(57)【要約】      （修正有）【課題】ベンジル化ポリアルキレンポリアミン化合物を含む硬化剤組成物、更に、アミン‐エポキシ組成物及びそれらのアミン‐エポキシ組成物から製造された物品の提供。【解決手段】（ａ）少なくとも３個の窒素原子、少なくとも３個の活性アミン水素原子及び少なくとも１個のベンジル基を有する少なくとも１種の、下式で示されるベンジル化ポリアルキレンポリアミン、並びに（ｂ）３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミンを含む硬化剤組成物、更にこれを硬化剤として用いたエポキシ樹脂。2010037560.tif 000016【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも３個の窒素原子、少なくとも３個の活性アミン水素原子及び少なくとも１個のベンジル基を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン並びに（ｂ）３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミンを含む硬化剤組成物。
【請求項２】
少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンが、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化物を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物が、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、又はそれらの任意の組み合わせである、請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物が、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、又はジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）及びトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）の混合物である、請求項２に記載の組成物。
【請求項５】
少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物が、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）及びトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）の混合物を含む、請求項２に記載の組成物。
【請求項６】
ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）及びトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）のベンジル化混合物が、さらにノボラック樹脂を付加されている、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
ベンズアルデヒド化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比が、約０．８：１〜約２：１の範囲である、請求項２に記載の組成物。
【請求項８】
少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンが、下記式：
【化１】
2010037560.tif 000015
（式中、ＲＡは置換又は非置換ベンジルであり；ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、及びＲＥは独立してＲＡ又は水素原子であり；ｎは、１、２、３、４、５、６、又は７であり、ただし、ポリアミンが少なくとも３個の活性アミン水素原子を有する）
を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
ＲＡがベンジル又はバニリルであり、ＲＣがＲＡ又は水素原子であり；ＲＢ、ＲＤ、及びＲＥが水素原子であり；そしてｎが１、２、３、又は４である、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
ＲＡ及びＲＣがベンジル又はバニリルであり；ＲＢ、ＲＤ、及びＲＥが水素原子であり；そしてｎが１又は２である、請求項８に記載の組成物。
【請求項１１】
少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンが、ハロゲン化ベンジル化合物と少なくとも１種のポリアルキレンポリアミンとの反応生成物を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
ベンジル化ポリアルキレンポリアミンが、少なくとも５質量％のジベンジル化ポリアミンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
