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KR20020065904A - 대기 온도 경화 코팅 조성물 - Google Patents

대기 온도 경화 코팅 조성물 Download PDF

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KR20020065904A
KR20020065904A KR1020027007522A KR20027007522A KR20020065904A KR 20020065904 A KR20020065904 A KR 20020065904A KR 1020027007522 A KR1020027007522 A KR 1020027007522A KR 20027007522 A KR20027007522 A KR 20027007522A KR 20020065904 A KR20020065904 A KR 20020065904A
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South Korea
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glycidyl
polysiloxane
weight percent
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Inventor
이예츠키이쓰
닉손스티브알리스터
Original Assignee
인터내셔널 코팅스 리미티드
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Abstract

화학식 1(상기 화학식에서, 각 R1은 6개이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 및 알콕시기, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR3)3기로 구성된 그룹에서 선택되고, 상기 각 R3는 독립적으로 R1과 같고, 각 R2는 수소 및 6개이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 아릴기로 구성된 그룹에서 선택되고, 상기 n은 폴리실록산의 분자량이 500 내지 약 2,000 범위가 되도록 선택된다)의 폴리실록산, 글리시딜-작용성 중합체 및 경화제를 포함하는 대기 온도 경화 코팅 조성물. 조성물은 배, 다리, 건물, 산업 공장 또는 석유굴착장치와 같은 큰 구조물에 보호 코팅으로 사용될 수 있다.

Description

대기 온도 경화 코팅 조성물{AMBIENT TEMPERATURE CURING COATING COMPOSITION}
본 발명은 내구성 보호 코팅제에 사용될 수 있는 높은 고체 함량(> 70중량%) 및 낮은 VOC(< 조성물의 리터당 250g, g/ℓ)로 대기 온도(25℃에서 2시간 미만동안 접촉 건조)에서 빠르게 경화하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
휘발성 용매를 대기로 방출하는 것에 대해 최근 몇년간 관심이 증가되어왔고 코팅제, 밀폐제 및 접착제 조성물의 휘발성 유기 용매를 줄일 필요가 당연하다. 상기는 분무, 롤러 또는 브러쉬의 통상의 방법으로 출원에 대한 20 Poise 이하의 상대적으로 낮은 점성이 필요한 코팅 조성물에 용이하지 않고, 특히, 예를 들면 배, 다리, 건물, 산업 공장 및 석유굴착장치와 같은 큰 구조물 코팅을 대기 온도에서 적용 및 빠르게 경화해야하는 코팅 조성물에 용이하지 않다.
코팅 조성물은 일반적으로 막-형성 성질을 갖기 위해 중합체를 포함할 필요가 있지만 사용된 특정 중합체는 특히 페인트로 착색 후 요구된 낮은 점성을 주기 위해 충분한 분자량이 필요하다. 상기 낮은-점성 중합체는 특히 저온에서 경화될 때, 만족하는 기계적 특성을 개발하기 위해 장시간 경화가 종종 필요하다.
WO 98/04594에 작용성 올레핀계 불포화 단량체와 실제로 반응하지 않고 중합체 네트워크를 형성하기 위해 경화제와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 갖는 2 Pa.s(20 Poise)이하 점성의 액체 유기 화합물인 반응성 희석제의 존재에서 작용성 올레핀계 불포화 단량체의 중합화로 경화성 중합체 조성물의 제조방법이 개시되어있다. 상기 기술의 주된 결점은 상기 낮은-점성 코팅 물질이 낮은 최종 막 Tg및 보통의 내구성을 낳는다는 것이다.
WO 96/16109 및 WO 98/32792에서 에폭시-폴리실록산 코팅 조성물이 물, 폴리실록산, 이작용 아미노실란 경화제, 선택적으로 유기옥시실란 및 비-방향족 에폭시 수지를 배합하여 제조되는 것이 개시되어있다. 상기 조성물에 첨가된 용매의 최대양은 대략 420g/ℓ이다. 조성물은 25㎛ 내지 약 2㎜의 범위에서 건조 막 두께에 초벌 또는 아연도금 강철, 알루미늄, 콘크리트 및 다른 기재에 대한 보호 코팅제로 사용되는 경향이 있다. 상기 조성물이 자연 또는 가속된 시험 조건(UV-A, UV-B)에 노출될 때 내구성 보호막, 그의 광택 및 색 유지 특성으로 적용되는 반면, 조성물에 기초한 폴리실록산에 대해서는 기대되지 않는다. 상기는 코팅된 기재의 외형에 강하게 영향을 미친다.
