolakker inneholder generelt en fordeling av forbindelser med et varierende antall glyciderte fenoksymetylen-enheter, r, hvor r generelt er 2 til 8. Generelt er det angitte antall enheter det tallet som er nærmest det statistiske gjennomsnittet, og toppen av fordelingen.

Cykloalifatiske epoksyer kan fremstilles ved epoksydering av en cykloal-kenholdig forbindelse med mer enn én olefinisk binding med pereddiksyre. Eksempler på cykloalifatiske epoksyer omfatter f.eks. 3,4-epoksycykloheksylmetyl-(3,4-epoksy)cykloheksankarboksylat, dicykloalrfatisk dieterdiepoksy-[2-(3,4-epoksy)cykloheksyl-5,5-spiro-(3,4-epoksy)-cykloheksan-m-dioksan], bis(3,4-epoksy-cykloheksylmetyl)-adipåt, bis(3,4-epoksycykloheksyl)-adipat og vinylcykloheksen-dioksyd-[4-(1,2-epoksyetyl)-1,2-epoksycykloheksan). Cykloalifatiske epoksyer omfatter forbindelser med formlene:

Kommersielle eksempler på foretrukne epoksyharpikser omfatter f.eks. EPON Resins DPL-862, 828, 826, 825, 1001, 1002, EPONEX Resin 1510, HELOXY Modifiers 32, 44, 48, 56, 67, 68, 71, 84, 107, 505, EPON Resin DPS155 og EPON Resin HPT 1050, alle tilgjengelige fra Shell Chemical Company, Dow Chemical Epoxy Resin DEN 431 og Union Carbide Epoxy Resins ERL-4221, - 4289, -4299, -4234 og -4206 (EPON, EPONEX og HELOXY er varemerker).

Det monoepoksyd-toppede midlet kan være en alifatisk, alicyklisk eller aromatisk forbindelse bundet til den epoksyfunksjonelle gruppen. Reaksjon av det primære aminhydrogenet reduserer sjansen for at det dannes karbamat ved at atmosfærisk fuktighet reagerer med de primære aminhydrogenene, noe som kom-mer frem som en sløring på belegget og som fører til kjedespalting. I tillegg til å redusere effekten av sløring ved at noen av eller alle de primære amingruppene reageres ut på det substituerte arylamidopolyaminet, har reaksjon av amidopoly-aminet med en epoksyfunksjonell gruppe den fordelen at det ene frie aminhydrogenet er aktivt for reaksjon med epoksygrupper. Det å reagere det primære aminet på amidopolyaminforbindelsen med en epoksyfunksjonalitet, gjør imidlertid det sekundære aminhydrogenet mer aktivt for reaksjon med en epoksyharpiks. Det kan således oppnås den dobbelte fordelen at sløring reduseres samtidig som det opprettholdes tilstrekkelig reaktivitet til å herde systemet ved omgivelsestempera-turer i fravær av eksterne katalysatorer. Reaksjon med et monoepoksyd-topptngs-middel fører også til dannelse av en hydroksylgruppe, som også vil være tilgjengelig for reaksjon med epoksykomponenten.

Foretrukne eksempler på monoepoksyd-toppingsmidler som er egnet for anvendelse i oppfinnelsen omfatter:

hvor Rio og R^ er de samme eller forskjellige, og er et forgrenet eller lineær alkyl, en alkalicyklisk polyoksyalkyl- eller alkenylgruppe med 2-100 karbonatomer, eventuelt forgrenet; og Rn er hydrogen, halogen eller et forgrenet eller uforgrenet alkyl med 1-18 karbonatomer. Det kan være mer enn én type Rn-gruppe bundet til den aromatiske ringen.

