WO2024063018A1 - アミノ組成物及びその製造方法、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物並びにその硬化物 - Google Patents

アミノ組成物及びその製造方法、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物並びにその硬化物 Download PDF

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WO2024063018A1
WO2024063018A1 PCT/JP2023/033656 JP2023033656W WO2024063018A1 WO 2024063018 A1 WO2024063018 A1 WO 2024063018A1 JP 2023033656 W JP2023033656 W JP 2023033656W WO 2024063018 A1 WO2024063018 A1 WO 2024063018A1
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WO
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epoxy resin
amino
composition
general formula
curing agent
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PCT/JP2023/033656
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雄磨 大野
優花 赤井
和起 河野
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三菱瓦斯化学株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/52Radicals substituted by nitrogen atoms not forming part of a nitro radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines

Definitions

  • the present invention relates to an amino composition, a method for producing the same, an epoxy resin curing agent, an epoxy resin composition, and a cured product thereof.
  • Epoxy resin compositions using polyamine compounds as epoxy resin curing agents are used in the paint field, such as anticorrosion paints for ships, bridges, land and sea railway structures, lining, reinforcement and repair materials for concrete structures, flooring materials for buildings, It is also used in civil engineering and construction fields, such as water and sewage linings, paving materials, and adhesives. Among these, it is important for epoxy resin compositions for paints that the resulting paint film has good appearance, water resistance, chemical resistance, and physical properties of the paint film.
  • Xylylene diamine a type of aliphatic polyamine compound, has fast curing properties when used as an epoxy resin curing agent, and is also characterized by superior low-temperature curing properties and chemical resistance compared to other aliphatic polyamines. have.
  • xylylene diamine easily absorbs carbon dioxide and water vapor in the atmosphere and produces carbamates, the coating film of an epoxy resin composition using xylylene diamine as an epoxy resin curing agent tends to whiten. There was a tendency for the appearance of the paint film to deteriorate.
  • Patent Document 1 discloses that a predetermined maleic acid or fumaric acid derivative is reacted with a predetermined polyoxyalkylene amine in a specific ratio, and further a predetermined amount of a polyamine compound such as meta-xylylene diamine is added to react.
  • the patent discloses an epoxy resin curing agent, and describes that the curing agent is not easily affected by carbon dioxide gas (stickiness and whitening of the surface of the cured product).
  • Patent Document 2 describes a polyamine compound which is a reaction product of a compound having at least one glycidyl group in one molecule and a diamine such as xylylene diamine, a predetermined polyether-modified polysiloxane, and a predetermined amino group.
  • a curing agent composition for epoxy resins containing a modified polysiloxane solves the problem of whitening caused by decreased water resistance and deterioration of appearance, and improves surface appearance such as transparency, drying property (easy to dry), It is disclosed that an epoxy resin composition having excellent adhesion to a substrate and excellent water resistance can be provided.
  • epoxy resin curing agents that are modified polyamines have a high viscosity, so they are often diluted with a non-reactive diluent or the like before use.
  • a non-reactive diluent there is a risk that the chemical resistance etc. of the coating film of the epoxy resin composition containing the curing agent may be reduced. Therefore, as a modified product of xylylene diamine having a low viscosity, an amino compound obtained by an addition reaction between a diamine such as xylylene diamine and an alkenyl compound such as styrene is also being considered (Patent Document 3).
  • Patent Document 4 describes that an amine is a curing agent that is mixed into an adhesive that is polymerized and cured, and is a reaction product of a polyamine having two or more primary amino groups and furfural.
  • Latent curing agents are disclosed.
  • the reaction product is an imine (aldimine) and is different from an amino compound.
  • the latent curing agent is an amine generated by hydrolysis of the aldimine, that is, the polyamine acts as a curing agent, and the reaction product itself, which is a modified product of the polyamine, acts as a curing agent. It does not act as an epoxy resin curing agent.
  • Patent Document 5 discloses an agricultural and horticultural fungicide whose active ingredient is a compound obtained by reducing a compound obtained from 1 mole of xylylene diamine and 2 moles of an aldehyde with a predetermined structure. , there is no mention of the effect of using this compound as an epoxy resin curing agent.
  • the amino compound which is a modified product of xylylene diamine described in Patent Document 3 has low viscosity and excellent water resistance, but the water-containing methanol resistance of the coating film of the epoxy resin composition obtained by using the amino compound as an epoxy resin curing agent is low. Regarding gender, there was still room for improvement.
  • the object of the present invention is to provide an amino composition that has low viscosity and can form a coating film with excellent hydrous methanol resistance when used as an epoxy resin curing agent, a method for producing the same, an epoxy resin curing agent containing the composition, An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition and a cured product thereof.
  • an amino composition containing a modified diamine having a predetermined structure in a predetermined ratio can solve the above problems. That is, the present invention relates to the following.
  • NH 2 -CH 2 -X-CH 2 -NH-R 1 (1) (In the formula, R 1 is a monovalent group represented by the following general formula (2).
  • X is a phenylene group.
  • R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms that may have a hydroxy group. * indicates the presence or absence of a ⁇ bond.
  • R 1 -NH-CH 2 -X-CH 2 -NH-R 1 (3) (In the formula, R 1 and X are the same as above.)
  • Step (1) A process for obtaining an imine by reacting a diamine represented by the following general formula (4) with an aldehyde compound represented by the following general formula (5)
  • Step (2) Obtaining an imine by reacting the diamine represented by the following general formula (4) Step of reducing imine NH 2 -CH 2 -X-CH 2 -NH 2 (4) (In the formula, X is the same as above.) (In the formula, R 2 to R 4 are the same as above.)
  • step (1) In the step (1), 0.8 to 1.8 mol of the aldehyde compound represented by the general formula (5) is reacted with 1 mol of the diamine represented by the general formula (4); 5].
  • an amino composition having low viscosity and capable of forming a coating film with excellent hydrous methanol resistance when used as an epoxy resin curing agent, and a method for producing the same, an epoxy resin curing agent containing the composition, Epoxy resin compositions and cured products thereof can be provided.
  • the amino composition of the present invention is an amino composition containing an amino compound (A) represented by the following general formula (1) and an amino compound (B) represented by the following general formula (3), comprising:
  • the molar ratio [(A)/(B)] of the amino compound (A) and the amino compound (B) in the composition is 10/90 to 99/1.
  • NH 2 -CH 2 -X-CH 2 -NH-R 1 (1) (In the formula, R 1 is a monovalent group represented by the following general formula (2).
  • X is a phenylene group.
  • the broken line indicates the presence or absence of a ⁇ bond, and R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms that may have a hydroxy group. * indicates the presence or absence of a ⁇ bond. (Indicates a bond.) R 1 -NH-CH 2 -X-CH 2 -NH-R 1 (3) (In the formula, R 1 and X are the same as above.)
  • the epoxy resin curing agent containing the amino composition of the present invention has low viscosity, and furthermore, when the epoxy resin composition containing the epoxy resin curing agent is used, a coating film with excellent hydrous methanol resistance is formed. be able to.
  • the reason why the above effects are obtained by the amino composition of the present invention is not clear, but it is thought to be as follows.
  • the amino composition of the present invention is obtained, for example, by reducing a reaction product (imine) of xylylene diamine and furfural or a derivative thereof, and from this point of view, it is a type of modified product of xylylene diamine. I can say that.
  • xylylene diamine is used as a reaction raw material for the amino composition, and further, an aromatic substituent such as a furan ring is introduced as a substituent for the amino group in xylylene diamine, thereby improving hydrophobicity. This is thought to improve the water resistance of the coating film. Additionally, when xylylene diamine is modified with an epoxy compound or the like, the viscosity generally increases, but it is thought that the increase in viscosity can be suppressed by modifying xylylene diamine with furfural or a derivative thereof.
  • the amino composition of the present invention does not require the addition of a non-reactive diluent or the like to reduce the viscosity, it is possible to use the amino composition as a non-reactive diluent in the coating film of an epoxy resin composition using the amino composition as an epoxy resin curing agent. It is thought that the decrease in water-containing methanol resistance resulting from the inclusion of a reactive diluent can be suppressed.
  • the amino composition of the present invention contains the amino compound (A) represented by the general formula (1) and the amino compound (B) represented by the general formula (3) in a predetermined ratio.
  • the amino compound (A) is a compound obtained by reducing imine, which is a reaction product of the diamine and aldehyde compound reacted at a molar ratio of 1/1 (hereinafter, the compound may be referred to as a "1-adduct").
  • the amino compound (B) is a compound obtained by reducing imine, which is a reaction product of the diamine and aldehyde compound reacted at a molar ratio of 1/2 (hereinafter, the compound is referred to as a "di-adduct").
  • Patent Document 5 discloses an amino compound (B) which is a compound obtained by reducing a reaction product in which xylylene diamine and furfural react at a molar ratio of 1/2.
  • the amino composition of the present invention containing a high proportion of the amino compound (A), which is a mono-adduct, is more difficult to cure when used as an epoxy resin curing agent than the amino compound (B), which is a di-adduct.
  • the resulting epoxy resin composition has excellent methanol resistance.
  • the amino composition of the present invention contains an amino compound (A) represented by the following general formula (1).
  • R 1 is a monovalent group represented by the following general formula (2).
  • X is a phenylene group.
  • R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms that may have a hydroxy group. * indicates the presence or absence of a ⁇ bond. (Indicates a bond.)
  • X is a phenylene group, and is either a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, or a 1,4-phenylene group. From the viewpoints of low viscosity, rapid curing when used as an epoxy resin curing agent, hardness, appearance, water resistance, and improved hydrous methanol resistance of the resulting epoxy resin composition, X is preferably 1, A 3-phenylene group or a 1,4-phenylene group, more preferably a 1,3-phenylene group.
  • the broken line indicates the presence or absence of a ⁇ bond. Although it is preferable that a ⁇ bond is present in the broken line, it may also include a line in which a ⁇ bond is partially reduced so that a ⁇ bond is absent.
  • the alkyl group in R 2 to R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and still more preferably a methyl group.
  • R 2 to R 4 are selected from the viewpoints of low viscosity, rapid curing when used as an epoxy resin curing agent, hardness of the coating film of the resulting epoxy resin composition, appearance, water resistance, and improvement in water-containing methanol resistance.
  • R 2 to R 4 are hydrogen atoms, or R 2 is a methyl group In which R 3 and R 4 are hydrogen atoms, and even more preferably all of R 2 to R 4 are hydrogen atoms.
  • the amino composition of the present invention contains an amino compound (B) represented by the following general formula (3).
  • R 1 -NH-CH 2 -X-CH 2 -NH-R 1 (3) (In the formula, R 1 and X are the same as above.)
  • R 1 is a monovalent group represented by the general formula (2), and its preferred embodiments are also the same as above.
  • X is a phenylene group, and is either a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, or a 1,4-phenylene group.
  • X is preferably 1, A 3-phenylene group or a 1,4-phenylene group, more preferably a 1,3-phenylene group.
  • the molar ratio of the amino compound (A) to the amino compound (B) in the amino composition [(A)/(B)] is from the viewpoints of low viscosity, fast curing property when used as an epoxy resin curing agent, and improvement in hardness, appearance, water resistance, and hydrous methanol resistance of the coating film of the obtained epoxy resin composition, and is preferably 20/80 to 99/1, more preferably 30/70 to 99/1, even more preferably 40/60 to 99/1, and still more preferably 50/50 to 99/1.
  • the above molar ratio can be determined by the method described in the Examples.
  • the amino composition contains, in addition to the amino compound (A) and the amino compound (B), by-products and unreacted raw materials such as diamine (xylylene diamine) represented by the general formula (4) described below. You may do so.