US 4,446,259에 액체 운반체 및 주사슬 알킬, 페닐 및 히드록시기의 규소 원자에 붙은 글리시딜기 및 가교성 폴리실록산을 포함하는 올레핀계 불포화 중합체의 혼합물인 결합제를 갖는 코팅 조성물이 개시되어있다. 상기 조성물은 대기 온도 경화 보호 코팅제로 사용된다. 상기 조성물의 주된 결점은 조성물에 유기 용매의상대적으로 많은 양의 존재이다.
EP 0 822 240에 유기 실란, 아크릴 수지 및 경화 촉매의 실리카-분산 올리고머 용액을 포함하는 코팅 수지 조성물이 개시되어있다. 평균 코팅 수지 조성물은 40-50중량%의 범위로 고체 함량을 갖는다. 결과로, 상기 코팅 조성물은 250g/ℓ이상의 VOC 웰(well)을 갖는다.
WO 97/22728에 적어도 하나의 글리시딜-작용성 폴리아크릴 중합체 및 적어도 하나의 히드록시-작용성 폴리실록산을 포함하는 내열성 분말 코팅 조성물이 개시되어있다. 상기 조성물은 약 250℃ 이상의 온도에서 경화된다. 상기 높은-경화 온도는 배, 다리 등과 같은 큰 구조물의 코팅에 조성물의 사용을 부적당하게 한다. 또한, 상기 코팅 조성물은 코팅된 표면이 가열되지 않으면 경화되지 않는다.
본 발명은 상기-언급된 당 분야와 연관된 결점의 해결책을 제공한다. 본 발명에 따른 대기 온도 경화 코팅 조성물은 하기를 포함한다:
- 하기 화학식 1을 가진 선형 또는 가지형 폴리실록산
(상기 에서, 각 R1은 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴, 알콕시기, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR3)3기로 구성된 그룹에서 독립적으로 선택되고, 상기 각 R3는 독립적으로 R1과 같고, 각 R2는 수소 및 6개이하의 탄소 원자를 갖는 알킬및 아릴기로 구성된 그룹에서 선택되고, 및 상기 n은 폴리실록산의 분자량이 200 내지 약 5,000, 바람직하게는 500-2,000의 범위가 되도록 선택된다),
- 글리시딜-작용성 아크릴 중합체, 및
- 경화제.
R1 및 R2가 폴리실록산의 빠른 가수분해를 촉진하기 위해 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 기를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 반응은 가수분해의 알콜 유사체 생성물의 휘발성에 의해 가속된다. 6개 보다 많은 탄소 원자를 갖는 R1 및 R2 기는 각 알콜 유사체의 상대적으로 낮은 휘발성 때문에 폴리실록산의 가수분해를 손상시키는 경향이 있다. 알콕시실릴-작용성 폴리실록산의 사용이 바람직하다. 분자량이 약 400 내지 약 2000의 범위인 메톡시-, 에톡시- 및 실라놀-작용성 폴리실록산이 본 발명에 따른 코팅 조성물 형성에 바람직하다. 분자량이 400미만인 메톡시-, 에톡시- 및 실라놀-작용성 폴리실록산은 무르고 나쁜 내충격성을 제공하는 코팅 조성물을 생성한다. 사용 점성, 즉 과량의 종래 휘발성 유기 함량(VOC) 요구에 용매 첨가 없이 사용될 수 있기 위해 용매 추가가 필요없는 조성물을 생성하기 위해, 분자량 2000 미만의 폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 분자량 400 이상의 특정 액체 메톡시-, 에톡시- 및 실라놀-작용성 폴리실록산이 사용될 수 있다. 일반적으로, 고분자 폴리실록산은 반응성 또는 비-반응성 희석제와 혼합함으로 VOC 요구를 휘발시키지 않고 사용될 수 있다. 그러나, 보통 상기는 막 특성에 영향을 미칠 것이다.
본 발명에 따른 조성물에 사용될 수 있는 적당한 폴리실록산은 하기를 포함한다: DC 3037 및 DC 3074 (둘다 ex Dow Corning), 또는 SY 231, SY 550 및 MSE 100(모두 ex Wacker)
글리시딜-작용성 아크릴 중합체는 하나 이상의 올레핀계 불포화 단량체와 글리시딜-작용성 올레핀계 불포화 단량체의 공중합으로 제조될 수 있다.
상기 글리시딜-작용성 올레핀계 불포화 단량체와 공중합될 수 있는 에틸렌계 불포화 단량체의 예는 아크릴 에스테르 가령 부틸(메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, n-헥실(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2,2,5-트리메틸시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 트리메톡시실릴 프로필(메트)아크릴레이트, 및 비닐 화합물 가령 스티렌, 비닐 아세테이트 또는 비닐 클로라이드, 상기 표시 (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.