硬化剤組成物が、１００％の固形物を基準として約５０〜約５００のアミン水素当量（ＡＨＥＷ）を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
少なくとも多官能アミンが、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、脂肪族アミンのマンニッヒ塩基誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのポリアミド誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのアミドアミン誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのアミン付加物誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、又はそれらの任意の組み合わせである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
少なくとも１種の多官能アミンが、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、Ｎ−３−アミノプロピルエチレンジアミン（Ａｍ３）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン（Ａｍ４）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン（Ａｍ５）；Ｎ−３−アミノプロピル−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリス（３−アミノプロピル）−１，３−ジアミノプロパン、又はそれらの任意の組み合わせである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
Ａ）少なくとも３個の窒素原子、少なくとも３個の活性アミン水素原子及び少なくとも１個のベンジル基を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンを含む硬化剤組成物並びに；
Ｂ）少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物
の反応生成物を含むアミン‐エポキシ組成物。
【請求項１７】
硬化剤成分（Ａ）も３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミンを含む、請求項１６に記載のアミン‐エポキシ組成物。
【請求項１８】
エポキシ組成物中のエポキシ基：硬化剤組成物中のアミン水素の化学量論比が、約１．３：１〜約０．７：１の範囲である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
請求項１７に記載の組成物を含む製品。
【請求項２０】
製品が、接着剤、塗料、プライマー、シーラント、養生剤、建築品、床材、又は複合製品である、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
製品が、金属又はセメント基板に塗布される塗料、プライマー、シーラント、又は養生剤である、請求項１９に記載の物品。
【請求項２２】
ベンジル化ポリアルキレンポリアミンがエポキシ樹脂を付加されている、請求項１に記載の硬化剤組成物。
【請求項２３】
ベンジル化ポリアルキレンポリアミンがエポキシ樹脂を付加されている、請求項１６に記載のアミン‐エポキシ組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００７年２月７日に出願された米国特許出願第１１／６７２，２９８号の一部継続出願である２００８年８月６日に出願された米国特許出願第１２／１８６，７６８号の一部継続出願であり、それらの開示は本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、主としてベンジル化ポリアルキレンポリアミン化合物、そのような化合物由来の硬化剤及びアミン‐エポキシ組成物、並びにそのような化合物及び／又は組成物から製造された物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
アミン系硬化剤によって硬化、固化及び／又は架橋されるエポキシ樹脂の使用は周知である。これらのアミン‐エポキシ材料は、主にコンクリート床の形成などの土木工学用途と呼ばれる、塗料、接着剤、及び複合材料からコンクリート用建造物、セメント又はセラミック基材までの用途に幅広く使用される。
【０００４】
