JPH08100045A - スチレン化樹脂水性分散物 - Google Patents

スチレン化樹脂水性分散物

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JPH08100045A
JPH08100045A JP7164235A JP16423595A JPH08100045A JP H08100045 A JPH08100045 A JP H08100045A JP 7164235 A JP7164235 A JP 7164235A JP 16423595 A JP16423595 A JP 16423595A JP H08100045 A JPH08100045 A JP H08100045A
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amine
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aqueous
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ウーウエ・ノイマン
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ミッヒヤエル・ヘーネル
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アヒム・フエルカー
Gerd Walz
ゲルト・ウアルツ
Susanne Wehner
スーザネ・ウエーナー
Peter Ziegler
ペーター・ツイーグラー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スチレン化樹脂水性分散物 【構成】 この分散物は、A)アルアルキル化エポキシ
樹脂を基本成分とするイオン性樹脂、B)ブロックド−
ポリイソシアネートおよびC)少なくとも1種類の遊離
基重合し得るオレフィン性不飽和モノマーより成るポリ
マーを含有しており、その際にエポキシ樹脂の合成に使
用されるビスフェノールの一部または全部が少なくとも
1つのアルアルキル基で置換されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水性合成樹脂分散物に
関する。
【0002】
【従来技術】電着塗装においては、水溶性基本成分とし
てのカチオン性のアミン変性エポキシ樹脂と架橋剤とし
ての、アルコールおよび/またはアミンでブロックされ
たポリイソシアネートとをバインダーとして含有する電
着塗料が有利に使用される。防食の理由で、最近では、
ビスフェノールAを基本成分として合成されており且つ
プロトン性溶剤、例えばアルコールおよびグリコールお
よび/または非プロトン溶剤、例えばケトンおよび芳香
族化合物中でアミンと反応させて水に可溶性とされたエ
ポキシ樹脂が使用されている。
【0003】ビスフェノールAを基本成分とするエポキ
シ樹脂は正に明らかに防食に適しており、それ故にアミ
ノ変性エポキシ樹脂の合成に使用するのが有利である。
これらのそれぞれのバインダー成分を製造するために
は、粘度および反応性の理由から、溶剤を使用する必要
がある。例えば基本樹脂の合成ではプロトン性溶剤(例
えばアルコール、グリコール類)および非プロトン性溶
剤(例えばケトン、エステルまたは芳香族化合物)がそ
して架橋剤成分の合成では非プロトン溶剤が使用されて
いる。
【0004】しかしながら公知の通り、陰極電着(CE
D)塗装浴の溶剤含有量が増加するにつれて、均一電着
性が悪くなり、過剰塗装が生じ且つ排水および排気中に
流出する溶剤の量が増加する。この理由で溶剤は水中分
散処理の前および/または後にバインダーから例えば蒸
留(ストリッピング)によってまたは限外濾過によって
取り除く必要がある。これらの方法は方法次第で溶剤の
一部が分散物中に残ってしまう結果をもたらし、特に水
性層からのいわゆる“ストリッピング”の場合におよび
限外濾過の場合に、捨てなければならない比較的に多量
の溶剤−水混合物が生じてしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、有機溶剤を実質的に含まない水性CEDバインダー
分散物の合理的で且つ経済な製造方法を開発することで
ある。ドイツ特許出願公開第4,314,297号明細
書には、例えば塩水噴霧試験で良好な耐久性を示す塗膜
をもたらす改善された合成樹脂分散物が開示されてい
る。
【0006】ドイツ特許出願公開第4,314,297
号明細書に規定されそしてバンダーの合成のための溶剤
として使用される不飽和モノマーの場合、該モノマーを
最適なものとするのに必要とされるパラメータは、エポ
キシ樹脂を基本成分とする極性エポキシ−アミン付加物
と該モノマーとの相容性または“相互作用”である。こ
の相容性がないことの問題は、例えばa)モノマー(特
に芳香族ビニル化合物、例えばスチレン)中で製造され
るエポキシ−アミン付加物の粘度の増加におよびb)焼
付操作の間の溶融粘度に現れる。
【0007】
【課題を解決するための手段】驚くべきことに、フリー
デルクラフト−アルキル化による方法でビスフェノール
Aをアルケニル芳香族化合物と反応させそしてこの様に
側鎖変性されたビスフェノールA誘導体をa)エポキシ
樹脂の合成にまたはb)エポキシ−アミン付加物の合成
に使用し、その際にバインダー成分の製造を、後で乳化
−または懸濁重合によって水不溶性ポリマーに転化され
る不飽和モノマーの存在下に行うことによって、エポキ
シ−アミン付加物とモノマー(特にビニル芳香族化合
物、例えばスチレン)との相互作用を最適化することが
可能となった。この様にして5〜8のpH範囲で安定し
ている水性分散物が得られる。
【0008】本発明の対象は、A)フリーデルクラフト
法に従ってアルアルキル化されたエポキシ樹脂を基本成
分とするイオン性樹脂、B)ブロックド−ポリイソシア
ネートおよび少なくとも1種類の遊離基重合し得るオレ
フィン性不飽和モノマーC)より成るポリマーを含有し
ている水性合成樹脂分散物である。本発明の水性合成樹
脂分散物は少なくとも1種類のモノマーC)、イオン性
エポキシ樹脂A)およびブロックド−ポリイソシアネー
トより成る混合物を水性分散物に転化しそしてこの分散
物を遊離基重合に付すことによって製造される。
【0009】この場合、エポキシ樹脂の合成に使用され
