分散体系组合物

申请号 CN97180506.7 申请日 1997-12-05 公开(公告)号 CN1239976A 公开(公告)日 1999-12-29
申请人 协和油化株式会社; 发明人 神保信一郎; 松下圣志郎; 清水几夫; 堀田严; 生田昌德; 井谷泉;
摘要 本 发明 提供了在涂料、 粘合剂 、油墨等用途方面有用的、分子内含至少1个以通式(I)表示的五元环二硫 碳 酸酯基且有醚键的化合物 水 分散体系与胺化合物构成的组合物,式中R1、R2及R3表示相同或不同的氢或低级烷基。
权利要求

1.一种组合物,其特征在于,它是由以分子内含至少1个以通式 (I)表示的五元环二硫酸酯基且有醚键的化合物的分散体系与 基化合物所构成,(I) (式中R1、R2及R3表示相同或不同的氢或低级烷基)。
2.根据权项要求1记载的组合物,其特征在于,含至少1个五元 环二硫碳酸酯基且有醚键的化合物是分子内有亚苯基或亚环己基的 化合物。
3.根据权项要求2记载的组合物,其特征在于,分子内含至少1 个五元环二硫碳酸酯基且有醚键而且分子内有亚苯基或亚环己基的 化合物是以通式(II)表示的化合物,(II) (式中,R4、R6、R7和R9表示相同或不同的1~4个氢原子也可以被溴 所取代的亚苯基或亚环己基、R5和R8表示相同或不同的亚甲基、 C(CH3)2或硫,m表示1~40的整数。
4.根据权项要求3记载的组合物,其特征在于,通式(II)中的R4、 R6、R7和R9相同,R5和R8相同。
5.一种涂料,该涂料是由权项要求1的组合物所构成的。
6.一种二液型涂料,该二液型涂料是由分子内含至少1个以通式 (I)表示的五元环二硫碳酸酯基且有醚键的化合物的水分散体系与氨 基化合物组合而成的。
7.一种二液型粘合剂,该二液型粘合剂是由分子内含至少1个以 通式(I)表示的五元环二硫碳酸酯基且有醚键的化合物的水分散体系 与氨基化合物组合而成的。

说明书全文

技术领域

发明涉及在涂料、粘合剂、油墨等方面使用的由含二硫酸酯基 化合物与基化合物构成的分散体系组合物。

背景技术

分子内具有反应性官能团的水分散体系可在各种用途中使用。例 如,这样的水分散体系可以提供硬度、强度、耐水性、耐化学试剂、 耐污染、耐结性等性能优异的涂料、粘合剂、油墨等。
有各种已知的反应性水分散体系,例如含1,3-二杂戊环-2-- 4基的乙烯及丙烯酸类水性聚合物(特开平4-325539号公报)、由环 氧树脂与含活性氢化合物构成的水分散体系组合物(特开平4-293953 号公报)。不过,上述反应性水分散体系在60℃以下干燥条件下不一 定能满足耐水性、耐化学试剂、耐结块性等实用要求。
作为有五元环二硫碳酸酯(1,3-氧杂四氢噻吩-2-硫羰)基的聚合 物,已报道的有:特开平5-247027号公报的5-(甲基丙烯酰)甲基- 1,3-氧杂四氢噻吩-2-硫羰基化合物的聚合物、J.Polymer Science Part A:Polymer Chemistry(聚合物科学A:聚合物化学)133, 1005(1995)的5-(甲基丙烯酰)甲基-1,3-氧四氢噻吩-2-硫羰与甲基 丙烯酸甲酯的共聚物,但没有关于它们的水分散体系的报道。另外, 在Macromolecules(大分子),28,5386(1995)中,报道了引入2个 1,3-氧杂四氢噻吩-2-硫羰基的双酚A型化合物等,但未报道其水分 散体系。
再有,在特开平7-62190号公报中已揭示了由含5-(甲基丙烯酰) 甲基-1,3-氧四氢噻吩-2-硫羰基的烯类单体与(甲基)丙烯酸酯的共 聚物所构成的水性乳液。
发明揭示的内容