エポキシ樹脂が、エチレンジアミン（ＥＤＡ）同族体を主成分とするものなどの純ポリアルキレンポリアミンで硬化されるとき、混合物は、煙を出す（ｓｍｏｋｅ）又は煙霧を出す（ｆｕｍｅ）傾向があろう。これは、周囲の空気に存在する水又は微酸性によるアミンのプロトン化について説明する。この現象は高いアミン蒸気圧による。ＥＤＡ同族体を主成分とする多くのエポキシ塗料は、当業界において白化、カルバメート化（ｃａｒｂａｍａｔｉｏｎ）、炭酸化、又は浸出と称される課題を欠点として有する。これらの課題は、少なくとも部分的には、アミン硬化剤及びエポキシ樹脂の不相溶性に起因し、相分離が生じ、そしてアミンがコーティング表面に移行する。表面では、アミンが、空気中に存在するＣＯ２と反応し、カルバメート化することがあり、また水が存在すれば、炭酸化することがある。カルバメート化状態又はベタベタした表面層（浸出又は白化と称される）に関わらず、この表面欠陥は、コーティングの外観を損ない、そしてフィルムが重ね塗りされると、中塗り接着の不良をもたらすことがある（Ｂｒｕｃｅ  Ｂｕｒｔｏｎの「Ａｍｉｎｅ−ｂｌｕｓｈｉｎｇ  ｐｒｏｂｌｅｍｓ？  Ｎｏ  ｓｗｅａｔ！」，  Ｆａｌｌ  ２００１  Ｅｐｏｘｙ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｏｒｓ’  ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、ｐ．１７参照）。これらの問題は、アミン‐エポキシ不相溶性を深刻にするから、低温で塗布され、かつ硬化したコーティングの場合には、より悪くなる傾向もある。さらに、コーティング硬化時間は周囲条件より長く、アミン成分がコーティング表面に移行するのにより長い時間を残す。仕上げ塗装の場合には、熟成時間をかけて、高い光沢度及び透明度を備えたコーティングを得ることがある。熟成時間又は保温時間又は誘導時間は、エポキシ樹脂をアミンと混ぜる工程と対象基板上に生成物を塗布する工程との間の時間として定義される。それは、混合物が透明になるのに必要な時間としても定義されるであろう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｂｒｕｃｅ  Ｂｕｒｔｏｎ著、「Ａｍｉｎｅ−ｂｌｕｓｈｉｎｇ  ｐｒｏｂｌｅｍｓ？  Ｎｏ  ｓｗｅａｔ！」，  Ｆａｌｌ  ２００１  Ｅｐｏｘｙ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｏｒｓ’  ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、ｐ．１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アミン‐エポキシコーティング産業に利用される多数のアミン系硬化剤及びアミン‐エポキシ組成物がある；しかし、これら既知の製品が完全に要求に応えたり、上記の問題を解決したりすることはない。それ故に、本発明が対象とするのはこの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、硬化剤組成物及びこれらの組成物の製造方法を開示する。これらの硬化剤組成物は、エポキシ樹脂を硬化、固化、及び架橋させるのに使用できる。本発明は、少なくとも３個の窒素原子、少なくとも３個の活性アミン水素原子及び少なくとも１個のベンジル基を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンを含む硬化剤組成物を含み、一実施形態では、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化の反応生成物を含む。別の実施形態では、少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンは、ハロゲン化ベンジルと少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンとの反応生成物を含む。
【０００８】
別の態様では、本願発明は、
（ｉ）少なくとも３個の窒素原子を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン、例えば、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化の反応生成物であって、少なくとも３個の活性アミン水素及び少なくとも１個のベンジル基を有するベンジル化ポリアミン；並びに
（ｉｉ）３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミン
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
【０００９】
通常、本発明の硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約３０〜約５００のアミン水素当量（ＡＨＥＷ）を有する。
【００１０】
本発明は、さらに別の態様では、アミン‐エポキシ組成物を提供する。例えば、本発明によるアミン‐エポキシ組成物は、
Ａ）少なくとも３個の窒素原子を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン、例えば、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化の反応生成物を含む硬化剤組成物であって、ベンジル化ポリアルキレンポリアミンが少なくとも１個のベンジル基及び少なくとも３個の活性アミン水素を有する硬化剤組成物；並びに
Ｂ）少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物
の反応生成物を含む。
【００１１】
