KR19990051134A - Improved Curing Catalyst for Epoxy Resin Curing - Google Patents
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- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
본 발명은, 분자당 1개 이상의 이미다졸 잔기를 함유하는, 이미다졸과 불포화 화합물과의 친핵성 부가물(1)과 에폭시 수지(2)를 함유하고, 부가물 중의 이미다졸 잔기의 50당량% 미만이 산으로 중화됨을 특징으로 하는 경화성 제형에 관한 것이다. 부가물은 고온 또는 저온 경화 과정에서 경화 촉매로서 작용한다. 제형을 제조하고 분체 도료로서 피복물에 적용하거나 매트릭스 수지로서 적층한다. 이는 용매형 또는 액상 시스템에서 사용된다.The present invention comprises a nucleophilic adduct (1) of an imidazole and an unsaturated compound and an epoxy resin (2) containing one or more imidazole residues per molecule, and 50 equivalent% of the imidazole residue in the adduct. It relates to a curable formulation characterized by less than being neutralized with an acid. The adduct acts as a curing catalyst in the hot or cold curing process. The formulation is prepared and applied to the coating as a powder paint or laminated as a matrix resin. It is used in solvent or liquid systems.
Description
본 발명은 에폭시 수지용 경화 촉매, 특히 분말 제형에 유용한 촉매 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the field of catalysts useful in curing catalysts for epoxy resins, in particular powder formulations.
에폭시 수지와 경화 촉매와 선택적인 경화제를 함유하는 분말을 기판에 가하여 피복시키는 방법은 잘 알려져 있다. 일반적으로, 기판을 가열하여 뜨거운 상태에서 분말을 가하거나, 분말을 차가운 기판에 가한 후 기판을 가열시킨다. 어느 경우에든, 가열된 분말은 용융하여 흘러서 기판을 피복한 다음에 경화된다. 이와 관련하여 적당한 방법이 문헌[참조: Kaufman, U.S. Patent 4,358,571(November 9, 1982), Column 5, lines 5 to 49; Lee & Neville, Handbook of Epoxy Resins, Pages 20-15 to 20-20 (McGraw-Hill Book Co. 1967); and Tess, "Epoxy Resin Coatings," Epoxy Resins (2nd Ed.), Pages 772 to 778 (Marcel Dekker Inc. 1988)]에 기재되어 있다. 예를 들면, 정전기적 분무기나 유동층을 이용하여 금속 기판에 도료를 가하고 기판을 140 내지 240℃로 가열한다.It is well known to apply a powder containing an epoxy resin, a curing catalyst and an optional curing agent to a substrate for coating. Generally, the substrate is heated to add powder in a hot state, or the powder is added to a cold substrate and the substrate is then heated. In either case, the heated powder melts and flows to coat the substrate and then harden. Appropriate methods in this regard are described in Kaufman, U.S. Patent 4,358,571 (November 9, 1982), Column 5, lines 5 to 49; Lee & Neville, Handbook of Epoxy Resins, Pages 20-15 to 20-20 (McGraw-Hill Book Co. 1967); and Tess, "Epoxy Resin Coatings," Epoxy Resins (2nd Ed.), Pages 772 to 778 (Marcel Dekker Inc. 1988). For example, paint is applied to a metal substrate using an electrostatic sprayer or fluidized bed and the substrate is heated to 140-240 ° C.
에폭시 분체 도료와 용매형 도료를 모두 경화시키기 위한 많은 경화 촉매가 알려져 있다. 적당한 촉매의 예로는 3급 아민과 4급 암모늄, 그리고 3급 포스핀과 4급 포스포늄을 들 수 있다. 공지된 잠재적 촉매는 알모늄이나 포스포늄 잔기와 붕산이나 플르오붕산과 같은 약한 친핵성 산의 컨쥬게이트를 갖는 염을 함유한다. 적당한 촉매와 잠재적 촉매의 예에는 저급 알킬 (C1-C6)-트리페닐-포스포늄 할로겐화물과 문헌[참조: Pham et al., U.S. Patent 5,202,407(January 24, 1992); Bertram et al., U.S. Patent 4,725,652 (March 4, 1987); Bertram et al., EPO Patnet Publication 0 328 020 A3 (August 16, 1989); Muskopf et al., U.S. Patent 5,140,079) (August 18, 1992); Gan et al., U.S. Patent 5,308,895 (May 3, 1994); 및 Bertram et al., U.S. Patent 4,169,473 (November 8, 1992)]에 기재되어 있는 촉매가 있다. 믄한[참조: Kaufman et al., U.S. Patent 4,358,571 (November 9, 1982)]은 이미다졸이나 치환된 이미다졸을 아크릴레이트 에스테르, 에폭시 수지 또는 이소시아네이트와 반응시킨 후, 이미다졸을 지방산이나 디카복실산으로 중화시켜서 부가물을 만드는 방법을 교시하고 있다. 이들 부가물은 132℃(270℉)에서 에폭시 수지를 경화시키는 경화 촉매로 사용된다.Many curing catalysts are known for curing both epoxy powder coatings and solvent type coatings. Examples of suitable catalysts include tertiary amines and quaternary ammonium, tertiary phosphines and quaternary phosphoniums. Known potential catalysts contain salts with conjugates of almonium or phosphonium moieties and weak nucleophilic acids such as boric acid or fluoroboric acid. Examples of suitable and potential catalysts include lower alkyl (C 1 -C 6 ) -triphenyl-phosphonium halides and Pham et al., US Patent 5,202,407 (January 24, 1992); Bertram et al., US Patent 4,725,652 (March 4, 1987); Bertram et al., EPO Patnet Publication 0 328 020 A3 (August 16, 1989); Muskopf et al., US Patent 5,140,079) (August 18, 1992); Gan et al., US Patent 5,308,895 (May 3, 1994); And Bertram et al., US Patent 4,169,473 (November 8, 1992). Kaufman et al., US Pat. No. 4,358,571 (November 9, 1982) described the reaction of imidazoles or substituted imidazoles with acrylate esters, epoxy resins or isocyanates and then neutralizing the imidazoles with fatty acids or dicarboxylic acids. To teach you how to make an adjunct. These adducts are used as curing catalysts to cure epoxy resins at 132 ° C (270 ° F).
문헌[참조: Burba et al., U.S. Patent 5,175,219 (December 29, 1992)]은 (1) 이미다졸 화합물을 에폭시 수지와 반응시켜 부가물을 만들고; (2) 부가물을 아크릴산이나 이의 유도체와 반응시켜 부가물 내의 아민 수소원자를 수소 첨가반응시키는 것을 교시하고 있다. 생성된 부가물은 에폭시 수지와 반응하여 120℃에서 경화된다.See, Burba et al., U.S. Patent 5,175,219 (December 29, 1992) discloses (1) reacting an imidazole compound with an epoxy resin to make an adduct; (2) It teaches to react hydrogenation of the amine hydrogen atom in an adduct by making an adduct react with acrylic acid or its derivative (s). The resulting adduct reacts with the epoxy resin and cures at 120 ° C.
최근에는, 분체 도료를 나무나 플라스틱처럼 고온에 견디지 못하는 신소재의 기판에 가하고 있다. 이 경우, 일반적인 경화제와 경화 촉매는 너무 높은 온도에서 경화되기 때문에 적당하지 않다. 이 때 필요한 것이 주위 온도에서 에폭시 수지와 경화하지 않고, 에폭시 수지와 함께 용융 유동, 고화되어 경화됨으로써 온도에 민감한 기판을 손상시키지 않는 온도에서 경화되는 열경화성 물질을 형성하는 경화가능한 에폭시 제형이다.In recent years, powder coatings have been applied to substrates of new materials that cannot withstand high temperatures such as wood and plastic. In this case, general curing agents and curing catalysts are not suitable because they are cured at too high a temperature. What is needed at this time is a curable epoxy formulation that does not cure with the epoxy resin at ambient temperature, but forms a thermosetting material that is cured at a temperature that does not damage the temperature sensitive substrate by melt flow, solidification and curing with the epoxy resin.
또한, 기판을 보호하고 제형을 매우 높은 온도로 가열시키는 시간과 비용을 줄이기 위해서 일반적인 경화 온도보다 낮은 온도에서 용매형 에폭시 제형을 경화시키는 것이 바람직하다. 이 때 필요한 것이 주위 온도에 안정하고, 일반적인 에폭시 경화 온도 이하의 온도에서 급속히 경화하여 우수한 경화된 열경화성 물질을 형성하는 경화 촉매와 경화성 에폭시 제형이다.It is also desirable to cure the solvent type epoxy formulation at temperatures below the normal cure temperature in order to protect the substrate and reduce the time and cost of heating the formulation to very high temperatures. What is needed at this time are curing catalysts and curable epoxy formulations which are stable to ambient temperatures and which cure rapidly at temperatures below the general epoxy curing temperature to form excellent cured thermosetting materials.