  • the total content of the amino compound (A) and the amino compound (B) is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, Even more preferably it is 98% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the content of xylylene diamine, which is an unreacted raw material, in the amino composition is preferably determined from the viewpoint of improving the hardness, appearance, water resistance, and hydrous methanol resistance of the resulting epoxy resin composition. It is 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less.
  • the total content of the amino compound (A) and the amino compound (B) in the amino composition and the content of xylylenediamine, which is an unreacted raw material, can be measured by gas chromatography (GC) analysis method. can.
  • GC gas chromatography
  • the viscosity of the amino composition at 25° C. is preferably 500 mPa ⁇ s or less, more preferably 300 mPa ⁇ s or less, even more preferably 200 mPa ⁇ s or less, even more preferably It is 100 mPa ⁇ s or less, more preferably 90 mPa ⁇ s or less, and usually 10 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the amino composition at 25° C. can be measured using an E-type viscometer, specifically by the method described in the Examples.
  • the method for producing an amino composition of the present invention preferably includes the following steps (1) and (2) in order.
  • step (1) the diamine represented by the general formula (4) is reacted with the aldehyde compound represented by the general formula (5) to obtain an imine.
  • X is a phenylene group, and is either a 1,2-phenylene group, a 1,3-phenylene group, or a 1,4-phenylene group. From the viewpoints of low viscosity, rapid curing when used as an epoxy resin curing agent, hardness, appearance, water resistance, and improved hydrous methanol resistance of the resulting epoxy resin composition, X is preferably 1, A 3-phenylene group or a 1,4-phenylene group, more preferably a 1,3-phenylene group.
  • a specific example of the diamine represented by the general formula (4) is at least one selected from the group consisting of ortho-xylylene diamine, meta-xylylene diamine, and para-xylylene diamine, and has low viscosity and is an epoxy resin curing agent.
  • the group consisting of metaxylylene diamine and para-xylylene diamine is preferable.
  • R 2 to R 4 in the general formula (5) are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a hydrogen atom or a hydroxy group.
  • the alkyl group in R 2 to R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and still more preferably a methyl group.
  • R 2 to R 4 are the low viscosity of the obtained amino compound and amino composition, the fast curing property when used as an epoxy resin curing agent, the hardness, appearance, and water resistance of the coating film of the obtained epoxy resin composition; And from the viewpoint of improving water-containing methanol resistance, it is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a hydroxymethyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and still more preferably all of R 2 to R 4 are hydrogen atoms. Or, R 2 is a methyl group, R 3 and R 4 are hydrogen atoms, and even more preferably, all of R 2 to R 4 are hydrogen atoms.
  • aldehyde compound represented by the general formula (5) examples include furfural, 3-methylfurfural, 4-methylfurfural, 5-methylfurfural, 3-hydroxymethylfurfural, 4-hydroxymethylfurfural, and 5-hydroxymethylfurfural.
  • the aldehyde compound represented by the general formula (5) is preferably furfural, 3-methylfurfural, 4-methylfurfural, 5-methylfurfural, 3-hydroxymethylfurfural, or 4-hydroxymethylfurfural. , 5-hydroxymethylfurfural, and 4,5-dimethylfurfural, more preferably at least one selected from the group consisting of furfural and 5-methylfurfural, and even more preferably Furfural.
  • step (1) from the viewpoint of obtaining the amino compound represented by the general formula (1) and the amino composition containing the amino compound in high yield, 1 mole of the diamine represented by the general formula (4) is added.
  • 0.8 to 1.8 mol, preferably 1.0 to 1.8 mol, more preferably 1.0 to 1.5 mol, even more preferably 1.0 to 1.3 mol is reacted.
  • the reaction between the diamine represented by the general formula (4) and the aldehyde compound represented by the general formula (5) is preferably carried out under heating and stirring conditions.
  • the reaction temperature is preferably in the range of 40 to 120°C, more preferably 50 to 95°C, from the viewpoint of improving reaction efficiency and suppressing thermal deterioration of the diamine and aldehyde compound as raw materials.
  • the reaction time can be selected as appropriate, but is usually in the range of 15 minutes to 6 hours.
  • the above reaction can be carried out in a reaction solvent, but may also be carried out without a solvent.
  • the reaction in step (1) yields an imine that is a reaction product of the diamine represented by the general formula (4) and the aldehyde compound represented by the general formula (5).
  • the reaction product obtained in step (1) may be purified, or may be directly subjected to step (2) without being purified.
  • step (2) the imine obtained in step (1) is reduced and converted into an amine.
  • the reduction of the imine is preferably carried out by hydrogenation under heating and pressurizing conditions in the presence of a catalyst.
  • the catalyst used in step (2) include known hydrogenation catalysts, such as supported catalysts in which metals such as Ni, Pt, Pd, and Ru are supported on carbon, silica, alumina, diatomaceous earth, etc.
  • Homogeneous hydrogenation catalyst so-called Ziegler-type hydrogenation catalyst using an organic acid salt such as Ni, Co, Fe, Cr or a transition metal salt such as acetylacetone salt and a reducing agent such as organic aluminum; Ti, Ru, Rh, A homogeneous hydrogenation catalyst such as a so-called organometallic complex such as an organometallic compound such as Zr is used.
  • the temperature during the hydrogenation reaction is preferably 0°C or higher, more preferably 10°C or higher, even more preferably 20°C or higher, and preferably 200°C or higher, from the viewpoint of improving reaction efficiency and suppressing side reactions.
  • the temperature is preferably 150°C or lower, more preferably 100°C or lower.
  • the pressure during the hydrogenation reaction is preferably 0.01 MPaG or more, more preferably 0.1 MPaG or more, even more preferably 0.3 MPaG or more, from the viewpoint of improving reaction efficiency and suppressing side reactions, and Preferably it is 10 MPaG or less, more preferably 3 MPaG or less.
  • the reaction time is not particularly limited, but is preferably 3 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, even more preferably 30 minutes or more, and preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, and even more preferably 8 hours. It is as follows.
  • the hydrogenation reaction may be performed in the presence of a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the hydrogenation reaction, but aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, isopentane, heptane, octane, and isooctane; cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, etc. Examples include alicyclic hydrocarbons; hydrocarbon solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene, ethylbenzene, and xylene. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the catalyst is removed from the resulting reaction solution, and if necessary, purification by distillation or the like can be performed to obtain the amino compound or amino composition of the present invention.
  • the method for producing the amino composition is not limited to the above method.
  • a method of deammonizing the diamine represented by the general formula (4) and the amine represented by the following general formula (6) in the presence of a catalyst Produced by a method of reacting an alcohol represented by 7) in the presence of a catalyst in a hydrogen atmosphere; a method of reacting a diamine represented by the general formula (4) with a chloride represented by the following general formula (8); You can also.
  • preferably 0.8 to 1.8 mol, more preferably 0.8 to 1.8 mol, each of the compounds represented by the general formulas (6) to (8) are added to 1 mol of the diamine represented by the general formula (4).
  • the reaction amount is 1.0 to 1.8 mol, more preferably 1.0 to 1.5 mol, even more preferably 1.0 to 1.3 mol.
  • R 2 to R 4 are the same as above.
  • the epoxy resin curing agent of the present invention contains the amino composition of the present invention.
  • the epoxy resin curing agent has low viscosity, and when used in an epoxy resin composition, it can form a coating film with excellent water-containing methanol resistance.
  • the content of the amino composition in the epoxy resin curing agent is determined from the viewpoints of low viscosity, fast curing, hardness of the coating film of the resulting epoxy resin composition, appearance, water resistance, and improvement of water-containing methanol resistance.
  • the epoxy resin curing agent of the present invention can also contain other curing agent components in addition to the amino composition.
  • the curing agent component refers to a component contained in an epoxy resin curing agent that has two or more active hydrogens capable of reacting with the epoxy groups in the epoxy resin.
  • the other curing agent components include amine curing agents, phenol curing agents, acid anhydride curing agents, etc., and amine curing agents are preferred from the viewpoint of rapid curing.
  • the amine curing agent include polyamine compounds other than the above-mentioned amino compositions or modified products thereof.
  • the polyamine compound is not particularly limited as long as it is a compound having at least two amino groups in the molecule.
  • polyamine compound or modified product thereof examples include chain aliphatic polyamine compounds such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, and trimethylhexamethylenediamine.
  • chain aliphatic polyamine compounds such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, and trimethylhexamethylenediamine.
  • Polyamine compounds polyamine compounds having a heterocyclic structure such as N-aminomethylpiperazine and N-aminoethylpiperazine; polyether polyamine compounds; the above polyamine compounds and epoxy compounds having at least one epoxy group, unsaturated hydrocarbon compounds , carboxylic acid or a derivative thereof; Mannich reaction product obtained by reacting the above polyamine compound with a phenol compound and an aldehyde compound; Ketoimine (ketimine) obtained by reacting the above polyamine compound with a ketone compound. ); etc. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the other curing agent components in the epoxy resin curing agent is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more.
  • the upper limit of the content may be within a range that does not impair the effects of the present invention, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass.
  • the content is more preferably 20% by mass or less.
  • the epoxy resin curing agent of the present invention may further contain a known curing accelerator, non-reactive diluent, and the like.
  • curing accelerators include phenolic compounds, organic acids, organic acid salts, tertiary amines, quaternary ammonium salts, imidazoles, organic phosphorus compounds, quaternary phosphonium salts, diazabicycloalkenes, and organic metal salts. compounds, boron compounds, metal halides, and the like.
  • the non-reactive diluent include benzyl alcohol, furfuryl alcohol, tetrafurfuryl alcohol, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin, and one or more of these may be used.
  • the epoxy resin curing agent of the present invention preferably has a low content of non-reactive diluent from the viewpoint of improving the hydrous methanol resistance of the coating film of the resulting epoxy resin composition.
  • the content of the non-reactive diluent in the epoxy resin curing agent is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, Even more preferably, it is 0% by mass.
  • the active hydrogen equivalent of the epoxy resin curing agent is preferably 80 or more from the viewpoint of low viscosity, fast curing, and improving the hardness, appearance, water resistance, and hydrous methanol resistance of the resulting epoxy resin composition. From the viewpoint of improving curability, it is preferably 150 or less, more preferably 120 or less.
  • the active hydrogen equivalent (hereinafter also referred to as "AHEW”) in this specification is the mass per mole of active hydrogen derived from an amino group of the epoxy resin curing agent.
  • the AHEW of the curing agent can be calculated from the amine value.
  • Epoxy resin composition contains an epoxy resin and the epoxy resin curing agent.
  • the epoxy resin composition has a fast curing speed, and the resulting coating film has excellent hardness, water resistance, and water-containing methanol resistance.
  • the epoxy resin which is the main ingredient of the epoxy resin composition, may be any of saturated or unsaturated aliphatic compounds, alicyclic compounds, aromatic compounds, and heterocyclic compounds. From the viewpoint of improving the curing rate and forming a coating film with high hardness, appearance, water resistance, and water-containing methanol resistance, epoxy resins containing an aromatic ring or alicyclic structure in the molecule are preferred. Specific examples of the epoxy resin include epoxy resins having a glycidylamino group derived from metaxylylene diamine, epoxy resins having a glycidylamino group derived from paraxylylene diamine, and 1,3-bis(aminomethyl).
  • At least one resin selected from epoxy resins having glycidyloxy groups derived from resorcinol and epoxy resins having glycidyloxy groups derived from resorcinol can be used.
  • the above epoxy resins can also be used in combination of two or more.
  • the epoxy resins include epoxy resins having glycidylamino groups derived from metaxylylene diamine, At least one selected from the group consisting of an epoxy resin having a glycidylamino group derived from xylylene diamine, an epoxy resin having a glycidyloxy group derived from bisphenol A, and an epoxy resin having a glycidyloxy group derived from bisphenol F.
  • main component is an epoxy resin having a derived glycidyloxy group.
