JP4430759B2

JP4430759B2 - アミノポリエーテル変性エポキシ樹脂およびこれを含有するカチオン電着塗料組成物

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Publication number: JP4430759B2
Application number: JP20698099A
Authority: JP
Inventors: 信介白川; 光夫山田
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd; Nippon Paint Holdings Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd; Nippon Paint Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2001031739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なアミノポリエーテル変性エポキシ化合物およびこれを含有する電着塗料組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料を腐食から保護し、その美感を使用期間中維持するため、その表面に塗装が施される。特に電着塗装は、金属材料の表面に均一な塗膜を簡便かつ迅速に形成することが可能であることから、自動車ボディーのような被塗装面が広い金属材料を塗装するために、工業的に広く利用されている。
【０００３】
特に自動車ボディーに用いられる電着塗膜に対しては、素地やその上に施される中塗り又は上塗り塗膜との密着性だけではなく、耐チッピング性を良好にするための可撓性の向上が特に望まれている。このような可撓性を電着塗膜に付与するため、種々の化合物、樹脂等が用いられている。
【０００４】
例えば、特開昭５９−１１７５６０号公報や特開昭６−８７９４７号公報には、ポリエポキシドとポリオキシアルキレンアミンとの反応物を、カチオン電着塗料組成物に含有させることが記載されている。
【０００５】
しかしながら、このような反応物をカチオン電着塗料組成物の一成分として用いた場合、可撓性は付与できるものの、素地やその上に施される中塗り又は上塗り塗膜との密着性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、素地及び中塗り又は上塗りとの密着性を維持しつつ、電着塗膜に可撓性を付与することのできる新規なアミノポリエーテル変性エポキシ及びこれを可撓性樹脂として用いるカチオン電着塗料組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の式で示されるアミノポリエーテルと、
３００〜７０００の分子量および１５０〜３５００のエポキシ当量を有するポリグリシジルエーテルとを反応させて得られるアミノポリエーテル変性エポキシであって、
上記反応が、上記ポリグリシジルエーテルのエポキシ基に対し、上記アミノポリエーテルの第１級アミノ基を、当量比で１．０５〜２．０の範囲に設定して行われることにより得られた新規なアミノポリエーテル変性エポキシ化合物である。
【０００８】
【化２】

【０００９】
ここでmは２以上の整数、Rは、水素、メチル基、またはエチル基、nおよびn'はそれぞれ独立に２または３である。
【００１０】
上記アミノポリエーテルの式において、例えば、mが９〜１１、Rがメチル基、nおよびn'が２である。ここで例えば、アミノポリエーテル変性エポキシの分子量が１００００〜１０００００である。
【００１１】
また、ここで例えば、上記ポリグリシジルエーテルが、分子量５００〜１０００のポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルと多環式フェノール化合物とから得られるものであり、ここでさらに長鎖アルキル基含有ジカルボン酸を用いることができる。上記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルが、ポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテルであり、上記多環式フェノール化合物がビスフェノールAである。また、上記長鎖アルキル基含有ジカルボン酸は、ダイマー酸である。更に、本発明は、上記アミノポリエーテル変性エポキシからなる可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂およびブロックポリイソシアネート硬化剤を含有するカチオン電着塗料組成物を提供するものであり、例えば、上記アミン変性エポキシ樹脂が、オキサゾリドン環を含んでいる。
【００１２】
【発明の実施形態】
本発明のエポキシ変性ポリオキシアルキレンアミンは、下記の式で示されるアミノポリエーテルと、
３００〜７０００の分子量および１５０〜３５００のエポキシ当量を有するポリグリシジルエーテルとを反応させて得られるアミノポリエーテル変性エポキシであって、
前記反応が、前記ポリグリシジルエーテルのエポキシ基に対し、前記アミノポリエーテルの第１級アミノ基を、当量比で１．０５〜２．０の範囲に設定して行われることを特徴とする。