글리시딜-작용성 올레핀계 불포화 단량체는 일반적으로 하나 이상의 에폭시드기로 작용된 상기-언급된 올레핀계 불포화 단량체일 수 있다. 글리시딜 메타크릴레이트는 글리시딜-작용성 아크릴 중합체의 제조에 바람직한 단량체 중 하나이다.
낮은 VOC의 코팅 조성물을 제조하기 위해, 글리시딜-작용성 아크릴 중합체가 예를 들면, 자유 라디칼 중합화 또는 25℃에서 2 Pa.s(20 Poise)미만 점성의 유기 화합물인 반응성 희석제의 존재에서 다른 반응에 의해 제조될 수 있다. 올레핀계불포화 단량체와 실제로 반응하지 않고 중합체 네트워크를 형성하기 위해 경화제와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 갖는 반응성 희석제의 사용이 바람직하다. 낮은-점성 폴리실록산이 본 발명에 따른 코팅 조성물에 존재하는 글리시딜-작용성 아크릴 중합체의 제조에 사용될 수 있다는 것이 알려져있다.
더 바람직한 구체예에서, 반응성 희석제는 폴리실록산이고, 상기 폴리실록산은 본 발명에 따른 코팅 조성물에 존재하는 폴리실록산과 같다.
글리시딜-작용성 아크릴 중합체의 제조에 사용될 수 있는 반응성 희석제는 알콕시실릴-작용성 폴리실록산, 가령 DC 3037 및 DC 3074(둘다 ex Dow Corning) 또는 SY 231, SY 550 및 MSE 100(모두 ex Wacker), 단량체 알콕시실란, 가령 트리메톡시프로필 실란 및 디메톡시디페닐 실란, 및 유기작용성 단량체 알콕시실란, 가령 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 글리시독시프로필 트리에톡시실란, 아세토아세톡시프로필 트리메톡시실란 및 아세토아세톡시프로필 트리에톡시실란을 포함한다.
글리시딜-작용성 아크릴 중합체가 코팅 조성물에 또한 존재하는 폴리실록산에 글리시딜 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 포함하는 혼합물을 중합화함으로 얻어질 때 매우 좋은 결과가 이루어진다. 선택적으로, 혼합물은 또한 메틸 메타크릴레이트 및/또는 다른 아크릴 단량체를 포함한다. 일반적으로, 혼합물이 5-60중량%의 글리시딜 메타크릴레이트, 0-60중량%의 메틸 메타크릴레이트 및 10-80중량%의 부틸 아크릴레이트를 포함할 때 좋은 결과가 이루어지고, 더 좋은 결과는 혼합물이 18-55중량%의 글리시딜 메타크릴레이트, 0-45중량%의 메틸 메타크릴레이트 및 25-70중량%의 부틸 아크릴레이트를 포함할 때 이루어지고, 최고의 결과는 혼합물이 40-50중량%의 글리시딜 메타크릴레이트, 0-15중량%의 메틸 메타크릴레이트 및 50-60중량%의 부틸 아크릴레이트를 포함할 때 이루어지고, 상기 중량%는 중합화 반응 시작 전에 혼합물에 존재하는 올레핀계 불포화 단량체의 총량에 기초하여 계산된다.
상기 나타낸 바와 같이, 용액내 잠시 추가 중합화로 에틸렌계 불포화 단량체로부터 글리시딜-작용성 아크릴 중합체의 제조방법이 바람직하다. 중합화는 비-작용성 휘발성 용매, 즉 중합체용 경화제와 반응하지 않는 용매의 실제적 부재에서 실시되는 것이 바람직하다.
선택적으로, 적은 비율, 예를 들면 반응성 희석제와 혼화되기 쉬운 비-작용성 휘발성 용매의 10 이하에서 20중량%의 중합화 반응 혼합물이 존재할 수 있다. 단량체의 일부 또는 모두는 반응성 희석제에서 사전 용해될 수 있지만, 사용된 자유 라디칼 개시제 및 특정 연쇄 전달제와 함께 단량체가 희석제에 서서히 첨가되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 반응성 희석제는 50-200℃ 범위의 온도로 가열될 수 있고, 단량체, 개시제 및 연쇄 전달제는 12시간 이하, 바람직하게는 4시간 동안 첨가되고, 용액의 온도는 첨가시 및 첨가 후 0.5-4시간 동안 추가로 유지된다. 개시제의 추가 전하는 반응하지 않은 단량체의 수준을 줄이기 위해 상기 추가 시간동안 첨가된다. 그러나, 반응 혼합물로부터 반응하지 않은 단량체를 증류하여 상기 수준을 또한 줄일 수 있다.