Disse kategoriene omfatter de umettede epoksyhydrokarbonene av buty-len, cykloheksen, styrenoksyd og lignende; epoksyetere av énverdige alkoholer så som metyl, etyl, butyl, 2-etylheksyl, dodecylalkohol og andre; epoksyder av alkylenoksyd-adduktene av alkoholer med minst 8 karbonatomer ved sekvensiell tilsetning av alkylenoksyd til den korresponderende alkanolen (ROH), så som de som markedsføres under NEODOL-navnet (NEODOL er et varemerke); epoksyetere av énverdige fenoler så som fenol, kresol og andre fenoler som er substituert i o-, m-, eller p-stillingene med C1-C21 forgrenede eller uforgrenede alkyl-, aralkyl-, alkaryl- eller alkoksygrupper så som nonylfenol; glycidylestere av mono-karboksylsyrer så som glycidylesteren av kaprylsyre, glycidylesteren av kaprin-syre, glycidylesteren av laurinsyre, glycidylesteren av stearinsyre, glycidylesteren av arachidinsyre og glycidylestrene av alfa.alfa-dialkyl-monokarboksylsyrer beskrevet i US-patent nr. 3 178 454; epoksyestere av umettede alkoholer eller umettede karboksylsyrer så som glycidylesteren av neodekansyre, epoksydert metyl-oleat, epoksydert n-butyloleat, epoksydert metylpalmitoleat, epoksydert etyl-lin-oleat og lignende; fenylglycidyleter; allylglycidyletere og acetaler av glycidaldehyd.

Spesifikke eksempler på monoepoksyd-toppingsmidler som er anvendbare for å gjennomføre oppfinnelsen omfatter alkylglycidyletere med 1 til 18 lineære karbonatomer i alkylkjeden, så som butylglycidyleter eller en blanding av Cs-Cu alkyler, kresylglycidyleter, fenylglycidyleter, nonylfenylglycidyleter, p-tert-butyl-fenylglycidyleter, 2-etylheksylglycidyleter og glycidylesteren av neodekansyre.

Herdemidlet ifølge oppfinnelsen kan anvendes for å herde en flytende eller en fast epoksyharpiks, ublandet, i organiske løsemidler eller i vann. Enhver epoksyharpiks nevnt i det foregående for å fremstille herdemidlet ifølge oppfinnelsen, kan herdes ved hjelp av herdemidlet ifølge oppfinnelsen. Herdemidlet kan anvendes for beleggpåføringer ved omgivelsesbetingelser, samt for "bake"-beleggings-formål. Herdetemperaturen kan variere avhengig av anvendelsen, typisk i området 5°C til 200°C.

Videre kan herdemidlet ifølge oppfinnelsen dispergeres eller solubiliseres i en vandig løsning. En slik løsning, emulsjon eller dispersjon inneholder vann og herdemidlet ifølge oppfinnelsen. En slik blanding kan tilveiebringes ved å blande vannet i herdemidlet ifølge oppfinnelsen med eller uten nærvær av et overflateaktivt middel. Ethvert konvensjonelt overflateaktivt middel som er anvendbart for emulgering eller dispergering av herdemidler i vandige løsninger kan anvendes. Eksempler på slikt overflateaktivt middel er overflateaktive midler basert på poly-alkylenoksyd-blokker så som CARBOWAX 8000, PLURONIC 88, NOVEPOX TAN 117 og JEFFAMINE ED2001 (CARBOWAX, JEFFAMINE, NOVEPOX TAN og PLURONIC er varemerker). Herdemidlene ifølge oppfinnelsen er imidlertid selv-emulgerbare og trenger ikke ytterligere overflateaktivt/overflateaktive middel/midler for å tilveiebringe den vandige herdemiddelløsningen, -emulsjonen eller -dispersjonen.

Disse herdemidlene ifølge oppfinnelsen kan anvendes for effektivt å herde et vandig epoksyharpikssystem. Foretrukne eksempler på de vandige epoksyharpiksene er bisfenol-A-baserte epoksyharpikser med molekylvekt fra 350 til 10 000, ikke-ionisk dispergert i vann, med eller uten glykoleter-koløsemidler. Kommersielle eksempler på de vandige epoksyharpiksene omfatter f.eks. EPIREZ Resin 3520, 3522, 3540 og 5522, tilgjengelige fra Shell Chemical Company (EPIREZ er et varemerke). Herdemidlene ifølge oppfinnelsen er kompatible med vandige dispersjoner uten anvendelse av sure salter. Disse herdbare systemene inneholder vann, én eller flere epoksyharpikser og ett eller flere herdemidler ifølge oppfinnelsen. Disse vandige herdbare epoksyharpikssystemene kan herdes ved romtemperatur eller ved forhøyede temperaturer eller katalyseres ytterligere med en kommersielt tilgjengelig tertiær aminakselerator, så som 2,4,6-tris-(dimetylaminometyl-fenol) eller fenoler for herding ved lavere temperaturer. Eksempler på slike mate-rialer er EPICURE Curing Agent 3253 fra Shell Chemical Company (EPICURE er et varemerke) eller DMP-30 fra Rohm og Haas. Disse lave temperaturene er typisk i området fra 5°C til 20°C. For de vandige epoksyharpikssystemene er den typiske herdetemperaturen med eller uten en akselerator i området fra 5°C til 45°C.