【００１３】
【化３】

【００１４】
ここでmは２以上の整数、Rは、水素、メチル基、またはエチル基、n 及びn'はそれぞれ独立に２または３である。
【００１５】
本発明で用いる上記アミノポリエーテルは、ポリオキシアルキレンケチミンを加水分解して製造されるものであり、その具体的製造方法は、特開平1−２４９７４８号公報に記載されている。上記アミノポリエーテルは、上記の式で示されるように、第３級の窒素原子に、末端に1級アミノ基を有するポリメチレン鎖が２つ、およびポリオキシアルキレン鎖が結合しているものである。
【００１６】
ここで、上記ｍの値は、ポリオキシアルキレン鎖の繰り返し単位数を示すものであり、２〜２０の整数であることが好ましく、更には９〜１１の整数が好ましい。ポリオキシアルキレン鎖中のRは、メチル基であることが好ましい。また、Ｒは通常同一であるが、２種以上であってもよい。また、上記の式で、1級アミノ基に結合しているポリメチレン鎖の繰り返し単位数ｎおよびｎ’としては、それぞれ独立に2または3であるが、ともに２がより好ましい。
【００１７】
また、本発明で用いる上記ポリグリシジルエーテルは、その分子量が３００〜７０００であり、かつそのエポキシ当量が１５０〜３５００である。
【００１８】
分子量が３００未満であると、これを用いて得られたアミノポリエーテル変性エポキシを含有するカチオン電着塗料により形成された電着塗膜に、十分に可撓性を付与することができない。一方、その分子量が７０００を超えると、電着塗膜とその上に塗装された中塗り又は上塗り塗膜との密着性が低下する。
一方、エポキシ当量が、１５０未満であると、これを用いて得られたカチオン電着塗料により形成された電着塗膜に、十分に可撓性を付与することができず、３５００を超えると、電着塗膜と、その上に塗装された中塗りまたは上塗り塗膜との密着性が低下する。
【００１９】
上記ポリグリシジルエーテル化合物は、分子量５００〜１０００のポリオキシアルキレンジグリシジルエーテルと多環式フェノール化合物とを反応させることにより得ることができる。
【００２０】
ここで、ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルとしては、ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテル（ポリエチレングリコールのエポキシエーテル）、ポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシイソプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシブチレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられる。好ましくは、ポリオキシイソプロピレングリコールジグリシジルエーテルがよい。
【００２１】
上記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルの分子量としては、５００〜１０００が好ましい。分子量が５００未満であると、最終的に得られる電着塗膜の耐衝撃性の低下を招き、１０００を超えると、中塗りまたは上塗りとの密着性が不良となるからである。
【００２２】
ここで用いる多環式フェノール化合物としては、一般的なカチオン電着塗料組成物でバインダー成分となるアミン変性エポキシ樹脂の合成の際の一成分として用いられる多環式フェノール化合物を用いることができる。具体的には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。中でも、ビスフェノールＡが好ましい。
【００２３】
上記ポリグリシジルエーテルの分子量は、上記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルおよび上記多環式フェノール化合物の配合量を調整することにより、制御することができる。
【００２４】
また、上記分子量は必要に応じて、長鎖アルキル基含有ジカルボン酸を適当量配合することにより制御できる。このようなジカルボン酸の例としては、１，１０−ドデカンジカルボン酸、アジピン酸等があり、中でもダイマー酸（商品名バーサダイム２１６）が好ましい。
【００２５】
上記3つの成分が、例えば、ポリオキシイソプロプレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡおよびダイマー酸（商品名バーサダイム）の場合は、その配合比を重量比で６０〜８０／１０〜３０／０〜２５とすることにより、目的とする分子量を有するポリグリシジルエーテルを得ることができる。
【００２６】
本発明のアミノポリエーテル変性エポキシは、上記アミノポリエーテルと上記ポリグリシジルエーテルとを反応させることにより得られるものであるが、この2つの化合物を反応させる場合、上記ポリグリシジルエーテルのエポキシ基に対し、上記アミノポリエーテルの第1級アミノ基を、当量比で、１．０５〜２．０の範囲に設定する必要がある。この当量比が、１．０５未満であると、得られるアミノポリエーテル変性エポキシの分子末端に一部エポキシ基が残存し、高分子量化が進行しゲル化する恐れがある。一方、この当量比が２．０を超えると、得られるエポキシが低分子量となる他、アミノポリエーテルが残存することにより、塗料の安定性が低下する。