자유 라디칼 개시제는 예를 들면 퍼옥시드 또는 퍼옥시-에스테르 가령 벤조일 퍼옥시드, 디-tert-부틸 퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, 2,5-비스(2-에틸헥사노일-퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 또는 3차 부틸 퍼옥토에이트 또는 아조 화합물 가령 아조비스이소부티로니트릴 또는 아조-비스(2-메틸부티로니트릴)일 수 있다.
연쇄 전환제, 예를 들면 도데칸티올, 부탄티올, 펜타에리트리톨 테트라 (머캅토프로피오네이트), 머캅토프로필 트리메톡시실란 또는 디부틸 포스파이트는 중합화시 존재한다. 개시제 및 연쇄 전환제의 수준은 존재한다면, 가공할 수 있는 점성을 유지하기 위해 생산된 중합체의 수평균 분자량 Mn이 10,000이하 및 바람직하게 600 내지 5,000, 가장 바람직하게 1,000 내지 3,000으로 조절되는 것이 바람직하다. 그러나, 단량체 화합물 및/또는 용매의 상대적으로 높은 수준이 적용 점성을 이루기 위해 첨가될 필요가 있지만 1,000이상 분자량의 중합체를 사용하여 가공할 수 있는 조성물을 얻는 것이 가능하다. 예를 들면, 사용된 자유 라디칼 개시제의 양(단량체에 기초한 중량)은 연쇄 전환제가 사용되지 않을 때, 또는 1 내지 10% 연쇄 전환제와 함께 1 내지 5% 수준의 개시제가 사용될 때, 일반적으로 적어도 1%, 바람직하게는 2 내지 10%이다.
본 발명에 따른 코팅 조성물이 또한 경화제(hardener) 또는 경화제(curing agent)를 포함한다. 경화성 중합체 조성물에 존재하는 경화제는 일반적으로 경화의 의도된 조건하에서 올레핀계 불포화 중합체 및/또는 반응성 희석제에 존재하는 작용기의 가교에 활성인 특정 경화제일 수 있다. 경화제는 예를 들면 티올-작용성 또는 아미노-작용성일 수 있다. 바람직하게, 경화제는 전체 또는 부분적으로 일반식 Y-Si-(O-X)3(상기 식에서, Y는 H(HNR)a및 a는 1 내지 6의 정수, 각 R은 아릴, 알킬, 디알킬아릴, 알콕시알킬 및 시클로알킬 라디칼로 구성된 그룹에서 독립적으로 선택된 이작용 유기 라디칼이고, R은 각 Y 분자내에 다양할 수 있다. 각 X는 같거나 또는 다르고, 약 6개 미만의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 히드록시알킬, 알콕시알킬 및 히드록시알콕시알킬기에 한정된다)을 갖는 아미노실란으로 각각 치환되는 지방족 아민, 지방족 아민 부가물, 폴리아미도아민, 고리 지방족 아민 및 고리 지방족 아민 부가물, 방향족 아민, 만니히(Mannich)염 및 케티민의 일반적 종류에서 선택된 아민이다.
바람직한 아미노실란은 예를 들면: 3-아미노에틸 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, n-페닐아미노프로필 트리메톡시실란, 트리메톡시실릴프로필 디에틸렌 트리아민, 3-(3-아미노페녹시)프로필 트리메톡시실란, 아미노에틸 아미노메틸페닐 트리메톡시실란, 2-아미노에틸 3-아미노프로필, 트리스 2-에틸헥소시실란, n-아미노헥실 아미노프로필 트리메톡시실란 및 트리스아미노프로필 트리메톡시 에톡시실란 또는 이들의 혼합물이다.
그러나, 경화제는 또한 머캅토실란, 폴리아민 또는 폴리티올을 포함할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 코팅 조성물은 45 내지 75중량%의 폴리실록산, 20 내지 45중량%의 글리시딜-작용성 아크릴 중합체 및 4 내지 11중량%의 경화제를 포함한다. 최고의 결과는 60 내지 70중량%의 폴리실록산, 20 내지 30중량%의글리시딜-작용성 아크릴 중합체 및 7 내지 11중량%의 경화제를 포함하는 코팅 조성물에서 발견된다. 중량%는 코팅 조성물의 중량에 기초하여 계산된다.
선택적으로, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 하기 화학식 2의 저분자량 알콕시실란을 포함한다.