るビスフェノールの一部または全部はいずれの場合にも
少なくとも一つのアルアルキル基で置換されている。適
するイオン性樹脂A)はアニオン性樹脂およびカチオン
性樹脂の両方であるが、カチオン性樹脂はその良好な均
一電着性および防食性のために有利である。カチオン性
樹脂は有利には活性水素原子、例えば水酸基、第一−ま
たは第二アミノ基およびチオール基を有している。これ
らの基は塗料が架橋剤、例えばブロックド−ポリイソシ
アネートにて硬化する時に反応中心として役立つ。
【0010】成分A)は有機酸で中和することによって
水希釈性となるアミノ−エポキシ樹脂が有利である。か
ゝるアミノ−エポキシ樹脂は一般に30〜150mg
(KOH)/gのアミン価、50〜500mg(KO
H)/gの水酸基価および250〜10,000g /モ
ル、好ましくは300〜5000g /モルの数平均分子
量(Mn)を有している。アミン価の下限は好ましくは
45であり、特に好ましくは70であり、一方、上限は
120、特に好ましくは100mg(KOH)/gであ
るべきである。アミン価が低すぎる場合には、溶解性が
不十分であり、また過度の中和は電着浴での酸性pH値
をもたらす。もしアミン価が大きすぎる場合には、電着
で接着性の悪い塗膜またはブリスターのある表面をもた
らす。
【0011】アミノエポキシ樹脂の例には、ポリグリシ
ジルエーテル、ポリグリシジルエステルおよびポリグリ
シジルアミンより成る群のから選ばれた好ましくは末端
エポキシ基を持つエポキシ基含有樹脂と飽和−および/
または不飽和第二−および/または第一アミンまたはア
ミノアルコールのそれぞれとの反応生成物である。これ
らは少なくとも一つの第一および/または第二ヒドロキ
シ基によって、ジアルキルアミノ基によっておよび/ま
たはケチミンの形成によって一時的に保護されている第
一アミノ基によって変性されていてもよい。
【0012】水酸基含有アミノエポキシ樹脂は分子当た
り好ましくは2つの1,2−エポキシ基を持つポリグリ
シジルエーテルから得られる。本発明の場合、ポリグリ
シジルエーテルは好ましくは、フリーデルクラフト法で
アルアルキル化された下記式のポリグリシジルエーテル
を意味する:
【0013】
【化2】
【0014】〔式中、
【0015】
【化3】
【0016】R1 、R1'、R1"は互いに無関係に−Hお
よび/または−Cm H2mであり、R2 は−(CHR4 )
m −、好ましくは−CH2 −であり、R3 、R3 ’は互
いに無関係に−Hおよび/または−Cm H2m、ハロゲ
ン、好ましくは−Hであり、R4 はHまたは種々の置換
基を場合によっては有している低級アルキル基であり、
nは0〜8、好ましくは1〜6であり、mは1〜8、好
ましくは1であり、t、uは互いに無関係に0〜4であ
る。〕 これらのポリグリシジルエーテルは、第一段階で1種類
以上の化合物、例えば4,4’−ジヒドロキシジフェニ
ルメタン(ビスフェノールA)、4,4’−ジヒドロキ
シジフェニルプロパン(ビスフェノールF)、4,4’
−ジヒドロキシベンゾフェノンおよびジヒドロキシナフ
タレンの異性体とアルケニル芳香族化合物とを酸性触媒
の存在下にフリーデルクラフト−アルキル化の方法で反
応させそして次にその反応生成物を反応性エポキシ化合
物、例えばハロヒドリン(例えばエピクロロヒドリンま
たはメチルエピクロロヒドリン)と反応させる。
【0017】本発明に適するアルアルキル化ポリフェノ
ール類の製法は、本願と同時に出願したドイツ特許出願
第P4,436,097.5号明細書に記載されてい
る。ポリグリシジルエーテルの為のこの様に変性された
構成成分は、a)エピクロロヒドリンの様なエピハロヒ
ドリンまたはメチルエピクロロヒドリンをアルアルキル
化ジフェノールと反応させて、約300〜5000g /
モルの数平均分子量Mnおよび約170〜2500g /
モルのエポキシ当量(分子当たりのエポキシ基の平均数
で分子量を割った値)を有するポリグリシジルエーテル
を得ることで得られる。適する分子量を持つポリエポキ
シドは、アルアルキル化ジフェノールと例えばエピクロ
ロヒドリンとのモル比を選択するかまたはモノマーのジ
グリシジルエーテル化合物を別のアルアルキル化ビスフ
ェノールと、ルイス酸、ルイス塩基またはホスホニウム
塩の如き触媒の添加下に反応させることによって製造さ
れる。
【0018】本発明にとっては、スチレンとの反応によ
って変性されたビスフェノール類から製造されるエポキ
シ樹脂を得るのが特に有利である。エポキシ樹脂は完全
にまたは部分的に水素化されていてもよいしまたは異な
る構造および分子量の混合物として使用してもよい。更
に、弾性化は、上記のポリグリシジルエーテルの一部を
式
【0019】
【化4】
【0020】〔式中、R4 が水素原子、または場合によ
っては種々の置換基を有していてもよい低級アルキル残
基であり、vは2〜6の数でありそしてwは5〜50の
数である。〕で表される脂肪族ポリグリシジルエーテル
に交換することによって達成できる。
【0021】例には色々な分子量のポリプロピレングリ
コールまたはポリブチレングリコールのビスグリシジル
エーテルがある。変性エポキシ樹脂は長鎖ポリオール、
例えば1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、ビスエトキシル化ネオペンチルグリコール、ネオ
ペンチルグリコール−ヒドロキシピバレートおよびビス
(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、モノアンヒドロ
−ペンタエリスリトール並びにまたポリテトラヒドロフ
ランジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリカプ
ロラクタムジオールまたはポリブタジエンジオールと適
当な塩基性−または酸性触媒、例えば弗化硼素−アミン
錯塩の存在下に反応させることによって変性できる。第
一OH基を持つポリオールは適当な触媒のもとで直接的
にポリグリシジルエーテルと反応させるが、第二OH基
はジイソシアネートと最初に反応させる。得られるNC
O−末端基含有反応生成物は次いで2モルのポリグリシ
ジルエーテルの間にブリッジとして容易に組み入れら
れ、分子を増成しそして官能性を向上させることができ
る。
【0022】アミン価を下げるために、アルアルキル化
エポキシ樹脂を飽和−または不飽和ポリカルボン酸およ