【００２７】
本発明のアミノポリエーテル変性エポキシの分子量としては、１００００〜１０００００であることが好ましい。その分子量が１００００未満であると、これを用いて得られた電着塗膜の耐衝撃性が低下することとなり、一方その分子量が１０００００を超えると、その電着塗膜の外観が悪化するとともに、その電着塗膜上に塗装された中塗り又は上塗り塗膜との密着性が低下することになる。
次に本発明のアミノポリエーテル変性エポキシを合成する具体的な方法を説明する。
【００２８】
上記ポリエポキシアルキレンジグリシジルエーテルと多環式フェノールとの反応は、一般的なエポキシ樹脂の合成に用いられる、当業者に周知の方法で行うことができる。例えば、ポリオキシアルキレンジグリシジルエーテル及びフェノール化合物を、所定量、反応容器に仕込み、攪拌しながら加熱し、その後触媒例えばベンジルジメチルアミン、２−エチル−４−メチル−イミダゾール等を添加して、反応を進め、また必要に応じ分子量調節のためのダイマー酸などの長鎖アルキル基含有ジカルボン酸を加えて反応させて、ポリグリシジルエーテルを得る。次にアミノポリエーテルを所定量加えて再び加温し、前述により得られたポリグリシジルエーテルと反応させて、本発明のアミノポリエーテル変性エポキシを得る。
【００２９】
次に本発明の第2の態様である、カチオン電着塗料について具体的に説明する。すなわち、本発明のカチオン電着塗料組成物は、上記アミノポリエーテル変性エポキシからなる可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂およびブロックポリイソシアネート硬化剤を含有するものである。
【００３０】
上記アミノポリエーテル変性エポキシを、カチオン電着塗料組成物の一成分である可撓性樹脂として用いる場合には、先に得られたアミノポリエーテル変性エポキシに中和剤及びイオン交換水を加えて十分に攪拌してエマルションの形態にして用いる必要がある。
【００３１】
ここで、中和剤としては、カチオン電着塗料の製造の際に通常用いられる中和剤であれば、特に制限はなく、具体的には、塩酸、硝酸、燐酸、蟻酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸などである。中和剤の使用量は、前記アミノポリエーテル変性エポキシ中のアミノ基を部分的に中和して、水分散できる程度であれば十分である。
【００３２】
このようにして得られる、アミノポリエーテル変性エポキシのエマルションを安定に保つためには、アミノポリエーテル変性エポキシのアミン価を、固形分１００ｇ当たり３２ｍｅｑ以上にしておくことが好ましい。アミン価が、３２ｍｅｑ未満であると、水分散性が低下する。
【００３３】
次に本発明のカチオン電着塗料に含有されるアミン変性エポキシ樹脂について、具体的に説明する。
【００３４】
このアミン変性エポキシ樹脂は、一般的なカチオン電着塗料に使用される公知の樹脂であり、特公昭５５−３４２３８号公報、同５６−３４１８６号公報、同５９−１５９２９号公報に、その詳細内容が記載されている。そのアミン変性エポキシ樹脂の分子量としては６００〜８０００であり、アミン価としては１６〜２３０であり、エポキシ当量としては３００〜４０００であるものが、一般的に用いられている。
【００３５】
典型的なものとして、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環の全部を、カチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環するか、または一部のエポキシ環を他の活性水素で開環し、残りのエポキシ環を、カチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環して製造される。
【００３６】
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂の典型例は、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である。前者の市販品としては、エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製エポキシ当量１８０〜１９０）、エピコート１００１（同、エポキシ当量４５０〜５００）、エピコート１０１０（同、エポキシ当量３０００〜４０００）などがあり、後者の市販品としては、エピコート８０７、（同、エポキシ当量１７０）などがある。
【００３７】
上記カチオン性基を導入し得る活性水素化合物としては、1級アミン、２級アミンがある。その例としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミンなどのほか、アミノエチルエタノールアミンのケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどの１級アミンをブロックした２級アミンがある。このアミン類は複数のものを併用してもよい。
【００３８】