본 발명의 제1 양태는 이미다졸과, 1개 이상의 활성화 이중 결합을 함유하는 불포화 화합물과 반응시켜서 분자당 1개 이상의 이미다졸 잔기를 함유하는 친핵성 부가물을 형성시키는 단계(1)와 친핵성 부가물과 에폭시 수지를 함유하는 제형을 제조하는 단계(2)를 포함하고, 친핵성 부가물 중의 이미다졸 잔기의 50당량% 미만이 단계(2) 이전에 산으로 중화됨을 특징으로 하는 경화성 제형의 제조방법을 제공한다.A first aspect of the invention provides a nucleophilic step of reacting an imidazole with an unsaturated compound containing at least one activating double bond to form a nucleophilic adduct containing one or more imidazole moieties per molecule (1). (2) preparing a formulation containing an adduct and an epoxy resin, wherein less than 50 equivalent% of the imidazole residue in the nucleophilic adduct is neutralized with an acid prior to step (2). It provides a manufacturing method.
본 발명의 제2 양태는 이미다졸과 1개 이상의 활성화 이중 결합을 함유하는 불포화 화합물과의 친핵성 부가물(1)(이는 분자당 1개 이상의 이미다졸 잔기를 함유한다)과 에폭시 수지(2)를 에폭시 수지 1당량 당 친핵성 부가물 0.02 내지 10당량의 비율로 함유하고, 부가물 중의 이미다졸 잔기의 50당량% 미만이 산으로 중화되어 있음을 특징으로 하는 경화성 제형을 제공한다.A second aspect of the invention provides a nucleophilic adduct (1) of an imidazole and an unsaturated compound containing at least one activated double bond (which contains at least one imidazole moiety per molecule) and an epoxy resin (2) In a proportion of 0.02 to 10 equivalents of nucleophilic adduct per equivalent of epoxy resin, and less than 50 equivalent% of imidazole moiety in the adduct is neutralized with acid.
본 발명의 제3 양태는 앞서 설명한 제형을 경화 온도로 가열시키고, 경화 온도가 130℃ 이하임을 특징으로 하는 제형을 경화시키는 과정에 관한 것이다.A third aspect of the invention relates to a process of curing a formulation, wherein said formulation is heated to a curing temperature and said curing temperature is 130 ° C. or less.
본 발명의 제4 양태는 이미다졸과 불포화 화합물의 친핵성 부가물(1)과 에폭시 수지(2)를 함유하고, 친핵성 부가물이 촉매량으로 존재(a)하고, 제형이 에폭시 수지용 경화제를 추가로 함유(b)함을 특징으로 하는 경화성 제형에 관한 것이다.A fourth aspect of the present invention contains a nucleophilic adduct (1) of an imidazole and an unsaturated compound and an epoxy resin (2), wherein the nucleophilic adduct is present in a catalytic amount (a), and the formulation contains a curing agent for an epoxy resin. It further relates to a curable formulation characterized by containing (b).
본 발명은 또한 친핵성 부가물의 촉매로서의 용도, 도료, 적층물 또는 그밖의 구성물 또는 성형물을 만들기 위한 경화성 조성물의 용도 및 이렇게 해서 만들어진 제품에 관한 것이다.The present invention also relates to the use of curable compositions for making coatings, laminates or other constituents or moldings, as a catalyst for nucleophilic adducts, and to articles made thereby.
부가물은 에폭시-에폭시 경화 반응과 측쇄화 반응을 촉진한다. 본 발명의 제형은 약 130℃ 이상의 온도에서 경화되어 일반적인 경화 촉매를 사용한 유사 도료보다 적은 기포를 갖는 경화된 도료를 제공한다. 또한, 본 발명의 제2 양태에서 설명한 제형은 130℃ 이하의 온도에서 경화되어 온도에 민감한 적용에 저온 분체 도료를 제공하는 안정한 분체 도료 제형을 형성한다.The adduct promotes epoxy-epoxy curing reactions and branching reactions. The formulations of the present invention are cured at temperatures above about 130 ° C. to provide cured paints having fewer bubbles than similar paints using conventional curing catalysts. In addition, the formulations described in the second aspect of the present invention are cured at temperatures below 130 ° C. to form stable powder coating formulations that provide low temperature powder coatings for temperature sensitive applications.
본 발명은 이미다졸을 인접한 전자 유인 기에 의해 활성화되는 이중 결합을 1개 이상 포함하는 불포화 화합물과 반응시켜서 만든 친핵성 부가물을 사용한다. 이를 위하여, "친핵성 첨가 반응"이 문헌[참조: J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Ed. at pages 741 내지 743 (1992)]에 기재되어 있는 바와 같이 이용된다.The present invention uses nucleophilic adducts made by reacting imidazole with an unsaturated compound comprising at least one double bond that is activated by an adjacent electron withdrawing group. For this purpose, the "nucleophilic addition reaction" is described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Ed. at pages 741 to 743 (1992).
불포화 화합물은 분자당 1개 이상의 활성화 이중 결합 잔기(Q)를 함유한다. 활성화 이중 결합 잔기(Q)는 통상의 중심 잔기(A)와 연결되는 것이 바람직하다. 불포화 화합물은 화학식 1로 나타낸다:Unsaturated compounds contain one or more activating double bond residues (Q) per molecule. The activating double bond residue (Q) is preferably linked to a common central residue (A). Unsaturated compounds are represented by Formula 1:
상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,
(A)는 이후에 정의되는 중심 잔기이고,(A) is the central residue defined below,
각각의 Q는 활성화 이중 결합 잔기이며,Each Q is an activating double bond residue,
n은 중심 잔기에 결합된 불포화 잔기의 수를 나타낸다.n represents the number of unsaturated residues attached to the central residue.
활성화 이중 결합 잔기(Q)는 활성화 전자 유인 기에 인접한 지방족 탄소-탄소 이중 결합을 함유한다. 안정한 전자 유인 기의 예로는 알데히드, 케톤, 에스테르, 아미드, 니트릴, 질산 및 설폰산 잔기가 있다. 바람직한 안정화 이중 결합 잔기(Q)는 화학식 2(a) 내지 2(c)로 나타낸다:The activating double bond residue (Q) contains an aliphatic carbon-carbon double bond adjacent to the activating electron withdrawing group. Examples of stable electron withdrawing groups are aldehyde, ketone, ester, amide, nitrile, nitric acid and sulfonic acid residues. Preferred stabilizing double bond residues (Q) are represented by formulas (2) to (c):
상기 화학식 2a 내지 2c에서,In Chemical Formulas 2a to 2c,
각각의 R1은 독립적으로 수소나 지방족 잔기, 방항족 잔기, 또는 활성화 이중 결합 잔기를 인접한 단량체와 연결시키는 연결부이다.Each R 1 is independently a linking linkage of a hydrogen or aliphatic moiety, an aromatic moiety, or an activating double bond moiety with an adjacent monomer.
보다 바람직하게는, 각각의 R1은 수소나 알킬이고, 가장 바람직하게는 수소나 메틸이다. 각각의 R1은 입체 장애로 친핵성 첨가 반응을 저해하지 않는 것으로 선택해야 한다. R1은 12개의 탄소원자를 함유하고, 보다 바람직하게는 6개의 탄소원자, 가장 바람직하게는 4개의 탄소원자를 함유한다.More preferably, each R 1 is hydrogen or alkyl, most preferably hydrogen or methyl. Each R 1 should be chosen so as not to inhibit the nucleophilic addition reaction due to steric hindrance. R 1 contains 12 carbon atoms, more preferably 6 carbon atoms, most preferably 4 carbon atoms.
각각의 활성화 이중 결합 잔기(Q)는 화학식 2(a)에 나타나 있는 바와 같이 에스테르 잔기를 포함하는 것이 바람직하고, 아크릴산이나 메타아크릴산의 에스테르 잔기을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Each activated double bond residue (Q) preferably comprises an ester residue as shown in formula (2), more preferably an ester residue of acrylic acid or methacrylic acid.
