JPH04306220A - ゴム改質エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
ゴム改質エポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
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Description
特性を改善するために使用できるエラストマー改質フェ
ノール組成物、硬化性エポキシ樹脂組成物およびこのよ
うな組成物から作られた塗料に関する。 【0002】 【発明の背景】ゴム改質エポキシ樹脂は周知である。エ
ラストマー化合物の配合または共反応によるゴム改質は
、靱性、低いプロフィル特性(profilechar
acteristics )、可撓性、および接着性の
ようなエポキシ樹脂の物理的特性を改善して、腐食およ
び剥離(chip)に対する抵抗性が改善された塗膜用
の樹脂を生成させるために使用される。自動車産業にお
いては、耐蝕性および耐剥離性(chip resis
tance )を有する粉末塗装が下塗として用いられ
ている。例えば、米国特許第4,581,424号、第
4,602,053号、第4,608,313号、およ
び第4,614,683号においては、耐剥離性下塗剤
として有用な、有機溶剤を基とする非常に多くの塗料が
提案されている。しかしながら、これらの塗料は揮発性
有機化合物(VOC)を多量に含んでおり、そしてこの
高い含有量は揮発性有機化合物に関する行政機関の指針
に従おうとする産業に問題を引き起こす。 【0003】揮発性有機化合物の含有量が極めて低いと
いう利点を有する粉末塗料は、例えば米国特許第4,8
04,581号に提案されており、そしてこれには、ポ
リエポキシドと末端に官能基をもつジエン含有重合体5
ないし35重量%とから誘導されたエラストマー改質エ
ポキシ、およびカルボキシ官能基をもつポリエステルか
らなる塗料が開示されている。前記米国特許明細書には
、粉末塗料として用いられるエポキシ樹脂が、末端に官
能基をもつジエン含有重合体約35重量%以下で変性で
きると述べられているけれども、エポキシ樹脂中に存在
する高い含有量のゴム改質剤は塗料の安定性および粘度
の問題に寄与することがわかった。それ故、本発明の目
的はエポキシ樹脂を基とする粉末塗料において使用する
ための硬化剤を提供することであり、そしてこのような
塗料は満足な流れ抵抗と高い耐衝撃性を示す。 【0004】 【発明の構成および具体的な説明】本発明によれば、4
0℃ないし200℃の温度において、触媒の存在下に、
エポキシ基が本質的に完全に消費されるのに十分な時間
、1分子に付き平均1個よりも多いエポキシ基を有する
エポキシ樹脂(a)、エポキシ基またはヒドロキシ基と
反応する官能基を1分子に付き少なくとも1.5個含む
官能化エラストマー(b)および(a)に関して当量よ
りも過剰の二価フェノール(c)を、反応混合物の状態
で接触させることによって得られる。1分子に付き平均
少なくとも1.5個の末端ヒドロキシル基および300
gないし2000gのフェノール当量を有する、エラス
トマー改質フェノール組成物が提供される。 【0005】好適な官能化(されている)エラストマー
(b)は、一般にエラストマー分子の末端または中間部
分に官能基をもつ、いずれかのエラストマーである。好
適な官能基は、例えば、カルボキシ基、アミノ基、ヒド
ロキシル基、エポキシ基、メルカプタン基、酸無水物基
およびイソシアネート基を包含している。フェノール化
合物(c)およびエポキシ樹脂(a)を改質するのに有
用な、末端に官能基をもつジエン含有重合体は、好まし
くは式X−B−Xで表され、式中Bは、C4 ないしC
10ジエン;C4 ないしC10ジエンおよびビニル芳
香族単量体(例えばスチレン、アルキル置換スチレン、
ハロ置換スチレン);C4 ないしC10ジエンおよび
ビニルニトリル(例えばアクリロニトリルまたはメタク
リロニトリル);C4 ないしC10ジエン、ビニルニ
トリルおよびビニル芳香族単量体;またはC4 ないし
C10ジエン、ビニルニトリルおよび式CH2 =CR
−COOR1 (式中RおよびR1 は互いに独立して
、または共に、水素またはC1 ないしC10アルキル
である)で表されるアクリレート;から選ばれる物質の
重合によって生じる重合体主鎖である。Xはフェノール
性ヒドロキシル基またはオキシランと反応できるいずれ
かの反応基であり得る。好適なXは、例えばカルボキシ
基、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、メルカプ
タン基、酸無水物基およびイソシアネート基を包含して
いる。 【0006】好ましくは、末端に官能基をもつジエン含
有重合体は、末端にカルボキシル基をもつポリプタジエ
ン、末端にカルボキシル基をもつポリ(ブタジエン−ア
クリロニトリル)、末端にカルボキシル基をもつポリ(
ブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸)であり、
末端にカルボキシル基をもつポリ(ブタジエン−アクリ
ロニトリル)(CTBN)が最も好ましい。中間部分に
官能基をもつ好適なエラストマー(b)は、例えば、カ
ルボキシル化ポリブタジエン、カルボキシル化ポリ(ブ
タジエン−スチレン)、中間ブロック(ミッド−ブロッ
ク)カルボキシル化ポリ(スチレン−エチレン/ブタジ
エン−スチレン)、アミノ化ポリ(ブタジエン−スチレ
ン)、メルカプト−ポリブタジエン、エポキシ化ポリブ
タジエンおよびエポキシ化ポリ(ブタジエン−スチレン
)を包含している。 【0007】官能基をもつ好適な弾性重合体の市販品の
例は、ビー・エフ・グッドリッチ(B. F. Goo
drich)製のハイカー(HYCAR)(HYCAR
は商標である)と称する、末端にカルボキシ基をもつ液
状重合体およびシェル・ケミカル・カンパニー製のクラ
トン(KRATON)(KRATONは商標である)と
称する、カルボキシル化熱可塑性エラストマーを包含し
ている。官能基をもつエラストマーは、その主鎖が水素
添加されている、水素添加重合体であり得る。このエラ
ストマーはランダム共重合体、ブロック共重合体、ラジ
カル共重合体または星状(スター)共重合体であり得る
。官能基をもつ(官能化されている)エラストマーの数
平均分子量は、好ましくは1,000ないし50,00
0の範囲内にある。 【0008】官能基をもつ最も好ましいエラストマーで
ある、末端にカルボキシル基をもつブタジエン−アクリ
ロニトリル共重合体は、一般に0〜30重量%のアクリ
ロニトリルと70〜100重量%のブタジエンからなる
共重合体、好ましくは10〜26重量%のアクリロニト
リルと74〜90重量%のブタジエンからなる共重合体
を包含している。末端のカルボキシル基に加えて、アミ
ノ基、フェノール基、ヒドロキシル基、エポキシ基、メ
ルカプタン基または酸無水物基のような他の官能基が連
鎖上で垂れ下がっていてもよい。典型的には、末端に官
能基をもつジエン含有重合体の官能価は1.1〜2.5
の範囲内、好ましくは1.8〜2.3の範囲内の値を有
する。一般に、末端にカルボキシル基をもつブタジエン
−アクリロニトリル共重合体は3,000〜5,000
の範囲、好ましくは3,200〜4,300の範囲の数
平均分子量を有する。このような重合体の市販品の例は
、ハイカー(HYCAR)という商標の下にビー・エフ
・グッドリッチから入手できる重合体を包含している。 【0009】好ましくは、本発明のエラストマー改質フ
ェノール組成物は、化合物(a)+(b)+(c)の合
計重量を基にして、5〜35重量%の官能化エラストマ
ー(b)を含んでいる。好適なフェノール化合物(c)
は、例えばレゾルシノール、カテコール、2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノール
A)、4,4′−スルホニルジフェノールおよびジヒド
ロキシジフェニルメタンのような、芳香族核またはポリ
芳香族核に結合している2個のヒドロキシル基をもつ二
価のフェノールを包含する多価フェノールである。好ま
しい二価フェノールはビス(ヒドロキシフェニル)アル
カンであり、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパンが最も好ましい。 【0010】エラストマー改質フェノール組成物は一般
に、末端ヒドロキシル基を含み、かつ300g〜200
0g、好ましくは400g〜1000gのフェノール当
量を有する生成物を得るために、エポキシ樹脂(a)を
、官能化されているエラストマー(b)およびエポキシ
樹脂に関して過剰の当量の多価フェノールと反応させる
ことによって製造される。好ましくは、エラストマー改
質フェノール組成物は、米国特許第4,767,832
号明細書に記載されているように、触媒の存在下で化学
量論的に過剰の二価フェノールを線状ジエポキシ樹脂と
反応させることによって製造される。末端に平均して少
なくとも1.5個の反応性フェノール性ヒドロキシル基
を有するエラストマー改質フェノール組成物の目的が達
成される限り、官能基をもつエラストマー、ジエポキシ
樹脂および二価フェノールを併流の形で加えて互いに反
応させるか、あるいは順次加えて段階的に反応させるこ
とができる。混合物中のフェノール化合物の量は、所望
の分子量範囲を得るために、一般にエポキシ樹脂の1な
いし4、好ましくは1.5ないし2モル当量である。 【0011】エポキシ樹脂(a)の不存在下で官能化エ
ラストマー(b)を加えるときには、エラストマー改質
フェノール組成物について所望のフェノール当量を得る
ために、続いてエポキシ樹脂(a)および当量よりも過
剰の二価フェノール(c)を加えることができる。官能
基をもつエラストマーによるフェノール化合物の改質は
一般に、エポキシ基の本質的に完全な消費を達成するた
めの0.5〜5時間の反応時間の間、40℃〜200℃