  • main component here means that other components may be included without departing from the spirit of the present invention, and is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass of the whole. , more preferably 90 to 100% by mass.
  • the epoxy resin as the main ingredient may contain a reactive diluent other than the above-mentioned epoxy resin from the viewpoint of improving handling properties.
  • the reactive diluent include low-molecular compounds having at least one epoxy group, such as aromatic monoglycidyl ethers such as phenyl glycidyl ether and cresyl glycidyl ether; butyl glycidyl ether, hexyl glycidyl ether, and octyl glycidyl ether.
  • alkyl monoglycidyl ethers such as decyl glycidyl ether, lauryl glycidyl ether, and tetradecyl glycidyl ether; 1,3-propanediol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6 - Diglycidyl ethers of aliphatic diols such as hexanediol diglycidyl ether are exemplified.
  • the above-mentioned reactive diluents can be used alone or in combination of two or more.
  • the content ratio of the epoxy resin and the epoxy resin curing agent in the epoxy resin composition of the present invention is the ratio of the number of active hydrogens derived from amino groups in the epoxy resin curing agent to the number of epoxy groups in the epoxy resin (epoxy resin curing agent (number of active hydrogens derived from amino groups in the resin/number of epoxy groups in the epoxy resin) is preferably 1/0.5 to 1/2, more preferably 1/0.75 to 1/1.5, and even more preferably 1 /0.8 to 1/1.2.
  • the content of the epoxy resin and epoxy resin curing agent in the epoxy resin composition is such that the ratio of the number of active hydrogens derived from amino groups in the epoxy resin curing agent to the number of epoxy groups in the epoxy resin is preferably within the above range. Although there are no limitations, the following ranges are preferred from the viewpoint of improving the curing speed and forming a coating film with high hardness, appearance, water resistance, and water-containing methanol resistance.
  • the content of the epoxy resin in the epoxy resin composition is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, and is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less.
  • the content of the epoxy resin curing agent in the epoxy resin composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably It is 40% by mass or less.
  • the content of the epoxy resin curing agent in the epoxy resin composition is preferably 20 to 60 parts by mass, more preferably 30 to 60 parts by mass, and still more preferably 40 to 60 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin as the main ingredient. It is 60 parts by mass.
  • the total content of the epoxy resin and the epoxy resin curing agent in the epoxy resin composition is preferably 40% from the viewpoint of improving low viscosity, fast curing, hardness of the coating film, appearance, water resistance, and hydrous methanol resistance.
  • % by mass or more more preferably 50% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and 100% by mass or more. mass% or less.
  • the epoxy resin composition of the present invention may further contain other components such as fillers, modifying components such as plasticizers, flow adjusting components such as thixotropic agents, pigments, leveling agents, tackifiers, and elastomer fine particles. It may be included depending on the situation.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain the non-reactive diluent and a solvent other than the non-reactive diluent (water and volatile solvent), but the content thereof is determined by the composition of the epoxy resin composition. It is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less.
  • the epoxy resin composition can be produced by mixing an epoxy resin, an epoxy resin curing agent, and other components as necessary using known methods and equipment.
  • the mixing order of each component contained in the epoxy resin composition and after preparing the epoxy resin curing agent, it may be mixed with the epoxy resin, and each component constituting the epoxy resin curing agent, Alternatively, the epoxy resin may be prepared by simultaneously mixing other components with the epoxy resin.
  • the cured product of the epoxy resin composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as "cured product of the present invention") is obtained by curing the above-mentioned epoxy resin composition by a known method. Curing conditions for the epoxy resin composition are appropriately selected depending on the application and form and are not particularly limited. The form of the cured product of the present invention is also not particularly limited, and can be selected depending on the intended use. From the viewpoint of being able to form a coating film with high hardness, appearance, water resistance, and water-containing methanol resistance, the cured product of the epoxy resin composition is preferably a film-like cured product.
  • the epoxy resin composition of the present invention can form a coating film with high hardness, appearance, water resistance, and water-containing methanol resistance, it can be used, for example, in marine paints, heavy-duty anticorrosion paints, tank paints, pipe interior paints, and exterior paints. Suitable for use in coatings such as paints and floor coatings.
  • the present invention will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the Examples below.
  • the amino composition was analyzed and evaluated by the following method.
  • GC analysis The content ratio of each component in the amino composition was measured by GC analysis.
  • the measurement conditions are as follows. Equipment: “7890B GC” manufactured by Agilent Technologies Co., Ltd. Column: “CP-Sil 8 CB for Amines” manufactured by Agilent Technologies (length 30 m, film thickness 0.25 ⁇ m, inner diameter 0.25 mm) Column temperature: 40°C 10 minutes ⁇ 20°C/min temperature increase ⁇ 250°C 10 minutes ⁇ 20°C/min temperature increase ⁇ 300°C 10 minutes Carrier gas: Helium Carrier gas flow rate: 2.2553 mL/min Inlet pressure: 22. 474psi (constant pressure mode) Detector: FID Inlet temperature: 250°C Detector temperature: 310°C
  • composition analysis of amino composition (molar ratio of amino compound (A) and amino compound (B))>
  • the molar ratio of the amino compound (A) and the amino compound (B) in the amino composition can be determined by performing 1 H-NMR analysis under the above conditions and determining the integral value of protons corresponding to the benzylic position of each amino compound. From the results, the molar ratio of amino compound (A) and amino compound (B) was calculated.
  • AHEW active hydrogen equivalent
  • the AHEW of the amino composition is determined by determining the total amine value, secondary and tertiary amine values using an automatic potentiometric titrator "AT-710S" manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd., and determining the AHEW from the results. Calculated. Total amine value was measured using 0.1 mol/L perchloric acid/acetic acid solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and secondary/tertiary amine value was measured using 0.1 mol/L hydrochloric acid (2-propanol). did.
  • ⁇ Pencil hardness> The epoxy resin composition was applied onto the base material (zinc phosphate treated steel plate) in the same manner as described above to form a coating film (thickness immediately after application: 200 ⁇ m). This coating film was heated at 23°C and 50% R. H. The pencil hardness was measured in accordance with JIS K5600-5-4:1999 after 1 and 7 days of storage under the following conditions. The results are shown in Table 2.
  • test piece was immersed in a 90% aqueous methanol solution at 23° C., and after one week, the appearance of the test piece was visually observed and the resistance to hydrous methanol was evaluated according to the following criteria.
  • the results are shown in Table 2.
  • G Slight decrease in gloss
  • F Rough surface and decrease in gloss
  • P Blisters appear or the coating dissolves
  • Example 1 Manufacture of amino composition A [Step (1)] In a separable flask with an internal volume of 300 ml equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 40.0 g (0.3 28.2 g (0.3 mol) of furfural (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise over 15 to 20 minutes while stirring under a nitrogen stream. After the dropwise addition was completed, the temperature was raised to 80°C and a reaction was carried out for 30 minutes. 1 H-NMR of the reaction product was measured, and it was confirmed that the 1 H peak derived from the aldehyde group of furfural had disappeared, indicating that the reaction was complete.
  • furfural manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • Step (2) In an autoclave (capacity 230 mL, material: SUS 316 L) equipped with a stirrer and a heater, 29.7 g of the imine obtained in step (1), 30 g of toluene, and a 5% Pd/C catalyst (NE Chemcat) as a hydrogenation catalyst were placed. Co., Ltd.; STD type) 0.3 g was charged, and the gas phase was replaced with hydrogen.
  • amino composition A Using the obtained amino composition A, GC analysis and 1 H-NMR analysis were performed under the above conditions, and the composition ratios listed in Table 1 were calculated.
  • the GC area ratio described in Table 1 means the area percentage of a component detected by gas chromatography.
  • amino composition A the content of the amino compound represented by general formula (1) (amino compound (A)) was 73% in terms of GC area ratio, and the content of the amino compound represented by general formula (3) (amino compound (B)) was 73% in terms of GC area ratio.
  • amino compound (A)) represented by general formula (1) in amino composition A was represented by the following structural formula (A1). It was found that the main component of the amino compound represented by general formula (3) (amino compound (B)) was a compound represented by the following structural formula (B1).
  • the amino compound (A) contains, in addition to the compound represented by the following structural formula (A1), a trace amount of a compound in which some or all of the unsaturated bonds of the furan ring in the compound are reduced, and the amino compound (B) contained a trace amount of a compound in which part or all of the unsaturated bonds of the furan ring in the compound were reduced, in addition to the compound represented by the following structural formula (B1).
  • Example 2 Manufacture of amino composition B
  • step (1) of Example 1 the procedure was carried out except that the amount of metaxylylene diamine charged was changed to 40.9 g (0.3 mol) and the amount of furfural charged was changed to 43.2 g (0.45 mol).
  • Amino composition B was produced in the same manner as in Example 1.
  • the composition of amino composition B is shown in Table 1, and the viscosity and AHEW at 25°C are shown in Table 2.
  • Preparation and evaluation of epoxy resin composition In Example 1, an epoxy resin composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that amino composition B was used in place of amino composition A. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 Manufacture of amino composition C
  • step (1) of Example 1 the amount of metaxylylene diamine charged was changed to 40.9 g (0.3 mol), and 5-methylfurfural (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 33 was used instead of furfural.
  • Amino composition C was produced in the same manner as in Example 1, except that .0 g (0.3 mol) was used.
  • the composition of amino composition C is shown in Table 1, and the viscosity and AHEW at 25°C are shown in Table 2.
  • amino compound (amino compound (A)) represented by general formula (1) in amino composition C was represented by the following structural formula (A2). It was found that the amino compound represented by the general formula (3) (amino compound (B)) is a compound represented by the following structural formula (B2).
  • Comparative example 1 Manufacture of comparative amino composition D
  • 40.8 g of metaxylylene diamine (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., MXDA) was charged into a 300 ml separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet tube, a dropping funnel, and a cooling tube.
  • 22.3 g of a polyfunctional epoxy resin (“jER828” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, epoxy equivalent: 186 g/equivalent) having a glycidyloxy group derived from bisphenol A was added as an epoxy compound.
  • Comparative example 2 As comparative amino composition E, a reaction product of styrene and metaxylylene diamine ("Gaskamine 240" manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., AHEW: 103) was used. Table 2 shows the viscosity of Comparative Amino Composition E at 25°C. In Example 1, an epoxy resin composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that Comparative Amino Composition E was used in place of Amino Composition A. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 3 (Preparation of Comparative Amino Composition F) Comparative amino composition F was produced in the same manner as in Example 1, except that in step (1) of Example 1, the amount of metaxylylenediamine charged was changed to 27.2 g (0.2 mol), the amount of furfural charged was changed to 39.4 g (0.4 mol), and 66.3 g of toluene was added as a solvent.
  • the composition of comparative amino composition F is shown in Table 1, and its viscosity and AHEW at 25° C. are shown in Table 2.
  • An epoxy resin composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that comparative amino composition F was used instead of amino composition A. The results are shown in Table 2.
  • Table 2 shows that the epoxy resin curing agent containing the amino composition of the present invention has a low viscosity, and the coating film of the epoxy resin composition using the curing agent has excellent hydrous methanol resistance.
  • an amino composition having low viscosity and capable of forming a coating film with excellent hydrous methanol resistance when used as an epoxy resin curing agent, and a method for producing the same, an epoxy resin curing agent containing the composition, Epoxy resin compositions and cured products thereof can be provided.