(상기 식에서, R3는 6개이하의 탄소 원자를 포함하는 알킬 및 시클로알킬기 및 10개이하의 탄소 원자를 포함하는 아릴기로 구성된 그룹에서 선택된다. R4는 6개이하의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 히드록시알킬, 알콕시알킬 및 히드록시알콕시알킬기로 구성된 그룹에서 독립적으로 선택된다. R5는 6개이하의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 알콕시, 히드록시알킬, 알콕시알킬 및 히드록시알콕시알킬기로 구성된 그룹에서 독립적으로 선택된다.) 코팅 조성물에 사용될 수 있는 상기 화학식에 따른 저분자량 알콕시실란의 예는 디메톡시디페닐 실란이다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 Si-O-Si 축합을 위한 촉매로 작용하는 화합물을 포함한다. 일반적으로, 코팅제는 상기 촉매 없이도 2 내지 20시간 고정-자유 코팅에 대기 온도 및 습도 조건하에 경화될 수 있지만, 촉매는 더 빠른 경화를 주는 것이 바람직하다.
Si-O-Si 축합을 위한 촉매의 한 예는 알콕시티타늄 화합물, 예를 들면 티타늄 킬레이트 화합물 가령 티타늄 비스(아세틸아세토네이트) 디알콕시드, 예를 들면 타타늄 비스(아세틸아세토네이트) 디이소프로폭시드, 티타늄 비스(아세토아세테이트) 디알콕시드, 예를 들면 티타늄 비스(에틸아세토아세테이트) 디이소프로폭시드, 또는 알카놀아민 티타네이트, 예를 들면 티타늄 비스(트리에탄올아민) 디이소프로폭시드, 또는 킬레이트 가령 테트라(이소프로필) 티타네이트 또는 테트라부틸 티타네이트가 아닌 알콕시티타늄 화합물이다. 티타늄 알콕시드기가 가수분해 가능하고 촉매가 Si-O-Ti 결합으로 경화된 실란 또는 실록산에 결합하기 때문에 상기 타타늄과 결합된 알콕시기를 포함하는 티타늄 화합물은 단독으로 촉매로 작용하지 않는다. 경화된 생성물에 상기 티타늄 일부의 존재는 훨씬 더 높은 열안정성의 이점이 있다. 티타늄 화합물은 예를 들면 0.1 내지 5중량%의 결합제에 사용될 수 있다. 지르코늄 또는 알루미늄의 대응하는 알콕시드 화합물은 또한 촉매로 유용하다.
선택적인 촉매는 다가 금속 이온의 질산염 가령 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 질산 알루미늄, 질산 아연 또는 질산 스트론튬이다. 질산 칼슘은 에폭시 수지의 경화하는 아민을 위한 촉매로 제안되지만 실란 또는 실록산 물질의 경화로는 제안되지 않는다. 놀랍게도, 조성물이 또한 유기 아민을 포함할 때, Si-O-C 결합에 의해 규소에 결합된 적어도 2개의 알콕시기를 포함하는 실란 또는 실록산의 Si-O-Si 축합에 의해 경화에 질산 칼슘이 효과적인 촉매라는 것이 알려졌다. 질산 칼슘은 테트라히드레이트 형태에 사용되는 것이 바람직하지만 다른 히드레이트 형태가 사용될 수 있다. 요구된 질산 칼슘 촉매의 수준은 결합제의 3중량%이하가 일반적이고, 예를 들면 0.05 내지 3중량%이다. 질산 칼슘 촉매를 사용하여 경화된 코팅제는 햇빛에 노출될 때 황변화에 특히 저항한다.
적당한 촉매의 또 다른 예는 유기주석 화합물, 예를 들면 디알킬주석 디카르복실레이트 가령 디부틸주석 디라우레이트 또는 디부틸주석 디아세테이트이다. 상기 유기주석 촉매는 예를 들면 0.05 내지 3중량%의 코팅 조성물의 결합제에 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물에 촉매로 효과적인 다른 화합물은 유기 염, 가령 비스무쓰의 카르복실레이트, 예를 들면 비스무쓰 트리스(네오데카노에이트)이다. 유기 염 및/또는 다른 금속 가령 아연, 알루미늄, 지르코늄, 주석, 칼슘, 코발트 또는 스트론튬의 킬레이트, 예를 들면 지르코늄 아세틸아세토네이트, 아연 아세테이트, 아연 아세틸아세토네이트, 아연 옥토에이트, 제1주석 옥토에이트, 제1주석 옥살레이트, 칼슘 아세틸아세토네이트, 칼슘 아세테이트, 칼슘 2-에틸헥사노에이트, 코발트 나프테네이트, 칼슘 도데실벤젠술포네이트 또는 알루미늄 아세테이트가 또한 촉매로 효과적이다.