の範囲内、好ましくは140℃〜190℃の範囲内の温
度で遂行される。改質用触媒は0.01〜1.0重量%
の量で反応混合物に添加される。好適な触媒はトリブチ
ルアミンのような第三アミン触媒、塩化テトラブチルア
ンモニウムのような第四アンモニウム塩、燐酸トリフェ
ニルのような第三燐酸エステル、沃化エチルトリフェニ
ルホスホニウムのような第四ホスホニウム塩、AMC−
2(オクタン酸クロム塩)のような金属塩、および段階
反応における触媒の組合せを包含しており、沃化エチル
トリフェニルホスホニウム(ETPPI)のような第四
ホスホニウム塩が好ましい。概してフェノール化合物(
c)、エポキシ樹脂(a)および官能化エラストマー(
b)の反応生成物は、冷却すると、砕け易い固体になる
。 【0012】使用されるエポキシ樹脂(a)は1よりも
大きい、好ましくは2以上の1,2−エポキシ当量を有
する。エポキシ樹脂(a)は線状または分枝鎖状、飽和
または不飽和の、脂肪族、脂環式、芳香族または複素環
式であり得る。本発明において使用するのに適したエポ
キシ樹脂の例は、ポリハイドリック化合物のポリグリシ
ジルエーテル、臭素化エポキシド、エポキシノボラック
または類似のポリヒドロキシフェノール樹脂、グリコー
ルまたはポリグリコールのポリグリシジルエーテル、お
よびポリカルボン酸のポリグリシジルエステルを包含し
ている。好ましくはエポキシ樹脂は多価フェノールのポ
リグリシジルエーテルである。好ましい多価フェノール
はビスフェノール−Aである。好適なエポキシ樹脂の市
販品の例は高級なエピコート(EPIKOTE)828
(EPIKOTEは商標である)、すなわち約380の
平均分子量と180〜195の範囲のエポキシ当量(E
EW)を有する2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル
)プロパンのジグリシジルエーテルである、シェル・ケ
ミカル・カンパニーの製品を包含している。 【0013】本発明はまた、エポキシ樹脂(i)および
このエポキシ樹脂(i)を硬化させるのに有効な量の、
エラストマー改質フェノール組成物(ii)からなる、
エポキシ樹脂組成物に関するものである。このような硬
化性エポキシ樹脂組成物は耐蝕耐剥離性塗料として使用
することができる。所望ならば、或る特定の塗料におい
て、エポキシ樹脂(i)を、官能化されているエラスト
マー(b′)で改質することができる。エポキシ樹脂(
i)の改質に適している、このような官能化エラストマ
ー(b′)は、一般に前記の官能化エラストマー(b)
のいずれでもよく、好ましくは(b′)は(i)の重量
に基づいて、1〜20重量%の量で存在する。粉末塗装
の適用において、エラストマー改質フェノール組成物(
ii)とともに使用するのに適しているエポキシ樹脂(
i)は、一般に前述の固体エポキシ樹脂(a)のいずれ
でもよい。液体のエポキシ樹脂が、例えばビスフェノー
ル−Aによって固体の状態に改善されるならば、それら
のエポキシ樹脂を使用してもよい。エポキシ樹脂(i)
は一般に500ないし2000の範囲のEEWおよび1
000ないし3500の範囲の平均分子量を有する。こ
れよりも高いEEWおよび分子量を有するエポキシ樹脂
が、意図する用途、例えば押出機または溶融配合機にお
いて加工できるならば、この樹脂を使用してもよい。 【0014】エポキシ樹脂(i)のエラストマー改質は
適当な方法のいずれで遂行してもよいが、その方法は一
般にエラストマーの官能基とエポキシ樹脂(i)のオキ
シラン基との間の接触付加反応による方法である。この
反応は適当な溶剤中で遂行することができる。粉末塗料
用として用いるために、その生成物はその後単離させる
ことができる。エポキシ樹脂(i)は、まず最初に官能
化エラストマー(b′)で改質してから、その品質を向
上させるか、あるいは最初にエポキシ樹脂の品質を向上
させてから、改質するか、あるいは品質の向上と改質を
1つの段階で遂行することができる。官能基をもつエラ
ストマー(b′)によるエポキシ樹脂(i)の改質は一
般に、0.5〜5時間の反応時間の間、40℃〜200
℃の範囲内、好ましくは140℃〜180℃の範囲内の
温度において遂行される。改質用の触媒は、反応混合物
の全重量に基づいて、0.01〜1.0重量%の量で反
応混合物に添加される。フェノール改質のための触媒と
同じ触媒が適しており、沃化エチルトリフェニルホスホ
ニウムのような第四ホスホニウム塩が好ましい。エポキ
シ樹脂(i)と官能化エラストマー(b)との反応生成
物は、冷却されると、500〜3,000の範囲、好ま
しくは700〜2,500の範囲のEEWを有する、砕
け易い固体となる。 【0015】本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物におい
て、エポキシ成分(i)のフェノール成分(ii)に対
する当量比は、一般に0.7:1ないし1:0.7の範
囲内、好ましくは1:0.8ないし1:1の範囲内にあ
る。表1はエポキシ樹脂(i)のためのCTBN改質剤