び/またはヒドロキシアルキルカルボン酸で変性しても
よい。種々の鎖長の脂肪族−、脂環式−および/または
芳香族ポリカルボン酸には、例えばアジピン酸、セバシ
ン酸、フマル酸、イソフタル酸および二量体脂肪酸があ
る。ヒドロキシアルキルカルボン酸とは、乳酸、ジメチ
ロールプロピオン酸または場合によってはカルボキシル
基および水酸基を持つポリエステルを意味する。過剰の
低分子量のポリグリシジルエーテルとポリカルボン酸お
よび/またはポリアルコールとの反応の際に中間段階と
して変性ポリグリシジルエーテルが生じ、これを次いで
アミンおよび/またはアミノアルコールと更に反応させ
る。
【0023】ヘテロ環式ポリエポキシド化合物、例えば
1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイ
ン、トリグリシジル−イソシアヌレート、またはビスイ
ミド類のジエポキシドを使用することも可能である。他
の適する種類のポリエポキシドは、フェノール性ノボラ
ック樹脂のポリグリシジルエーテルであり、これによっ
て官能性が1分子当たり2から約6のグリシジル基数ま
で増加し得る。更に、長鎖のアルキルフェノール類、例
えばドデシルフェノールで非官能化することによって、
弾性構成要素を組み入れることも可能である。ポリカル
ボン酸のポリグリシジルエーテル、例えばジグリシジル
ヘキサヒドロフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフ
タレートまたはジグリシジルフマレートも使用すること
ができる。
【0024】アミノ基の導入は、NH−反応性化合物を
エポキシ基に付加するかまたは基本樹脂の水酸基を、芳
香族−および/または脂肪族−および/または脂環式ジ
−またはポリイソシアネートとジアルキルアミノアルカ
ノール(ドイツ特許出願公開第2,707,405号明
細書参照)との反応によって生じる塩基性モノイソシア
ネートと反応させることによって実施する。
【0025】使用するNH−反応性化合物は、アルキル
またはアルカノール残基中の炭素原子数1〜12の線状
−または枝分かれしたアルキルアミンおよびアルカノー
ルアミン、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピ
ルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、モノエタン
ーオルアミンおよび2−エチルヘキシルアミンから、総
炭素原子数3〜14のジアルキルアミノアルキルアミン
およびアルコキシアルキルアミン、例えばジメチルアミ
ノプロピルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、ジメ
チルアミノネオペンチルアミンまたはメトキシプロピル
アミンおよび/または好ましくは第二アミン類、例えば
ジアルキルアミン、モノアルキルヒドロキシアルキルア
ミン、ジヒドロキシアルキルアミンおよび総炭素原子数
2〜14の環状アミンから選択される。かゝる化合物の
例にはジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルア
ミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、ジメチル
アミノプロピルアミン、N−メチルアミノエタノールま
たはジエタノールアミン、または環状アミン、例えばモ
ルホリンまたはオキサゾリジンがある。第一アミンを使
用する場合には、アミンは化学量論量に依存して1つま
たは2つのエポキシ基と反応して、分子を増成する。
【0026】式 H2 N−CR1 R2 −R3 −O(CHR4 −CHR
5 O)n R6 〔式中、R1 およびR2 は水素原子またはアルキル基ま
たは−CH2 −OH基であり、R3 は線状のまたは枝分
かれしたアルキレン残基、特に炭素原子数1〜3のアル
キレン基であり、R4 およびR5 は水素原子または炭素
原子数1〜4のアルキル残基であり、R6 は水素原子、
アルキル、シクロアルキルまたはフェニル残基、好まし
くは炭素原子数1〜6のアルキル残基でありそしてnは
0〜5の整数である。〕で表される第一アミンまたは式 H−N−CR1 R2 −R3 −O(CHR4 −CHR
5 O)n −R3 −CR1 R2−N−H 〔式中、R1 〜R5 およびnは上記の意味を有する。〕
で表される第二アミンを使用することができる。
【0027】かゝるモノアミンの例にはエタノールアミ
ン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、エチレン
グリコール−3−アミノエチルエーテル(H2 N−CH
2 −CH2 −O−CH2 −CH2 −OH)およびジエチ
レングリコール−モノ(3−アミノプロピル)エーテル
(H2 N−(CH2 )3 −O−CH2 −CH2 −O−C
H2 −CH2 −OH)がある。第一アミンを使用する場
合には、アミンを化学量論比に依存してエポキシ基と反
応させ、分子を増成する。ジアミンの例にはJeffa
mine(R) Mシリーズ、Jeffamine(R) Dシ
リーズおよびJeffamine(R) EDシリーズがあ
る。
【0028】第一−および/または第二アミノ基を持つ
ジ−またはトリアミン、例えばラウリルプロピレンジア
ミンおよび獣脂ポリプロピレンジアミンも適している。
第二ジアミンでは鎖延長が生じる。使用する第二ジアミ
ン、特に鎖延長ジアミンはN,N’−ジアルキルジアミ
ノアルカン、例えばN,N’−ビス(イソヘキシル)−
1,6−ジアミノヘキサン、N,N’−ビス(イソヘキ
シル)−イソホロンジアミン、N,N’−ビス(イソヘ
キシル)−ジメチルヘキサメチレンジアミン、N,N’
−ビス(イソヘキシル)−2−メチルペンタメチレンジ
アミン、N,N’−ビス(イソヘキシル)−エチレンジ
アミンおよびN,N’−ビス(イソヘキシル)−ジ(4
−アミノシクロヘキシル)メタンまたは飽和グリシジル
エーテまたはグリシジルエステルまたはエポキシアルカ
ンと第一ジアミノアルカンとの反応生成物、例えば1,
6−ヘキサンジアミンと2モルのバーサテック酸(α−
位で分岐したモノカルボン酸、特に炭素原子数5〜11
のもの)のグリシジルエステルとの付加反応生成物があ
る。
【0029】この目的に使用できるモノエポキシドは飽
和または不飽和グリシジルエーテルまたは種々の鎖長の