本発明による別の態様として、アミン‐エポキシ組成物は、
Ａ）（ｉ）少なくとも３個の窒素原子を有する少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン、例えば、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化の反応生成物であって、少なくとも１個のベンジル基及び少なくとも３個の活性アミン水素を有するベンジル化ポリアルキレンポリアミン；並びに
（ｉｉ）３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミン
の接触生成物を含む硬化剤組成物と
Ｂ）少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物
の反応生成物を含む。
【００１２】
上記態様の各々の特定の実施形態では、ベンジル化ポリアルキレンポリアミンはベンジル化ポリエチレンポリアミンである。この実施形態の例は、ベンジル化ジエチレントリアミン及びベンジル化トリエチレンテトラミンである。
【００１３】
前述の態様の別の特定の実施形態では、少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分は、少なくとも５質量％のジベンジル化ポリアルキレンポリアミンを含む。
【００１４】
本明細書で開示されたアミン‐エポキシ組成物から作られた製品としては、限定されるものではないが、接着剤、塗料、プライマー、シーラント、養生剤、建造品、床材、及び複合製品が挙げられる。さらに、これらの塗料、プライマー、シーラント、又は養生剤、金属若しくはセメント基材に適用され得る。
【発明の効果】
【００１５】
ポリアルキレンポリアミンがベンジル化されているとき、特にポリエチレンポリアミンである得られた生成物は、エポキシ樹脂との、特にビスフェノールＡ又はビスフェノールＦを主成分とする最も一般的なエポキシ樹脂並びにポリエポキシノボラック樹脂との、より良好な相溶性を有する。多くの場合、硬化剤及びエポキシ樹脂の混合物は、高い光沢度及び透明度を備えた接触生成物を得るために「熟成時間（ｒｉｐｅｎｉｎｇ  ｔｉｍｅ）」を必要としない。さらに、煙を出すことも煙霧を出すことも減るか、又は消えるであろう。さらに、還元的ベンジル化後の反応生成物は、遊離アミンが最終生成物に存在しない段階のベンジル化を可能にするより低い粘度を有する。遊離アミンの除去は、水及び二酸化炭素の存在下の一級アミンの反応による膜のカルバメート化を減らすのに役立つ。煙又は煙霧の減少／不発生；エポキシ樹脂との向上した相溶性；カルバメート化し辛くなること；誘導時間の必要性の減少及び最終生成物中の遊離、未反応アミンの低濃度は、ハンドリング特性を向上させる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
定義
次の定義及び略称は、当業者が、本発明の詳細な説明を理解することを手助けするために提供されるものである。
ＡＨＥＷ−アミン水素当量
ＢＡ−ベンジルアルコール
ＤＥＴＡ−ジエチレントリアミン，  ＡＨＥＷ＝２１
ＤＧＥＢＡ−ビスフェノール‐Ａのジグリシジルエーテル，  ＥＥＷ１８２〜１９２
ＤＥＮ４３１−ダウ・ケミカルズ（ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社製ビスフェノールＦノボラックエポキシ樹脂
ＤＥＲ（登録商標）３３１−液状ＤＧＥＢＡ，ダウ・ケミカルズ（ＤＯＷ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社製
ＥＤＡ−エチレンジアミン
ＥＥＷ−エポキシ当量
Ｅｐｉｋｏｔｅ（登録商標）８２８（Ｅｐｏｎ８２８）−液状エポキシ樹脂，ＥＥＷ１８４〜１９２，ヘキシオン（Ｈｅｘｉｏｎ）社製
ＩＰＤＡ−イソホロンジアミン，デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ  ＡＧ）社製，ＡＨＥＷ＝４３
Ａｍ３‐‐Ｎ−３−アミノプロピルエチレンジアミン
Ａｍ４‐‐Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン
Ａｍ５‐‐Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン
ＰＥＨＡ−ペンタエチレンヘキサミン
ＰＨＲ−樹脂１００質量部を基準とした百分率
ＴＥＰＡ−テトラエチレンペンタミン
ＴＥＴＡ−トリエチレンテトラミン，ＡＨＥＷ＝２５
【００１７】
アミン硬化剤及びエポキシ−アミン組成物
本発明は、硬化剤組成物及びそれらの硬化剤組成物の製造方法を開示する。本発明による硬化剤組成物は、エポキシ樹脂を硬化、固化、及び架橋させるために使用され得る。そのような硬化剤組成物は、少なくとも３個の窒素原子を有するベンジル化ポリアルキレンポリアミン、例えば、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化物を含む。好ましい実施形態はベンジル化ポリエチレンポリアミンを含む。用語「ポリアルキレンポリアミン」及び「ポリエチレンポリアミン」は、本発明をさらに詳述するために典型的な態様で、明細書を通してほぼ同じ意味で使用されるであろう。