本发明提供了由分子内含至少1个以通式(I)表示的五元环二硫碳 酸酯基且有醚键的化合物的水分散体系与氨基化合物所构成的组合 物,
(I)     (式(I)中的R1、R2和R3表示相同或不同的氢或低级烷基)。
通式(I)中定义所述低级烷基表示碳原子数为1~4的直链或支化烷 基,例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
由于本发明组合物构成成分的二硫碳酸酯化合物的分子内有醚 键,故此组合物在硬化后得到的树脂的可挠性、耐化学试剂性优异。
本发明的含至少1个以通式(I)表示的五元环二硫碳酸酯基且有 醚键的化合物可列举的有:由二苯基环氧树脂、环氧乙烷、环氧丙烷、 环氧丁烷、三缩水甘油异氰酸酯、环氧化大豆油、环氧化大豆油脂肪 酸等环氧化合物与二硫化碳反应得到的化合物等;或,由乙二醇、二 乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、聚丙二醇、 1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、 新戊二醇、环己二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二 醇、1,9-壬二醇、1,3-辛二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、丙三 醇等多元醇类与环氧氯丙烷反应得到的缩水甘油醚再与二硫化碳反 应得到的化合物。
在本发明组合物构成成分的此二硫碳酸酯化合物的分子中,进一步 含亚苯基或亚环己基者的耐水性、耐化学试剂、高温特性优异,可以 优选使用。
作为分子内含亚苯基或亚环己基的化合物可列举的有:间苯二酚、 对苯二酚、邻苯二酚、双酚A、二羟基二苯甲烷(双酚F)、双酚S、四 溴双酚A、4,4-二羟基二苯基环己烷、4,4-二羟基-3,3-二甲基二苯 基甲烷、4,4-二羟基二苯甲酮、三(4-羟苯基)甲烷、二(4-羟苯基) 醚、苯酚、间苯二酚酚醛、二(4-羟苯基)砜、二(3,5-二甲基-4- 羟苯基)砜等酚类化合物或上述化合物的氢化物或卤化物与环氧氯丙 烷反应得到的缩水甘油醚再与二硫化碳反应得到的化合物等,其中以 由通式(II)表示的化合物为好,
(II) 式中,R4、R6、R7和R9表示相同或不同的1~4个氢原子也可以被溴所 取代的亚苯基或亚环己基、R5和R8表示相同或不同的亚甲基、C(CH3)2或硫,m表示1~40的整数。进一步说,使用通式(II)中的R4、R6、R7 和R9相同且R5和R8相同的化合物为优选;R4、R6、R7和R9为亚苯基、 R5和R8为亚甲基的化合物或R4、R6、R7和R9为亚环己基、R5和R8为 C(CH3)2的化合物或R4、R6、R7和R9为亚环己基、R5和R8为亚甲基的化 合物为更优选。由于以通式(II)表示的化合物其分子内亲水性羟基和 疏水性碳氢基是规整分布的,粘结性好。
本发明组合物构成成分氨基化合物可以使用一级、二级胺化合物。
此氨基化合物可列举的有,例如,甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、 辛胺、单乙醇胺、二乙醇胺、二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二丁胺、 2-氨基-2-甲基丙醇等单胺类;或乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、 1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,2-二氨基环己烷、大麻酸 