Typisk anvendes disse herdemidlene for å formulere et termoherdende belegg som har god korrosjonsbeskyttelse for det belagte substratet.

Disse vandige epoksyharpikssystemene kan tjene som komponenter i malinger og belegg for påføring på substrater så som f.eks. metall- og sementstruk-turer. For å fremstille slike malinger og belegg blandes disse harpiksene med primer-, ekstender- og antikorrosjonspigmenter, og eventuelt additiver så som overflateaktive midler, antiskum-midler, reologimodifiserende midler og skramme-(mar) og slippreagenser. Utvelgelsen og mengden av disse pigmentene og addi-tivene avhenger av den tiltenkte anvendelsen av malingen, og er generelt kjent for fagolk på området.

Herdemidlene ifølge foreliggende oppfinnelse kan også anvendes som komponenter for adhesiver og fiberlim.

Illustrerende forklaring

EPON 828 er en flytende diglycidyleter-epoksyharpiks, kommersielt tilgjengelig fra Shell Chemical Company.

EPON 1001-X-75 er en xylenløsning av en fast diglycidyleter-epoksyharpiks, kommersielt tilgjengelig fra Shell Chemical Company.

DEN 438-T-70 er en epoksyfenolisk novolakkharpiks i en toluenløsning, kommersielt tilgjengelig fra Dow Chemical Company (DEN er et varemerke).

EPON HPT 1050 er en epoksyfenolisk novolakkharpiks, tilgjengelig fra Shell Chemical.

TETA er trietylentetramin, kommersielt tilgjengelig fra Union Carbide, med et typisk amintall på ca. 1436 mg KOH/g (TETA er et varemerke).

DYTEK A er 2-metyl-pentyldiamin, kommersielt tilgjengelig fra Dupont med et typisk amintall på ca. 943 mg KOH/g (DYTEK A er et varemerke).

HELOXY Modifier 62 er en kommersiell kvalitet av orto-kresolglycidyleter, tilgjengelig fra Shell Chemical Company, og som produseres ved at orto-kresol behandles med epiklorhydrin og natriumhydroksyd. HELOXY Modifier er en tynn væske med en viskositet ved 25°C på ca. 7 centipoise og en epoksy-ekvivalentvekt på ca. 175 til ca. 195.

CARDURA Resin E10 er glycidylesteren av en syntetisk mettet monokar-boksylsyre, kommersielt tilgjengelig fra Shell Chemical Company. CARDURA E10 er en tynn væske med en viskositet ved 25°C på ca. 7,1 centipoise og en epoksy-ekvivalentvekt på ca. 250 (CARDURA er et varemerke).

EPIREZ Resin 3520 er en vandig epoksyharpiks-dispersjon av diglycidyleter av bisfenol-A med EEW på 535, tilgjengelig fra Shell Chemical Company.

EPIREZ Resin 5522 er en vandig modifisert epoksyharpiks-dispersjon av digiycidyleter av bisfenol-A med EEW på 625, tilgjengelig fra Shell Chemical Company.

De følgende illustrative utførelsene beskriver den nye herdemiddelblandingen ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

Trinn 1: En løsning av 187 g toluen og EPON Resin 828 (187 g, 1,0 ekv.) ble satt til et overskudd av meta-xylendiamin (MXDA) ved 100°C. Blandingen ble holdt ved 100°C i fem timer; hvoretter toluen ble fjernet og overskuddet av MXDA gjenvunnet. Produktet hadde en amin-ekvivalentvekt på 155.