【００１８】
ベンジル化度は、還元的アミノ化反応におけるポリアミン中の反応性アミン水素に対するベンズアルデヒドの当量比に左右される。したがって、本発明の一態様では、硬化剤組成物は、１個、若しくは２個、若しくは３個、若しくは４個以上のベンジル基又はそれらの任意の組み合わせを有するポリアミン分子を含むベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分を含む。別の態様では、本発明のベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分は、少なくとも５質量％の、少なくとも２個のベンジル基を有する、すなわち２個以上のベンジル基を有するポリアミンを含む。本発明の他の態様では、ベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分は、１０〜１００質量％の、望ましくは３０〜１００質量％の、２個以上のベンジル基を有するベンジル化ポリアミンを含む。通常、この硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約３０〜約５００のアミン水素当量（ＡＨＥＷ）を有する。異なる態様では、硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約６０〜約４００の、又は約８０〜約３００のＡＨＥＷを有する。さらに、硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約５０〜約１００のＡＨＥＷを有してよい。これらの態様では、好ましい実施形態はベンジル化ポリエチレンポリアミンを含む。
【００１９】
別の態様では、本願発明は、
（ｉ）少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミン、例えば、少なくとも３個の窒素原子を有するポリアルキレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化物を含むベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分であって、ベンジル化ポリアミンが少なくとも１個のベンジル基及び少なくとも３個の活性アミン水素を有するベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分；並びに
（ｉｉ）３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミン
の接触生成物を含む硬化剤組成物を提供する。
【００２０】
さらに、本発明のこの態様の別の実施形態では、硬化剤組成物は、１個、若しくは２個、若しくは３個、若しくは４個以上のベンジル基又はそれらの任意の組み合わせを有するポリアミン分子を含むベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分を含む。別の態様では、本発明のそのようなベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分は、少なくとも５質量％の、少なくとも２個のベンジル基を有する、すなわち２個以上のベンジル基を有するポリアミンを含む。本発明の他の態様では、ベンジル化ポリアルキレンポリアミン成分は、１０〜１００質量％の、望ましくは３０〜１００質量％の、２個以上のベンジル基を有するベンジル化ポリアミンを含む。硬化剤組成物は、本発明のこの態様では、１００％の固形物を基準として約３０〜約５００のＡＨＥＷを有することができる。さらに、そのような硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約５５〜約４５０の、約６０〜約４００の、約７０〜約３５０の、約８０〜約３００の、又は約９０〜約２５０のＡＨＥＷを有することができる。異なる態様では、硬化剤組成物は、１００％の固形物を基準として約１００〜約２００のＡＨＥＷを有する。
【００２１】
多官能アミンがベンジル化ポリアルキレンポリアミンと異なるなら、ＡＨＥＷは、その化学構造を基準として計算されるか、混合物の場合にはアミンの供給体によって主に与えられる。ベンジル化ポリアルキレンポリアミン化合物のためのＡＨＥＷ、ＡＨＥＷＢは、ポリアルキレンポリアミンが、ｘモルのベンズアルデヒドと、例えば、１モルのポリアルキレンポリアミン化合物、ＰＡＰＡとの還元的アミノ化物であると仮定して、下記式を用いて決定される（ポリアルキレンポリアミン化合物及びベンズアルデヒドは下記でより詳細に論じられる）：
【００２２】
【数１】
2010037560.tif 000002
【００２３】
式中、
ＭＷＰＡＰＡはポリアルキレンポリアミンの平均分子量であり；
ＭＷＡｌｄ／Ｋｅｔはベンズアルデヒドの分子量であり；
ｆはポリアルキレンポリアミンの平均アミン水素官能価であり；そして
ＭＷＡＰＡＰＡはベンジル化ポリアルキレンポリアミンの平均分子量であって次のように計算できる：
【００２４】
【数２】
2010037560.tif 000003
【００２５】