酰胺(タィマ-酸アミド)、N,N’-二(2-氨乙基)乙二胺、N,N’-二氨基 丙烷、N,N’-二(3-氨丙基)乙二胺、N,N’-二甲基丙二胺、N,N′-二甲基 辛二胺等二胺类;或二氰二酰胺、1,2,3-丙三胺、2-甲基-1,2,3-丙 三胺、1,3-二氨基-2-氨甲基丙烷、1,2-二氨基-2-氨甲基丁烷、1,3- 二氨基-2-甲基-2-氨甲基丙烷、三(2-氨乙基)乙烷、三(6-氨己基) 异氰酸酯、1,3-二氨基-2-甲氨基丙烷、2-氨基-1,3-二(异丙氨基)- 2-甲基丙烷、2-氨基-1-异丙氨基-2-异丙氨甲基丁烷等三胺类;或四 (氨甲基)甲烷、四(甲氨甲基)甲烷、四(2-氨乙氨甲基)甲烷、1,1,1- 三(2-氨乙氨甲基)乙烷等四胺类;或二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、 四亚乙基五胺、六亚乙基八胺、九亚乙基十胺、1,3-二(2-氨乙氨基) 丙烷、三亚乙基二(三亚甲基)六胺、二(3-氨丙基)胺、1,3-二(3-氨 丙氨基)丙烷、亚精胺、高亚精胺、N-(4-氨丁基)-1,5-戊二胺、二(5- 氨戊基)胺、精胺、1,6-二(2-氨乙氨基)己烷、1,10-二(2-氨乙氨基) 癸烷等多亚烷基多胺类;或,吡啶、哌啶、哌嗪、吗啡啉、硫代吗啡 啉等脂环胺类;或,赖氨酸、氨酸、精氨酸等性氨基酸类;或, 苯胺及二苯胺等芳香胺类;或,苯甲胺等芳基胺类;或,吡咯、咪唑、 三唑等碱性氮杂环化合物等低分子化合物。在上述化合物中,以使用 乙二胺、1,3-丙二胺、N,N-二甲基丙二胺为好,使用1,6-己二胺、 N,N’-二甲基辛二胺为更好。
此氨基化合物通常是单独使用的,把2种以上混合使用也是好 的。
下面说明本发明组合物构成成分的水分散体系的制造方法。本发明 组合物构成成分的此水分散体系可以由含至少1个五元环二硫碳酸酯 基且有醚键的化合物分散在水中来得到。
原料分子内含至少1个五元环二硫碳酸酯基且有醚键的化合物可 以是把有羟基的化合物与环氧氯丙烷反应合成缩水甘油醚后再把缩 水甘油醚与二硫化碳,必要时在反应溶剂存在下,按大家知道的方法 (特开平5-247027号公报),在溴化锂等碱金属卤化物存在下反应来 得到。
例如,以通式(II)表示的化合物可以由相应的市售环氧树脂按上 述那样在溴化锂等碱金属卤化物存在下与二硫化碳反应来得到。作为 原料的环氧树脂,用市售品是好的,但在没有市售品的场合,可以把 有羟基的化合物与环氧氯丙烷在碱存在下按大家知道的方法反应来 得到。
在如上面所述那样得到的含至少1个五元环二硫碳酸酯基且有醚 键的化合物中加水,必要的话,于溶剂中完全溶解后,进一步搅拌就 可以得到此水分散体系。此时,必要的话,添加表面活性剂、成膜助 剂、增塑剂等也是好的。在搅拌完了之后,必要的话,在减压下除去 溶剂也是好的。还有,在反应溶剂中用水的场合,把此反应液照原样 作为水分散体系也是好的。
这里所用的溶剂并没有特别的限制,可以用苯、甲苯、二甲苯、己 烷、环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧丁酯、乙酸 乙二醇单丁醚酯、丙酮、甲乙酮、甲异丁酮、二异丁酮、环己酮、甲 醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋 喃、乙腈、乙二醇单丁醚、乙酸乙二醇单丁醚酯、丙二醇单甲醚、二 丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙酸丙二醇单甲醚酯、甲氧丁醇、乙 酸甲氧丁酯、3-甲基-3-甲氧基丁醇-1、水、二甲基亚砜、二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺等。