중심 잔기(A)는 단량체나 올리고머 또는 여러 개의 단량체를 함유하는 중합체이다. 중심 잔기의 선택은 합성이나 부가물의 이용을 저해하지 않는 한 제한되지 않는다. 예를 들면, 중심 잔기는 다음 중에서 선택한 1종 이상의 것을 함유한다: 알킬 잔기, 아릴 환, 에테르 연결부, 에스테르 연결부, 지방족 또는 페놀 수산기, 글리시딜 에테르 및/또는 에스테르 잔기, 산 잔기 또는 할로겐. 그리고, 아민 잔기, 카복실산, 산의 할로겐화물 또는 무수물, 티올기 또는 수산기와 같이 에폭시 수지와 반응하여 경화되거나 경화 반응을 촉진하는 잔기를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 중심 잔기의 수 평균 분자량은 원하는 연화점을 갖는 부가물을 제공하도록 선택한다. 수 평균 분자량은 바람직하게는 약 5,000 이하, 보다 바람직하게는 약 3,000 이하이다. 약 200 이상인 것이 바람직하다.The central moiety (A) is a monomer or oligomer or a polymer containing several monomers. The choice of central moiety is not limited so long as it does not inhibit the synthesis or the use of adducts. For example, the central moiety contains one or more selected from the following: alkyl moieties, aryl rings, ether linkages, ester linkages, aliphatic or phenol hydroxyl groups, glycidyl ether and / or ester moieties, acid residues or halogens. And it is preferable that it does not contain the residue which reacts with an epoxy resin and hardens | cures or accelerates hardening reaction, such as an amine residue, a carboxylic acid, an halide or anhydride of an acid, a thiol group, or a hydroxyl group. The number average molecular weight of the central moiety is chosen to provide an adduct having the desired softening point. The number average molecular weight is preferably about 5,000 or less, more preferably about 3,000 or less. It is preferably at least about 200.
불포화 화합물은 분자당 바람직하게는 평균 0.5개 이상, 보다 바람직하게는 1.0개 이상, 가장 바람직하게는 1.5개 이상의 활성화 이중 결합 잔기를 갖는다. 분자당 활성화 이중 결합 잔기의 최대수는 한정적이지는 않지만 대부분의 경우 바람직하게는 약 10개 이하, 더욱 바람직하게는 약 6개 이하, 가장 바람직하게는 약 4개 이하이다. 적당한 불포화 화합물의 예로는 폴리아크릴레이트와 폴리메타아클릴레이트, 불포화 폴리에스테르 및 비닐에스테르 수지를 들 수 있다. 그밖에, 알킬, 아릴 및 알카릴 아크릴레이트가 있다.Unsaturated compounds preferably have an average of at least 0.5, more preferably at least 1.0 and most preferably at least 1.5 active double bond residues per molecule. The maximum number of activating double bond residues per molecule is not limited but in most cases is preferably about 10 or less, more preferably about 6 or less and most preferably about 4 or less. Examples of suitable unsaturated compounds include polyacrylates and polymethacrylates, unsaturated polyesters and vinyl ester resins. In addition, there are alkyl, aryl and alkali acrylates.
불포화 화합물은 비닐 에스테르 수지인 것이 바람직하다. 비닐 에스테르 수지는 에폭시 수지와 불포화 산의 반응 생성물이다. 에폭시 수지는 바람직하게는 폴리(글리시딜 에테르), 더욱 바람직하게는 디페놀의 디글리시딜 에테르이다. 불포화 산은 아크릴산이나 메타아크릴산인 것이 바람직하다. 반응은 2,4,6-트리(디메틸아미노에틸)-페놀과 같은 촉매의 존재하에 일어난다. 적당한 수지와 이를 제조하기 위한 방법이 문헌[참조: Messick, U.S. Patent 4,407,991 (October 4, 1983); Wykowski, EPO Publication 0 436 921 A1 (July 17, 1991)]에 기재되어 있다. 비닐에스테르 수지는 선택적으로 반응하지 않는 에폭시 잔기를 함유한다. 비닐 에스테르 수지와 에폭시 잔기의 당량비는 바람직하게는 1:1 이상, 더욱 바람직하게는 3:1 이상, 보다 바람직하게는 10:1 이상이고, 가장 바람직하게는 20:1 이상이다.It is preferable that an unsaturated compound is vinyl ester resin. Vinyl ester resins are the reaction products of epoxy resins and unsaturated acids. The epoxy resin is preferably poly (glycidyl ether), more preferably diglycidyl ether of diphenol. It is preferable that unsaturated acid is acrylic acid or methacrylic acid. The reaction takes place in the presence of a catalyst such as 2,4,6-tri (dimethylaminoethyl) -phenol. Suitable resins and methods for making them are described in Messick, U.S. Patent 4,407,991 (October 4, 1983); Wykowski, EPO Publication 0 436 921 A1 (July 17, 1991). Vinyl ester resins contain epoxy moieties that do not react selectively. The equivalent ratio of vinyl ester resin and epoxy moiety is preferably 1: 1 or more, more preferably 3: 1 or more, more preferably 10: 1 or more, and most preferably 20: 1 or more.
불포화 화합물은 이미다졸과 반응하여 친핵성 부가물을 형성한다. 이미다졸은 다음의 조건을 만족시키는 한 한정되지 않는다:Unsaturated compounds react with imidazoles to form nucleophilic adducts. Imidazole is not limited as long as the following conditions are met:
(1) 이미다졸은 친핵성 반응에 의해 불포화 화합물과 반응하여 부가물을 만들고,(1) imidazole reacts with an unsaturated compound by a nucleophilic reaction to form an adduct;
(2) 부가물은 에폭시-에폭시 경화나 경화제와의 반응에 의해 에폭시 수지의 경화 반응을 촉진한다.(2) The adduct promotes the curing reaction of the epoxy resin by reaction with epoxy-epoxy curing or curing agent.
이미다졸은 화학식 3인 것이 바람직하다:The imidazole is preferably of formula 3:
상기 화학식 3에서,In Chemical Formula 3,
각각의 R2는 독립적으로 수소원자, 지방족 잔기 또는 방향족 잔기이고,Each R 2 is independently a hydrogen atom, an aliphatic residue or an aromatic residue,
각각의 R3은 수소원자나 3-아미노프로필기와 같은 지방족 아미기이다.Each R 3 is an aliphatic amino group such as a hydrogen atom or a 3-aminopropyl group.
R2는 수소나 알킬인 것이 바람직하다. 각각의 R2와 R3는 바람직하게는 약 12개의 탄소원자, 더욱 바람직하게는 약 6개의 탄소원자, 가장 바람직하게는 약 4개의 탄소원자를 갖는다. 탄소원자에 인접한 두개의 R2잔기는 선택적으로 서로 연결되어 환 구조를 형성할 수 있다. R3이 수소인 것이 가장 바람직하다. 적당한 이미다졸로는 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 및 N-(3-아미노프로필)이미다졸이 포함된다.R 2 is preferably hydrogen or alkyl. Each of R 2 and R 3 preferably has about 12 carbon atoms, more preferably about 6 carbon atoms and most preferably about 4 carbon atoms. Two R 2 residues adjacent to a carbon atom may be optionally linked to each other to form a ring structure. Most preferably R 3 is hydrogen. Suitable imidazoles include imidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole and N- (3-aminopropyl) imidazole.
이미다졸과 불포화 화합물의 비율은 부가물에서 반응하지 않은 유리 이미다졸의 농도를 최소화할 수 있는 정도이어야 한다. 반응 혼합물은 화학량론적으로 과량의 이미다졸을 함유하지만, 바람직하게는 활성화 이중 결합 잔기 1당량에 약 1 몰 이하의 이미다졸 화합물을 함유하고, 가장 바람직하게는 약 0.95몰 이하의 이미다졸 화합물을 함유한다. 반응 혼합물에서 이미다졸의 최소 농도는 완성된 부가물에서 이미다졸의 일정 농도에 의해 조절된다. 반응 혼합물은 바람직하게는 활성화 이중 결합 잔기 1당량에 약 0.5몰 이상의 이미다졸 화합물을 함유하고, 더욱 바람직하게는 약 0.75몰 이상의 이미다졸 화합물을 함유한다.The ratio of imidazole and unsaturated compounds should be such that the concentration of unreacted free imidazole in the adduct can be minimized. The reaction mixture contains a stoichiometric excess of imidazole, but preferably contains up to about 1 mole of imidazole compound per equivalent of activating double bond residue, and most preferably up to about 0.95 mole of imidazole compound. do. The minimum concentration of imidazole in the reaction mixture is controlled by the constant concentration of imidazole in the finished adduct. The reaction mixture preferably contains at least about 0.5 moles of imidazole compound per equivalent of activating double bond residue, and more preferably at least about 0.75 moles of imidazole compound.
반응 온도는 바람직하게는 약 50℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 120℃ 이상이다. 약 160℃ 이하가 바람직하고, 약 150℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.The reaction temperature is preferably about 50 ° C. or higher, more preferably about 100 ° C. or higher, most preferably about 120 ° C. or higher. About 160 degrees C or less is preferable, and it is more preferable that it is about 150 degrees C or less.