本発明の上記態様のそれぞれでは、硬化剤組成物は、１個、若しくは２個、若しくは３個、若しくは４個以上のベンジル基又はそれらの任意の組み合わせを有するポリアミン分子を含むベンジル化ポリアミン成分を含む。本発明のそのようなベンジル化ポリアミン成分は、少なくとも５質量％の、２個以上のベンジル基を有するポリアミン、好ましくは、１０〜１００質量％の、特に３０〜１００質量％の、２個以上のベンジル基を有するポリアミンを含む。
【００２６】
また、本明細書で説明される硬化剤組成物は溶剤系でよい。また、本願発明の別の態様では、これらの組成物は、例えば、有機溶剤、又は有機若しくは無機酸などの少なくとも１種の希釈剤をさらに含むことができる。適切な有機溶剤は、アミン設計化学の分野の当業者に周知である。本発明で用いるのに適した典型的な有機溶剤としては、限定されるものではないが、ベンジルアルコール、ブタノール、トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなど、又はそれらの組み合わせが挙げられる。有機及び無機酸の非限定的な例は、酢酸、スルファミン酸、乳酸、サリチル酸、セバシン酸、ホウ酸、リン酸など、又はそれらの組み合わせである。そのような酸は、硬化剤組成物の硬化速度を増加させることができる。
【００２７】
本発明の硬化剤組成物は、ポリアルキレンポリアミン化合物に対するベンズアルデヒド化合物の様々な反応比で製造されてよい。
【００２８】
本発明によれば、硬化剤組成物の製造方法が提供される。この方法は、ベンジル化ポリアルキレンポリアミン組成物を硬化剤として使用する工程又はそれに他のアルキル化アミン、若しくは非アルキル化アミン、触媒、硬化促進剤、非反応性希釈剤、溶剤及び最終硬化剤組成物に要求される性質を得るのに必要な他の添加剤を配合する工程のいずれかを含む。
【００２９】
本明細書で説明される硬化剤組成物は、単相均質性を長時間維持できるし、それは製品の貯蔵及び次の対象とする用途での使用に必要になることがある。また、これらの組成物が実質的に溶剤を含まないならば、それらには実質的に揮発性有機化合物（ＶＯＣ）がないことになり、当業者に明らかなように、環境、健康及び安全の問題に役立つことができる。
【００３０】
さらに、硬化剤組成物は、例えば、フェニルグリシジルエーテル、ｏ−クレシルグリシジルエーテル、ｐ-ｔｅｒｔ‐ブチルフェニルグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、及び他の類似のグリシジルエーテル又はエステルなどの、単官能エポキシドで変性されてもよい。さらに、本明細書で説明される硬化剤組成物は、他の入手可能な硬化剤と混合され得る。そのような入手可能な硬化剤としては、限定されるものではないが、溶剤系、無溶剤の又は水系硬化剤が挙げられ、それらは、硬化速度、乾燥速度、硬度促進、透明度、及び光沢度などの、特定の性質を得るために、混合して利用され得る。
【００３１】
本発明としては、上記のアミン‐エポキシ組成物を含む製品も挙げられる。そのような製品としては、限定されるものではないが、接着剤、塗料、プライマー、シーラント、養生剤、建造品、床材、複合製品、ラミネート、埋め込み剤、グラウト、充填剤、セメントグラウト、又はセルフレベリング床材が挙げられる。追加成分又は添加剤を、本発明の組成物に加えて使用して、製品を製造できる。さらに、そのような塗料、プライマー、シーラント、養生剤又はグラウトを金属又はセメント基材に適用できる。
【００３２】
エポキシ組成物を選ぶ相対量対硬化剤組成物、又は硬化剤の相対量は、例えば、最終製品、その望ましい性質、並びに最終製品を作るために使われる製造方法及び条件によって変わる。例えば、特定のアミン‐エポキシ組成物を用いるコーティング用途では、硬化剤組成物の量よりも多いエポキシ樹脂を含有させると、乾燥時間は増加するが、硬度が増加して、光沢度測定による外観の向上したコーティングになる。一般に、本発明のアミン‐エポキシ組成物は、約１．５：１〜約０．７：１の、エポキシ組成物中のエポキシ基：硬化剤組成物中のアミン水素という化学量論比を有する。例えば、そのようなアミン‐エポキシ組成物は、約１．５：１、約１．４：１、約１．３：１、約１．２：１、約１．１：１、約１：１、約０．９：１、約０．８：１、又は約０．７：１の化学量論比を有することができる。別の態様では、化学量論比は、約１．３：１〜約０．７：１の範囲である。さらに別の態様では、化学量論比は、約１．２：１〜約０．８：１の範囲である。さらに別の態様では、化学量論比は、約１．１：１〜約０．９：１の範囲である。
【００３３】
用語「接触生成物（ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｒｏｄｕｃｔ）」は、成分が任意の順序で、任意の態様で、及び任意の時間で、共に接触する組成物を説明するものとして本明細書で使用される。例えば、成分は、ブレンド又は混合により接触させてよい。さらに、任意の成分の接触は、本明細書で説明された組成物又は配合物の任意の他の成分の存在又は不存在下で起こり得る。さらに、接触生成物の２個以上の成分は、反応して本組成物を含む他の成分を形成してよい。追加の物質又は成分を合わせることは、当業者にとって公知の任意の方法で行なうことができる。
【００３４】