(b)の粘度と百分率との間の関係を示している。15
0℃および175℃の両方におけるこの粘度のデータは
、組成物が約25重量%またはそれ以上の改質剤を含む
ときに、粘度が著しく上昇することを示している。それ
故、エポキシ樹脂は一般に約25重量%未満の改質剤に
よって改質される。表2は本発明のエラストマー改質フ
ェノール組成物におけるCTBN改質剤(b)のTgと
百分率との間の関係を示している。表2から、(b)が
35重量%を超えるところでは、一般にTgが約50℃
よりも低いということが導かれる。それ故、エラストマ
ー改質フェノール組成物は一般に5〜35重量%の範囲
の官能化エラストマー(b)を含んでいる。エラストマ
ー改質フェノール組成物中の官能化エラストマー(b)
の量は、エポキシ樹脂成分(i)の中の官能化エラスト
マー(b′)の量にしたがって、本発明の範囲内でかな
り変化することができるが、その量は好ましくは5〜2
5重量%の範囲にある。 【0016】本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は他の
硬化剤、例えばアミン、カルボキシ官能性ポリエステル
、ポリカルボン酸またはその他のフェノール系誘導体を
含むことができる。エポキシ樹脂(i)および本発明の
エラストマー改質フェノール組成物はその他の添加剤、
例えば触媒、顔料、充填剤、光安定剤および酸化防止剤
を含むことができ、粉末塗料として用いるときには、流
れ調整剤、アンチ−ポッピング剤(anti−popp
ing agent)、および粉末流動材(powde
r flow material)のような通例の粉末
塗料添加剤も含有させることができる。一般に、流れ調
整剤を使用するとき、それは粉末塗料全体の重量に基づ
いて0.05〜5.0重量%の量で存在する。アンチポ
ッピング剤は、焼付の間に揮発性材料が塗膜から逃れる
のを許すように、塗料に添加することができる。ベンゾ
インは通例好ましいアンチポッピング剤であって、使用
するときには、粉末塗料全体の重量に基づいて0.5〜
3.0重量%の量で存在する。 【0017】さらに、粉末塗料は貯蔵中のパウダーケー
キングを低減させるための粉末流動添加剤(powde
r flow agent )として溶融シリカを含有
することができる。 溶融シリカの例として、キャボット社(Cabot C
orporation )によって販売されているCA
B−O−SIL(CAB−O−SILは商標である)が
ある。粉末流動添加剤を使用するとき、それは粉末塗料
全体の重量に基づいて、0.1〜1.0重量%の量で存
在する。本発明のエラストマー改質粉末塗料は、このよ
うな塗料の架橋速度を増大させるため、随意に少量割合
の触媒を含有することができる。焼付温度は通常120
℃〜240℃の範囲内にある。好適な触媒は第四アンモ
ニウム塩、第四ホスホニウム塩、ホスフィンおよびイミ
ダゾールである。触媒は一般に塗料の全重量を基にして
、0〜5重量%の量で塗料中に存在する。 【0018】本発明の粉末塗料の実施態様によれば、塗
料の成分を溶融配合(メルトブレンディング)すること
によって、熱硬化型の耐剥離性粉末塗料が調製される。 これは、まず最初に遊星形ミキサーで各成分を乾式配合
し、ついで80℃ないし130℃の範囲内の適当な温度
で混合物を押出機により溶融配合することによって成し
遂げることができる。つぎに、この押出物を冷却してか
ら粉砕して微粒子状の配合物にする。ついで、熱硬化型
の耐剥離性粉末塗料は、例えば、金属、例えば鋼または
アルミニウムのような支持体の上に直接塗布することが
できる。プラスチックおよび複合材料のような非金属の
支持体も使用できる。静電吹付により、あるいは流動床
の利用によって塗布することができる。静電吹付が好ま
しい方法である。塗料粉末は、硬化後2.0ないし15
.0mmの塗膜厚さを提供するように、シングルスウィ
ープ(single sweep)または数回のパス(
pass)の形で塗布することができる。 【0019】支持体は均一、かつより厚い粉末の沈着を
促進させるため、粉末塗料の塗布に先立って、随意に予
熱してもよい。塗料粉末を塗布した後、粉末が塗布され
た支持体は、典型的には、121℃〜204℃において
1〜60分間、好ましくは149℃〜204℃において
10〜30分間焼付ける。この粉末塗料は直接裸の金属
の上に、例えば下塗剤が塗布されていない未処理の鋼、
または予備処理を施した、すなわち燐酸塩処理を施して
、下塗剤を施してない鋼の上に直接塗布することができ
る。粉末塗料はまた、粉末塗料を塗布する前に硬化した
か、または硬化していない電着下塗剤の薄い(0.8m
m〜2mm)層を有する燐酸塩処理鋼の上に塗布するこ
とができる。金属支持体の上の電着下塗は、例えば、P
PGインダストリーズ社(PPG Industrie
s, Inc.)から入手できるユニプライム(UNI
PRIME)3150(UNIPRIMEは商標である