α−エポキシド、例えば1,2−エポキシドデカンまた
はブチレンオキシドが含まれる。水酸基の最適な数は一
方において第二アミノ基の付加反応の際のエポキシ基か
ら自動的に判るし、もう一方においてはヒドロキシアル
キルアミンを用いることで調整することができる。更に
使用可能な第二ジアミンは2モルの2−エチルヘキシル
アミンと1モルのBeckopox(R) EP075(プ
ロピレンオキサイドを基本成分とするジグリシジルエー
テル)および/または1モルのBeckopox(R) E
P140(Epikote(R) 828)との反応生成物
並びにジオールまたはトリオールのプロピレンオキシド
付加物を基本成分とする脂肪族第二ジアミン(Nova
min(R) の種類)である。
【0030】エポキシ基含有化合物とアミノ基含有化合
物との間のモル比は、アミンを完全に導入することを保
証する様に選択するべきである。さもないと亀裂の様な
表面欠陥が電着塗装の間に生じる。すなわちエポキシ基
が僅かに過剰であるのが有利である。アミンの全てをエ
ポキシ基含有化合物と同時にまたは段階的に反応させせ
もよい。アミンの反応は室温でも開始しそして一般に静
かな発熱反応である。反応を完結するためには、一般に
一時的に約50〜120℃の温度に高める必要がある。
アミノエポキシ樹脂を製造する場合には、最初にエポキ
シ樹脂を1種類以上の遊離基開始重合し得るオレフィン
性不飽和モノマーに溶解し、次いでアミンと反応させる
のが有利である。
【0031】架橋反応のためには、水酸基がアミノエポ
キシ樹脂中に常に存在していなければならない。分子中
の水酸価(1g の固体樹脂当たりのKOHのmg数で表
される)は塗膜の架橋性の目安である。これは50以
上、好ましくは100以上であるべきであり、特に有利
には150mg/g以上である。水酸基価の上限は40
0であり、有利には300mg/g以下である。水酸基
価が低い場合には、架橋しても有機溶剤、例えばメチル
エチルケトンには溶解するような塗膜を生じる。他方、
水酸基価が高過ぎる場合には、塗膜は脆弱になり過ぎ、
場合によっては親水性のままである。分子は架橋性の好
ましくは第一水酸基を少なくとも2つ含有していなけれ
ばならない。
【0032】架橋工程にとって重要である第一および/
または第二水酸基は、一部分を第一および/または第二
アミノ基に交換してもよい。塩基性樹脂構造への第一ア
ミノ基の導入は、分子当たり少なくとも1つの、好まし
くは少なくとも2つのエポキシ基を含有する樹脂をアミ
ノ−および/またはヒドロキシ基含有のケチミンおよび
/またはアルジミンおよび/またはポリアミンと反応さ
せることによって有利に実施される。ケチミンは公知の
方法に従って、構造式R−NR−R−NH2 で表される
相応するポリアミンからまたは構造式 HO−R−NH
2 の相応するアミノアルコールおよび適当な脂肪族ケト
ン類、例えばジエチルケトン、メチルイソブチルケトン
またはエチル−n−プロピルケトンからまたはその他に
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン
等から水を脱離することによって製造される。有利なケ
チミンはメチルイソブチルケトンとジエチレントリアミ
ンとの反応生成物である。反応条件(反応温度、溶剤の
選択)はケチミン結合を分解する物質、例えば水が反応
生成物中に存在しない様に選択しなければならない。
【0033】ケチミンは第一アミノ基を保護し(米国特
許第3,523,925号明細書参照)、その結果アミ
ンが別の官能基、例えば水酸基または好ましくは第二ア
ミノ基を介してエポキシ基本樹脂と難無く反応し得る。
使用する各成分のモル比の選択は、未反応の低分子量ア
ミンが反応混合物中に残らないように注意する。何故な
らば、そうしないと電着塗装の間に欠陥のある表面が生
じるからである。ポリアミノケチミンの第二アミノ基と
エポキシ基との反応は室温でも開始し、静かな発熱反応
である。反応を完結するためには、一般に一時的に約5
0〜120℃の温度に高める必要がある。
【0034】ブロックされたポリイソシアネート(成分
B)は、多官能性イソシアネートと少なくとも化学量論
量の活性水素含有単官能性化合物とを反応させることに
よって製造される(Zerewitinoff 反
応)。その際に場合によっては塩基性触媒、例えば第三
アミンまたは少量の錫塩、例えばジブチル錫ジラウレー
トを添加してもよい。この様にしてイソシアネート基は
室温での水またはアルコールとの反応に対して保護され
る。保護基は210℃より低い、好ましくは190℃よ
り低い、特に180℃より低いが、もう一方では110
℃以上、好ましくは150℃以上の焼付温度で再び除か
れ、ブロック解除されたイソシアネート基は基本樹脂の
水酸基と反応し得る。イソシアネートをブロックする剤
は一つだけのアミン、アミド、ラクタム、チオ−または
水酸基を有している。適していることが判っている化合
物には例えば脂肪族−または脂環式アルコール、例えば
2−エチルヘキサノール、ジアルキルアミノアルコー
ル、例えばジメチルアミノエタノール、オキシム、例え
ばメチルエチルケトオキシム、ラクタム、例えばω−カ
プロラクタムまたは2−ピロリドン、イミド類、例えば
フタルイミドまたはN−ヒドロキシマレインイミド、ヒ
ドロキシアルキルエステル、マレイン酸エステルまたは
アセト酢酸エステルがある。しかしながらβ−ヒドロキ
シグリコールまたはβ−ヒドロキシグリコールエーテル
およびグリコールアミドも適している。ブロック剤の一
部に少なくとも1つのオレフィン性不飽和基を有するイ
ソシアネート化合物が有利である。相応するブロック剤
の例にはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートがあ
る。
【0035】代表的な適する多官能性イソシアネートに
は、1分子当たり少なくとも2つのイソシアネート基を
持つ脂肪族−、脂環式−、芳香脂肪族−および/または
芳香族ポリイソシアネートがある。適する芳香族ジイソ
シアネートおよびポリイソシアネートは、フェニレンジ
イソシアネート、トルイレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネートおよびジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ジフェニルテトライソシアネー