Trinn 2: Produktet fra trinn 1 (229,5 g, 1,48 ekv.) og 50 g (0,0105 ekv.) av en alfa-(2-karboksymetyl)-omega-metoksy-poly(oksy-1,2-etandiyl) (metoksy-PEG-syre) med ekvivalentvekt på 4762 ble reagert ved 200°C i en nitrogenatmosfære i fire timer. Produktet ble avkjølt til 100°C; deretter ble 220,5 g (1,47 ekv.) fenylglycidyleter tilsatt i en grad som opprettholdt temperaturen under 140°C. Temperaturen ble holdt ved 100°C i to timer etter at tilsetningen var fullført, hvoretter produktet ble isolert. Det hadde en amin-ekvivalentvekt på 359.

Trinn 3: Herdemidlet fra trinn 2 (400 g) og 44,4 g toluen ble satt til en glass-reaktor og omrørt ved 87-96°C inntil det var homogent. Vann (111,2 g) ble så tilsatt ved 80°C under omrøring ved en konstant hastighet på 200 omdr./min. Ved slutten av tilsetningen inverterte blandingen til en olje-i-vann-emulsjon. Etter om-røring i én time ved 75°C, ble en andre porsjon (26,2 g) toluen tilsatt, fulgt av 187,6 g vann. Den resulterende emulsjonen, ca. 50% faste stoffer, hadde en viskositet på 7240 cp og en antallsmidlere partikkelstørrelse på 0,431 (.im.

Eksempel 2

Den samme prosedyren som ble anvendt i eksempel 1 ble anvendt for å fremstille denne blandingen. 285,0 g EPON Resin 828/MXDA reaksjonsprodukt ble anvendt for å reagere med 24,0 g metoksy-PEG syre med molekylvekt 5000 og deretter toppet med 91,0 g fenylglycidyleter. Etter dispergering i vann ble emulsjonens partikkelstørrelse bestemt til å være 0,53 (im.

Eksempel 3

Den samme prosedyren som ble anvendt i eksempel 1 ble anvendt for å fremstille denne blandingen. 405,0 g EPON Resin HPT-1050/DYTEK A reaksjonsprodukt ble anvendt for å reagere med 400 g metoksy-PEG syre med molekylvekt 5000 og deretter toppet med 173 g HELOXY 62. Etter dispergering i vann ble emulsjonens partikkelstørrelse bestemt til å være 0,49 \ xm.

Eksempler 4-10

For eksempel 6 ble det anvendt følgende prosedyre for å tilveiebringe en herdemiddelblanding ifølge oppfinnelsen.

Skjema 1a

Dette eksemplet illustrerer syntesen av en selv-emulgerbar, vannbåren herdemiddelblanding inneholdende et ko-reagert overflateaktivt middel. I det første trinnet fremstilles et isolert aminaddukt, basert på en harpiksløsning (EPON Resin 828-X-90) og et alifatisk amin (DYTEK A), og deretter reageres dette produktet med en polyalkylenglykol med syre-endegruppe, og reageres så med en mono-glycidyleter (HELOXY Modifier 62). Dette aminadduktet dispergeres deretter i ' vann.

Detajert fremgangsmåte

En 4-halset rundkolbe av glass ble utstyrt med en kondensator med en vannfelle, en nitrogeninngang, en harpiksløsninginngang og amininngang. Kolben ble skyllet med nitrogen.

Aminet.(DYTEK A) (356,94 g) ble anbrakt i reaktoren og oppvarmet til 93°C. Ved 93°C ble det startet en tilmålt tilsetning av harpiksløsningen (212,48 g) til aminet med en slik mengde pr. tidsenhet at reaksjonsblandingens temperatur ikke oversteg 121°C.

Etter at tilsetningen var fullført, ble blandingen holdt ved 93°C i ytterligere 60 minutter. Overskuddsdiamin og xylen ble destillert av ved ca. 140°C under ca. 1,5 mm Hg. Reaksjonsproduktet hadde et amintall på ca. 340,94 mg KOH/g (teoretisk beregnet verdi er 361,6 mg KOH/g).

Reaksjonsblandingen ble deretter avkjølt til 121°C, og 39,38 g overflateaktivt middel (i fast form), hvilket representerte et endelig nivå av overflateaktivt middel på ca. 8 % i forhold til vekten av fast harpiks, ble anbrakt i kolben og oppvarmet på ca. 200°C i 2 timer. Syretallet for reaksjonsblandingen ble målt etter to timers reaksjon, og det ble funnet en verdi på 2,29 mg KOH/g, noe som indikerte at reaksjonen var fullstendig.