)下塗剤のような、陰極電着下塗剤組成物であり得る。 本発明の或る局面によれば、粉末塗料を未硬化の電着下
塗の上に直接塗布し、ついで149℃ないし177℃の
温度に10分間ないし30分間加熱することによって粉
末塗料層を共硬化できることが予期される。 【0020】本発明の粉末塗料は、エラストマー改質剤
がエポキシ成分にしか混入されていない従来の粉末塗料
に比べて、改善された流れ特性を示す。さらに、本発明
の粉末塗料は表4に示されるように、優れた耐衝撃性を
具えている。エラストマー改質粉末塗料を塗布し、そし
て硬化させた後、塗布層の上に少なくとも1層のトップ
コート層を塗布することができる。このトップコートは
、例えば、メラミン樹脂とともに硬化した、ポリエステ
ルを基とする塗膜、メラミン樹脂とともに硬化した、ア
クリル酸を基とする塗膜、メラミン樹脂とともに硬化し
た、アクリル酸およびポリエステル含有塗膜またはアク
リル酸グリシジル塗膜のような、エポキシを基とする塗
膜であり得る。トップコートは溶剤を基とする塗膜、溶
剤を含まない塗膜、水を基とする塗膜または粉末塗膜で
あり得る。エラストマー改質粉末塗料層はこのようなト
ップコートばかりでなく、電着下塗層にも優れた被膜間
密着性を示し、それによって金属支持体上のすべての複
合塗膜に対する優れた耐剥離性を提供する。 【0021】本発明の塗料は、所望の剥離防止保護を与
えるために、自動車の適用において利用することができ
る。例えば、電着プライマー層、本発明の硬化性エポキ
シ樹脂組成物を含有する層、およびトップコート層を含
む自動車用コーティングを、石片の影響を受け易い車の
部分の上で使用することができる。同様に、電着プライ
マー層およびエラストマー改質粉末含有層を含むコーテ
ィングを、一般にトップコートが施されない場所の基部
コーティングとして使用できる。本発明の被覆物品はあ
らゆる温度範囲、すなわち−23℃ないし38℃の温度
および自動車が通常遭遇するあらゆる腐蝕環境において
耐剥離性、耐蝕性、および優れた被膜間密着を維持する
。さらに、金属支持体上のエラストマー改質エポキシ含
有層およびその上のトップコート層を含むコーティング
は、概して自動車の適用ほどには腐蝕性でない環境、例
えば家庭電化製品のコーティングにおいても使用するこ
とができ、このコーティングはなお一層耐剥離性および
優れた被膜間密着を提供する。 【0022】 【実施例】実施例1〜5 下記の表1は、粘度と、エポキシ樹脂の中で、このエポ
キシ樹脂と反応したCTBNの百分率との関係を示すた
めに調製された5種のエラストマー改質エポキシ樹脂(
i)および基準組成物の組成を示している。頂部が開い
ている0.11リットルの金属製容器の中に入れたCT
BN 1300X8(ビー・エフ・グッドリッチ社か
らHYCARとして入手できる)10g、ビスフェノー
ル−A(BPA)25.10gおよびエピコート(EP
IKOTE)828 64.90gを、すべてのBP
Aが溶融するまで、攪拌しながら、200℃のホットプ
レート上で加熱した。つづいて、0.06gのETPP
I触媒を添加し、そして攪拌しながら温度を徐々に18
0℃まで上昇させた。約180℃において反応を3時間
続け、この時点で容器をホットプレートから移して、室
温で冷却させた。その結果生成した脆い樹脂状物質を、
後に続く評価のため微細な粒子に粉砕した。 【0023】エポキシ樹脂成分2〜5は、エピコート樹
脂、CTBNおよびBPAの割合を表1に示されるよう
に変化させた点を除き、同一条件下で製造した。これら
のゴム改質エポキシ樹脂の特性を、同様な方法で製造し
た、表1の非弾性エポキシ樹脂(STD)と比較した。 表から、エポキシ中に20重量%よりも多いエラストマ
ーを導入すると、容認できないほど高い溶融粘度を生ず
ることがわかる。 【0024】 【表1】
表1 C
TBN改質エポキシ樹脂
組成
STD 1
2 3 4 5CT
BN 1300X8 (g) 0
10 15 20
25 30ビスフェノール A (
g) 27.89 25.10 23
.71 22.31 20.92 19.
52エピコート 828 (g) 72.1
1 64.90 61.22 57.69
54.08 50.48ETPPI (g)
−−−−−−−−−−−−−(0
.06)−−−−−−− 合計 (g)
−−−−−−−−−−−−−−100
−−−−−−−−
特性EEW 計算値
720 833 904 9
89 1091 1216
測定値 704
860 1090 1275
1288 1441 溶液粘度、 (メチルエチルケトン中 40重量%) (mpa.s) 13.
3 (測定されず、相分離)溶融粘度(pa.s)
150℃ 2.
48 4.96 7.52 10.
4 40.5* 60.6* 1
75℃ 0.75 1
.50 2.60 3.80 14
.0 21.2 ガラス転移点、 DSC、中間点、℃ 59.7
58.2 56.4 58.7
62.2 62.7 メトラー融点、℃
88.6 89.3 91
.0 92.5 101.5 104.