ト、好ましくはナフチルテトライソシアネート、トルイ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートお
よびキシリレンジイソシアネートの異性体または異性体
混合物がある。紫外線に対するその良好な耐久性のため
に、(環状)脂肪族ジイソシアネートが僅かの黄変傾向
しか有さない生成物をもたらす。それの例にはイソホロ
ンジイソシアネート、シクロペンチレンジイソシアネー
ト、および芳香族ジイソシアネートの水素化生成物、例
えばシクロヘキシレン−ジイソシアネート、メチルシク
ロヘキシレン−ジイソシアネートおよびジシクロヘキシ
ルメタン−ジイソシアネートがある。脂肪族ジイソシア
ネートは式 O=C=N−(CR2 )r −N=C=O 〔式中、rは2〜20、好ましくは6〜8の整数であり
そしてR2 は水素原子または炭素原子数1〜8、好まし
くは1または2の低級アルキル残基である。〕で表され
る化合物である。それの例にはトリメチレン−ジイソシ
アネート、テトラメチレン−ジイソシアネート、ペンタ
メチレン−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−ジイソ
シアネート、プロピレン−ジイソシアネート、エチルエ
チレン−ジイソシアネート、ジメチルエチレン−ジイソ
シアネート、メチルトリメチレン−ジイソシアネートお
よびトリメチルヘキサン−ジイソシアネートがある。特
に有利なジイソシアネートはイソホロンジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルメタン−ジイソシアネート、ジフ
ェニルメタン−ジイソシアネート、トリメチレン−ジイ
ソシアネート、テトラメチレン−ジイソシアネートまた
はトルイレン−ジイソシアネートである。
【0036】イソシアネート基を持ち且つ例えばシアナ
ートエチル(メタ)アクリレートまたはジメチルイソプ
ロピルベンジル−イソシアネートとアルキル(メタ)ア
クリレートおよび/または(アルキル)ビニルベンゼン
の共重合によって製造されるビニルポリマーも使用する
ことができる。混合した脂肪族−/芳香族イソシアネー
ト化合物も適している。
【0037】適することが実証されているポイソシアネ
ートは、上記のジイソシアネートを三量体化またはオリ
ゴマー化することによってかまたはこれらのジイソシア
ネートとOHまたはNH含有の多官能性化合物と反応さ
せることによって製造される生成物である。必要な場合
には、平均官能度を場合によってはモノイソシアネート
の添加によって下げることができる。かゝる鎖末端モノ
イソシアネートの例にはフェニルイソシアネート、シク
ロヘキシルイソシアネートおよびステアリルイソシアネ
ートがある。
【0038】分子の増成は、第三アミノ基を持つポリア
ルコール、例えばN−メチルジエタノールアミンまたは
トリエタノールアミン、または第三アミノ基を含むポリ
アミン、例えば3−メチル−3−(2−アミノエチル)
アミノプロピレンとの反応によっても行うことができ
る。溶解性を改善するためには、連鎖停止用N−ジアル
キルアミノアルコール、例えばジメチルアミノエタノー
ルまたはN,N−ジアルキルアルキレンジアミン、例え
ばジメチルアミノプロピレンまたはN,N−ジエチル−
N’−メチル−1,2−エタンジアミンを使用すること
も可能である。ポリグリコールエーテル、ポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラク
トンポリオールおよび/またはポリカプロラクタムポリ
オールを基本成分とするイソシアネート基含有プレポリ
マーも同様に有利に使用できる。
【0039】ブロックされたポリイソシアネートを合成
するために、相応するモノ−またはジイソシアネートを
ブロック剤の添加前に、ポリマーC)の製造に必要とさ
れるオレフィン性不飽和化合物C)またはそれの混合物
にまたは非極性溶剤、例えばトルエン、キシレンまたは
メチルイソブチルケトンに溶解することができる。この
ために場合によっては、不飽和モノマーまたは非極性溶
剤、例えば上記のものをブロック剤の添加後にイソシア
ネートに添加してもよい。
【0040】別の一つの変法は、上述のジイソシアネー
トを化学量論的に適する様に上記のモノアルコールおよ
び/またはアミンで半ブロックだけ行うことを本質とし
ており、その際にブチルグリコールまたはブチルジグリ
コールとトルイレンジイソシアネートとのおよびメチル
エチルケトオキシムとイソホロンジイソシアネートおよ
びテトラメチルキシリレン−ジイソシアネートとの反応
生成物が有利である。半ブロックは溶剤を用いずに塊状
でまたは上記モノマー中で実施することができる。かゝ
る半ブロックド−ジイソシアネートを次いで、残留NC
O基を介してエポキシ樹脂とアミンとの反応の前または
好ましくは後で、エポキシ樹脂あるいはアミノ−エポキ
シ樹脂の遊離水酸基および/またはアミノ基に付加させ
る。その際にこの付加反応は上述のモノマーの存在下に
実施するのが有利である。この様にしていわゆる自己架
橋性の系が得られる。この系も同様に本発明の対象であ
る。用途特性の釣合いを達成するために、自己架橋性系
はブロックド−ポリイソシアネートB)と部分的に混合
してもよい。
【0041】アミノエポキシ樹脂の合成の間にまたはブ
ロックドイソシアネートの合成の間に既に存在してお
り、その合成の後に添加される適する不飽和モノマー
は、以下のビニルモノマー;芳香族ビニル化合物、例え
ばスチレン、メチルスチレン、およびハロスチレン:ビ
ニルエーテル;炭素原子数2〜18の脂肪族モノカルボ
ン酸のビニルエステル、例えば酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニルおよびステアリン酸ビニル;α,β−不飽和酸
のエステル、例えばアルキル基中炭素原子数1〜12の
アルキル(メタ)アクリレート、アルキル−フマレー
ト、アルキルマレエート;α,β−不飽和酸と多価アル
コールとのモノエステル、例えば炭素原子数2〜12で
アルコール基中遊離水酸基の数1〜3のヒドロキシアル
キル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル−クロ
トナート、例えばヒドロキシエチルおよびヒドロキシプ
ロピル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール
−モノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン
−モノ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトー
ル−モノ(メタ)アクリレート、および上記ビニルモノ
マーの混合物がある。
【0042】炭素原子数1〜18のモノアルコールのア
クリル酸−またはメタクリル酸エステル、好ましくはn
−ブチルメタクリル酸、メチルメタクリル酸、イソブチ
ルアクリレート、2−エトリヘキシルアクリレートおよ
び、特にブチルアクリレートを用いるのが有利である。
別の適するモノマーにはスチレン、ビニルトルエン、α
−メチルスチレンまたは更に高度に置換されたスチレン
類、例えば2,4−ジメチルスチレン、および炭素原子
数2〜15のモノカルボン酸のビニルエステル、例えば
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルピバレートま
たはバーサテック酸ビニルがある。この場合、スチレ
ン、ビニルトルエンおよびα−メチルスチレンが特に有
利である。別の適する不飽和モノマーにはヒドロキシア
ルキルアクリレート、好ましくはヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレートまたはヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレート、または1,2−エポキシ基を持つ不飽和モ
ノマー、例えばグリシジル(メタ)アクリレートがあ
る。この種のモノマーは、その反応性基のために、アミ
ノエポキシ樹脂またはブロックドイソシアネートの合成
後まで添加することができる。不飽和モノマーまたはポ
リマーC)の重量比は、成分A)、B)およびC)の全
重量を基準として約1〜80% 、好ましくは5〜30%
であり、いずれの場合にも固形分含有量を基準として算
出される。
【0043】成分A)とB)との混合比は好ましくは9
0:10〜60:40% であり、所定の焼付温度での最
適な性能特定から経験的に決められる。成分A)とB)
とは不飽和モノマーを含むその混合物の状態で、所定の
比で冷間混合するかまたは成分B)をその場で製造され
る成分A)に高温において添加してもよい。次いで塗料
製造において慣用の添加物および酸を添加する。
【0044】ブロックド−ポリイソシアネートB)を用
いてのOH含有成分A)の架橋は、場合によっては成分
A)とB)との総重量を基準として0.01〜2% 、好
ましくは0.5〜1% の強塩基性第三アミンおよび/ま
たは活性金属化合物を添加することによって促進させて
もよい。往々にして相乗的である特別な効果は、沈析す
るOH含有樹脂が強塩基性媒体の中に存在しそして金属
塩がビスマス、鉛、コバルト、鉄、アンチモンおよび/
または錫(II)および錫(IV)の塩である場合に達成さ
れる。鉄(III) アセチルアセトナート、ジブチル錫ジラ
ウレート、トリ−n −ブチル錫オキシド、ジブチル錫ジ
オクチルマレエート、オクタン酸錫、オレイン酸錫、テ
トラブチルチタナートおよび/またはコバルト−2 −エ
チルヘソエートが特に有利である。
【0045】性能特性を調和させる為には、カソードに
電着する樹脂が架橋剤の他に、ブロックド−ポリイソシ
アネートおよびアミノエポキシ樹脂と反応し得る二重結
合含有のヒドロキシ−および/またはアミノ−および/
またはエポキシ官能性モノマーを15% まで、好ましく
は1〜10% の量比で含有することが有利である。酸で
プロトン化することによって、カチオン系バインダー混
合物は公知の様に水希釈性となる。酸の例には蟻酸、乳
酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、マロン酸、アクリ
ル酸、燐酸またはアルキル燐酸がある。一塩基性低分子
量有機カルボン酸が有利である。添加される酸の量はカ
チオン性基本成分樹脂の安定な乳化を保証するのに少な
くとも十分な量でなければならない。過剰の酸──すな
わち100% 以上の中和度──は経験的に避けるべきで
ある。MEQ値(固体樹脂中の特有の酸含有量、一般に
mmol/100g で表す)は一般に20〜80mmo
l/100g である。できるだけ高い析出当量を得るた
めに、できるだけ低い酸含有量であるべきである。次い
でこの混合物を更に加工して、60〜95℃の有利な温
度にある脱イオン水でエマルジョンを得る。公知のエマ
ルジョン重合法に従って、存在する不飽和モノマーを重
合させるために、得られるエマルジョン中に遊離基開始
剤を添加する。30〜60% 、好ましくは30〜40%
の分散物が得られる。使用する遊離基開始剤は公知のあ
らゆるレドックス系と熱的に分解する遊離基開始剤の両
方、例えばアゾ化合物、過酸化物、過酸−エステルおよ
びヒドロパーオキシドである。還元剤との組合せ、例え
ば第三ブチル−ヒドロパーオキシド/アスコルビン酸が
有利である。得られるポリマー樹脂C)の分子量(ゲル
パーミッション・クロマトグラフィー法で測定する)は
10,000〜2,000,000g /モル、好ましく
は30,000〜600,000g /モルである。最適
な分子量に微調整するために、場合によっては分子量調
整剤、例えばアルコール、ポリエーテル、チオールまた
は次亜燐酸を使用することができる。重合温度は一般に
約20〜95℃である。これは所望の分子量範囲、重合
開始剤および重合活性剤の最適活性度に依存している。
【0046】本発明の分散物は、更に加工して電着塗装
材料を得るのに特に適しているイオン的に安定な水性バ
インダーとして明らかに適している。本発明の分散物を
基本成分としているこの電着塗装材料は腐食防止用顔料
として珪酸鉛を含有していてもよい。しかしながら特に
有利なのは、本発明の分散物が鉛不含の電着塗装材料に
適している点である。
【0047】以下の実施例において、全ての百分率また
は部は、他に表示がない限り、重量に基づく。
【0048】
【実施例】製造例: I.ビスフェノールAのスチレン化(BisA〜S) 289.45g のスチレン、317.30g のビスフェ
ノールA、0.57gの硼酸および1.35g の蓚酸
を、還流冷却器および攪拌機を備えた三つ口フラスコに
導入し、この混合物を保護ガス(窒素ガス)雰囲気で1
20℃に加熱する。この混合物を次いで、95% より多
い固形分含有量(1g 、160℃、0.5時間)が達成