上記エポキシ環を開環するために使用し得る他の活性水素化合物としては、フェノール、クレゾール、ノニルフェノール、ニトロフェノールなどのモノフェノール類；ヘキシルアルコール、２−エチルヘキサノール、ステアリルアルコール、エチレングリコールまたはプロピレングリコールのモノブチルーまたはモノヘキシルエーテルなどのモノアルコール類；ステアリン酸およびオクチル酸などの脂肪族モノカルボン酸；グリコール酸、ジメチロールプロピオン酸、ヒドロキシピバリン酸、乳酸、クエン酸などの脂肪族ヒドロキシカルボン酸；およびメルカプトエタノールなどのメルカプトアルカノールが挙げられる。
【００３９】
また、上記アミン変性エポキシ樹脂としては、特開平５−３０６３２７号公報、特開平６−３２９７５５号公報、特開平７−３３８４８号公報に開示されているような、オキサゾリドン環を樹脂骨格中に含んでいるエポキシ樹脂であることが好ましい。ここで、上記オキサゾリドン環を含有するアミン変性エポキシ樹脂について、さらに詳しく説明する。
【００４０】
二官能エポキシ樹脂とモノアルコールでブロックしたジイソシアネート化合物すなわちビスウレタンを反応させるとオキサゾリドン環を含有する鎖延長されたエポキシ樹脂が得られることは公知である。このエポキシ樹脂のエポキシ環をアミンによって開環して得られるアミン変性エポキシ樹脂は、上記オキサゾリドン環を含有するアミン変性エポキシ樹脂の一例である。また、上記特開平７−３３８４８号公報に開示されている方法により、ジイソアイアネート化合物の一方のイソシアネート基をモノアルコールで可逆的にブロックし、他方のイソシアネート基はヒドロキシル基含有化合物で非可逆的にブロックした非対称ビスウレタン化合物を二官能エポキシ樹脂に反応させると、オキサゾリドン環を含有する変性エポキシ樹脂が得られる。このようにして得られる変性エポキシ樹脂のエポキシ環を、アミン等のカチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環すると、カチオン性の変性エポキシ樹脂が得られる。
【００４１】
この方法においてジイソシアネート化合物の他方のイソシアネート基を非可逆的にブロックするヒドロキシル化合物は、ブタノール、２−エチルヘキサノール等の炭素数４以上の脂肪族モノアルコール、ノニルフェノール等の長鎖アルキルフェノール、エチレングリコールもしくはプロピレングリコールのモノ２−エチルヘキシルエーテル等のグリコールモノエーテルである。
【００４２】
本発明のカチオン電着塗料組成物に含有されるブロックポリイソシアネート硬化剤は、この分野で一般的に使用されているものであり、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）などの芳香族ジイソシアネート化合物；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、２，５−もしくは２，６−ビス（イソシアナートメチル）ビシクロ[２，２，１]ヘプタン（ノボルナンジイソシアネートＮＢＤＩ）などの脂肪族もしくは脂環族ジイソシアネート化合物；またはこれらジイソシアネート化合物の二量体、三量体およびトリメチロールプロパン付加物などのポリイソシアネート化合物をブロックしたものが挙げられる。
【００４３】
上記ブロックポリイソシアネート硬化剤に用いられるブロック剤としては、イソシアネート基に付加し、常温では安定であるが解離温度以上に加熱すると遊離のイソシアネート基を再生し得るものである。
【００４４】
具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノール、クロロフェノールおよびエチルフェノールなどのフェノール系ブロック剤；ε―カプロラクタム、δ―バレロラクタム、γ―ブチロラクタムおよびβ―プロピオラクタムなどのラクタム系ブロック剤；アセト酢酸エチルおよびアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック剤；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、グリコール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアルコール、乳酸メチルおよび乳酸エチルなどのアルコール系ブロック剤；ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、ジアセチルモノオキシム、シクロヘキサンオキシムなどのオキシム系ブロック剤；ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノールなどのメルカプタン系ブロック剤；酢酸アミド、ベンズアミドなどの酸アミド系ブロック剤；コハク酸イミドおよびマレイン酸イミドなどのイミド系ブロック剤；イミダゾール、２−エチルイミダゾールなどのイミダゾール系ブロック剤；などを挙げることができる。このうち、１６０℃以下の低温硬化を望む場合には、ラクタム系およびオキシム系ブロック剤を使用するのが好ましい。
【００４５】