3 * ゲルに近い 【0025】実施例6〜10 下記の表2は、粘度と、添加されたCTBN百分率との
間の関係を示すために調製された5種のエラストマー改
質フェノール組成物および基準組成物の組成を示してい
る。頂部が開いている0.11リットルの金属製容器の
中に入れたCTBN1300X8 10g、エピコー
ト828 42.9gおよびBPA 47.1gを
、すべてのビスフェノール−Aが溶融するまで、攪拌し
ながら、200℃のホットプレート上で加熱した。つづ
いて、0.06gのETPPI触媒を添加し、そして攪
拌しながら温度を徐々に180℃まで上昇させた。約1
80℃において反応を3時間続け、この時点で容器をホ
ットプレートから移して、室温で冷却させた。その結果
生成した脆い樹脂状物質を、後に続く評価のため微細な
粒子に粉砕した。 【0026】BPA、CTBNおよびエピコートの割合
を表2に示されるように変化させた点を除き、同一条件
下で、実験的なエラストマー改質フェノール硬化剤7〜
10を製造した。これらのエラストマー改質フェノール
硬化剤の特性を、表2において基準の非弾性フェノール
(STD)と比較する。表から、エラストマー改質の範
囲の上方部分においても、エラストマー改質フェノール
の溶融粘度(150℃)がほぼ10.0 pa.s に
留まることがわかる。 【0027】 【表2】
表2 CTBN改
質線状フェノール組成物
組成
STD 6
7 8 9 10C
TBN 1300X8 (g) 0
10 15 20
25 30ビスフェノール A
(g) 47.2 42.9 4
0.5 38.1 35.7 33
.3 エピコート 828(g) 52.4
47.1 44.5 41.9
39.3 36.7 ETPPI (g)
−−−−−−−−−−−−−(0
.06)−−−−−−− 合計 (g)
−−−−−−−−−−−−−−100
−−−−−−−−
特性フェノール
のEEW 計算値
720 765 793 8
24 857 894
測定値 718
713 706 711
726 739 溶液粘度、 (メチルエチルケトン中 40重量%)(mpa.s) 22.5
30.1 32.1 36.3
40.0 48.4 溶融粘度(pa.s)
150℃ 11
.7 10.9 10.8 9.9
2 8.90 9.51 1
75℃ 2.50 2
.54 2.72 2.84 2.
92 3.39 ガラス転移点、 DSC、中間点、℃ 77.5
70.0 69.9 62.7
58.8 54.2 メトラー融点、℃
105 104 1
01 96.3 94.9 90.
9 【0028】実施例11 10%のゴム改質物を含む固体のエポキシ樹脂を次のよ
うにして製造した。2リットルのガラス樹脂ケトル中に
651.5gのエピコート828(EEW188を有す
る液状エポキシ樹脂)、248.5gのビスフェノール
−A(フェノール当量114)および100.0gのC
TBN1300X8を入れた。攪拌機、コンデンサー、
サージチューブおよび温度計のための4個の開口を有す
る蓋をケトルに取り付けた。樹脂ケトルを囲む電気マン
トルヒーターを用いて混合物の温度を1時間で90℃ま
で上昇させた。ついで、0.3gのETPPI触媒を添
加してから混合物を30分間で160℃まで加熱して発
熱反応を起こさせ、そして3.5時間170℃に保持し
た。生成物をアルミニウムの鍋の中に注いで冷却し、固
化させた。この材料の特性は下記の表3に示される。 【0029】実施例12 10%のゴム改質物を含む固体のエラストマー改質フェ
ノール組成物を次のようにして製造した。2リットルの
ガラス樹脂ケトル中に406.7gのエピコート828
、493.3gのBPAおよび100gのCTBN13
00X8を入れた。0.6gのETPPIを使用した点
を除き、装置および処理手順は実施例11と同じであっ
た。この材料の特性は下記の表3に示される。 【0030】実施例13 20%のゴム改質物を含む固体のエラストマー改質フェ
ノール組成物を次のようにして製造した。2リットルの
ガラス樹脂ケトル中に838gのエピコート828、7
62gのBPAおよび400gのCTBN1300X8
を入れた。1.2gのETPPI触媒を使用した点を除
き、装置および処理手順は実施例11と同じであった。 この材料の特性は下記の表3に示される。 【0031】実施例14 固体のエポキシ樹脂を次のようにして製造した。2リッ
トルのガラス樹脂ケトル中に1358.2gのエピコー
ト828、501.8gのBPAを入れた。実施例11
と同じ装置において、最初の混合物を1時間にわたって
90℃に加熱した後、1.1gのETPPI触媒を加え
た。ついで混合物を1時間で160℃に加熱して発熱反
応を起こさせ、そして1.5時間170℃に保持した。 つぎに140gのエピコート(EPIKOTE)DPS
−155(EPIKOTE DPS−155は商標で
ある)、エポキシフェノール ノボラック樹脂を加え
てから、180℃において前の材料と1.5時間混合し
た。 均質な生成物をアルミニウム鍋の中に注いで冷却し、そ
して固化させた。この材料の特性は下記の表3に示され
る。 【0032】実施例15 20%のゴム改質物を含む固体のエポキシ樹脂を次のよ
うにして製造した。2リットルのガラス樹脂ケトル中に
584.6gのエピコート828、215.4gのBP