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Abstract

下記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)、及び、下記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)を含有するアミノ組成物であって、前記アミノ化合物(A)と前記アミノ化合物(B)とのモル比[(A)/(B)]が10/90~99/1であるアミノ組成物及びその製造方法、該組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、並びにその硬化物である。 NH2-CH2-X-CH2-NH-R1 (1) (式中、R1は下記一般式(2)で示される1価の基である。Xはフェニレン基である。) (式中、破線はπ結合の存在又は不存在を示し、R2~R4はそれぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基を示す。*は結合手を示す。) R1-NH-CH2-X-CH2-NH-R1 (3) (式中、R1及びXは前記と同じである。)

Description

アミノ組成物及びその製造方法、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物並びにその硬化物
 本発明は、アミノ組成物及びその製造方法、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物並びにその硬化物に関する。
 エポキシ樹脂硬化剤の一種としてポリアミン化合物が知られている。ポリアミン化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物は、船舶・橋梁・陸海上鉄構築物用の防食塗料等の塗料分野、コンクリート構造物のライニング・補強・補修材、建築物の床材、上下水道のライニング、舗装材、接着剤等の土木・建築分野にも利用されている。
 これらの中でも塗料用のエポキシ樹脂組成物は、得られる塗膜の外観、耐水性、耐薬品性、塗膜物性等が良好であることが重要である。
 脂肪族ポリアミン化合物の一種であるキシリレンジアミンは、エポキシ樹脂硬化剤として用いると速硬化性であり、さらに、他の脂肪族ポリアミンと比較して低温硬化性、耐薬品性等にも優れるという特徴を有している。しかしながらキシリレンジアミンは、大気中の二酸化炭素や水蒸気を吸収してカルバミン酸塩を生成しやすいために、キシリレンジアミンをエポキシ樹脂硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物の塗膜は白化しやすく、塗膜外観が低下する傾向があった。
 上記のような塗膜の白化を改善する方法として、キシリレンジアミンの変性物をエポキシ樹脂硬化剤として用いることが検討されている。
 例えば特許文献1には、所定のマレイン酸またはフマル酸の誘導体と、所定のポリオキシアルキレンアミン類を特定の割合で反応させ、さらにメタキシリレンジアミン等のポリアミン化合物を所定量添加して反応させたエポキシ樹脂硬化剤が開示され、該硬化剤が、炭酸ガスの影響(硬化物の表面のべたつき、白化)を受け難いことが記載されている。
 特許文献2には、1分子に少なくとも1つ以上のグリシジル基を有する化合物と、キシリレンジアミン等のジアミンとの反応生成物であるポリアミン化合物、所定のポリエーテル変性ポリシロキサン、及び所定のアミノ基変性ポリシロキサンを含有するエポキシ樹脂用硬化剤組成物が、耐水性が低下することによる白化が生じ外観が悪化するという問題を解決し、透明性等の表面外観、乾燥性(乾燥しやすい)、基材への密着性、及び耐水性に優れるエポキシ樹脂組成物を与え得ることが開示されている。
 一般に、ポリアミンの変性物であるエポキシ樹脂硬化剤は粘度が高いため、多くの場合、使用時に非反応性希釈剤等で希釈して用いる。しかしながら非反応性希釈剤を用いることにより、該硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物の塗膜の耐薬品性等が低下するおそれが生じる。
 そこで、低粘度のキシリレンジアミンの変性物として、キシリレンジアミン等のジアミンと、スチレン等のアルケニル化合物との付加反応により得られたアミノ化合物も検討されている(特許文献3)。
 ここで、特許文献4には、アミンが硬化剤となり重合硬化する接着剤に混入するものであって、2個又はそれ以上の第1級アミノ基を有するポリアミンとフルフラールとの反応生成物である潜在性硬化剤が開示されている。しかしながら該反応生成物はイミン(アルジミン)であり、アミノ化合物とは異なる。また該潜在性硬化剤は、該アルジミンが加水分解して発生するアミン、すなわち前記ポリアミンが硬化剤として作用するものであることが記載されており、ポリアミンの変性物である反応生成物それ自体がエポキシ樹脂硬化剤として作用するものではない。
 また特許文献5には、1モルのキシリレンジアミンと2モルの所定構造のアルデヒドから得られた化合物を還元して得られた化合物を有効成分とする農園芸用殺菌剤が開示されているが、該化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いた場合の効果については何ら言及されていない。
特開平11-35661号公報 特開2007-186693号公報 特開2002-161076号公報 特開平10-139849号公報 特開昭47-23530号公報
 特許文献3に記載のキシリレンジアミンの変性物であるアミノ化合物は低粘度で耐水性に優れるが、該アミノ化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いて得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の耐含水メタノール性については未だ改善の余地があった。
 本発明の課題は、低粘度性を有し、エポキシ樹脂硬化剤として用いると耐含水メタノール性に優れる塗膜を形成できるアミノ組成物及びその製造方法、該組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、並びにその硬化物を提供することにある。
 本発明者らは、所定構造のジアミンの変性物を所定の割合で含有するアミノ組成物が、上記課題を解決できることを見出した。
 すなわち本発明は、下記に関する。
[1]下記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)、及び、下記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)を含有するアミノ組成物であって、前記組成物中の前記アミノ化合物(A)と前記アミノ化合物(B)とのモル比[(A)/(B)]が10/90~99/1である、アミノ組成物。
  NH-CH-X-CH-NH-R   (1)
(式中、Rは下記一般式(2)で示される1価の基である。Xはフェニレン基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