본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 추가 성분을 포함한다. 예를 들면 하나 이상의 안료, 예를 들면 티타늄 디옥시드(백색 안료), 착색된 안료 가령 황색 또는 적철 옥시드 또는 프탈로시아닌 안료 및/또는 하나 이상의 강화 안료 가령 운모 철 옥시드 또는 결정 실리카 및/또는 하나 이상의 방식제 안료 가령 금속 아연, 아연 포스페이트, 규회석 또는 크로메이트, 몰리브데이트 또는 포스포네이트 및/또는 충전재 안료 가령 중정석, 탈크 또는 칼슘 카보네이트를 포함한다. 조성물은 증점제 가령 미세-입자 실리카, 벤토나이트 클레이, 수소첨가 피마자유 또는 폴리아미드 왁스를 포함한다. 조성물은 또한 가소제, 안료 분산제, 안정화제, 흐름 보조제 또는 희석 용매를 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 일반적으로 대기 온도, 예를 들면 5 내지 30℃에서 경화하고, 따라서 열-경화가 비실용적인 큰 구조물의 적용에 적당하다. 본 발명의 코팅 조성물은 경화를 진척시키기 위해 선택적으로 고온, 예를 들면 30 내지 50℃ 이상 100 또는 130℃이하에서 경화될 수 있다. 규소-결합된 알콕시기의 가수분해는 수분의 존재에 의존하고; 거의 모든 기후에서 대기 수분은 충분하지만 조절된 수분의 양은 고온에서 경화될 때 또는 매우 낮은 습도(사막) 지역에서 경화될 때 코팅에 첨가될 필요가 있다. 물은 규소-결합된 알콕시기를 포함하는 중합체 또는 특정 화합물과 분리하여 포장되는 것이 바람직하다.
본 발명의 코팅 조성물은 일반적으로 마무리 코팅제 및/또는 프라이머 코팅제로 사용될 수 있다. 폴리실록산의 상대적으로 높은 비율을 포함하는 코팅 조성물은 풍화 및 UV 노출에 현저히 잘 보유되는 고광택을 갖는다. 날씨, 예를 들면 햇빛에 재코팅 전에 오랜 기간 동안 노출된 코팅 기재에 특히 적당하다. 비록 용매의 사용이 매우 낮게 측정된 휘발성 유기 함량의 100% 고체 코팅제일 수 있는 본 발명의 코팅 조성물에 일반적으로 필요하지 않을지라도, 코팅 조성물이 유기 용매(희석제) 가령 크실렌을 포함하면 가장 높은 수준의 광택이 이루어진다. 코팅 조성물은 포트라이트 연장 및 경화 개시 속도 조절을 위해 알콜, 예를 들면 에탄올 또는 부탄올, 바람직하게는 알콕시실릴-작용성 성분으로 포장된 알콜을 포함한다. 본 발명에 따른 마무리 코팅제는 다양한 프라이머 코팅제, 예를 들면 무기 아연 실리케이트 또는 유기 아연-풍부 실리케이트 프라아머 및 유기, 예를 들면 에폭시 수지, 아연 금속을 포함하는 프라이머, 부식-억제제, 금속 플레이크 또는 장벽 안료에 적용될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 특히 중간 연결 코트 또는 미스트 코트의 필요없는 무기 아연 실리케이트 코팅제에 우수한 접착력을 갖는다. 본 발명의 마무리 코팅 조성물은 봉인자 뿐만 아니라 정상 코트로 작용하는 경우에 알루미늄 또는 아연 "금속 스프레이" 코팅제에 또는 아연도금 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 플라스틱 표면 가령 유리 섬유 강화 폴리에스테르 또는 폴리에스테르 겔 코트에 직접 가해질 수 있다. 코팅 조성물은 예를 들면 건물, 강철 구조물, 자동차, 비행기 및 다른 운송수단 및 일반적인 산업 기계류 및 부속품에 마무리 코팅으로 사용될 수 있다. 마무리 코팅은 칠해질 수 있고 또는 특히, 자동차 또는 요트에서 깨끗한 (칠해지지 않은) 코트일 수 있다. 코팅 조성물은 프라이머/마무리로 탄소 강철을 제조하기 위해 직접 가해질 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 특히 강철 표면, 예를 들면 다리, 파이프라인, 산업 공장 또는 건물, 석유 및 가스 굴착장치, 또는 배에 선택적으로 보호 프라이머 코팅제로 사용될 수 있다. 상기 용도에 대해 일반적으로 방식제 안료로 칠해진다. 예를 들면 아연 분말로 칠해질 수 있고; 본 발명에 따른 코팅제는 공지된 아연 실리케이트 코팅제에 유사한 방식제 성과를 갖지만 진흙-크래킹할 의무가 덜하고 특히 폴리실록산 마감재, 예를 들면 본 발명에 따른 마무리 코팅과 쉽게 오버코트될 수 있다. 본 발명에 따른 프라이머 코팅 조성물은 유지로 사용될 수 있고 숙성 블라스티드 강철 또는 "진저(ginger)" (블라스트되고 작은 점에서 부식이 시작되는강철), 수제 풍화 강철 및 숙성 코팅제와 같이 완벽하지 않은 표면에 코팅을 수리할 수 있다.