されるまで120℃に維持する。次いでこの溶融物をパ
ンに流し込み、室温に冷した後に生じる固体を粉砕す
る。
【0049】II.エポキシ樹脂 基本反応混合物 還流冷却器および攪拌機を備えた6Lの四つ口フラスコ
中で、4−ジメチルアミノピリジンをTexanol
(R) に溶解した20% 濃度触媒溶液を、Epokote
(R) 828RとビスフェノールAまたはスチレン化ビス
フェノールA−Sとの120℃に加熱済み混合物に添加
する。この混合物を次いで150℃に加熱しそしてこの
温度を、表1に記載のEEW値(1分子当たりのエポキ
シ基の数で割った分子量)が達成されるまで維持する。
次いで加熱のスイッチを切り、反応混合物をメトキシプ
ロパノールまたはスチレンで希釈して70重量% あるい
は80重量% の固形分含有量にする。
【0050】 3.エポキシ−アミン付加物 実施例IIで製造されたエポキシ樹脂(表1)を、還流冷
却器および攪拌機を備えた2Lの三つ口フラスコに導入
し、メトキシプロパノールまたはスチレンで希釈する。
次いでジエタノールアミンをこの溶液に40〜50℃で
添加する。この混合物を、表2に記載したEEW値が達
成されるまで、記入した温度を維持する。次いでジメチ
ルアミノプロピルアミン、および1モルのヘキサメチレ
ンジアミン(HMDA)と2モルのCardura(R)
E10(E10)との付加生成物を添加し、この混合物
を120℃に加熱しそして10,000g /モルのEE
W値が達成され且つ相応するアミン価が達成されるま
で、この温度を維持する。
【0051】 IV.ウレタン硬化剤 522g のトルイレンジイソシアネートおよび544g
のトルエンを、還流冷却機、蒸留ブリッジおよび攪拌機
を備えた2Lの四つ口フラスコに室温で最初に導入す
る。134g のトリメチロールプロパンと354g のブ
チルグリコールとの混合物を次いで、温度が100℃を
超えない様な速度で配量供給する。この混合物を次いで
90〜100℃で、NCO値が0.1% 以下となるまで
攪拌し、次いで136.44g のTexanol(R) お
よび54.58g の2−エチルヘキサノールを添加す
る。
【0052】V.分散物 a)混合物2−3および4−3の操作(表3) それぞれ65% 濃度の樹脂溶液2−2および4−2を、
攪拌機、還流冷却機、蒸留ブリッジを備えた反応容器に
導入し、85℃に加熱しそして溶剤を減圧下に留去す
る。蒸留分がもやはなくなるやいなや、実施例IVで製造
した硬化剤を添加する。85℃で約15分間、均一化し
た後に、混合物を蟻酸で中和しそして脱イオン水に分散
させる。微細な(500nm以下の粒度)分散物2−3
および4−3が30重量% の固形分含有量で得られる。
【0053】b)混合物3−3および5−3の操作(表
3) それぞれ70% 濃度の樹脂溶液3−2および5−2を、
攪拌機および還流冷却機を備えた反応容器に導入し、9
0℃に加熱する。ドデカンチオール、ヒドロキシエチル
メタクリレートおよび実施例IVで製造した硬化剤を添加
する(表3)。次いで攪拌を90℃で約15分継続しそ
して次にこの混合物を蟻酸で中和しそして脱イオン水に
分散させる。
【0054】規定量の半分のTrigonox(R) A8
0を次いで添加し、この混合物を約15分間、均一化
し、次いで20分にわたって、脱イオン水にアスコルビ
ン酸を溶解した10% 濃度溶液を90℃で配量供給す
る。90℃で1時間反応した後に、Trigonox
(R) A80の残りの半分を添加し、この混合物を90℃
で2時間以上重合する。
【0055】微細な(500nm以下の粒度)分散物3
−3および5−3が30重量% の固形分含有量で得られ
る。 IV.クリヤラッカー Vで製造した合成樹脂分散物を脱イオン水に希釈し、そ
れによて15% の固形分含有量のクリヤラッカーとしそ
して2時間攪拌する。次いで32℃で、金属製パンを電
圧の負荷下に150秒の電析時間の間塗装する。このパ
ンを180℃で2時間焼き付ける。滑らかなクレータの
ない塗膜が得られる。この塗膜を、ガラス転移温度(D
SC=動的示差熱分析:Perkin Elmer D
SC)およびコンプレックス粘度(complex v
iscosity)を測定するためにパンから剥離す
る。測定結果を表4に示す。
【0056】 *) 粘度: 剪断応力コントロールされたレオメータによる、振幅によってのコン プレックス粘度の板−円錐−測定(Plate−cone masu rement)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C08G 59/14 NHC (72)発明者 アヒム・フエルカー ドイツ連邦共和国、65197 ウイースバー デン、リユーデスハイマー・ストラーセ、 34 (72)発明者 ゲルト・ウアルツ ドイツ連邦共和国、65207 ウイースバー デン、プフイングストボルンストラーセ、 99 (72)発明者 スーザネ・ウエーナー ドイツ連邦共和国、65606 フイルマール、 ホーフアッカーストラーセ、1 (72)発明者 ペーター・ツイーグラー ドイツ連邦共和国、55130 マインツ、ヘ ンリー− モイスザント− ストラーセ、 40

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A)アルアルキル化エポキシ樹脂を基本
    成分とするイオン性樹脂、B)ブロックド−ポリイソシ
    アネートおよびC)少なくとも1種類の遊離基重合し得
    るオレフィン性不飽和モノマーより成るポリマーを含有
    しており、その際にエポキシ樹脂の合成に使用されるビ
    スフェノールの一部または全部が少なくとも1つのアル
    アルキル基で置換されている、水性合成樹脂分散物。
  2. 【請求項2】 アルアルキル化エポキシ樹脂を基本成分
    とするカチオン性樹脂が成分Aとして使用されている請
    求項1に記載の合成樹脂水性分散物。
  3. 【請求項3】 アルアルキル化エポキシ樹脂が基本成分
    とするカチオン性エポキシ−アミン樹脂を成分Aとして
    使用されている請求項1に記載の水性合成樹脂分散物。
  4. 【請求項4】 アルアルキル化エポキシ樹脂を基本成分
    とする30〜150mg(KOH)/gのアミン価のカ
    チオン性エポキシ−アミン樹脂が成分Aとして使用され