Deretter ble reaksjonsblandingen avkjølt til 93°C, hvoretter 179,5 g HELOXY 62, som representerte ca. 1 ekvivalent, ble satt til reaksjonsbeholderen med en slik mengde pr. tidsenhet at maksimumstemperaturen ikke oversteg 121°C. Etter at tilsetningen var fullført, ble reaksjonen holdt ved 93°C i 60 minutter. Reaksjonsblandingen fikk kjøle seg av til ca. 78°C. Vann ble dråpvis tilsatt til reaksjonsblandingen inverterte fra en vann-i-olje- til en olje-i-vann-emulsjon. Inversjonen fant sted ved ca. 72% faststoffer og en temperatur på 50°C. Det ble tilsatt ytterligere vann til en total mengde på 529,16 g for å tilveiebringe et endelig faststoffinnhold på 50 vekt%. Den midlere partikkelstørrelsen var 0,3 um.

Ytterligere egenskaper for dette produktet er angitt i tabell 3 i det følgende.

For eksempler 4, 5, 7, 8, 9 og 10 ble det anvendt en tilsvarende prosess som i eksempel 6.

I tabeller 1 og 2 er de forskjellige anvendte harpiksene, aminene og poly-alkylenglykolene med syreendegruppe opplistet sammen med de nøyeaktige mengdene som ble anvendt under fremstillingen.

Egenskapene for de forskjellige sluttproduktene er opplistet i tabeller 3 og 4. De følgende ASTM-metodene ble anvendt for de korresponderende testene:

Partikkelstørrelse

Bestemmelsen av emulsjons- og dispersjons-partikkelstørrelser ble gjen-nomført med et BROOKHAVEN Bi-DCP Particle Sizer fra Brookhaven Instru-ments Corporation. Dn er antallsmidlere partikkelstørrelse og Dw er massemidlere partikkelstørrelse. Alle partikkelstørrelsesdata er angitt i nm. Dersom ikke annet er angitt, er partikkelstørrelsene som er anført for dispersjonenene her angitt som Dn, antallsmidlere partikkelstørrelse.

Vekt pr. epoksyd

Vekten pr. epoksyd (WPE eller EEW) for alle produktene ble bestemt ved å tørke en veid mengde prøve ved hjelp av azeotropisk destillasjon med metylenklo-rid og deretter titrere resten ved hjelp av kjente metoder og korrigere for prosent-andel faststoffer for å bestemme WPE ved et innhold på 100% faststoffer.

Amintall

Definert som milligram KOH-ekvivalent til basisk nitrogeninnhold av en ettgrams prøve, bestemt ved syre/base-titrering.

Amin-ekvivalentvekt

Er definert som den vekten som behøves for å reagere med én ekvivalentvekt epoksyd, og bestemmes utfra aminnitrogen-innholdet i den kjente Shell Test Method HC-715-88 (som er sammenlignbar med ASTM D2074-66), og den kjente støkiometri til reaktantene i det resulterende produktet inneholdende nitrogener med hydrogener som vil reagere med epoksyer under omgivelsesbetingelser.

Eksempel 11

Trinn 1: En løsning av 85,7 g toluen og EPON Resin 1001 (200,0 g) ble satt til et overskudd av trietylentetraamin (TETA) (220,0 g) ved 100°C. Blandingen ble holdt på 100°C i fem timer; hvoretter toluen ble fjernet og overskuddet av TETA gjenvunnet. Produktet hadde en amin-ekvivalentvekt på 316. Det resulterende aminadduktet ble reagert med 88,6 g CARDURA Resin E-10 ved 130°C og deretter 21,7 g 4600 mw PEG-syre ved 200°C. Etter avkjøling ble det tilsatt vann ved 80°C for å fremstille en olje-i-vann-emulsjon. Den resulterende emulsjonen, ca. 45% faststoffer, hadde en antallsmidlere partikkelstørrelse på 0,18 jam.

Eksempel 12

Dette produktet ble fremstilt i henhold til prosedyren og sammensetningen i eksempel 11 frem til punktet med ende-topping av aminadduktet med CARDURA Resin E-10. På dette punktet ble det ikke-ende-toppede aminadduktet amidert med 4600 mw PEG-syren for å produsere herdemiddel-produktet, og deretter ble det resulterende produktet fortynnet med deionisert vann. Den endelige produktet var fullstendig løselig i vann, og var fremdeles svært viskøst ved 45% ikke-flyktige stoffer i vann.