우수한 UV 풍화 저항 뿐만 아니라, 본 발명의 조성물로 제조된 코팅제는 대부분의 표면에 좋은 유연성 및 접착력을 갖고 대부분의 유기 코팅제보다 더 높은 내열성(150℃이하 및 보통 200℃이하)을 갖는다.
본 발명은 하기 실시예를 참고로 설명될 것이다. 이는 본 발명을 설명할 의도지 발명의 범위를 제한할려고 해석되지는 않는다.
실시예에서, pbw는 중량부의 의미를 갖는다.
실시예 1 (중합체 제조)
아크릴 중합체를 기계적 교반기, 질소 튜브 입구, 온도 조절기, 환류 콘덴서 및 반응시 반응제의 첨가용 튜브 입구가 장착된 반응 용기에서 제조하였다. 폴리실록산(Dow Corning DC 3074)을 용기에 넣고 질소하에서 교반하면서 140℃로 가열하였다. 부틸 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 개시제(디-tert 부틸 퍼옥시드 = Trigonox B)의 혼합물을 4시간 동안 첨가하였다. 첨가가 종료된 후, 온도를 2시간 동안 140℃에 유지하였다. 그후 생성물을 반응 용기에서 꺼내기 전까지 냉각시켰다. 얻어진 생성물의 점성을 no.6 cone이 장착된 Brookfield 1000 CAP 점성계를 사용하여 25℃에서 측정하였다. 제형의 자세한 것과 그의 특성은 표 1에 개시되어있다.
실시예 2 (중합체 제조)
아크릴 중합체를 실시예 1의 방법으로 제조하였고, 반응은 150℃에서 실시하였다. 제형의 자세한 것과 그의 특성은 표 1에 개시되어있다.
실시예 3-18 (중합체 제조)
다른 아크릴 중합체를 실시예 1의 방법으로 제조하였다. 제형의 자세한 것과 그의 특성은 표 1에 개시되어있다.
실시예 19 (중합체 제조)
아크릴 중합체를 실시예 1의 방법으로 제조하였고, 반응은 114℃에서 실시하였다. 5중량부의 크실렌에 Trigonox 42S를 개시제로 사용하였다. 제형의 자세한 것과 그의 특성은 표 1에 개시되어있다.
실시예 20 (중합체 제조)
아크릴 중합체를 실시예 1의 방법으로 제조하였고, 반응은 85℃에서 실시하였다. 5중량부의 크실렌에 Trigonox 141을 개시제로 사용하였다. 제형의 자세한 것과 그의 특성은 표 1에 개시되어있다.
실시예 21 (코팅 조성물)
코팅 조성물을 중합체 1 및 안료 (이산화티탄)를 고속 혼합장치를 사용하여 혼합하여 중합체 1을 사용하여 제조하였다. 크실렌을 혼합물의 점성을 10 Poise이하로 낮추기 위해 첨가하였다. 경화제(3-아미노프로필트리에톡시실란) 및 촉매(디부틸주석 디아세테이트)를 첨가하였고 혼합물을 시험 패널에 가하기 전에 손으로 저었다. 코팅 조성물의 제형의 자세한 것과 그의 점성 특성은 표 2에 개시되어있다.
실시예 22 (코팅 조성물)
코팅 조성물을 중합체 2 및 이산화티탄을 고속 혼합장치를 사용하여 혼합하여 중합체 2를 사용하여 제조하였다. 크실렌을 혼합물의 점성을 10 Poise이하로 낮추기 위해 첨가하였다. 경화제(3-아미노프로필트리에톡시실란) 및 촉매(비스무쓰 네오데카노에이트)를 첨가하였고 혼합물을 시험 패널에 가하기 전에 손으로 저었다. 코팅 조성물의 제형의 자세한 것과 그의 점성 특성은 표 2에 개시되어있다.