    ている請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  5. 【請求項5】 アルアルキル化エポキシ樹脂を基本成分
    とする50〜500mg(KOH)/gの水酸基価のカ
    チオン性エポキシ−アミン樹脂が成分Aとして使用され
    ている請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  6. 【請求項6】 アルアルキル化エポキシ樹脂を基本成分
    とする250〜10,000g/モルの数平均分子量の
    カチオン性エポキシ−アミン樹脂が成分Aとして使用さ
    れている請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  7. 【請求項7】 スチレン化エポキシ樹脂を基本成分とす
    るカチオン性エポキシ−アミン樹脂が成分Aとして使用
    されている請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  8. 【請求項8】 イオン性のアルアルキル化エポキシ樹脂
    Aにおいてアルアルキル化ポリグリシジルエーテルの一
    部が式 【化1】 〔式中、R4 が水素原子、または場合によっては種々の
    置換基を有していてもよい低級アルキル残基であり、 vは2〜6の数でありそしてwは5〜50の数であ
    る。〕で表される脂肪族ポリグリシジルエーテルに交換
    されている、請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  9. 【請求項9】 カチオン性エポキシ−アミン樹脂の製造
    に用いるアミンが炭素原子数1〜12のアルキル−およ
    びアルカノールアミン類の様な線状−または枝分かれ第
    一アミンから、全炭素原子数3〜14のジアルキルアミ
    ノアルキルアミンおよびアルコキシアルキルアミン、第
    二アミン、例えばジアルキルアミン、モノアルキルヒド
    ロキシアルキルアミン、ジヒドロキシアルキルアミンお
    よび全炭素原子数2〜14の環状アミンから選択されて
    いる、請求項 1に記載の水性合成樹脂分散物。
  10. 【請求項10】 カチオン性エポキシ−アミン樹脂の製
    造に使用するアミンが式 H2 N−CR1 R2 −R3 −O(CHR4 −CHR
    5 O)n R6 〔式中、R1 およびR2 は水素原子またはアルキル基ま
    たは−CH2 −OH基であり、 R3 は線状のまたは枝分かれしたアルキレン残基、特に
    炭素原子数1〜3のアルキレン基であり、 R4 およびR5 は水素原子または炭素原子数1〜4のア
    ルキル残基であり、 R6 は水素原子、アルキル、シクロアルキルまたはフェ
    ニル残基、好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル残基
    でありそしてnは0〜5の整数である。〕で表される第
    一アミンおよび/または式 H−N−CR1 R2 −R3 −O(CHR4 −CHR
    5 O)n −R3 −CR1 R2−N−H 〔式中、R1 〜R5 およびnは上記の意味を有する。〕
    で表される第二アミンを含む、請求項1に記載の水性合
    成樹脂分散物。
  11. 【請求項11】 成分Bがブロックされた脂肪族−、芳
    香脂肪族−、脂環式−および芳香族ジ−およびポリイソ
    シアネート、かゝるイソシアネートの混合物およびジ−
    およびポリイソシアネートとモノイソシアネートとの混
    合物から選択される請求項1に記載の水性合成樹脂分散
    物。
  12. 【請求項12】 使用されるイソシアネート化合物のブ
    ロック剤の一部が少なくとも1種類のオレフィン性不飽
    和基を有している、請求項1に記載の水性合成樹脂分散
    物。
  13. 【請求項13】 成分Cが芳香族ビニル化合物、例えば
    スチレン、メチルスチレンおよびハロスチレン;ビニル
    エーテル;炭素原子数2〜18の脂肪族モノカルボン酸
    のビニルエステル、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
    ニルおよびステアリン酸ビニル;α,β−不飽和酸のエ
    ステル、例えばアルキル基中炭素原子数1〜12のアル
    キル(メタ)アクリレート、アルキルフマレートおよび
    アルキルマレエート;α,β−不飽和酸と多価アルコー
    ルとのモノエステル、例えばヒドロキシアルキル(メ
    タ)アクリレート、炭素原子数2〜12および1〜3つ
    の遊離水酸基を有するヒドロキシアルキル−クロトナー
    ト、例えばヒドロキシエチル−およびヒドロキシプロピ
    ル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール−モ
    ノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン−モ
    ノ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトール−
    モノ(メタ)アクリレートからおよび上記のビニルモノ
    マーの混合物から選択されている、請求項1に記載の水
    性合成樹脂分散物。
  14. 【請求項14】 請求項1に記載の分散物を製造する方
    法において、少なくとも1つのビニルモノマーC、一つ
    のイオン性エポキシ樹脂Aおよび部分的にまたは完全に
    ブロックされたジ−またはポリイソシアネートより成る
    混合物を水性分散物に転化しそしてこの分散物を遊離基
    開始剤の添加下に重合することを特徴とする、上記方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項1に記載の水性分散物を電着塗
    装浴中のバインダーとして用いる方法。
  16. 【請求項16】 請求項1に記載の水性分散物を鉛不含
    のカチオン性電着塗装浴でバインダーとして用いる方
    法。
  17. 【請求項17】 請求項1に記載の合成樹脂分散物で被
    覆された物品。
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