作为表面活性剂用的是烷基苯磺酸盐、高级烷醇的硫酸酯盐、聚氧 乙烯烷基硫酸酯盐等阴离子类乳化剂、聚氧乙烯烷基酚醚、山梨糖醇 酐衍生物等非离子类乳化剂、エレミノ一ルJS-2(三洋化成(株) 制)、アクアロン HS-10、HS-20(第一工业制药(株)制)等反应性乳化 剂、引入了羧酸盐、磺酸盐等亲水性基团的乙烯类、聚酯类等各种聚 合物之高分子乳化剂等。还有,可以与使聚乙烯醇、纤维素等乳化稳 定的保护胶体合并使用。
本发明组合物的特征在于它是由分子内含至少1个五元环二硫碳 酸酯基且有醚键的化合物之水分散体系与胺化合物所构成,可以由把 两者均匀分散、混合而得到。
本发明组合物的概念还包含了在此水分散体系中加入氨基化合物 的从开始硬化直至完全硬化的各种组合物。
根据目的、用途,在本发明的组合物中添加各种增塑剂、成膜助剂 也是好的。
本发明的组合物中,构成成分的氨基化合物与含至少1个五元环二 硫碳酸酯基的化合物的当量比从赋予良好涂膜性能的观点考虑,为氨 基/五元环二硫碳酸酯基=0.3~2.0,0.8~1.2为优选。
本发明的组合物其本身可以作为透明涂料、透明油墨来使用,进一 步加入颜料就可作为着色涂料、着色油墨使用、把颜料分散的方法可 以使用把大家知道的颜料分散剂在大家知道的涂料振动筛球磨机等 中分散,也可使用市售的已分散的加工颜料。    
还有,根据需要,本发明的组合物可以配合有各种紫外线吸收剂、 抗氧化剂、受阻胺类光稳定剂、消泡剂、增稠剂、快锈防止剂等,根 据需要进一步含有各种通常使用的水溶性醇酸树脂、水溶性丙烯酸树 脂、水溶性聚氨酯树脂、水溶性丙烯酸改性聚氨酯树脂、水溶性丙烯 酸改性环氧树脂、苯乙烯丙烯酸类乳液聚合物等也是好的。
在把本发明的组合物用于涂料的场合,含至少1个五元环二硫碳酸 酯基的化合物作为水分散体系在水中稳定分散,可以与氨基化合物一 起作为一液型涂料使用,也可以由此化合物与氨基化合物组合成为二 液型涂料使用,这可随目的而调整。还有,在把本发明的组合物用于 粘合剂的场合,同样可以是把此化合物与氨基化合物制成一液型涂料 或把此化合物与氨基化合物组合成二液型涂料来使用。
本发明涂料的涂装方法可以采用常用的刷涂、喷涂等,其硬化条件 可在从常温干燥至加热干燥这样宽的条件中选择。而且,就被涂物的 种类而言,可以适用于金属、木材、塑料、无机基材、混凝土沥青 等,在基材保护、提高美观等方面作为下层涂料、上层涂料、一次涂 的涂料是有用的。
本方面的组合物显示优异的硬度、强度、粘附性、耐水性、耐化学 试剂、耐污染、耐结块等性能。
下面用实施例和参考例来说明本发明的方案。 实施发明的最佳方案 参考例1
在带有搅拌装置、温度计、滴入装置、冷却管及氮气通入管之烧瓶 中加入四氢呋喃500ml、双酚A·环氧氯丙烷型环氧树脂(YD-901;东 都化成社制、以苯乙烯为基准换算其数均分子量为974)50g、溴化锂 2.5g,使之溶解后,于25℃向此溶液中滴加二硫化碳70ml,然后加 热到内温为45℃,反应10h。反应后,把反应液减压浓缩,所得浓缩 残液中加入氯仿300ml、丙酮200ml、水500ml,进行分液。在分出 的有机相中加入饱和食盐水500ml,再次分液。然后,用硫酸镁15g 使所得有机相脱水,蒸去溶剂,得到粗产物90g。