本発明のカチオン電着塗料組成物は、上記アミノポリエーテル変性エポキシからなる可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂およびブロックポリイソシアネート硬化剤を、中和剤を含む水性媒体中に分散させて得られるが、その中和剤としては、前述のごとくアミノポリエーテル変性エポキシのエマルションを製造するときに用いた中和剤と同じものである。具体的には、塩酸、硝酸、燐酸、蟻酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸などであり、その使用量は、これらの成分が、水に分散できる程度であれば十分である。
【００４６】
本発明のカチオン電着塗料組成物には、上記可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート硬化剤および中和剤以外に、通常顔料分散ペーストを含有する。この顔料分散ペーストは、顔料を顔料分散用樹脂と共に水性媒体中に分散させて調整される。
【００４７】
上記顔料は、通常用いられる顔料であれば特に制限はなく、例えばチタンホワイト、カーボンブラックおよびベンガラのような着色顔料、カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレーおよびシリカのような体質顔料、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、亜リン酸亜鉛、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウムおよびリンモリブデン酸アルミニウムのような防錆顔料等が挙げられる。
【００４８】
上記顔料分散樹脂としては、一般にカチオン性またはノニオン性の低分子量界面活性剤や４級アンモニウム基および／又は３級スルホニウム基を有する変性エポキシ樹脂等などが用いられる。
【００４９】
上記顔料分散用樹脂および顔料を、所定量混合した後、その混合物中の顔料の粒径が所定の均一な粒径となるまで、ボールミルやサンドグラインドミル等の通常の分散装置を用いて分散させて、顔料分散ペーストを得る。
【００５０】
本発明のカチオン電着塗料組成物は、上記可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート硬化剤、中和剤および顔料分散ペーストを、中和剤を含む水性媒体中に分散させることによって調整される。
【００５１】
実際には、あらかじめ上記アミン変性エポキシ樹脂とブロックポリイソシアネート硬化剤とを、所定量配合して均一に混合した後、その混合物を、中和剤を含む水性媒体中に分散させて、アミン変性エポキシ樹脂とブロックポリイソシアネート硬化剤との混合物のエマルション（以下メインエマルションという）を得る。一方、これらとは別に、上記可撓性樹脂を、同様の方法によりエマルション（以下可撓性付与エマルションという）にする。次に、上記メインエマルション、可撓性付与エマルション、上記顔料分散ペーストおよびイオン交換水を所定量配合して混合し、本発明のカチオン電着塗料を得る。
【００５２】
但し、上記可撓性樹脂、上記アミン変性エポキシ樹脂、上記ブロックポリイソシアネート硬化剤のエマルション製造方法は、上記のような方法に限定されることはなく、例えば、上記の3成分を別々にエマルション化してもよいし、3成分すべてを混合した後エマルション化してもよい。
【００５３】
ここで、本発明での上記可撓性樹脂の添加量は、カチオン電着塗料組成物中の全樹脂固形分の１〜３０重量％であることが、好ましい。その添加量が、１重量％未満であると、電着塗膜に可撓性を十分に付与することができない。一方、その添加量が、３０重量％を超えると、電着塗膜の耐食性が低下することになる。
【００５４】
上記ブロックポリイソシアネート硬化剤の量は、加熱硬化時において、上記アミン変性エポキシ樹脂中のアミノ基や水酸基等の活性水素含有官能基と反応して良好な硬化塗膜を与えるのに十分な量であればよく、一般的には上記アミン変性エポキシ樹脂の上記ブロックポリイソシアネート硬化剤に対する固形分重量比で表して９０／１０〜５０／５０、好ましくは８０／２０〜６５／３５の範囲である。
【００５５】
なお、上記ブロックポリイソシアネート硬化剤は、上記可撓性樹脂中の水酸基とも反応することになるが、上記のような量であっても、十分に、この水酸基とも反応しうる量である。
【００５６】
上記顔料分散ペーストは、上記顔料がカチオン電着塗料中の全樹脂固形分重量に対し１〜３５％となるように配合される。
【００５７】
本発明のカチオン電着塗料は、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジブチルスズオキサイドのようなスズ化合物や、通常のウレタン開裂触媒を含むことができる。その添加量は、上記ブロックポリイソシアネート硬化剤の０．１〜５．０重量％とすることが好ましい。
【００５８】
また、本発明のカチオン電着塗料は、水混和性有機溶剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の常用の塗料用添加剤を含むことができる。
【００５９】
【実施例】
以下の実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「％」は、ことわりのない限り、重量基準による。「エポキシ当量」「アミン当量」は固形分当りの数値を示す。
【００６０】
製造例１（アミン変性エポキシ樹脂の製造）
攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計および滴下漏斗を装備したフラスコに、２，４−／２，６−トリレンジイソシアネート（重量比＝８／２）９２部、メチルイソブチルケトン（以下、ＭＩＢＫという）９５部およびジブチルスズジラウレート０．５部を仕込んだ。その混合物を攪拌しながら、メタノール２１部を添加した。その反応は、室温から始め、発熱により６０℃まで昇温し、その後３０分間反応を継続した後、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル５７部を滴下漏斗により滴下した。更にビスフェノールＡ−プロピレンオキシド５モル付加体（商品名ニューポールBP−５P、三洋化成社製）４２部を添加した。反応は主に６０〜６５℃の範囲で行い、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで継続した。
【００６１】
次に、エポキシ当量１８８のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名DER−３３１J、ダウケミカル社製）３６５部を、上記の反応混合物に加えて１２５℃まで昇温した。その後、ベンジルジメチルアミン１．０部を添加し、エポキシ当量４１０になるまで１３０℃で反応させた。
【００６２】
続いて、ビスフェノールＡ８７部を加えて１２０℃で反応させ、エポキシ当量１１９０とした。その後、上記反応混合物を冷却し、ジエタノールアミン１１部、Ｎ−エチルエタノールアミン２４部およびアミノエチルエタノールアミンのケチミン化物の７９％ＭＩＢＫ溶液２５部を加え、１１０℃で２時間反応させた。その後、ＭＩＢＫで不揮発分８０％となるまで希釈し、アミン変性エポキシ樹脂（樹脂固形分８０％）を得た。
【００６３】
製造例２（ブロックポリイソシアネート硬化剤の合成）
製造例１と同様のフラスコに、２，５−および２，６−ビス（イソシアナトメチル）−ビシクロ[２．２．１]ヘプタン（三井東圧社製、イソシアネート当量１０３）７２３部、ＭＩＢＫ３３３部およびジブチルスズジラウレート０．０１部を仕込んだ。得られた反応混合物を７０℃まで昇温し、その反応混合物が均一に溶解した後、メチルエチルケトオキシム６１０部を２時間かけて滴下した。滴下終了後、反応温度を７０℃に保持したまま、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで反応を継続させて、メチルエチルケトオキシムブロックポリイソシアネート硬化剤を得た。（樹脂固形分８０％）
製造例３（顔料分散用樹脂の製造）
攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に、イソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩという）２２２．０部を入れ、ＭＩＢＫ３９．１部で希釈した後、ジブチルスズラウレート０．２部を加えた。その後、５０℃に昇温した後、２−エチルヘキサノール１３１．５部を攪拌しながら、乾燥窒素雰囲気中で２時間かけて滴下した。適宜、冷却することにより、反応温度を５０℃に維持した。その結果、２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩが得られた。
【００６４】
次いで、エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１８２〜１９４）３７６．０部、ビスフェノールＡ１１４．０部およびオクチル酸２９．２を、攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に仕込んだ。反応混合物を窒素雰囲気中で１３０℃に加熱し、ジメチルベンジルアミン０．１５部を添加して、発熱反応のもと１７０℃で１時間反応させることにより、エポキシ当量６４９のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を得た。次いで、１４０℃に冷却した後、上記で調整した２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ３９６．８部を加え、１４０℃に１時間保持して反応させた。次に、エチレングリコールモノブチルエーテル３２３．２部を加えて希釈した後、その反応混合物を１００℃に冷却した。次いで、アミノエチルエタノールアミンのメチルイソブチルモノケチミン化物の７８．３％ＭＩＢＫ溶液１８８．８部を加えた。この混合物を１１０℃で１時間保温した後、９０℃まで冷却し、イオン交換水３６０．０部を加えて、更に３０分間攪拌を継続することにより、エポキシ樹脂中のケチミン化部分を1級アミノ基に転化した。この混合物から過剰の水とＭＩＢＫを減圧下で除去した後、エチレングリコールモノブチルエーテル５８８．１部で希釈して、１級アミノ基を有する顔料分散用樹脂を得た。（樹脂固形分５０％）
製造例４（顔料分散ペーストの製造）
サンドグラインドミルに製造例３で得られた顔料分散用樹脂６０部、カーボンブラック２．０部、カオリン１００．０部、二酸化チタン８０．０部、リンモリブデン酸アルミニウム１８．０部およびイオン交換水２５１部を入れ、粒度１０μｍ以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た。