Aおよび200gのCTBN1300X8を入れた。装
置、処理手順およびETPPI触媒の添加量は実施例1
1と同じであった。この材料の特性は下記の表3に示さ
れる。 【0033】 【表3】
表3 実施例
11 12 13
14 15 エポキシ当量
(g) 812 −−
− −−− 561
1075 フェノール当量(g)
−−− 415 758
−−− −−− 溶融粘度 1
50℃、(pa.s) 5.3
2.8 13.4 1.8
16.0 メトラー融点、℃
91 91
100 84 95 ガ
ラス転移点、 DSC、中間点、℃ 47
59 63
50 58 【0034】表から、エラ
ストマー改質フェノール組成物の溶融粘度(実施例12
および13参照)は、ゴム改質エポキシ樹脂組成物の溶
融粘度(実施例11および15参照)よりも低いことが
わかる。さらに、エラストマー改質フェノール組成物の
ガラス転移点は、同様なゴム含有量において、エラスト
マー改質エポキシ樹脂組成物と比較するとき、これより
も高い。低い溶融粘度を有するゴム改質フェノール組成
物は、ゴムで改質されているか、それともゴムで改質さ
れていないエポキシ樹脂組成物と組み合わせたとき、溶
融粘度が低く、かつ流動性の高い調合生成物を導く。例
えば、これは、最終生成物中に10%のゴム組成物を含
有させることを望むときに有利となる。従来の粉末塗料
について、最終的に10%のゴムを含む組成物を得るた
めには、20%のゴムを含む溶融粘度の高いエポキシ樹
脂(実施例15参照)を、従来の硬化剤とともに使用し
なければならない。しかしながら、溶融粘度の低いエラ
ストマー改質フェノール組成物中にエラストマー成分を
組み入れるときには、20%のゴムで改質されたエポキ
シ樹脂よりも低い溶融粘度を有する、低い百分率のゴム
を組み入れたエポキシ樹脂または非エラストマー(エラ
ストマーを組み入れてない)エポキシ樹脂を使用するこ
とができる。全般的に低い粘度は改善された流動性を生
ずる。さらに、エラストマー改質フェノール組成物の高
いガラス転移点は、混ぜ物のない生成物および調合され
た生成物が大きい耐焼結性を有することを示している。 【0035】実施例16〜17並びに比較例AおよびB
下記の表4は、本発明の種々のエラストマー改質粉末塗
料の特性と従来の粉末塗料の特性とを比較している。S
TDはエラストマー改質剤を含まない粉末塗料である。 実施例16は10重量%のCTBNで改質されたフェノ
ール組成物および10重量%のCTBNで改質されたエ
ポキシ樹脂成分を有する粉末塗料である。実施例17は
20重量%のCTBNで改質されたフェノール組成物お
よびエラストマー改質物を含まないエポキシ樹脂を有す
る粉末塗料である。比較例Aは酸官能基をもつポリエス
テル樹脂で硬化される従来のエポキシ樹脂であり、そし
て比較例Bは酸官能基をもつポリエステル硬化剤と組み
合わせた、CTBNで改質したエポキシ樹脂の粉末塗料
である。これらのすべての例において、固体のエポキシ
樹脂(固体の粉末塗料樹脂、すなわちエピコート(EP
IKOTE)2002(EPIKOTE2002は商標
である)および10%のポリアクリレート流れ調整剤、
すなわちエピコート(EPIKOTE)2002−FC
−10(EPIKOTE2002−FC−10は商標で
ある)(シェル・ケミカル・カンパニーから入手できる
))を使用した。 【0036】表4に一覧に示した成分をそれぞれ遊星形
ミキサーで約2〜3分間混合してから、バス(Buss
)PR−46押出機を通して溶融混合した。押出物を冷
却ロール上で冷却し、大きい塊(チャンク)に砕き、そ
してハンマーミルで粉砕して微細な粉末にした。つぎに
100メッシュの篩で篩って過大の粒子を除いた。その
結果得られた粉末塗料を、アースさせた鋼板の上に、静
電スプレーガンを用いて静電式に吹き付けた。最終的に
約2mmの厚さを有する層を塗布して、これを204℃
のオーブン中で10分間硬化させた。これらのエラスト
マー改質粉末塗料の性能は下記の表4に示される。これ
らの性能データから、エラストマー改質フェノール組成
物を含有する粉末塗料の177℃における傾斜板上の流
動性は、従来の硬化剤(B)を有するエラストマー改質
エポキシ樹脂含有塗料よりも、ほぼ44〜63mm優れ
ている。傾斜板によって示される流動性の高い数値は、
一般に塗布の適用において流動性が改善されていること
を示している。驚くべきことに、エラストマー改質フェ
ノール硬化剤を含む粉末塗料の耐衝撃性が改善される。 177℃における耐衝撃性は、他の典型的な粉末塗料に
関する耐衝撃性よりも遙かに優れている。 【0037】 【表4】
表4 エ
ラストマー改質粉末塗料 実施例(比較例) STD
16 17
A B エピコート 2002
432 83
−− 200
−− エピコート 2002−FC−10
65 65 65
65 65 実施例
15 −−
−− −−
−− 251 実施例 11
−− 281
−− −−
−− 実施例 13
−− −− 25
1 −− −− 実施例
14 −−
−− 278
−− −− エピコート硬化剤 P−
201** 97 −−
−− −−
−− エピコート硬化剤 P−202** 5
6 −− 56
−− −− 実施例 12
−−
220 −− −−