(式中、破線はπ結合の存在又は不存在を示し、R~Rはそれぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基を示す。*は結合手を示す。)
  R-NH-CH-X-CH-NH-R   (3)
(式中、R及びXは前記と同じである。)
[2]上記[1]に記載のアミノ組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤。
[3]エポキシ樹脂と、上記[2]に記載のエポキシ樹脂硬化剤とを含有するエポキシ樹脂組成物。
[4]上記[3]に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物。
[5]下記工程(1)及び工程(2)を順に有する、上記[1]に記載のアミノ組成物の製造方法。
工程(1):下記一般式(4)で示されるジアミンと、下記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物とを反応させてイミンを得る工程
工程(2):前記工程(1)で得られたイミンを還元する工程
  NH-CH-X-CH-NH   (4)
(式中、Xは前記と同じである。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

(式中、R~Rは前記と同じである。)
[6]前記工程(1)において、前記一般式(4)で示されるジアミン1モルに対し、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物を0.8~1.8モル反応させる、上記[5]に記載のアミノ組成物の製造方法。
 本発明によれば、低粘度性を有し、エポキシ樹脂硬化剤として用いると耐含水メタノール性に優れる塗膜を形成できるアミノ組成物及びその製造方法、該組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、並びにその硬化物を提供できる。
[アミノ組成物]
 本発明のアミノ組成物は、下記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)、及び、下記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)を含有するアミノ組成物であって、前記組成物中の前記アミノ化合物(A)と前記アミノ化合物(B)とのモル比[(A)/(B)]が10/90~99/1である。
  NH-CH-X-CH-NH-R   (1)
(式中、Rは下記一般式(2)で示される1価の基である。Xはフェニレン基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

(式中、破線はπ結合の存在又は不存在を示し、R~Rはそれぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基を示す。*は結合手を示す。)
  R-NH-CH-X-CH-NH-R   (3)
(式中、R及びXは前記と同じである。)
 本発明のアミノ組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤は低粘度性を有し、さらに、該エポキシ樹脂硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物を用いると、耐含水メタノール性に優れる塗膜を形成することができる。
 本発明のアミノ組成物により上記効果が得られる理由については定かではないが、次のように考えられる。
 本発明のアミノ組成物は、例えば、キシリレンジアミンと、フルフラール又はその誘導体との反応物(イミン)を還元して得られ、この観点からは、キシリレンジアミンの変性物の1種であるといえる。上記製造方法において、アミノ組成物の反応原料としてキシリレンジアミンを用い、さらに、キシリレンジアミン中のアミノ基の置換基としてフラン環のような芳香族置換基が導入されることで疎水性が向上し、塗膜の耐水性が向上すると考えられる。また、一般にキシリレンジアミンをエポキシ化合物等で変性すると高粘度化するが、キシリレンジアミンをフルフラール又はその誘導体により変性することで、粘度上昇を抑えることができると考えられる。さらに、本発明のアミノ組成物は非反応性希釈剤等を添加して低粘度化する必要がないため、該アミノ組成物をエポキシ樹脂硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物の塗膜において、非反応性希釈剤の含有に由来する耐含水メタノール性の低下を抑えることができると考えられる。
 また本発明のアミノ組成物は、前記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)と、前記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)とを所定の割合で含有する。アミノ化合物(A)は、前記ジアミンとアルデヒド化合物とがモル比1/1で反応した反応物であるイミンを還元して得られる化合物であり(以下、該化合物を「1付加体」ということがある)、アミノ化合物(B)は、前記ジアミンとアルデヒド化合物とがモル比1/2で反応した反応物であるイミンを還元して得られる化合物である(以下、該化合物を「2付加体」ということがある)。
 特許文献5には、キシリレンジアミンと、フルフラールとがモル比1/2で反応した反応物を還元して得られる化合物であるアミノ化合物(B)が開示されている。しかしながら、1付加体であるアミノ化合物(A)を高い割合で含有する本発明のアミノ組成物は、2付加体であるアミノ化合物(B)と比較して、エポキシ樹脂硬化剤として用いた場合に、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の耐メタノール性の点で優れる。
<アミノ化合物(A)>
 本発明のアミノ組成物は、下記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)を含有する。
  NH-CH-X-CH-NH-R   (1)
(式中、Rは下記一般式(2)で示される1価の基である。Xはフェニレン基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

(式中、破線はπ結合の存在又は不存在を示し、R~Rはそれぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基を示す。*は結合手を示す。)
 前記一般式(1)において、Xはフェニレン基であり、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、又は1,4-フェニレン基のいずれかである。低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、Xは好ましくは1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基であり、より好ましくは1,3-フェニレン基である。
 前記一般式(2)において、破線はπ結合の存在又は不存在を示す。破線はπ結合が存在していることが好ましいが、π結合の一部が還元されてπ結合が不存在となっているものを含んでもよい。
 前記一般式(2)において、R~Rにおけるアルキル基は、好ましくは炭素数1~3のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基、さらに好ましくはメチル基である。
 R~Rは、低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは水素原子、メチル基、又はヒドロキシメチル基であり、より好ましくは水素原子又はメチル基であり、さらに好ましくは、R~Rのすべてが水素原子であるか、Rがメチル基でR及びRが水素原子であり、よりさらに好ましくはR~Rのすべてが水素原子である。
<アミノ化合物(B)>
 本発明のアミノ組成物は、下記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)を含有する。
  R-NH-CH-X-CH-NH-R   (3)
(式中、R及びXは前記と同じである。)
 前記一般式(3)において、Rは前記一般式(2)で示される1価の基であり、その好ましい態様も前記と同じである。
 前記一般式(3)において、Xはフェニレン基であり、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、又は1,4-フェニレン基のいずれかである。低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、Xは好ましくは1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基であり、より好ましくは1,3-フェニレン基である。
 前記アミノ組成物中のアミノ化合物(A)とアミノ化合物(B)とのモル比[(A)/(B)]は、低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、10/90~99/1であり、好ましくは20/80~99/1、より好ましくは30/70~99/1、さらに好ましくは40/60~99/1、よりさらに好ましくは50/50~99/1である。
 上記モル比は、具体的には実施例に記載の方法により求めることができる。
 前記アミノ組成物は、アミノ化合物(A)及びアミノ化合物(B)以外に、副生成物や、未反応原料である、後述する一般式(4)で示されるジアミン(キシリレンジアミン)等を含有していてもよい。但し、低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、アミノ組成物中のアミノ化合物(A)及びアミノ化合物(B)の合計含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、よりさらに好ましくは95質量%以上、よりさらに好ましくは98質量%以上であり、100質量%以下である。
 また、アミノ組成物中の、未反応原料であるキシリレンジアミンの含有量は、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
 前記アミノ組成物中のアミノ化合物(A)及びアミノ化合物(B)の合計含有量、及び、未反応原料であるキシリレンジアミンの含有量は、ガスクロマトグラフィー(GC)分析法により測定することができる。
 前記アミノ組成物の25℃における粘度は、低粘度のエポキシ樹脂硬化剤を得る観点から、好ましくは500mPa・s以下、より好ましくは300mPa・s以下、さらに好ましくは200mPa・s以下、よりさらに好ましくは100mPa・s以下、よりさらに好ましくは90mPa・s以下であり、通常、10mPa・s以上である。
 アミノ組成物の25℃における粘度は、E型粘度計を用いて、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
[アミノ組成物の製造方法]
 本発明のアミノ組成物の製造方法(以下、「本発明の製造方法」ともいう)は、下記工程(1)及び工程(2)を順に有することが好ましい。
工程(1):下記一般式(4)で示されるジアミンと、下記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物とを反応させてイミンを得る工程
工程(2):前記工程(1)で得られたイミンを還元する工程
  NH-CH-X-CH-NH   (4)
(式中、Xは前記と同じである。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