【００６５】
実施例１（アミノポリエーテル変性エポキシＡ（可撓性樹脂Ａ）の合成）
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素導入管を装備した反応容器に、ケミオールＥＰ−４００Ｐ（三洋化成工業社製のポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量約３００）１８１．０部とビスフェノールＡ４３．１部とを加え、これらを攪拌しながら１４０℃まで昇温した。その後、ベンジルジメチルアミン０．６部を添加し、１７５℃で４時間保温して、エポキシ当量１０００のポリエポキシドを得た。ついでバーサダイム２１６（ヘンケル白水社製のダイマー酸、酸価１９２）３２．７部とベンジルジメチルアミン０．１部とを更に加え、１６０℃で酸価が０．５以下になるまで反応させ、分子量４６００で、エポキシ当量２３００であるポリグリシジルエーテルを得た。次に、この化合物に、アミン価２５５のアミノポリエーテル（三洋化成社製のジエチレントリアミン・プロピレンオキサイド付加物）４３．５部を添加し８０℃で４時間保温し、アミン当量１５１０、分子量３００００のアミノポリエーテル変性エポキシＡ（以下、可撓性樹脂Ａという）を得た。
【００６６】
実施例２、３（アミノポリエーテル変性エポキシＢ、C（可撓性樹脂Ｂ，C）の合成）
実施例1と同様の方法で、表1に示す配合量を仕込んで、アミノポリエーテル変性エポキシＢ、Ｃ（以下、可撓性樹脂Ｂ、Ｃという）を得た。
【００６７】
【表１】

【００６８】
実施例４
実施例１で製造した可撓性樹脂に、さらに製造例２で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤１２８．６部を加え、８０℃で30分間保温した。この樹脂混合物を、５０％乳酸２０部およびイオン交換水３４５．８部の混合液に加え十分に攪拌した後、さらにイオン交換水２６０部をゆっくりと加え、可撓性樹脂とブロックポリイソシアネート硬化剤との混合物のエマルションを得た。
【００６９】
一方、上記とは別に、製造例１で得られたアミン変性エポキシ樹脂と、製造例２で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤とを、固形分配合比７０：３０で均一に混合した。この混合物に、氷酢酸を加えて、中和率４３％になるように中和し、その混合物を攪拌しながら、更にイオン交換水を加えてゆっくり希釈して、エマルションとした。次いで、固形分３６．０％となるように、減圧下でＭＩＢＫを除去した。ここで得られたエマルションをメインエマルションとする。
【００７０】
このメインエマルション１５１４．７部および製造例４で得られた顔料分散ペースト４２０．２部、上記で調整した、可撓性樹脂とブロックポリイソシアネート硬化剤との混合物のエマルション１７２．４部、イオン交換水１８８６．２部およびジブチルスズオキサイド６．５部とを混合して、固形分２０．０部のカチオン電着塗料組成物を得た。電着塗料中の顔料含有量と全樹脂含有量の固形分重量比は１／４．５であった。
【００７１】
ここで、上記で得られたカチオン電着塗料組成物について、耐衝撃性および上塗り密着性を評価した結果を表２に示す。
【００７２】
実施例５，６
使用する可撓性樹脂として、実施例１の可撓性樹脂の代わりに、実施例２または３の可撓性樹脂を用いること以外は、実施例４と同様の方法でカチオン電着塗料を調整し、耐衝撃性、上塗り密着性および耐食性を評価した。その結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】

【００７４】
比較例１
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素導入管を装備した反応容器に、ケミオールＥＰ−４００Ｐ（三洋化成工業社製のポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルエポキシ当量約３００）９６．０部とビスフェノールＡ２５．４部とを加え、これらを攪拌しながら１４０℃まで昇温した。その後、ベンジルジメチルアミン０．６部を添加した。１７５℃で４時間保温後、エポキシ当量１０００、分子量５０００のポリグリシジルエーテルを得た。次に、この化合物に、アミン価２５５のアミノポリエーテル（三洋化成社製のジエチレントリアミン・プロピレンオキサイド付加物）３８．６部を添加し８０℃で４時間保温し、アミン当量９１０、分子量１６０００のアミノポリエーテル変性エポキシ（可撓性樹脂D）を得た。
【００７５】
次に、使用する可撓性樹脂として、実施例１の可撓性樹脂の代わりに、上記で得られた可撓性樹脂を用いること以外は、実施例４と同様の方法でカチオン電着塗料を調整し、耐衝撃性、上塗り密着性および耐食性を同様に評価した。その結果を表３に示す。
【００７６】
比較例２
実施例４で得られたメインエマルション１７５７．５部および製造例４で得られた顔料分散ペースト３７１．８部、イオン交換水１８６３．２部およびジブチルスズオキサイド７．５部とを混合して、固形分２０．０部のカチオン電着塗料を得た。電着塗料中の顔料含有量と全樹脂含有量の固形分重量比は１／４．５であった。