−− ポリエステル樹脂*
−− −−
−− 379 328 ベン
ゾイン −−
−− −−
6 6 2−メチルイミダゾー
ル −− 1
−− −− −−
TiO2
350 350 350
350 350
* DS
Mから入手できる、酸官能基をもつポリエステル樹脂P
−2230** シェル・ケミカル・カンパニーから
入手できる、末端にフェノール基をもつ 高級な
硬化剤の商標 【0038】 【表5】
表4(つづき)
性能ゲル化時間、秒 176℃ 290
229 204
240 182
202℃ 131
103 93 10
5 82 光沢% 20°
98 97
93 90
86 60°
100 100 9
8 94 92 色調: L(白色度) 92.8
89.6 89.7
92.4 89.1 a(赤/緑、+
/−) −1.1 −1.2
−1.0 −1.1
0 b(黄/青、+/−) 3.3
4.2 5.5
0 5.8 メチルエチルケトン抵
抗性 −−−100回の往復摩擦にすべて合格−
−−−鉛筆硬度
−−−すべて7Hの引掻硬度値を示した−−−−外
観、滑らかさ、 (1〜5、最良〜最悪) 1
2〜3 3 1〜2
3 傾斜板流動性: 10分 204℃、mm 7
5 49 34
63 36 20分 17
7℃、mm 78
63 44 56
35 耐衝撃性、 cm.kg: a)表面 1
84 184 175
115 184 裏
面 184
184 184
12 184 b)表面
115 184
184 12
104 裏面
35 184
184 12 35
──────────── a)S型Qパネル上に2mmの被膜を塗布し、ついで2
04℃において10分間硬 化させた。 b)2mmの被膜を塗布し、ついで177℃において1
0分間硬化させた。
Claims (13)
- 【請求項1】 40℃ないし200℃の温度において
、触媒の存在下に、エポキシ基が本質的に完全に消費さ
れるのに十分な時間、 −1分子に付き平均1個よりも多いエポキシ基を有する
エポキシ樹脂(a)、 −エポキシ基またはヒドロキシ基と反応する官能基を1
分子に付き少なくとも1.5個含む官能化エラストマー
(b)および −(a)に関して当量よりも過剰の二価フェノール(c
) を、反応混合物の状態で接触させることによって得られ
る、1分子に付き平均少なくとも1.5個の末端ヒドロ
キシル基および300gないし2000gのフェノール
当量を有する、エラストマー改質フェノール組成物。 - 【請求項2】 (b)の量が、(a)+(b)+(c
)の合計重量に基づいて、5〜35重量%である請求項
1の組成物。 - 【請求項3】 (a)が、1ないし4モル当量の(c
)と反応する線状ジエポキシ樹脂である請求項1ないし
2のいずれか1項の組成物。 - 【請求項4】 触媒が第四ホスホニウム塩である請求
項1ないし3のいずれか1項の組成物。 - 【請求項5】 −エポキシ樹脂(i)および−(i)
を硬化させるのに有効な量の、請求項1ないし4のいず
れか1項の組成物(ii)を含有する硬化性エポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項6】 (i)が、官能基をもつエラストマー
(b′)をさらに含有する請求項5の組成物。 - 【請求項7】 (b′)が、(i)の重量に基づいて
、1ないし20重量%の量で存在する請求項6の組成物
。 - 【請求項8】 エラストマー化合物(b)および(b
′)が、独立して、または共に、末端に官能基をもつエ
ラストマーX−B−Xであり、そして式中BがC4 な
いしC10ジエン;C4 ないしC10ジエンおよびビ
ニル芳香族単量体;C4 ないしC10ジエンおよびビ
ニルニトリル;C4 ないしC10ジエンおよびビニル
ニトリルおよびビニル芳香族単量体;C4 ないしC1
0ジエンおよびビニルニトリルおよび(アルキル)アク
リレート;からなる群から選ばれる物質の重合によって
生じる重合体主鎖であり;そしてXはカルボキシ基、ア
ミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプタン基、
酸無水物基およびイソシアネート基からなる群から選ば
れる請求項1ないし7のいずれか1項の組成物。 - 【請求項9】 (b)および(b′)が、独立して、
または共に、末端にカルボキシ基をもつポリ(ブタジエ
ン−アクリロニトリル)である請求項8の組成物。 - 【請求項10】 (i)および(ii)の当量比が0
.7:1.0ないし1.0:0.7の範囲にある請求項
7ないし9のいずれか1項の組成物。 - 【請求項11】 エポキシ樹脂(a)および(i)が
、独立して、または共に、2,2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパンのジグリシジルエーテルである請
求項1ないし10のいずれか1項の組成物。 - 【請求項12】 二価フェノール(c)が2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンである請求項1
ないし11のいずれか1項の組成物。 - 【請求項13】 請求項5ないし12のいずれか1項
の組成物からなる塗料。
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