Eksempler 13 og 14

I eksempel 14 ble det anvendt følgende prosedyre for å tilveiebringe en herdemiddelblanding ifølge oppfinnelsen.

Skjema 1B

Dette eksemplet illustrerer syntesen av en selv-emulgerbar, vannbåren herdemiddelblanding inneholdende et ko-reagert overflateaktivt middel. I det første trinnet fremstilles et isolert aminaddukt, basert på en harpiksløsning (EPON 1001-X-75) og et alifatisk amin (TETA), som deretter ende-toppes med en monofunksjonell glycidyleter (HELOXY 62).

Dette ende-toppede aminadduktet ble så reagert med en polyalkylenglykol med syre-endegruppe (vandig løsning), som ble oppløst i vann ved et faststoffinnhold på 60 eller 50 vekt%.

Dette aminadduktet dispergeres så i vann.

Detaljert prosedyre

En 4-halset rundkolbe av glass ble utstyrt med en kondensator med en vannfelle, en nitrogeninngang, en harpiksløsninginngang og amininngang. Kolben ble skyllet med nitrogen.

Aminet (TETA) (852,01 g) ble anbrakt i reaktoren og oppvarmet til 93°C. Ved 93°C ble det påbegynt en tilmålt tilsetning av harpiksløsningen (1217,89 g) til aminet med en slik mengde pr. tidsenhet at reaksjonsblandingens temperatur ikke oversteg 121°C.

Etter at tilsetningen var fullført, ble blandingen holdt ved 93°C i ytterligere 60 minutter. Overskuddsdiamin og -xylen ble destillert av ved ca. 140°C under ca. 1,5 mm Hg. Reaksjonsproduktet hadde et amintall på ca. 320,3 mg KOH/g.

Reaksjonsblandingen ble deretter avkjølt tii 80°C, hvoretter 330,1 g HELOXY 62, hvilket representerte ca. 1,81 ekvivalent, ble satt til reaksjonsbeholderen med en slik mengde pr. tidsenhet at maksimumstemperaturen ikke oversteg 121°C.

Etter at tilsetningen var fullført, ble reaksjonen holdt ved 93°C i 60 minutter.

Reaksjonsblandingen ble avkjølt til 80°C, og det vandige overflateaktive midlet (nr. 2, 81,14 g) ble tilsatt hurtig. Deretter ble reaksjonsblandingen oppvarmet til ca. 200°C og holdt i to timer for å reagere det overflateaktive midlet i og for å fjerne vann fra kondensasjonen. Syretallet for reaksjonsblandingen ble målt etter 2 timers reaksjon, og det ble funnet en verdi på 1,3 mg KOH/g, noe som indikerte at reaksjonen var fullstendig.

Reaksjonsblandingen fikk kjøle seg av til ca. 80°C. Vann ble tilsatt dråpevis inntil reaksjonsblandingen hadde invertert fra en vann-i-olje- til en olje-i-vann-emulsjon. Denne inversjonen fant sted ved ca. 70% faststoffer og en temperatur på 77°C. Ytterligere vann ble tilsatt til en total mengde på 1518,85 g for å oppnå et endelig innhold av faste stoffer på 50 vekt%. Den midlere partikkelstørrelsen var 0,3 jarn.

Ytterligere egenskaper ved dette produktet er angitt i tabell 6 i det følgende.

Eksempel 13 ble gjennomført på lignende måte, bortsett fra at utgangsma-terialene og mengdene ble anvendt som indikert i tabell 5 i det følgende.

Klarlakk-data med kommersielt tilgjengelige epoksyharpiks-dispersjoner

De ovennevnte herdemidlene ifølge oppfinnelsen kan på enkel måte blandes med hvilken som helst kommersielt tilgjengelig epoksydispersjon, og kan anvendes som belegg. I tabell 7 i det følgende er det satt opp en oversikt over egenskapene til to herdemidler ifølge oppfinnelsen (eksempel 6 og 7) herdet med epoksyharpiks-dispersjon EPIREZ Waterborne Resin 5522 eller 3520.