【００７７】
ここで、上記で得られたカチオン電着塗料について、耐衝撃性、上塗り密着性および耐食性を評価した。その結果を表３に示す。
【００７８】
比較例３
比較例１と同様の方法で、表2に示す配合量を仕込んで、可撓性樹脂Eを得た。この可撓性樹脂Eを用いること以外は、実施例４と同様の方法でカチオン電着塗料を調整し、耐衝撃性、上塗り密着性を同様に評価した。その結果を表３に示す。
【００７９】
【表３】

【００８０】
耐衝撃性、上塗り密着性および耐食性の評価は、下記のようにして行った。
【００８１】
（Ａ）耐衝撃性
上記実施例または比較例で得られたカチオン電着塗料を、りん酸亜鉛処理鋼鈑に対して、焼付け後の膜厚が２０μｍになるような電圧で電着塗装し、１６０℃で１５分間焼付けを行った。得られた電着塗装鋼鈑を２０℃の条件下で、デュポン式衝撃試験（１／２インチ、５００ｇ）を実施して、塗膜の剥離、亀裂等の異常が生じない落下高さを示した。（最大５０ｃｍ、最小０ｃｍ、表側／裏側を示す）
（Ｂ）上塗り密着性
耐衝撃性の場合と同様にして得られた電着塗装鋼鈑上に、アルキド系上塗り塗料(日本ペイント株式会社製オルガセレクトシルバー)を、乾燥膜厚２５〜３０μの膜厚になるようにスプレー塗装し、１４０℃で２０分間焼き付けた。冷却後２ｍｍ×２ｍｍのゴバン目１００個をナイフでカットし、その表面に粘着テープを貼り付け急激に剥離した後の塗面に残ったゴバン目の数を評価した。（○○／○○は、残ったゴバン目の数／ゴバン目１００個を示す。）
上記の実施例、比較例の結果より、本発明のアミノポリエーテル変性エポキシを、カチオン電着塗料に配合することにより、上塗りとの密着性を低下させずに、耐衝撃性を向上させていることが確認された。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の、新規な化合物であるアミノポリエーテル変性エポキシを含有したカチオン電着塗料組成物から得られた電着塗膜は、素地及び中上塗り又は上塗りとの密着性を維持しつつ、可撓性が付与されている。よって、本発明のカチオン電着塗料組成物は、耐チッピング性が良好であり、自動車用外板用の塗料として適したものである。

Claims

下記の式で示されるアミノポリエーテルと、
ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテル、多環式フェノール化合物および長鎖アルキル基含有ジカルボン酸を反応して得られた、３００〜７０００の分子量および１５０〜３５００のエポキシ当量を有するポリグリシジルエーテルと、を反応させて得られるアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂であって、
前記反応が、前記ポリグリシジルエーテルのエポキシ基に対し、前記アミノポリエーテルの第１級アミノ基を、当量比で１．０５〜２．０の範囲に設定して行われ、かつ得られたアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂の分子量が１０，０００〜１００，０００であることを特徴とする、アミノポリエーテル変性エポキシ樹脂。

ここでmは２以上の整数、Rは、水素、メチル基、またはエチル基、n及びn'はそれぞれ独立に２または３である。
前記アミノポリエーテルの式において、mが９〜１１、Rがメチル基、nおよびn'が２である、請求項１に記載のアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂。
前記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルが分子量５００〜１０００を有する請求項１または２に記載のアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂。
前記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルが、ポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテルであり、前記多環式フェノール化合物がビスフェノールAである、請求項３記載のアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂。
前記ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテルが、ポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテルであり、前記多環式フェノール化合物がビスフェノールAであり、前記長鎖アルキル基含有ジカルボン酸がダイマー酸である、請求項１〜４いずれか１つに記載のアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂。
請求項１乃至５の一つに記載のアミノポリエーテル変性エポキシ樹脂からなる可撓性樹脂、アミン変性エポキシ樹脂およびブロックポリイソシアネート硬化剤を含有することを特徴とするカチオン電着塗料組成物。
前記アミン変性エポキシ樹脂が、オキサゾリドン環を含んでいる請求項６に記載のカチオン電着塗料組成物。