불포화 수지가 교질화되는 것을 막기 위해 반응은 하이드로퀴논이나 하이드로퀴논 모노메틸에테르와 같은 중합체 반응 억제제의 존재하에 진행되는 것이 바람직하다. 어떤 용액은 특히 겔 형성에 민감하여 주의를 기울여야 하는 경우도 있다. 2-에틸-4-메틸이미다졸과 같이 입체 장애를 갖는 이미다졸은 천천히 반응하므로 반응에 필요한 충분한 시간을 주기 위해서 하이드로퀴논과 같은 부가적인 안정화제가 필요하다.The reaction is preferably carried out in the presence of a polymer reaction inhibitor such as hydroquinone or hydroquinone monomethyl ether to prevent the unsaturated resin from colliding. Some solutions are especially sensitive to gel formation and may require attention. Imideazoles with steric hindrances, such as 2-ethyl-4-methylimidazole, react slowly and require additional stabilizers such as hydroquinone to give sufficient time for the reaction.
생성되는 부가물은 바람직하게는 화학식 4a, 더욱 바람직하게는 화학식 4b의 β-이미다졸 잔기를 함유한다:The resulting adduct preferably contains the β-imidazole residues of formula 4a, more preferably of formula 4b:
상기 화학식 4a 및 4b에서,In Chemical Formulas 4a and 4b,
Z는 위에서 정의한 바와 같은 전자 유인 기이고,Z is an electron withdrawing group as defined above,
R1과 R2는 위에서 정의한 바와 같은 것이며,R 1 and R 2 are as defined above,
각각의 아미다졸은 이미 설명한 바와 같이 중심 잔기에 연결된다.Each amidazole is linked to a central moiety as previously described.
부가물에서 β-이미다졸 잔기의 바람직한 수는 부가물의 의도된 용도에 따라 달라지지만, 불포화 에스테르 화합물에서 활성화 이중 결합 잔기의 수와 같다.The preferred number of β-imidazole residues in the adduct depends on the intended use of the adduct but is equal to the number of activating double bond residues in the unsaturated ester compound.
부가물은 화학식 1(여기서, 적어도 일부의 Q는 β-이미다졸 잔기이고 나머지 Q는 활성화 이중 결합 잔기이다)을 갖는 것이 바람직하다. β-이미다졸 잔기과 활성화 이중 결합 잔기의 당량비는 바람직하게는 1:1 이상, 더욱 바람직하게는 2:1 이상, 가장 바람직하게는 3:1 이상이다. 모든 활성화 이중 결합 잔기가 β-이미다졸 잔기로 전환되지만, 부가물 내에서 유리 이미다졸을 최소화하기 위해서 보통은 당량비가 20:1을 초과하지 않는다. 부가물은 이미다졸이 불포화 화합물 내에서 에폭시 잔기이나 그밖의 반응기와 반응한 반응 생성물을 선택적으로 포함한다.It is preferred that the adduct has Formula 1, wherein at least some Q is a β-imidazole residue and the remaining Q is an activating double bond residue. The equivalent ratio of β-imidazole residues and activating double bond residues is preferably at least 1: 1, more preferably at least 2: 1, most preferably at least 3: 1. All activating double bond residues are converted to β-imidazole residues, but usually the equivalent ratio does not exceed 20: 1 to minimize free imidazole in the adduct. Adducts optionally include reaction products in which imidazole has reacted with an epoxy moiety or other reactor in an unsaturated compound.
부가물의 연화점은 일반 저장 온도에서 부가물이 고체 상태가 될 정도로 높고, 부가물이 연화되어 일정한 반응 온도에서 분말성 에폭시 수지와 고화될 정도로 낮아야 한다. 실시예에서의 시험에 의해 측정된 부가물의 Mettler 연화점은 바람직하게는 약 50℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 60℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 80℃ 이상이다. 바람직하게는 130℃ 이하, 더욱 바람직하게는 100℃ 이하이다.The softening point of the adduct should be high enough that the adduct becomes solid at normal storage temperatures and low enough that the adduct softens and solidifies with the powdery epoxy resin at a constant reaction temperature. The Mettler softening point of the adduct measured by the test in the examples is preferably about 50 ° C. or more, more preferably about 60 ° C. or more, most preferably about 80 ° C. or more. Preferably it is 130 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less.
부가물의 평균 분자량은 바람직하게는 약 400 이상, 더욱 바람직하게는 500 이상이고, 바람직하게는 약 1,500 이하이고, 더욱 바람직하게는 약 1,100 이하이다. 부가물의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 약 400 이상, 더욱 바람직하게는 500 이상이고, 바람직하게는 약 2,500 이하, 더욱 바람직하게는 약 1,200 이하이다.The average molecular weight of the adduct is preferably about 400 or more, more preferably 500 or more, preferably about 1,500 or less, and more preferably about 1,100 or less. The weight average molecular weight of the adduct is preferably about 400 or more, more preferably 500 or more, preferably about 2,500 or less, and more preferably about 1,200 or less.
부가물의 용융 점도(C 원추체 형태의 ICI Cone and Plate Viscometer를 이용하여 150℃에서 측정)는 바람직하게는 약 90mPa·s 이상, 더욱 바람직하게는 약 140mPa·s 이상이고, 바람직하게는 약 2,000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 약 1,500mPa·s 이하이다.The melt viscosity of the adduct (measured at 150 ° C. using an ICI Cone and Plate Viscometer in the form of a C cone) is preferably at least about 90 mPa · s, more preferably at least about 140 mPa · s, preferably about 2,000 mPa · s or less, More preferably, it is about 1,500 mPa * s or less.
이상적으로, 부가물은 불포화 화합물과 반응하지 않는 비결합 이미다졸을 함유하지 않는다(0중량%). 이미다졸의 약 50중량% 이하가 비결합 이미다졸이고, 더욱 바람직하게는 약 30중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 20중량% 이하가 비결합 아미다졸이다. 비결합 아미다졸의 최소 백분율은 입체 장애와 같은 조건에 의해 제한되지만 보통은 1중량% 이상이다.Ideally, the adduct contains no unbound imidazole that does not react with the unsaturated compound (0% by weight). Up to about 50% by weight of the imidazole is unbound imidazole, more preferably up to about 30% by weight and most preferably up to about 20% by weight is unbound amidazole. The minimum percentage of unbound amidazole is limited by conditions such as steric hindrance but is usually at least 1% by weight.
종래의 기술에서, 이미다졸 잔기이 에폭시 제형의 일부를 이루기 전에 유기산으로 중화된다. 본 발명에서는, 이미다졸 잔기의 실질적인 잔기 이상이 수소 첨가(중화)되지 않아야 한다. 바람직하게는, 이미다졸 잔기의 약 50몰% 이상이 수소첨가되지 않고, 더욱 바람직하게는 약 75몰% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 90몰% 이상, 가장 바람직하게는 약 95몰% 이상이 수소 첨가되지 않는다. 가능한 한 100%가 수소 첨가되지 않도록 해야 한다. 수소첨가되지 않은 이미다졸 잔기는 유리 상태로 존재해야 한다.In the prior art, imidazole moieties are neutralized with organic acids before they form part of the epoxy formulation. In the present invention, at least a substantial residue of the imidazole moiety should not be hydrogenated (neutralized). Preferably, at least about 50 mole percent of the imidazole moieties are not hydrogenated, more preferably at least about 75 mole percent, even more preferably at least about 90 mole percent, most preferably at least about 95 mole percent It is not hydrogenated. As much as possible, 100% should not be hydrogenated. Unhydrogenated imidazole residues must be present in the free state.
본 발명의 제형은 또한 에폭시 수지를 함유한다. 에폭시 수지는 바람직하게는 글리시딜 에테르나 에스테르 화합물, 더욱 바람직하게는 글리시딜 에테르 화합물, 가장 바람직하게는 디페놀 A와 디페놀의 F와 같은 디페놀의 디글리시딜 에테르이다. 에폭시 수지는 약 25℃에서 고체 상태인 것이 바람직하다.The formulation of the present invention also contains an epoxy resin. The epoxy resin is preferably a glycidyl ether or ester compound, more preferably a glycidyl ether compound, most preferably a diglycidyl ether of diphenol, such as diphenol A and F of diphenol. The epoxy resin is preferably in a solid state at about 25 ° C.