ベンジル化ポリアルキレンポリアミン
本発明のベンジル化ポリアルキレンポリアミン化合物を製造するのに有用なポリアルキレンポリアミン化合物としては、限定されるものではないが、ポリエチレンポリアミン、ポリプロピレンポリアミン、及びそれらの組み合わせが挙げられる。ポリエチレンポリアミンの非限定的な例としては、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）、及び他の高次ポリエチレンポリアミンが挙げられる。適切なポリプロピレンポリアミンとしては、限定されるものではないが、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、及び他の高次ポリプロピレンポリアミンが挙げられる。４個以上の窒素を含むポリエチレンポリアミンが主に複合錯体として利用可能であり、その大部分が同数の窒素を含むことが、当業者に理解されるであろう。これらの混合物中の副生成物は、主にコンジナーと呼ばれる。例えば、ＴＥＴＡは、線状ＴＥＴＡだけでなく、トリス−アミノエチレンアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス−アミノエチルピペラジン、及び２−アミノエチルアミノエチルピペラジンも含む。
【００３５】
本発明の一態様では、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物は、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡ、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン又はそれらの任意の組み合わせである。別の態様では、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物は、ＤＥＴＡ、若しくはＴＥＴＡ、又はＤＥＴＡ及びＴＥＴＡの混合物である。ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡの典型的な混合物は、約０．１〜約１．１質量部のＴＥＴＡに対して１質量部のＤＥＴＡである。本発明のこの及び他の態様では、ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡの混合物は、約０．１、約０．２、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、約１．０、又は約１．１質量部のＴＥＴＡに対して１質量部のＤＥＴＡでよい。例えば、７０／３０及び５０／５０のＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ質量比が本発明に有用である。
【００３６】
少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンを含む硬化剤組成物は、化学量論的に過剰なベンジル化ポリアルキレンポリアミンを用いて、ノボラックエポキシド樹脂などの、付加物を作るのに通常は使われるエポキシ樹脂の付加によってさらに変性されてもよい。例えば、ノボラック樹脂が、１モルのノボラック樹脂に対して１モルを超えるベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ混合物の化学量論比で８０℃に加熱したベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ混合物に充填される。より具体的な例として、２．８官能のＤＥＮ４３１ノボラック樹脂が、１．０モルのノボラック樹脂に対して２．８モルのアミン硬化剤組成物の化学量論比で、８０℃に加熱したベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ混合物（７０：３０質量比）に充填される。付加後、生成物は、キシレン／ブタノールで７０％固形分にされる。この付加体は、液状ＤＧＥＢＡ樹脂を硬化させるのに使われるとき、５℃で良好な外観を備えた速い低温硬化を可能にする。
【００３７】
還元的アミノ化反応に有用なベンズアルデヒド化合物は、非置換ベンズアルデヒド及び置換ベンズアルデヒドを含む。置換ベンズアルデヒドとしては、限定されるものではないが、芳香族環Ｐｈがハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、メトキシ、エトキシ、アミノ、ヒドロキシル又はシアノ基の１種以上で置換されている式ＰｈＣＨＯの化合物が挙げられる。一態様では、ベンズアルデヒド化合物は、望ましくはベンズアルデヒドであり、そして別の態様では、それはバニリンである。
【００３８】
本発明の一態様では、少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンは、ポリアルキレンポリアミン、特にポリエチレンポリアミンによるベンズアルデヒド化合物の還元的アミノ化物である。
【００３９】