Fremstilling av vandig epoksydispersjon

Eksempel A

Til en 2-liters harpikskolbe, utstyrt med en agitator og automatisk tempera-turregulering, ble det etter hverandre tilsatt 90,91 g ARCOSOLV PE (propylenglykol-monoetyleter fra Arco Chemical Co; ARCOSOLV er et varemerke), 50,47 g EPON Resin 828, 563,75 g av flakformig EPON Resin 1001 og 15,03 g CARDURA E-10 epoksytynner.

Denne satsen ble langsomt oppvarmet til 120°C i løpet av 45 minutter, og deretter ble agitatoren startet opp. Satsen fikk så kjøle seg av til 100°C. Etter at all EPON Resin 1001 var oppløst, ble det til satsen tilsatt 40,0 g amidoamin-overflateaktivt middel (fremstilt av DYTEK A amin og en partielt karboksylert polyetylenglykol 4600) og 26 g deionisert vann. Satsen fikk så kjøle seg av til 93°C i løpet av 20 minutter. Deretter ble 81,6 g deionisert vann tilsatt i løpet av 1 minutt, og i denne tidsperioden fikk temperaturen falle til 87°C. Ved dette punktet hadde satsen invertert slik at det dannet seg en harpiks-i-vann-emulsjon. Satsen ble holdt i 12 timer ved 65-34°C. Satsen ble så fortynnet til en viskositet på 1 840 cP ved 58,8% NV med deionisert vann i løpet av 40 minutter. Partikketstørrelsen til denne dispersjonen hadde et Dn-gjennomsnitt på 0,741 og Dw-gjennomsnitt på 1,271 ^m.

Malingsformulering: HvitTi02 emaljelakk fra eksempel 6-herdemiddel og forsøks-epoksydispersjonen A

Denne malingen ble fremstilt ved først å lage en pigmentpasta av titandi-oksyd i vann under anvendelse av et kommersielt dispergeringsmiddel, DISPER-BYK 190 fra BYK Chemie, 0,3% basert på pigmentvekt. Denne pigmentpastaen ble satt til den ovenfor fremstilte epoksydispersjonen i en mengde som ga en ladning pigment til harpiks på 0,8 til 1,0, sammen med en egnet mengde av fenyl-eteren av propylenglykol, og ble avluftet over natten (8% av epoksydispersjonens vekt). Dagen etter ble herdemidlet fra eksempel 6 og den pigmenterte epoksydispersjonen kombinert i et 1:1-forhoid aminhydrogen til epoksy, og etter ca. 30 minutter ble den resulterende malingen spraypåført på jernfosfatbehandlede, kald-valsede testpaneler av stål. Etter én ukes herding ved 25°C og 50% relativ fuktighet ble følgende malingsegenskaper målt.

Fra ovenstående resultater kan det, der hvor en dispersjon av forsøksher-demiddel er blitt pigmentert og blandet med en dispersjon av forsøks-epoksyharpiks, og deretter sammenlignet med en kommersielt tilgjengelig vannbåren for-mulering som malingsfremstillingen var nøyaktig lik, trekkes følgende konklusjo-ner: Det nye forsøkssystemet ér minst sammenlignbart riår det gjelder ytelse og har endog bedre ytelse enn det kommersielle systemet når det gjelder fleksibilitet, kjemisk motstand og glanstall. I tillegg til denne utmerkede ytelse for forsøkssy-stemet er fordelen med forsøkssystemet dets svært lave VOC: en verdi på ca. 100 g/l sammenlignet med 240 g/l for de kommersielle systemene.

De alifatisk baserte toppemidlene er vanligvis hydrofobe av karakter, noe som tenderer til å forbedre koalescensegenskapene til epoksy-herdemiddelblandingen ved lave temperaturer, og tenderer til lavere glassomvandlingstemperatur for filmen eller belegget. Den lavere glassomvandlingstemperaturen forbedrer slagfastheten for den herdede filmen. Aromatisk baserte monoglycidyl-toppemid-ler har imidlertid den fordelen at de gjør den herdede filmen stivere, kjemisk motstandsdyktig og motstandsdyktig mot spenninger ved høye temperaturer. Hvilket som helst av disse toppemidlene kan anvendes, og blandinger derav er også fordelaktige for å oppnå en generell balanse mellom mekanisk styrke og kjemisk motstand.