에폭시 당량(EEW)은 바람직하게는 약 100 이상, 더욱 바람직하게는 약 200 이상, 가장 바람직하게는 약 500 이상이다. 최대 EEW는 한정적이지는 않지만 바람직하게는 약 2,500 이하, 더욱 바람직하게는 약 2,000 이하, 가장 바람직하게는 약 1,500 이하이다. 에폭시의 메틀러(Mettler) 연화점은 바람직하게는 약 50℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 60℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 65℃ 이상이다. 에폭시의 Metter 연화점은 바람직하게는 약 130℃ 미만이고, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 미만이다.The epoxy equivalent (EEW) is preferably at least about 100, more preferably at least about 200 and most preferably at least about 500. The maximum EEW is not limited but is preferably about 2,500 or less, more preferably about 2,000 or less, most preferably about 1,500 or less. The Mettler softening point of the epoxy is preferably about 50 ° C. or higher, more preferably about 60 ° C. or higher, most preferably about 65 ° C. or higher. The Metter softening point of the epoxy is preferably less than about 130 ° C, more preferably less than about 100 ° C.
적당한 에폭시 수지로는 에폭시 분체 도료 수지와, 에폭시 노볼락 수지, 고분자량 및 중분자량의 용액 에폭시 수지, MDI-변형 에폭시 수지, 글리시딜 (메스)아크릴산 중합체 또는 공중합체, 액체 에폭시 수지 및 그의 혼합물이 있다. 본 발명에 유용한 에폭시 수지는 디페놀 A와 디페놀 F, 테트라브로모디페놀 A이다. 그밖의 방법은 본 기술의 통상적인 지식을 가진 자에게 이해될 수 있는 것으로 문헌[참조: Lee & Neville, Handbook of Epoxy Resins, Pages 2-1 to 3-24 (McGraw-Hill Book Co. 1967)]과 같이 많은 문헌에 소개되어 있다. 에폭시 수지는 또한 액체 에폭시 수지의 발전 생성물과 테트라브로모디페놀 A 또는 미국 특허 제5,112,932호에 기재되어 있는 공중합체를 함유하는 에폭시 작용 옥사졸리돈이다.Suitable epoxy resins include epoxy powder coating resins, epoxy novolak resins, high and medium molecular weight solution epoxy resins, MDI-modified epoxy resins, glycidyl (meth) acrylic acid polymers or copolymers, liquid epoxy resins and mixtures thereof There is this. Epoxy resins useful in the present invention are diphenol A and diphenol F, tetrabromodiphenol A. Other methods can be understood by those skilled in the art (Lee & Neville, Handbook of Epoxy Resins, Pages 2-1 to 3-24 (McGraw-Hill Book Co. 1967)). As in many literatures. Epoxy resins are also epoxy functional oxazolidone containing the power generation products of liquid epoxy resins and copolymers described in tetrabromodiphenol A or US Pat. No. 5,112,932.
에폭시 수지에 대한 부가물의 적정비는 제형의 내용물과 이용에 따라 다르다.The appropriate ratio of adducts to epoxy resins depends on the content and use of the formulation.
부가물이 경화제와 교차결합제를 분리시키지 않고 경화를 촉진하는 경우, 당량비는 에폭시 수지의 1당량에 부가물 약 0.02당량 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 0.05당량 이상, 가장 바람직하게는 약 0.2당량 이상이다. 최대 농도는 에폭시 수지 1당량에 대하여 부가물 약 10당량 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 5당량 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 2당량 이하, 가장 바람직하게는 약 1당량 이하이다. 에폭시 수지와 부가물의 중량비는 바람직하게는 1:10 이상, 더욱 바람직하게는 1:1 이상, 가장 바람직하게는 2:1 이상이다. 에폭시 수지와 부가물의 중량비는 바람직하게는 10:1 이하, 더욱 바람직하게는 5:1 이하, 가장 바람직하게는 3:1 이하이다.When the adduct promotes curing without separating the curing agent and the crosslinking agent, the equivalent ratio is preferably about 0.02 equivalents or more, more preferably about 0.05 equivalents, most preferably about 0.2 equivalents to 1 equivalent of the epoxy resin. More than equivalent The maximum concentration is preferably about 10 equivalents or less of the adduct relative to 1 equivalent of epoxy resin, more preferably about 5 equivalents or less, even more preferably about 2 equivalents or less, and most preferably about 1 equivalent or less. The weight ratio of the epoxy resin and the adduct is preferably 1:10 or more, more preferably 1: 1 or more, most preferably 2: 1 or more. The weight ratio of the epoxy resin and the adduct is preferably 10: 1 or less, more preferably 5: 1 or less, and most preferably 3: 1 or less.
제형이 경화제를 함유하고 상승 온도에서 경화될 때, 매우 소량의 부가물이 생기는 것이 바람직하다. 당량비는 에폭시 수지의 1당량에 대하여 부가물 약 5밀리당량(meq) 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 20밀리당량 이상, 가장 바람직하게는 약 80밀리당량 이상이다. 최대 농도는 에폭시 수지 1당량에 대하여 부가물 약 200밀리당량 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 150밀리당량 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 100밀리당량 이하, 가장 바람직하게는 약 50밀리당량 이하이다. 에폭시 수지와 부가물의 중량비는 바람직하게는 1:100 이상, 더욱 바람직하게는 3:100 이상, 가장 바람직하게는 5:100 이상이다. 에폭시 수지와 부가물의 중량비는 바람직하게는 15:100 이하, 더욱 바람직하게는 10:100 이하, 가장 바람직하게는 5:100 이하이다.When the formulation contains a curing agent and is cured at elevated temperatures, it is desirable that a very small amount of adduct occur. The equivalent ratio is preferably at least about 5 milliliters (meq) of adducts relative to 1 equivalent of the epoxy resin, more preferably at least about 20 milliequivalents, most preferably at least about 80 milliequivalents. The maximum concentration is preferably about 200 milliliters or less of the adduct with respect to 1 equivalent of epoxy resin, more preferably about 150 milliliters or less, even more preferably about 100 milliliters or less, and most preferably about 50 milliliters or less. to be. The weight ratio of the epoxy resin and the adduct is preferably 1: 100 or more, more preferably 3: 100 or more, most preferably 5: 100 or more. The weight ratio of the epoxy resin and the adduct is preferably 15: 100 or less, more preferably 10: 100 or less, most preferably 5: 100 or less.
이와 같은 제형에 사용되는 경화제는 제형의 이용 목적에 따라 달라지지만 본 기술의 통상적인 지식을 가진 자에게 이해될 수 있는 것이다. 몇가지 경화제가 문헌[참조: Lee & Neville, supra, Page 20-11; Tess, supra, Pages 776-778]에 기재되어 있다. 적당한 경화제로는 디시안디아미드와 기타 아민 및 아미드, 폴리수소화 페놀, 및 스티렌 말산 무수물 공중합체와 같은 다가 무수물이 있다. 경화제와 에폭시 수지의 적정비는 경화제의 종류와 수지의 이용 목적에 따라 다르지만, 보통은 당량비가 바람직하게는 0.1:1 내지 10:1, 더욱 바람직하게는 0.2:1 내지 2:1이다.Curing agents used in such formulations will depend upon the intended use of the formulation, but will be understood by those of ordinary skill in the art. Several curing agents are described in Lee & Neville, supra, Page 20-11; Tess, supra, Pages 776-778. Suitable curing agents include dicyandiamides and other amines and polyhydric anhydrides such as amides, polyhydrogenated phenols, and styrene malic anhydride copolymers. Although the appropriate ratio of a hardening | curing agent and an epoxy resin changes with the kind of hardening | curing agent, and the purpose of use of resin, normally an equivalent ratio becomes like this. Preferably it is 0.1: 1-10: 1, More preferably, it is 0.2: 1-2: 1.
에폭시-에폭시 경화 반응을 촉진하는 부가물을 충분히 함유하고 있는 제형은 경화제를 추가로 포함한다. 경화제에 대한 부가물의 당량비는 바람직하게는 25:75 이상, 더욱 바람직하게는 50:50 이상, 보다 더 바람직하게는 75:25 이상, 가장 바람직하게는 90:10 이상이다.Formulations containing sufficient adducts to promote epoxy-epoxy curing reactions further comprise a curing agent. The equivalent ratio of adducts to the curing agent is preferably 25:75 or more, more preferably 50:50 or more, even more preferably 75:25 or more, most preferably 90:10 or more.
제형은 선택적으로 용매를 함유하는데, 분체 도료 제형이 바람직하다. 용매는 유기 용매이어야 한다. 적당한 유기 용매로는 공지된 것으로 구입하여 사용할 수 있다. 적당한 용매로는 크실렌, 글리콜 에테르, 케톤, 톨루엔, 알콜 및 디메틸포름아미드가 있다. 용매 내의 고체 농도는 점도, 가격 및 용출액으로부터 용매를 회수해야할 필요성에 따라 다르지만, 바람직하게는 20 내지 80중량%이고, 더욱 바람직하게는 40 내지 60중량%이다.The formulation optionally contains a solvent, with powder coating formulations being preferred. The solvent should be an organic solvent. As a suitable organic solvent, a well-known thing can be purchased and used. Suitable solvents include xylene, glycol ethers, ketones, toluene, alcohols and dimethylformamide. The solid concentration in the solvent depends on the viscosity, the price and the need to recover the solvent from the eluate, but is preferably 20 to 80% by weight, more preferably 40 to 60% by weight.