(式中、R~Rは前記と同じである。)
<工程(1)>
 工程(1)では、前記一般式(4)で示されるジアミンと、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物とを反応させてイミンを得る。
 前記一般式(4)において、Xはフェニレン基であり、1,2-フェニレン基、1,3-フェニレン基、又は1,4-フェニレン基のいずれかである。低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、Xは好ましくは1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基であり、より好ましくは1,3-フェニレン基である。
 前記一般式(4)で示されるジアミンの具体例は、オルトキシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、及びパラキシリレンジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくはメタキシリレンジアミン及びパラキシリレンジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはメタキシリレンジアミン、及び、メタキシリレンジアミン及びパラキシリレンジアミンの混合物であり、さらに好ましくはメタキシリレンジアミンである。
 前記一般式(5)におけるR~Rは、それぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基である。R~Rにおけるアルキル基は、好ましくは炭素数1~3のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基、さらに好ましくはメチル基である。
 R~Rは、得られるアミノ化合物及びアミノ組成物の低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは水素原子、メチル基、又はヒドロキシメチル基であり、より好ましくは水素原子又はメチル基であり、さらに好ましくは、R~Rのすべてが水素原子であるか、Rがメチル基でR及びRが水素原子であり、よりさらに好ましくはR~Rのすべてが水素原子である。
 前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物の具体例は、フルフラール、3-メチルフルフラール、4-メチルフルフラール、5-メチルフルフラール、3-ヒドロキシメチルフルフラール、4-ヒドロキシメチルフルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、4,5-ジメチルフルフラール、3-エチルフルフラール、4-エチルフルフラール、5-エチルフルフラール、3-プロピルフルフラール、4-プロピルフルフラール、5-プロピルフルフラール、3-ブチルフルフラール、4-ブチルフルフラール、5-ブチルフルフラール等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
 上記の中でも、得られるアミノ化合物及びアミノ組成物の低粘度性、エポキシ樹脂硬化剤として用いた際の速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物は、好ましくはフルフラール、3-メチルフルフラール、4-メチルフルフラール、5-メチルフルフラール、3-ヒドロキシメチルフルフラール、4-ヒドロキシメチルフルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、及び4,5-ジメチルフルフラールからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはフルフラール及び5-メチルフルフラールからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、さらに好ましくはフルフラールである。
 工程(1)において、前記一般式(1)で示されるアミノ化合物、及び該アミノ化合物を含有するアミノ組成物を高収率で得る観点から、前記一般式(4)で示されるジアミン1モルに対し、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物を、0.8~1.8モル、好ましくは1.0~1.8モル、より好ましくは1.0~1.5モル、さらに好ましくは1.0~1.3モル反応させる。
 前記一般式(4)で示されるジアミンと、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物との反応は、好ましくは加熱攪拌条件下で行われる。反応温度は、反応効率向上の観点、及び、原料であるジアミン並びにアルデヒド化合物の熱劣化抑制の観点から、好ましくは40~120℃、より好ましくは50~95℃の範囲である。反応時間は適宜選択できるが、通常、15分~6時間の範囲である。
 上記反応は、反応溶媒中で行うこともできるが、無溶媒で行ってもよい。
 工程(1)での上記反応により、前記一般式(4)で示されるジアミンと、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物との反応物であるイミンが得られる。工程(1)で得られた反応物は精製を行ってもよく、精製を行わずにそのまま工程(2)に供することもできる。
<工程(2)>
 工程(2)では、前記工程(1)で得られたイミンを還元し、アミンに変換する。該イミンの還元は、好ましくは触媒の存在下、加熱加圧条件で水素添加(水添)することにより行われる。
 工程(2)で用いられる触媒としては、公知の水素添加触媒が挙げられ、例えば、Ni、Pt、Pd、Ru等の金属を、カーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水素添加触媒;Ni、Co、Fe、Cr等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩等の遷移金属塩と有機アルミニウム等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型水素添加触媒;Ti、Ru、Rh、Zr等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等の均一系水素添加触媒が用いられる。
 水素添加反応時の温度は、反応効率向上の観点、及び副反応を抑制する観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは20℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。
 水素添加反応時の圧力は、反応効率向上の観点、及び副反応を抑制する観点から、好ましくは0.01MPaG以上、より好ましくは0.1MPaG以上、さらに好ましくは0.3MPaG以上であり、そして、好ましくは10MPaG以下、より好ましくは3MPaG以下である。
 反応時間は特に限定されないが、好ましくは3分以上、より好ましくは10分以上、さらに好ましくは30分以上であり、そして、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下、さらに好ましくは8時間以下である。
 水素添加反応は、溶媒の存在下で行ってもよい。該溶媒としては、水素添加反応を阻害しない限り特に限定されないが、ペンタン、ヘキサン、イソペンタン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素;トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒が例示される。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 水素添加反応後、得られた反応液から触媒を除去し、必要に応じ蒸留精製等を行って、本発明のアミノ化合物又はアミノ組成物を得ることができる。
 なお、前記アミノ組成物の製造方法は上記方法に限られない。例えば、前記一般式(4)で示されるジアミンと下記一般式(6)で示されるアミンとを触媒存在下、脱アンモニア反応させる方法;前記一般式(4)で示されるジアミンと下記一般式(7)で示されるアルコールとを触媒存在下、水素雰囲気下で反応させる方法;前記一般式(4)で示されるジアミンと下記一般式(8)で示される塩化物とを反応させる方法;により製造することもできる。その際、前記一般式(4)で示されるジアミン1モルに対し、前記一般式(6)~(8)で示される化合物を、それぞれ、好ましくは0.8~1.8モル、より好ましくは1.0~1.8モル、さらに好ましくは1.0~1.5モル、よりさらに好ましくは1.0~1.3モル反応させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