실시예 DC 30741(pbw) BA2(pbw) GMA3(pbw) MMA4(pbw) 트리-B5(pbw) 점성 A6(Poise) 점성 B7(Poise)
1 61 25 8 6 1.3 69 8
2 70 17 13 0 1.3 20.5
3 55 15 15 15 1.6 >100 64
4 72 10 12 7 1.0 67 6
5 50 25 15 5 1.5 >100 22
6 65 17 11 7 1.2 >100 11
7 61 16 8 15 1.5 >100 16
8 78 15 8 0 0.8 15 2
9 68 10 8 15 1.3 >100 10
10 64 25 11 0 1.2 46 6
11 78 10 12 0 0.7 18 2
12 55 20 15 10 1.6 >100 36
13 71 16 9 3 1.0 28 3
14 68 18 15 0 1.1 51 5
15 68 18 15 0 1.1 53 6
16 60 10 15 15 1.5 >100 54
17 78 15 8 0 0.8 15 2
18 55 22 8 15 1.7 >100 27
19 70 17 13 0 1.08 16
20 70 17 13 0 1.09 32
1) Dow Corning DC 3074
2) 부틸 아크릴레이트
3) 글리시딜 메타크릴레이트
4) 메틸 메타크릴레이트
5) Trigonox-B
6) 중합체의 점성
7) 크실렌내 90% 비-휘발성 함량에서 중합체의 점성
8) Trigonox 42S
9) Trigonox 141
실시예 23-38 (코팅 조성물)
코팅 조성물을 중합체 3-18을 사용하여 실시예 21의 방법에 따라 제조하였다. 코팅 조성물의 제형의 자세한 것과 그의 점성 특성은 표 2에 개시되어있다.
시험 패널의 일부를 가속된 시험 조건하에서 UV-A 또는 UV-B 방사선으로 조사하였다. UV-A 조사의 200일 후 약 90%의 광택 유지를 보였다. 이는 폴리실록산 제형에 기초한 현재 당분야의 보호 코팅제와 비교할 때 주된 향상이다. 패널은 UV-B 조사의 200일 후 약 40%의 광택 유지를 보였다. 이는 상기 시간 동안 UV-B 조사에 10%이하의 광택 유지를 보인 폴리실록산 제형에 기초한 현재 당분야의 보호 코팅제와 비교할 때 또한 주된 향상이다.
코팅실시예 중합체실시예 중합체(pbw) 안료(pbw) C.A.1(pbw) Cat.2(pbw) 크실렌(pbw) 점성3
21 1 60 30 3 0.2 11 4.7
22 2 67 33 6.6 0.1 0
23 3 54 27 7 0.3 19 4.0
24 4 61 30 5 0.3 9 4.2
25 5 57 29 5 0.3 14 4.4
26 6 59 29 4 0.2 12 4.0
27 7 58 29 3 0.2 13 5.2
28 8 63 32 3 0.2 5 4.4
29 9 59 30 3 0.2 11 4.3
30 10 61 30 4 0.2 9 4.5
31 11 63 32 5 0.2 5 3.9
32 12 56 28 6 0.3 16 4.0
33 13 62 31 3 0.2 7 4.2
34 14 61 30 6 0.3 9 3.3
35 15 59 29 3 0.2 12 4.8
36 16 61 30 6 0.3 9 3.5
37 17 63 32 3 0.1 5 4.6
38 18 57 28 3 0.2 15 5.0
1) C.A. = 경화제
2) Cat. = 촉매
3) no.6 cone이 장착된 Brookfield 1000 CAP 점성계를 사용하여 25℃에서 측정된 코팅 조성물의 점성.

Claims (10)

  1. 하기를 포함하는 대기 온도 경화 코팅 조성물.
    - 하기 화학식 2의 폴리실록산
    (화학식 2)
    (상기 화학식에서, 각 R1은 6개이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 및 알콕시기, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR3)3기로 구성된 그룹에서 선택되고, 상기 각 R3는 독립적으로 R1과 같고, 각 R2는 수소 및 6개이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 아릴기로 구성된 그룹에서 선택되고, 상기 n은 폴리실록산의 분자량이 500 내지 약 2,000 범위가 되도록 위해 선택된다),
    - 글리시딜-작용성 아크릴 중합체,
    - 경화제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 글리시딜-작용성 아크릴 중합체가 폴리실록산속에서 중합화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리실록산이 알콕시실릴-작용성 폴리실록산인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 글리시딜-작용성 아크릴 중합체가 글리시딜 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 포함하는 혼합물을 중합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합물이 메틸 메타크릴레이트를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 혼합물이 15-75중량%의 글리시딜 메타크릴레이트, 0-60중량%의 메틸 메타크릴레이트 및 30-85중량%의 부틸 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물이 45 내지 75중량%의 폴리실록산, 20 내지 45중량%의 글리시딜-작용성 아크릴 중합체 및 4 내지 11중량%의 경화제를 포함하고, 중량%는 코팅 조성물의 중량에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조성물이 60 내지 70중량%의 폴리실록산, 20 내지 30중량%의 글리시딜-작용성 아크릴 중합체 및 7 내지 11중량%의 경화제를 포함하고, 중량%는 코팅 조성물의 중량에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  9. 보호 코팅으로 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물의 용도.
  10. 배, 다리, 건물, 산업 공장 또는 석유굴착장치와 같은 큰 구조물을 대기 온도에서 코팅을 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물의 용도.
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