제형은 사용 목적에 유용한 기타 첨가물을 선택적으로 함유한다. 예를 들면, 도료 제형은 안정화제, 계면활성제, 유체 변형제, 충전재, 안료 및 무광택제를 선택적으로 함유한다. 제형을 만드는 적층물과 구성 성분은 선택적으로 안정화제와 충전재와 유체 변형제와 단섬유를 함유한다. 제형에서 안료와 충전재 및 단섬유를 제외한 첨가제의 농도는 바람직하게는 약 5중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 3중량% 이하이다. 단섬유, 충전재 및 안료의 농도는 바람직하게는 약 80중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 50중량% 이하이다.The formulations optionally contain other additives useful for the purpose of use. For example, paint formulations optionally contain stabilizers, surfactants, fluid modifiers, fillers, pigments, and mattes. The stack and components that make up the formulation optionally contain stabilizers, fillers, fluid modifiers, and short fibers. The concentration of the additives excluding the pigments, fillers and short fibers in the formulation is preferably about 5% by weight or less, more preferably about 3% by weight or less. The concentration of short fibers, fillers and pigments is preferably about 80% by weight or less, more preferably about 50% by weight or less.
에폭시-에폭시 단독중합 반응에 의해 경화되는 제형은 바람직하게는 약 80℃ 이상의 온도에서 경화되고, 더욱 바람직하게는 약 90℃ 이상의 온도, 가장 바람직하게는 약 100℃ 이상의 온도에서 경화된다. 바람직하게는 130℃ 이하의 온도, 더욱 바람직하게는 120℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 110℃ 이하에서 경화된다. 그러나 200℃ 이상의 온도에서 사용할 수 있다.Formulations that are cured by an epoxy-epoxy homopolymerization reaction are preferably cured at a temperature of at least about 80 ° C., more preferably at a temperature of at least about 90 ° C., most preferably at a temperature of at least about 100 ° C. It is preferably cured at a temperature of 130 ° C or lower, more preferably 120 ° C or lower, and most preferably about 110 ° C or lower. However, it can be used at temperatures above 200 ° C.
소량의 부가물과 특수 경화제를 함유하는 제형은 바람직하게는 약 120℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 130℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 150℃ 이상의 온도에서 경화된다. 최대 경화 온도는 사용 목적에 따라 다르지만, 바람직하게는 약 250℃ 이하, 더욱 바람직하게는 약 220℃ 이하이다.Formulations containing small amounts of adducts and special curing agents are preferably cured at temperatures of at least about 120 ° C., more preferably at least about 130 ° C. and most preferably at least about 150 ° C. The maximum curing temperature depends on the intended use, but is preferably about 250 ° C. or less, more preferably about 220 ° C. or less.
본 발명의 제형은 도료, 적층 및 성형 등의 일반적인 에폭시 용도에 사용된다. 예를 들면, 다음과 같다:The formulations of the present invention are used in general epoxy applications such as paints, laminations and molding. For example:
(a) 용액성 도료 제형:(a) Solution Paint Formulations:
(1) 분무나, 빗질, 압연, 침지, 전기침전과 같은 공지된 수단에 의해 기판에 도포하고,(1) apply | coated to a board | substrate by well-known means, such as spraying, combing, rolling, dipping, electroprecipitation,
(2) 적당한 경화 온도로 가열하여 경화시킨다.(2) It is hardened by heating to a suitable hardening temperature.
(b) 분체 도료 제형:(b) powder coating formulation:
(1) 제형의 적당한 경화 온도로 기판을 가열하고,(1) heat the substrate to the appropriate curing temperature of the formulation,
(2) 전기 분무기나 유동층과 같은 공지된 수단에 의해 제형을 도포한다.(2) The formulation is applied by known means such as an electrospray or fluidized bed.
또한,Also,
(1) 전기적 도포 방법에 의해 분말을 차가운 기판에 적용하고,(1) the powder is applied to a cold substrate by an electrical coating method,
(2) 분말과 기판을 분말이 유동하고 경화되는 온도로 가열시켜서 인가한다.(2) The powder and the substrate are applied by heating to the temperature at which the powder flows and hardens.
(c) 적층물의 제조:(c) Preparation of Laminates:
(1) 제형을 섬유성 기판 내로 내입시킨 후, 가열하여 프리프랙을 형성하고,(1) the formulation is incorporated into a fibrous substrate and then heated to form a prepreg,
(2) 제형을 경화시키는 적당한 온도에서 2층 이상의 프리프랙을 압착한다.(2) Compress two or more layers of prepreg at a suitable temperature to cure the formulation.
(d) 성형물의 제조:(d) Preparation of moldings:
(1) 선택적으로 섬유성 기판을 갖는 주형틀에 제형을 주입하고,(1) optionally injecting the formulation into a mold having a fibrous substrate,
(2) 제형을 가열하여 경화시킨다.(2) The formulation is heated to cure.
리프 스프링과 같은 자동차 부품을 본 발명의 제형로 만들 수 있다.Automotive parts such as leaf springs can be made into the formulations of the present invention.
본 발명의 촉매는 미국 특허 제5,112,932호에 기재되어 있는 바와 같이 분체 도료나 용매의 형태로 전기적 적층물에 사용할 수 있다.The catalyst of the present invention may be used in electrical laminates in the form of powder paints or solvents, as described in US Pat. No. 5,112,932.
작용 실시예Working Example
다음의 실시예는 오직 발명의 설명을 위한 것으로서 본 발명의 명세서나 청구 범위를 제한하지 않아야 한다.The following examples are for illustrative purposes only and should not limit the specification or claims of the present invention.
부가물의 제조.Preparation of adducts.
본 발명의 부가물을 만들기 위한 특정 반응물과 부가물의 특성이 표 Ⅰ에 나타나 있다. 부가물은 다음의 일반적인 방법에 의해 제조된다:The specific reactants and the properties of the adducts for making the adducts of the present invention are shown in Table I. The adducts are prepared by the following general method:
(1) 선택적으로, 에폭시 수지를 만든다. D.E.R.*330(Dow chemical사의 상표) 액상 엑폭시 수지를 포스포늄 촉매의 존재하에 질소 분위기에서 약 140℃의 온도에서 디페닐 A와 반응시킨다. 각 반응물의 양과 생성된 고급화된 수지의 EEW는 표 1에 나타나 있다[표 1에서, 별도로 언급하지 않는 한, 반응물의 양은 중량부(pbw)이다].(1) Optionally, an epoxy resin is made. DER * 330 (trade name of Dow Chemical) The liquid epoxy resin is reacted with diphenyl A at a temperature of about 140 ° C. in a nitrogen atmosphere in the presence of a phosphonium catalyst. The amount of each reactant and the EEW of the resulting advanced resin are shown in Table 1 (in Table 1, unless otherwise noted, the amount of reactant is in weight parts (pbw)).
(2) 비닐 에스테르 수지를 만든다. (1)단계에서 고급화한 수지나 D.E.R.*330 액상 엑폭시 수지의 시료를 80 내지 100℃로 가열하고 수지 내부내 일정 기류에 의한 기포를 형성시킨다. 약 500ppm의 하이드로퀴논을 억제제로서 첨가하고 아크릴산이나 메타아크릴산을 첨가한다. ANCAMINE K54 촉매 750ppm을 첨가하고 온도를 약 120℃로 상승시킨다. 잔여 에폭시 농도가 7 또는 8%이면 ANCAMINE K54 촉매 750ppm을 더 첨가한다. 잔여 에폭시가 표 1의 농도에 이르면, 반응을 중단하고 온도를 낮춘다. 기류를 감소시킨 후, 비닐에스테르 수지를 질소로 정화한다. 반응물의 양과 비닐 에스테르 수지 내의 잔여 에폭시의 양이 표 1에 나와 있다.(2) A vinyl ester resin is made. A sample of the resin advanced in step (1) or the sample of the DER * 330 liquid epoxy resin is heated to 80 to 100 ° C. to form bubbles by a constant air flow in the resin. About 500 ppm hydroquinone is added as inhibitor and acrylic acid or methacrylic acid is added. Add 750 ppm ANCAMINE K54 catalyst and raise the temperature to about 120 ° C. If the residual epoxy concentration is 7 or 8%, add 750 ppm ANCAMINE K54 catalyst. Once the remaining epoxy reaches the concentrations in Table 1, the reaction is stopped and the temperature is lowered. After reducing the air flow, the vinyl ester resin is purged with nitrogen. The amount of reactants and the amount of residual epoxy in the vinyl ester resin are shown in Table 1.