Claims (12)

1. Herdemiddel for epoksyharpikser, karakterisert ved at det omfatter et reaksjonsprodukt fremstilt ved trinnene som består av (a) reagering av minst ett polyamin som har minst 3 aktive amin-hydrogenatomer pr. molekyl og minst én epoksyharpiks som har en funksjonalitet på minst 1,5, i et molforhold epoksy-funksjonalitetsekvivalenter til polyamin på 0,9:1 til 1:10, slik at det produseres et mellomprodukt med amin-endegruppe; (b) reagering av mellomproduktet med amin-endegruppe med 0,5 til 25 vekt-prosent, basert på mellomproduktet med aminendegruppe, av en polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe og med formelen hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, X og Y er uavhengig en hydrogerv, metyl eller etylgruppe, under den forutsetning at dersom X er metyl eller etyl, så ér Y hydrogen, eller dersom Y er metyl eller etyl, så er X hydrogen, og n + m + o er et reelt tall fra 100 til 200, og n + o er minst 70% av n + m + o, i et vektforhold (I) til (II) i området 100:0 til 0:100, et vektforhold (I) til (III) i området 100:0 til 0:100, og i et vektforhold (II) til (III) i området 100:0 til 0:100, inntil i hovedsak alle syregruppene er forbrukt, slik at herdemidlet med amin-endegruppe derved produseres.

2. Herdemiddel ifølge krav 1 er ytterligere karakterisert ved trinnet (c) herdemidlet med amin-endegruppe reageres med en monoepoksy i et forhold amin hydrogenatomer til epoksygrupper på 1,5:1 til 30:1.

3. Herdemiddel ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at herdemidlet med amin-endegruppe fremstilles ved å reagere den polyalkylenglykolholdige forbindelse med syre-endegruppe med strukturene (I), (II) og (III) i en mengde på 4 til 98 vekt% av (I), 1 til 95 vekt% av (II), 1 til 95 vekt% av (III) og mellomproduktet med amin-endegruppe.

4. Herdemiddel ifølge krav 2, karakterisert ved at herdemidlet med amin-endegruppe reageres med en monoepoksy i et forhold aminhydrogenatomer til epoksygrupper på fra 2:1 til 20:1.

5. Herdemiddel ifølge krav 4, karakterisert ved at herdemidlet med amin-endegruppe reageres med en monoepoksy i et forhold aminhydrogenatomer til epoksygrupper på fra 2:1 til 10:1.

6. Herdemiddel ifølge krav 1-5, karakterisert ved atmerO.

7. Herdemiddel ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at polyaminet har formelen: hvor R2 er en alifatisk, cykloalifatisk eller aromatisk gruppe med 2 til 18 karbonatomer og eventuelt inneholdende ikke-reaktivt oksygen eller høyst et gjennomsnitt på 4 sekundære og/eller tertiære nitrogenatomer pr. struktur i ryggraden.

8. Herdemiddel ifølge krav 1-7, karakterisert ved at herdemidlet fremstilles ved å reagere en polyalky-lenglykolalkyleter med syre-endegruppe med formelen hvor R<1> er en alkyl-, aryl- eller arylalkylgruppe med 1 til 15 karbonatomer, o er et positivt reelt tall fra 100 til 200, og minst ett diamin, i et ekvivalentforhold amin til syre på 6:1 til 25:1.

9. Herdemiddel ifølge krav 1-8, karakterisert ved at polyalkylenglykol-alkyleteren med syre-endegruppe fremstilles ved å reagere en polyalkylenglykolholdig forbindelse med syre-endegruppe med formelen hvor R<1> er en alkyl- eller arylalkyl-gruppe med 1 til 15 karbonatomer, o er et positivt reelt tall fra 100 til 200, og minst ett mellomproduktet med amin-endegruppe, i et ekvivalentforhold amin til syre på 6:1 til 25:1.

10. Blanding, karakterisert ved at den omfatter (a) vann og (b) herdemiddel ifølge kravene 1-9.

11. Vandig herdbart epoksyharpikssystem, karakterisert ved at det omfatter (a) vann, (b) minst én epoksyharpiks og (c) herdemiddel ifølge kravene 1-9.

12. Herdet blanding, karakterisert ved at den er fremstilt ved å herde epoksyharpiks-systemer i henhold til krav 11.