所得产物的1H-NMR和FT-IR分析结果如下: 1H-NMR(CDCl3,ppm,400MHz):1.63(s,8H),2.52(d,J=5.1Hz,2H),3.73(dd,J= 7.1,12.0Hz,4H),4.13(dd,J=4.6,8.0Hz,4H),4.25(dd,J=5.6,10.3Hz,2H),4.30( dd,J=5.6,10.3Hz,2H),4.35(q,J=5.4Hz,2H),5.42(m,2H),6.81(dd,J=1.7,8.SHz,6H ),6.83(dd,J=2.0,8.8Hz,6H),7.13(dd,J=1.5,8.0Hz,12H) IR(NaCl,cm-1): 508,1184,1241,1606,3037,3442 参考例2
在带有搅拌装置、温度计、滴入装置、冷却管及氮气通入管之烧瓶 中加入由参考例1得到的产物10g、甲苯3.0g、乙二醇单丁醚0.6g、 非离子型乳化剂エマルグン931[花王(株)制]1.0g、非离子型乳化剂 エマルゲン930[花王(株)制]0.3g,加热到内温50℃。当达到可均匀 搅拌点时,把已先加热到50℃的水18g滴入上述反应液,得到固体 份34%(重量)、粘度780cps(厘泊)的树脂溶液(A-1)。 参考例3
在带有搅拌装置、温度计、滴入装置、冷却管及氮气通入管之烧瓶 中加入双酚A·环氧氯丙烷型环氧树脂(YD-901;东都化成社制)10g、 甲苯3.0g、乙二醇单丁醚0.6g、非离子型乳化剂エマルゲン 931[花 王(株)制]1.0g、非离子型乳化剂エマルグン 930[花王(株)制]0.3g, 加热到内温50℃。当达到可均匀搅拌点时,把已先加热到50℃的水 18g滴入上述反应液,得到固体份34%(重量)、粘度780cps(厘泊) 的树脂溶液(B-1)。 实施例1
在由参考例2得到的树脂溶液(A-1)100g中加入1,6-己二胺 4.0g,得到透明溶液。 比较例1
在由参考例3得到的树脂溶液(B-1)100g中加入1,6-己二胺 4.0g,得到透明溶液。 试验例1
把实施例1及比较例1得到的透明溶液用涂布剂在磨光的磷酸 处理板(日本test panel社制)上涂成干燥膜厚30μm的膜,然后在室 温下干燥1周后制成试片,实施下述评价试验。
凝胶百分率:剥离、采取约0.5g膜,在索氏抽提器中于丙酮回流 下洗净8h。其后,进行减压干燥1夜。由测定之重量残存率来表示凝 胶百分率。
铅笔硬度:根据JIS K5400(涂料一般试验法)的手写方法来实施。
粘附性:根据JIS K5400(涂料一般试验法)的棋盘点试验法来实 施。
耐冲击性:根据JIS K5400(涂料一般试验法),用杜邦式冲击试验 机测定500g悬锤使膜剥离的高度。
耐甲乙酮(MEK)性:用加有500g荷载的、沾有MEK的布摩擦试片, 记下直至看到被涂物的往返次数。
还有,胺配合时的储存稳定性试验是在100ml玻璃瓶中装入调制 的透明溶液70ml,在室温下放置30天,目测有无凝胶化等异常。
表1示出了由实施例1及比较例1所得清液的涂膜评价试验结果。
                          表1 评价项目 实施例1 比较例1 涂膜外观 铅笔硬度 粘附性 耐冲击性 耐MEK性 无异常 H 100/100 50cm 100次 无异常 F 80/100 10cm 60次 凝胶百分率 92% 77% 储存稳定性试验 无异常 凝胶化
本发明的水分散体系组合物的硬度、粘附性、耐冲击性、耐MEK 性、储存稳定性都优于比较例的水分散体系组合物。
工业应用可能性
本发明提供了在涂料、粘合剂、油墨、建筑用密封剂半导体的封 装剂等用途方面有用的水分散体系组合物。
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