(3) 비닐 에스테르 수지의 이미다졸 부가물이 형성된다. 표 1의 이미다졸을 여러 잔기으로 나누어 약 15분 간격으로 첨가한다. 온도를 15분에 걸쳐 140℃로 서서히 증가시키고 혼합물을 140℃에서 60분간 반응시킨다. 생성물을 회수하고 냉각시킨다. 부가물 내의 잔여 이미다졸을 HPLC로 측정한다.(3) The imidazole adduct of vinyl ester resin is formed. The imidazole of Table 1 is added at about 15 minute intervals by dividing into several residues. The temperature is slowly increased to 140 ° C. over 15 minutes and the mixture is allowed to react at 140 ° C. for 60 minutes. The product is recovered and cooled. Residual imidazole in the adduct is determined by HPLC.
(4) ASTM D 3104의 변형된 형태로서 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)의 Method RPM-108C에 따른 다음의 방법으로 메틀러 연화점을 측정한다. PRM-108C에서 연화점은 공기 중에서 선형 속도로 가열시켰을 때 바닥에 6.35㎜ 직경의 구멍이 형성된 원통형 컵에 현탁시킨 에폭시 수지가 19㎜ 떨어진 지점의 아래로 흐르는 온도를 나타낸다.(4) METTLER softening point is measured by the following method according to Method RPM-108C of The Dow Chemical Company as a modified form of ASTM D 3104. In PRM-108C, the softening point represents the temperature at which the epoxy resin suspended in a cylindrical cup with a 6.35 mm diameter hole at the bottom flows 19 mm apart when heated at linear speed in air.
시료를 5㎜ 이하의 크기로 갈아준다. 바닥에 6.35㎜의 구멍이 형성된 시료 컵을 150℃(저분자량 시료인 경우)나 200℃(고분자량 시료인 경우)의 뜨거운 플레이트의 알루미늄 호일에 놓는다. 컵에 입상화된 시료를 기포 없는 용융된 수지로 채워질 때까지 첨가한다. 플레이트로부터 컵과 호일을 제거하고 냉각시킨 후, 호일을 벗겨내고 과량의 수지를 컵의 바깥 잔기로부터 제거한다.The sample is ground to a size of 5 mm or less. A sample cup with a 6.35 mm hole in the bottom is placed in an aluminum foil of a hot plate at 150 ° C. (for low molecular weight samples) or 200 ° C. (for high molecular weight samples). The granulated sample in the cup is added until it is filled with bubble-free molten resin. After the cup and foil are removed from the plate and cooled down, the foil is stripped off and excess resin is removed from the outer residues of the cup.
컵을 메틀러 인스트루먼트 캄파니(Mettler Instrument Co.)의 Model FP5/53 연화점 측정 장치 내에 놓는다. 장치는 노와, 시료가 컵 위로 넘칠때 중단되는 광선을 포함한다. 노의 온도는 시료의 예상 용융점 이하인 20℃로 설정하고, 시료를 30초 이상 방치한다. 구멍 아래에 형성된 방울이 광선을 파열시킬 때가지 온도를 분당 2℃씩 증가시킨다.The cup is placed in a Model FP5 / 53 softening point measuring instrument from Mettler Instrument Co. The apparatus includes a furnace and light beams that are interrupted when the sample overflows the cup. The temperature of the furnace is set to 20 ° C. which is less than or equal to the expected melting point of the sample, and the sample is left for 30 seconds or more. The temperature is increased by 2 ° C. per minute until the droplets formed below the hole burst the light beam.
(5) 용융 점도는 약 150℃에서 C 원추를 갖는 ICI 콘 앤드 플레이트(ICI Cone and Plate) 점도계를 이용하여 측정한다. 평균 분자량은 기체상 크로마토그래피를 이용하여 측정한다. 반응물과 부가물의 특성을 표 1에 나타낸다.(5) Melt viscosity is measured using an ICI Cone and Plate viscometer with a C cone at about 150 ° C. Average molecular weight is measured using gas phase chromatography. The properties of the reactants and adducts are shown in Table 1.
표 1에서, "Im"은 이미다졸을 나타나고, "2-MI"는 2-메틸이미다졸, "2-PhI"은 2-페닐이미다졸, "2E4MI"는 2-에틸-4-메틸이미다졸을 나타낸다.In Table 1, "Im" represents imidazole, "2-MI" is 2-methylimidazole, "2-PhI" is 2-phenylimidazole, "2E4MI" is 2-ethyl-4-methyl Imidazole.
*120℃에서 측정. * Measured at 120 ° C.
실시예 1- 적층화 Example 1 -Lamination
부가물 12를 메틸에틸 케톤에 65% 고체 농도로 용해시킨다. 부가물 용액 10g과 D.E.R.*691 A80 에폭시 수지 용액 125g의 혼합물에 15㎝×15㎝의 사각형 직조 E 유리형 7628[직조 E 유리형 7628은 인터 글래스(Inter Glass)로부터 공급된다]을 침지시킨다. 침지된 시트를 온기 순환 오븐 내에서 80℃에서 4분간 가열시켜 용매를 증발시킨다. 생성된 프리프랙은 60 내지 65%의 수지를 함유한다.Adduct 12 is dissolved in methylethyl ketone at 65% solids concentration. A mixture of 10 g of adduct solution and 125 g of DER * 691 A80 epoxy resin solution was immersed in a square weave E glass 7628 (woven E glass 7628 supplied from Inter Glass) of 15 cm x 15 cm. The soaked sheet is heated in an warm air circulation oven at 80 ° C. for 4 minutes to evaporate the solvent. The resulting prepreg contains 60 to 65% resin.
프리프랙 다섯편을 두개의 구리 호일판 사이에 개재하고 110℃에서 압력 0.2bar(24MPa)로 20분간 압착시킨다. 결과 적층물의 유리 전이 온도는 69℃이다.Five pieces of prepreg were sandwiched between two copper foil plates and pressed at 110 ° C. for 20 minutes at a pressure of 0.2 bar (24 MPa). The glass transition temperature of the resulting laminate is 69 ° C.
부가물 용액 12g으로 같은 실험을 반복한다. 결과 적층물의 유리 전이 온도는 약 99℃이다.The same experiment is repeated with 12 g of adduct solution. The glass transition temperature of the resulting laminate is about 99 ° C.
두개 적층물의 외관 특성이 모두 우수하였다.Both appearance of the laminate was excellent.
실시예 2 내지 16- 분체 도료 Examples 2 to 16 -powder coating
에폭시 수지 A를 다음과 같이 만든다: 먼저 D.E.R.*330 액상 엑폭시 수지 6,830g과 ER 등급 디페닐 A 3,170g을 500ppm의 포스포늄 촉매와 함께 질소 분위기에서 100℃에서 교반한 후, 혼합물을 140℃로 가열한다. 이후, 수지의 점도가 120℃에서 약 5,000 mPa·s가 될 때까지 약 2시간 동안 140℃에서 반응시킨다. p-톨루엔술폰산의 메틸에스테르를 첨가하여 촉매를 급냉시키고, 30분간 교반시킨 후, 냉각하고 고화시킨다. 수지의 목적 EEW는 약 1,000이다.Epoxy Resin A is made as follows: First, 6,830 g of DER * 330 liquid epoxy resin and 3170 g of ER grade diphenyl A are stirred with 500 ppm of phosphonium catalyst at 100 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then the mixture is brought to 140 ° C. Heat. Thereafter, the reaction was carried out at 140 ° C. for about 2 hours until the viscosity of the resin became about 5,000 mPa · s at 120 ° C. The methyl ester of p-toluenesulfonic acid is added to quench the catalyst, stir for 30 minutes, then cool and solidify. The objective EEW of the resin is about 1,000.
p-톨루엔술폰산의 메틸에스테르를 첨가한 즉시, D.E.N.*438(다우 케미칼 캄파니의 상표명) 에폭시 노볼랙 수지 6.6중량%를 반응 혼합물에 첨가하는 것을 제외하고는 에폭시 수지 B를 같은 방법으로 만든다.Immediately after the methyl ester of p-toluenesulfonic acid was added, Epoxy Resin B was prepared in the same manner, except that 6.6% by weight of DEN * 438 (trade name of Dow Chemical Company) epoxy novolac resin was added to the reaction mixture.