(式(6)~(8)中、R~Rは前記と同じである。)
[エポキシ樹脂硬化剤]
 本発明のエポキシ樹脂硬化剤は、前記本発明のアミノ組成物を含有する。該エポキシ樹脂硬化剤は低粘度性を有し、エポキシ樹脂組成物に用いると耐含水メタノール性に優れる塗膜を形成できる。
 エポキシ樹脂硬化剤中の前記アミノ組成物の含有量は、低粘度性、速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、よりさらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは80質量%以上、よりさらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%以下である。
 本発明のエポキシ樹脂硬化剤は、前記アミノ組成物以外に、他の硬化剤成分を含有することもできる。本明細書において硬化剤成分とは、エポキシ樹脂硬化剤中に含まれる、エポキシ樹脂中のエポキシ基と反応し得る活性水素を2つ以上有する成分を意味する。
 当該他の硬化剤成分としては、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられ、速硬化性の観点からはアミン系硬化剤が好ましい。
 アミン系硬化剤としては、前記アミノ組成物以外の、ポリアミン化合物又はその変性体が挙げられる。該ポリアミン化合物としては、分子中に少なくとも2つのアミノ基を有する化合物であれば特に制限されない。
 該ポリアミン化合物又はその変性体としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン化合物;1,2-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、トリシクロデカンジアミン、アダマンタンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-メチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-3,6-ジエチルシクロヘキサン、ジアミノジエチルメチルシクロヘキサン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン等の脂環式構造を有するポリアミン化合物;オルトキシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、及びパラキシリレンジアミン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香環を有するポリアミン化合物;N-アミノメチルピペラジン、N-アミノエチルピペラジン等の複素環式構造を有するポリアミン化合物;ポリエーテルポリアミン化合物;上記ポリアミン化合物と、少なくとも1つのエポキシ基を有するエポキシ化合物、不飽和炭化水素化合物、カルボン酸又はその誘導体等とを反応させた反応生成物;上記ポリアミン化合物と、フェノール化合物及びアルデヒド化合物とを反応させたマンニッヒ反応物;上記ポリアミン化合物と、ケトン化合物とを反応させたケトイミン(ケチミン);等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 他の硬化剤成分を用いる場合、エポキシ樹脂硬化剤中の当該他の硬化剤成分の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。当該含有量の上限は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、よりさらに好ましくは30質量%以下、よりさらに好ましくは20質量%以下である。
 本発明のエポキシ樹脂硬化剤は、さらに、公知の硬化促進剤、非反応性希釈剤等を含有することもできる。
 硬化促進剤としては、例えば、フェノール化合物、有機酸類、有機酸塩類、3級アミン類、4級アンモニウム塩類、イミダゾール類、有機リン系化合物、4級ホスホニウム塩類、ジアザビシクロアルケン類、有機金属塩化合物、ホウ素化合物、及び金属ハロゲン化物等が挙げられる。
 非反応性希釈剤としては、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、テトラフルフリルアルコール、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
 但し、本発明のエポキシ樹脂硬化剤は、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の耐含水メタノール性向上の観点から、非反応性希釈剤の含有量が少ないことが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤中の非反応性希釈剤の含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、よりさらに好ましくは1質量%以下であり、よりさらに好ましくは0質量%である。
 エポキシ樹脂硬化剤の活性水素当量は、低粘度性、速硬化性、得られるエポキシ樹脂組成物の塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは80以上であり、硬化性向上の観点から、好ましくは150以下、より好ましくは120以下である。本明細書における活性水素当量(以下「AHEW」ともいう)とは、エポキシ樹脂硬化剤の、アミノ基由来の活性水素1モルあたりの質量である。硬化剤のAHEWは、アミン価より算出することができる。
[エポキシ樹脂組成物]
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、前記エポキシ樹脂硬化剤とを含有する。該エポキシ樹脂組成物は硬化速度が速く、得られる塗膜は、硬度、耐水性、及び耐含水メタノール性に優れる。
<エポキシ樹脂>
 エポキシ樹脂組成物の主剤であるエポキシ樹脂は、飽和又は不飽和の脂肪族化合物や脂環式化合物、芳香族化合物、複素環式化合物のいずれであってもよい。硬化速度向上の観点、硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を形成する観点からは、芳香環又は脂環式構造を分子内に含むエポキシ樹脂が好ましい。
 当該エポキシ樹脂の具体例としては、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、パラキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、パラアミノフェノールから誘導されたグリシジルアミノ基及び/又はグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールAから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールFから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂、フェノールノボラックから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂及びレゾルシノールから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂が挙げられる。上記のエポキシ樹脂は、2種以上混合して用いることもできる。
 上記の中でも、硬化速度向上の観点、硬度、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を得る観点から、エポキシ樹脂としてはメタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、パラキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールAから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂、及びビスフェノールFから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種を主成分とするものが好ましく、硬化速度向上の観点、硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を形成する観点、入手性及び経済性の観点から、ビスフェノールAから誘導されたグリシジルオキシ基を有するエポキシ樹脂を主成分とするものがより好ましい。
 なお、ここでいう「主成分」とは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の成分を含みうることを意味し、好ましくは全体の50~100質量%、より好ましくは70~100質量%、さらに好ましくは90~100質量%を意味する。
 主剤であるエポキシ樹脂は、取り扱い性向上の観点から、上記エポキシ樹脂以外の反応性希釈剤を含有していてもよい。該反応性希釈剤としては、少なくとも1つのエポキシ基を有する低分子化合物が挙げられ、例えばフェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル等の芳香族モノグリシジルエーテル;ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、オクチルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシジルエーテル等のアルキルモノグリシジルエーテル;1,3-プロパンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の、脂肪族ジオールのジグリシジルエーテルが例示される。
 上記反応性希釈剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤との含有量比は、エポキシ樹脂中のエポキシ基数に対するエポキシ樹脂硬化剤中のアミノ基由来の活性水素数の比(エポキシ樹脂硬化剤中のアミノ基由来の活性水素数/エポキシ樹脂中のエポキシ基数)が、好ましくは1/0.5~1/2、より好ましくは1/0.75~1/1.5、さらに好ましくは1/0.8~1/1.2となる量である。
 エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂中のエポキシ基の数に対するエポキシ樹脂硬化剤中のアミノ基由来の活性水素数の比が好ましくは前記範囲になる量であれば制限されないが、硬化速度向上の観点、硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を形成する観点から、好ましくは以下の範囲である。
 エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下である。
 エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂硬化剤の含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上であり、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下である。
 またエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂硬化剤の含有量は、主剤であるエポキシ樹脂100質量部に対して、好ましくは20~60質量部、より好ましくは30~60質量部、さらに好ましくは40~60質量部である。
 エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の合計含有量は、低粘度性、速硬化性、塗膜の硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性向上の観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、よりさらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは80質量%以上、よりさらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%以下である。
 本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらに、充填材、可塑剤などの改質成分、揺変剤などの流動調整成分、顔料、レベリング剤、粘着付与剤、エラストマー微粒子等のその他の成分を用途に応じて含有させてもよい。
 また本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記非反応性希釈剤、並びに、非反応性希釈剤以外の溶媒(水及び揮発性溶剤)を含有してもよいが、その含有量は、エポキシ樹脂組成物中、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
<エポキシ樹脂組成物の製造方法>
 本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法には特に制限はなく、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、及び必要に応じ他の成分を公知の方法及び装置を用いて混合し、製造することができる。エポキシ樹脂組成物に含まれる各成分の混合順序にも特に制限はなく、前記エポキシ樹脂硬化剤を調製した後、これをエポキシ樹脂と混合してもよく、エポキシ樹脂硬化剤を構成する各成分、並びにその他の成分と、エポキシ樹脂とを同時に混合して調製してもよい。
[硬化物]
 本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物(以下、単に「本発明の硬化物」ともいう)は、前記エポキシ樹脂組成物を公知の方法で硬化させたものである。エポキシ樹脂組成物の硬化条件は用途、形態に応じて適宜選択され、特に限定されない。
 本発明の硬化物の形態も特に限定されず、用途に応じて選択することができる。硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を形成できる観点からは、当該エポキシ樹脂組成物の硬化物は膜状の硬化物であることが好ましい。
<用途>
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬度、外観、耐水性、及び耐含水メタノール性の高い塗膜を形成できることから、例えば、船舶塗料、重防食塗料、タンク用塗料、パイプ内装用塗料、外装用塗料、床材用塗料等の塗料用途に好適に用いられる。
 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、アミノ組成物の分析及び評価は以下の方法により行った。
<ガスクロマトグラフィー(GC)分析>
 アミノ組成物中の各成分の含有量比の測定は、GC分析により行った。測定条件は下記のとおりである。
 装置;アジレント・テクノロジー(株)製「7890B GC」
 カラム;アジレント・テクノロジー(株)製「CP-Sil 8 CB for Amines」(長さ30m、膜厚0.25μm、内径0.25mm)
 カラム温度;40℃10分→20℃/分昇温→250℃10分→20℃/分昇温→300℃10分
 キャリアーガス:ヘリウム
 キャリアーガス流速:2.2553mL/分
 注入口圧力:22.474psi (定圧力モード)
 検出器:FID
 注入口温度:250℃
 検出器温度:310℃
1H-NMR分析>
 得られたアミノ組成物中に含まれる各成分の構造同定は、1H-NMR分析により行った。測定条件は下記のとおりである。
 核磁気共鳴分光計;ブルカー・バイオスピン(株)製 AVANCEIII-500
 プローブ;5mmφ二重共鳴多核種プローブ(BBFO Plus Smart プローブ)
 重溶媒;重クロロホルム
 測定核;1H
 測定温度;室温
<アミノ組成物の組成分析(アミノ化合物(A)とアミノ化合物(B)とのモル比)>
 アミノ組成物中のアミノ化合物(A)とアミノ化合物(B)とのモル比は、前記条件で1H-NMR分析を行って各アミノ化合物のベンジル位に相当するプロトンの積分値を求め、その結果からアミノ化合物(A)とアミノ化合物(B)のモル比を算出した。
<粘度の測定>
 アミノ組成物(硬化剤)の25℃における粘度は、東機産業(株)製のE型粘度計「TVE-35H型粘度計 コーンプレートタイプ」を用いて測定した。
<活性水素当量(AHEW)の測定>
 アミノ組成物(硬化剤)のAHEWは、京都電子工業(株)製の電位差自動滴定装置「AT-710S」を用いて全アミン価、2級・3級アミン価を求め、その結果からAHEWを算出した。全アミン価は0.1mol/L過塩素酸・酢酸溶液(関東化学(株)製)を用いて、2級・3級アミン価は0.1mol/L塩酸(2-プロパノール)を用いて測定した。
<指触乾燥>
 基材としてリン酸亜鉛処理鋼板(パルテック(株)製;SPCC-SD PB-N144 0.8×70×150mm)を用いた。23℃、50%R.H.条件下で、基材上に各例のエポキシ樹脂組成物をアプリケーターを用いて塗布し、塗膜を形成した(塗布直後の塗膜厚み:200μm)。この塗膜を23℃、50%R.H.条件下で保存し、1日、及び7日経過後に指触により以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
 Ex:優秀(約50Nの力で親指を押し付けた際も塗膜のべたつきがなく、指紋の残存もなし)
 G:良好(約50Nの力で親指を押し付けた際に塗膜のべたつきはないが、指触後の指紋の残存あり)
 F:可(約50Nの力で親指を押し付けた際に塗膜のべたつきあり)
 P:不良(未硬化)
<鉛筆硬度>
 前記と同様の方法で基材(リン酸亜鉛処理鋼板)上にエポキシ樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した(塗布直後の厚み:200μm)。この塗膜を23℃、50%R.H.条件下で保存し、1日、及び7日経過後にJIS K5600-5-4:1999に準拠して鉛筆硬度を測定した。結果を表2に示す。
<耐水スポット試験>
 前記と同様の方法で基材(リン酸亜鉛処理鋼板)上にエポキシ樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した(塗布直後の厚み:200μm)。この塗膜を23℃、50%R.H.条件下で保存し、1日、及び7日経過後に塗膜表面にスポイトで純水を2~3滴滴下し、その箇所を50mLスクリュー管瓶で蓋をした。24時間経過後に水を拭き取り、外観を目視観察して、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
 Ex:全く変化なし
 G:わずかに変化はあるが、使用上問題なし
 F:やや白化あり
 P:著しい白化あり
<外観(透明性/光沢)>
 前記と同様の方法で、基材(リン酸亜鉛処理鋼板)上に各例のエポキシ樹脂組成物をアプリケーターを用いて塗布し、塗膜を形成した(塗布直後の塗膜厚み:200μm)。この塗膜を23℃、50%R.H.条件下で保存し、1日経過後の外観を目視観察して、透明性及び光沢を以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
(透明性)
 Ex:濁りがない
 G:わずかに濁りがあるが、使用上問題ない
 F:やや白濁あり
 P:白濁
(光沢)
 Ex:光沢あり
 G:やや光沢が劣るが、使用上問題ない
 F:光沢が少ない
 P:光沢なし
<RCI乾燥時間(半乾燥)>
 ガラス板(太佑機材(株)製 25×348×2.0mm)上に、23℃、50%R.H.条件下、各例のエポキシ樹脂組成物を76μmのアプリケーターを用いて塗布し、塗膜を形成した。塗膜を形成したガラス板を塗料乾燥時間測定器(太佑機材(株)製)にセットし、測定器の針が塗膜表面を引っかいた際の条痕を観察して、半乾燥への到達時間(針の跡が塗膜の中から塗膜表面上に浮き出てくる時間)を測定した。結果を表2に示す。時間が短い方が、硬化速度が速いことを示す。
<耐含水メタノール性>
 前記と同様の方法で、基材(リン酸亜鉛処理鋼板)上に各例のエポキシ樹脂組成物をアプリケーターを用いて塗布し、塗膜を形成した(塗布直後の塗膜厚み:200μm)。この塗膜を23℃、50%R.H.条件下で保存し、7日経過後に非塗装部を錆止め塗料(関西ペイント(株)製「ミリオンプライマー」及び「ミリオンクリヤー」)でシールして試験片を作製した。
 23℃条件下で、前記試験片を90%メタノール水溶液に浸漬し、1週間経過後に試験片の外観を目視観察して、耐含水メタノール性を以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
 Ex:外観変化なし
 G:わずかに光沢が減少
 F:表面荒れがあり、光沢が減少
 P:ブリスター発生、もしくは塗膜の溶解が起こる
実施例1
(アミノ組成物Aの製造)
〔工程(1)〕
 撹拌装置、温度計、窒素導入管、滴下漏斗及び冷却管を備えた内容積300ミリリットルのセパラブルフラスコに、メタキシリレンジアミン(三菱瓦斯化学(株)製、MXDA)40.0g(0.3モル)を仕込み、窒素気流下、撹拌しながら、フルフラール(東京化成工業(株)製)28.2g(0.3モル)を15分~20分かけて滴下した。滴下終了後、80℃に昇温して30分間反応を行った。反応生成物のH-NMRを測定し、フルフラールのアルデヒド基由来のHのピークが消失していることを確認し、反応終了とした。その後、反応生成物にトルエンを加え、共沸脱水により系内の水分を除去し、メタキシリレンジアミンとフルフラールとのモル比1/1の反応物であるイミンを得た。
〔工程(2)〕
 撹拌機及びヒーターを備えたオートクレーブ(容量230mL、材質:SUS316L)に、工程(1)で得られたイミンを29.7g、トルエン30g、水素添加触媒として5%Pd/C触媒(エヌ・イーケムキャット(株)製;STDタイプ)0.3gを仕込み、気相部を水素置換した。その後、撹拌しながら昇温を開始し、1時間で液温を80℃にした後、水素で1MPaGに加圧した。その後、液温80℃の条件下、圧力を1MPaGに保つように水素供給を随時行いながら反応を1.5時間継続させた。得られた反応液を濾過し、水素添加触媒を除去した後、真空下で濃縮し、工程(1)で得られたイミンの還元物であるアミノ組成物a 28.8gを得た。得られたアミノ組成物aから減圧蒸留によって、残存するメタキシリレンジアミンを留去し、アミノ組成物A 26.2gを得た。
 得られたアミノ組成物Aを用いて、前記条件によりGC分析及びH-NMR分析を行い、表1に記載の組成比を算出した。GC分析においては、アミノ組成物A 0.1gをメタノール1gに溶解させた溶液を測定試料として用いた。なお、表1に記載のGC面積比とは、ガスクロマトグラフィーで検出された成分の面積百分率を意味する。
 アミノ組成物A中、一般式(1)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(A))の含有量は、GC面積比で73%、一般式(3)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(B))の含有量は、GC面積比では27%であり、アミノ化合物(A)とアミノ化合物(B)とのモル比(A/B)は84/16であった。また、アミノ組成物Aの25℃における粘度及びAHEWを表2に示した。
 アミノ組成物Aを前記条件にて1H-NMR分析した結果、アミノ組成物A中の、一般式(1)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(A))は下記構造式(A1)で示される化合物が主成分であり、一般式(3)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(B))は下記構造式(B1)で示される化合物が主成分であることが判った。なお、アミノ化合物(A)は、下記構造式(A1)で示される化合物以外に、該化合物におけるフラン環の不飽和結合の一部又は全部が還元された化合物を微量含み、アミノ化合物(B)は、下記構造式(B1)で示される化合物以外に、該化合物におけるフラン環の不飽和結合の一部又は全部が還元された化合物を微量含んでいた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

 構造式(A1)で示される化合物の1H-NMR化学シフト:δ7.36ppm(dd、1H、-O-C=)、δ7.30~7.20ppm(m、4H、-C -)、δ6.31ppm(dd、1H、-O-CH=C-)、δ6.18ppm(dd、1H、-O-CH=CH-C=)、δ3.85ppm(s、2H、-C -NH)、δ3.78ppm(d、4H、-NH-C -CO、-C-C -NH-)、δ1.58ppm(s、3H、-N-、-N
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

 構造式(B1)で示される化合物の1H-NMR化学シフト:δ7.36ppm(dd、2H、-O-C=)、δ7.30~7.20ppm(m、4H、-C -)、δ6.31ppm(dd、2H、-O-CH=C-)、δ6.18ppm(dd、2H、-O-CH=CH-C=)、δ3.78ppm(d、8H、-NH-C -CO、-C-C -NH-)、δ1.75ppm(s、2H、-N-)
(エポキシ樹脂組成物の調製及び評価)
 主剤であるエポキシ樹脂として、ビスフェノールAから誘導されたグリシジルオキシ基を有する液状エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製「jER828」、エポキシ当量186g/当量)を使用し、エポキシ樹脂硬化剤として、上記アミノ組成物Aを使用した。
 エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を表2に示す配合量となるよう配合して23℃にて撹拌、混合し、エポキシ樹脂組成物を調製した。主剤エポキシ樹脂中のエポキシ基数に対するエポキシ樹脂硬化剤中の活性水素数の比(エポキシ樹脂硬化剤中の活性水素数/主剤エポキシ樹脂中のエポキシ基数)は1/1となるようにした。
 得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、前述の方法で各種評価を行った。結果を表2に示す。
実施例2
(アミノ組成物Bの製造)
 実施例1の工程(1)において、メタキシリレンジアミンの仕込み量を40.9g(0.3モル)、フルフラールの仕込み量を43.2g(0.45モル)に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりアミノ組成物Bを製造した。アミノ組成物Bの組成を表1に、25℃における粘度及びAHEWを表2に示した。
(エポキシ樹脂組成物の調製及び評価)
 実施例1において、アミノ組成物Aに替えてアミノ組成物Bを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でエポキシ樹脂組成物の調製及び評価を行った。結果を表2に示す。
実施例3
(アミノ組成物Cの製造)
 実施例1の工程(1)において、メタキシリレンジアミンの仕込み量を40.9g(0.3モル)に変更し、フルフラールに替えて、5-メチルフルフラール(東京化成工業(株)製)33.0g(0.3モル)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法によりアミノ組成物Cを製造した。アミノ組成物Cの組成を表1に、25℃における粘度及びAHEWを表2に示した。
 アミノ組成物Cを前記条件にて1H-NMR分析した結果、アミノ組成物C中の、一般式(1)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(A))は下記構造式(A2)で示される化合物であり、一般式(3)で示されるアミノ化合物(アミノ化合物(B))は下記構造式(B2)で示される化合物であることが判った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

 構造式(A2)で示される化合物の1H-NMR化学シフト:δ7.30~7.19ppm(m、4H、-C -)、δ6.04ppm(dd、1H、-O-C(CH)=C-)、δ5.89~5.88ppm(m、1H、-O-C(CH)=CH-C-)、δ3.86ppm(s、2H、-C-C -NH、)、δ3.78ppm(d、2H、-C-C -NH-)、δ3.73ppm、(d、2H、-NH-C -CO-CH)、δ2.27ppm(s、3H、-C )、δ1.55ppm(s、3H、-N-、-N
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

 構造式(B2)で示される化合物の1H-NMR化学シフト:δ7.30~7.19ppm(m、4H、-C -)、δ6.04ppm(dd、2H、-O-C(CH)=C-)、δ5.89~5.88ppm(m、2H、-O-C(CH)=CH-C-)、δ3.78ppm(d、4H、-C-C -NH)、δ3.73ppm、(d、4H、-NH-C -CO-CH)、δ2.27ppm(s、6H、-C )、δ1.67ppm(s、2H、-N-、-N
(エポキシ樹脂組成物の調製及び評価)
 実施例1において、アミノ組成物Aに替えてアミノ組成物Cを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でエポキシ樹脂組成物の調製及び評価を行った。結果を表2に示す。
比較例1
(比較アミノ組成物Dの製造)
 撹拌装置、温度計、窒素導入管、滴下漏斗及び冷却管を備えた内容積300ミリリットルのセパラブルフラスコに、メタキシリレンジアミン(三菱瓦斯化学(株)製、MXDA)40.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら、エポキシ化合物として、ビスフェノールAから誘導されたグリシジルオキシ基を有する多官能エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製「jER828」、エポキシ当量:186g/当量)22.3g(メタキシリレンジアミン中の活性水素数/エポキシ化合物中のエポキシ基数=10/1となる量)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃に昇温して2時間反応を行い、MXDA-jER828反応組成物を得た。ここにベンジルアルコールを、全体量の40質量%となる量を添加して希釈し、前記反応組成物の濃度が60質量%溶液である、比較アミノ組成物Dを得た。比較アミノ組成物D(ベンジルアルコールを含む全量)のAHEWは98であった。また、比較アミノ組成物D(ベンジルアルコールを含む全量)の25℃における粘度を表2に示した。
(エポキシ樹脂組成物の調製及び評価)
 実施例1において、アミノ組成物Aに替えて比較アミノ組成物Dを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でエポキシ樹脂組成物の調製及び評価を行った。結果を表2に示す。
比較例2
 比較アミノ組成物Eとして、スチレンとメタキシリレンジアミンとの反応生成物(三菱瓦斯化学(株)製「Gaskamine240」、AHEW:103)を用いた。比較アミノ組成物Eの25℃における粘度を表2に示した。
 実施例1において、アミノ組成物Aに替えて比較アミノ組成物Eを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でエポキシ樹脂組成物の調製及び評価を行った。結果を表2に示す。
比較例3
(比較アミノ組成物Fの製造)
 実施例1の工程(1)において、メタキシリレンジアミンの仕込み量を27.2g(0.2モル)、フルフラールの仕込み量を39.4g(0.4モル)に変更し、溶媒としてトルエン66.3gを加えたこと以外は、実施例1と同様の方法により比較アミノ組成物Fを製造した。比較アミノ組成物Fの組成を表1に、25℃における粘度及びAHEWを表2に示した。
(エポキシ樹脂組成物の調製及び評価)
 実施例1において、アミノ組成物Aに替えて比較アミノ組成物Fを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でエポキシ樹脂組成物の調製及び評価を行った。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表2より、本発明のアミノ組成物を含むエポキシ樹脂硬化剤は低粘度であり、該硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物の塗膜は、耐含水メタノール性に優れることがわかる。
 本発明によれば、低粘度性を有し、エポキシ樹脂硬化剤として用いると耐含水メタノール性に優れる塗膜を形成できるアミノ組成物及びその製造方法、該組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、並びにその硬化物を提供できる。

 

Claims (6)

  1.  下記一般式(1)で示されるアミノ化合物(A)、及び、下記一般式(3)で示されるアミノ化合物(B)を含有するアミノ組成物であって、前記組成物中の前記アミノ化合物(A)と前記アミノ化合物(B)とのモル比[(A)/(B)]が10/90~99/1である、アミノ組成物。
      NH-CH-X-CH-NH-R   (1)
    (式中、Rは下記一般式(2)で示される1価の基である。Xはフェニレン基である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式中、破線はπ結合の存在又は不存在を示し、R~Rはそれぞれ独立に水素原子又はヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基を示す。*は結合手を示す。)
      R-NH-CH-X-CH-NH-R   (3)
    (式中、R及びXは前記と同じである。)
  2.  請求項1に記載のアミノ組成物を含有するエポキシ樹脂硬化剤。
  3.  エポキシ樹脂と、請求項2に記載のエポキシ樹脂硬化剤とを含有するエポキシ樹脂組成物。
  4.  請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物。
  5.  下記工程(1)及び工程(2)を順に有する、請求項1に記載のアミノ組成物の製造方法。
    工程(1):下記一般式(4)で示されるジアミンと、下記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物とを反応させてイミンを得る工程
    工程(2):前記工程(1)で得られたイミンを還元する工程
      NH-CH-X-CH-NH   (4)
    (式中、Xは前記と同じである。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (式中、R~Rは前記と同じである。)
  6.  前記工程(1)において、前記一般式(4)で示されるジアミン1モルに対し、前記一般式(5)で示されるアルデヒド化合物を0.8~1.8モル反応させる、請求項5に記載のアミノ組成物の製造方法。

     
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