D.E.H.*85(다우 케미칼 캄파니의 상표명) 페놀 경화제의 두가지 70g 시료를 질소 분위기에서 140℃에서 용융시킨다. 부가물 1의 30g을 제1 시료(경화제 A)에 혼합하고, 부가물 2의 30g을 제2 시료(경화제 B)에 혼합한다. 혼합물을 15분간 교반시킨 후, 실온으로 냉각한다.Two 70 g samples of DEH * 85 (Dow Chemical Company's tradename) phenol curing agent are melted at 140 ° C. in a nitrogen atmosphere. 30 g of adduct 1 is mixed with a first sample (curing agent A), and 30 g of adduct 2 is mixed with a second sample (curing agent B). The mixture is stirred for 15 minutes and then cooled to room temperature.
표 2에 나타낸 에폭시 수지와 경화제 및 첨가제를 실험 혼합기 내에서 2분간 420rpm으로 혼합한다. 혼합물을 65℃에서 300rpm으로 이중 스크류 압출기 내에서 용융 압출하고, 압출물을 냉각, 절단하고 가루로 빻은 후 분말을 만든다. 전기 분무기를 사용하여 분말을 강철 패널에 인가하고, 패널을 오븐에서 110℃, 120℃, 130℃에서 20분간 경화시킨다. 도료를 다음과 같이 검사한다:The epoxy resins, hardeners and additives shown in Table 2 are mixed at 420 rpm for 2 minutes in an experimental mixer. The mixture is melt extruded at 65 ° C. at 300 rpm in a double screw extruder and the extrudate is cooled, cut and ground to a powder. The powder is applied to the steel panel using an electric sprayer and the panel is cured for 20 minutes at 110 ° C., 120 ° C., 130 ° C. in an oven. Inspect the paint as follows:
유동-육안으로 검사하고 고온 분말-피복 시료와 비교한다. 결과는, 0=불량, 4=우수이다.Flow-visually inspect and compare to hot powder-coated samples. The result is 0 = poor and 4 = excellent.
유연성-Erichsen 만입 시험을 한다.Flexibility—Erichsen indentation test.
내충격성-직경이 1/2in(1.25㎝)인 면적에 4lb(1.8kg)을 가하여 ASTM D 2794-84 검사를 한다. 시험 측정치는 손상없이 가할 수 있는 in-lb(N-m) 힘으로 나타낸다.Impact Resistance—Test the ASTM D 2794-84 by adding 4 lb (1.8 kg) to an area 1/2 inch (1.25 cm) in diameter. Test measurements are expressed in in-lb (N-m) forces that can be applied without damage.
반사각 20도에서 광택도-DIN 55 990 검사를 한다.Check the glossiness—DIN 55 990 at 20 degrees of reflection.
35℃에서 6일간 시효 경화시킨 분말에 대하여 모든 검사를 반복한다. 결과는 표 2에 나타낸다.All tests are repeated for age-cured powder at 35 ° C. for 6 days. The results are shown in Table 2.
실시예 17Example 17
디메탄올아민 변형된 페놀 경화제를 다음과 같이 만든다: (1) 액상 에폭시 32.8중량부와 디페놀 A 62.7중량부를 질소 분위기에서 100℃에서 혼합하고, (2) 50℃에서 용융시킨 디에탄올아민 4.5중량부를 첨가한 다음, (3) 방출열이 180℃에 이르렀을 때, 150℃로 냉각시키고 30분간 방치한다.A dimethanolamine modified phenol curing agent is prepared as follows: (1) 32.8 parts by weight of liquid epoxy and 62.7 parts by weight of diphenol A are mixed at 100 ° C. in a nitrogen atmosphere, and (2) 4.5 parts of diethanolamine melted at 50 ° C. (3) When the heat of release reached 180 ° C, it was cooled to 150 ° C and left for 30 minutes.
실시예 1에서 만든 부가물 90중량부를 당량이 약 104인 수산기를 갖는 페놀 노볼락 수지 10중량부와 질소 분위기에서 15분간 140℃에서 혼합한다. 생성된 경화제 조성물의 메틀러 연화점은 약 83℃이고 용융 점도가 120℃에서 3,840mPa·s이다.90 parts by weight of the adduct made in Example 1 was mixed with 10 parts by weight of a phenol novolak resin having a hydroxyl group having an equivalent of about 104 at 140 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere. The METTLER softening point of the resulting curing agent composition is about 83 ° C. and the melt viscosity is 3,840 mPa · s at 120 ° C.
청구항 제2항 내지 제16항의 방법에 따라 분체 도료 제형을 만든다. 이 조성물은 디에탄올아민 변형된 페놀 경화제 10.9중량부와, 부가물을 함유하는 경화제 조성물 3.5중량부와, D.E.R*672U 에폭시 수지 24.9중량부와, D.E.R*642U 에폭시 수지 30.7중량부와, 이산화티타늄 5중량부와 BaSO422중량부와, 운모 2중량부와 MODAFLOW MFIII 유체 변형체 1중량부를 포함한다. 전기 분무기를 사용하여 제형을 245℃로 예열시킨 6mm 강철 패널에 가한다. 도료를 245℃에서 2.5분간 경화한다. 분말도 수동으로 235℃로 예열시킨 유리판에 인가하고 2분간 경화시킨다. 현미경으로 판을 관찰하지만 기포가 보이지 않는다.A powder coating formulation is prepared according to the method of claim 2. The composition diethanolamine modified phenolic curing agent 10.9 parts by weight of additional curing agent composition containing water 3.5 parts by weight of DER * 672U and the epoxy resin 24.9 parts by weight, DER * 642U epoxy resin, 30.7 parts by weight of 5 titanium dioxide By weight, 22 parts by weight of BaSO 4 , 2 parts by weight of mica, and 1 part by weight of MODAFLOW MFIII fluid variant. The formulation is added to a 6 mm steel panel preheated to 245 ° C. using an electric sprayer. The paint is cured at 245 ° C. for 2.5 minutes. The powder is also applied to a glass plate manually preheated to 235 ° C. and cured for 2 minutes. The plate is observed under a microscope, but no bubbles are visible.
실시예 18Example 18
실시예 17의 방법으로 부가물 8을 30분간 140℃에서 수산기를 약 104당량 가지는 페놀 노볼랙 수지와 용융 혼합시킨다. 노볼락 수지에 대한 부가물의 중량비는 90:10이다. 혼합을 마친 후, 혼합물의 연화점이 86.7℃이고, 용융 점도는 150℃에서 440 mPa·s이고 120℃에서 3360 mPa·s이다.The adduct 8 was melt mixed with the phenol novolac resin having about 104 equivalents of hydroxyl groups for 30 minutes at 140 ° C. by the method of Example 17. The weight ratio of adduct to novolak resin is 90:10. After mixing, the softening point of the mixture was 86.7 ° C., and the melt viscosity was 440 mPa · s at 150 ° C. and 3360 mPa · s at 120 ° C.
D.E.R*661E 에폭시 수지 636.8중량부;636.8 parts by weight of DER * 661E epoxy resin;
혼합물 44.2중량부;44.2 parts by weight of the mixture;
KRONOS 2310[크로노스 캄파니(Kronos Co.) 판매] 이산화티타늄 300 중량부 및KRONOS 2310 [selling Kronos Co.] 300 parts by weight of titanium dioxide and
WODAFLOW MEII[몬산토 캄파니(Monsanto Co.) 판매] 유체 변형체 8.0 중량부를 함유하는 분말 제형물을 실시예 2 내지 16의 방법에 따라 제조한다.Powder formulations containing 8.0 parts by weight of WODAFLOW MEII (Monsanto Co.) fluid variant are prepared according to the methods of Examples 2-16.
제형을 실시예 2 내지 16에 설명한 바와 같이 강철 패널에 인가하고 120℃와 110℃에서 20분간 경화시킨다. 또한, 100℃에서 30분, 45분, 60분, 75분간 경화시킨다. 도료를 실시예 2 내지 16에서처럼 검사한다. 결과는 표 3에 나타낸다. 모든 패널이 200 아세톤 러브에서 외관상 손상 없이 견뎌내었다.The formulation is applied to the steel panel as described in Examples 2-16 and cured at 120 ° C. and 110 ° C. for 20 minutes. Furthermore, it hardens for 30 minutes, 45 minutes, 60 minutes, and 75 minutes at 100 degreeC. The paint is inspected as in Examples 2-16. The results are shown in Table 3. All panels survived without apparent damage in 200 acetone loves.
본 발명의 경화성 제형은 에폭시 수지의 경화에 효과적이다.The curable formulations of the present invention are effective for curing epoxy resins.
Claims (10)
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|---|---|---|---|---|
| KR101234711B1 (en) * | 2007-04-12 | 2013-02-19 | 주식회사 엘지화학 | Imidazole-adduct type latent polymer curing agent, manufacturing method thereof, one-component type epoxy resin composition and anisotropic-electroconductive adhesive containing the same |
-
1997
- 1997-12-19 KR KR1019970070396A patent/KR19990051134A/en not_active Withdrawn
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