本明細書で説明した硬化剤組成物及びそれらの組成物の製造方法によれば、ベンズアルデヒド化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比は、約０．８：１〜約３．０：１の範囲である。別の態様では、モル反応比は、約０．９：１、約１：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．３：１、約１．４：１、約１．５：１、約１．６：１、約１．７：１、約１．８：１、約１．９：１、又は約２．０：１である。さらに別の態様では、モル反応比は、約０．９：１〜約１．８：１、又は約１：１〜約１．６：１の範囲である。さらなる態様では、ベンズアルデヒド化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比は、約１．２：１〜約１．５：１の範囲である。さらに別の態様では、生成物は、エポキシ樹脂の適切な架橋を可能にするために、２個を超える反応性水素を保有するべきである。１：１未満のベンズアルデヒド化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比でさえ、ジベンジル化ポリアルキレンポリアミンは少量であるが生成される。しかし、十分な量のジベンジル化ポリアルキレンポリアミンを提供するために、１：１〜２．２：１のベンズアルデヒド化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比が使われるべきである。
【００４０】
本発明のベンジル化ポリアルキレンポリアミンは、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物とベンズアルデヒド化合物との還元的アミノ化により調製され得る。ベンズアルデヒドの還元的アミノ化法は、当業者によく知られている。通常、これらの方法は、アミンでベンズアルデヒドを縮合させ、次に中間体シッフ塩基を還元することを必要とする。還元は、典型的には大気圧を上回る圧力で、水素を多く含む環境中で、金属触媒の存在下で行なわれる。本発明によるベンジル化ポリアルキレンポリアミンの合成の非限定的な例は、後述の実施例１〜６で示される。
【００４１】
本願発明の別の態様では、少なくとも１種のベンジル化ポリアルキレンポリアミンは、ハロゲン化ベンジルと少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物との反応生成物を含む。ハロゲン化ベンジルは、フッ化物、塩化物、臭化物、又はヨウ化物でよい。ベンジル基は、非置換ベンジル又は置換ベンジル基を含んでよい。置換ベンジル基としては、限定されるものではないが、芳香族環Ｐｈが１個以上のハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、メトキシ、エトキシ、アミノ、ヒドロキシル又はシアノ基で置換されている式ＰｈＣＨ２−の基が挙げられる。ある態様では、ベンジル基は、望ましくはベンジルであり、また別の態様では、それはバニリルである。
【００４２】
本発明のベンジル化ポリアルキレンポリアミンは、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物とハロゲン化ベンジルとの反応により調製してもよい。本発明に利用できるベンジル化ポリアルキレンポリアミンの合成の非限定的な例は、インド特許公報第１６６４７５号に示されている。インド特許公報第１６６４７５号によれば、塩化ベンジル（３．６２７Ｌ、３１．７８モル）を少量で無水エチレンジアミン（１１．１６０Ｌ、１６７．７７モル）の無水エタノール冷却溶液に加える。ベンジル化ポリアルキレンポリアミンのこの典型的な合成は、過剰なモル量のエチレンジアミンを利用した。過剰なモル量の一反応物は必要ないが、本発明の実施に際しては、利用してよい。通常、少なくとも１種のハロゲン化ベンジル化合物：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比は、約０．８：１〜約２：１の範囲内である。別の態様では、モル反応比は、約０．９：１、約１：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．３：１、約１．４：１、約１．５：１、約１．６：１、約１．７：１、約１．８：１、又は約１．９：１である。さらに、別の態様では、少なくとも１種のハロゲン化ベンジル：少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比は、約１．２：１〜約１．５：１の範囲である。また、本発明の分野の当業者は、他のポリアルキレンポリアミン及びハロゲン化ベンジルを、それぞれ同様の条件下でこの一般反応式に入れて、追加のベンジル化ポリアルキレンポリアミン化合物を製造してよいことを容易に理解する。
【００４３】
本発明の別の態様では、少なくとも１種のベンジル化ポリエチレンポリアミン化合物は式：
【００４４】
【化１】
2010037560.tif 000004
【００４５】
を有し、式中、ＲＡは置換又は非置換ベンジルであり；ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、及びＲＥは、独立してＲＡ又は水素原子であり；ｎは、１、２、３、４、５、６、又は７であり、ただし、ベンジル化ポリアミンが少なくとも３個の活性アミン水素原子を有する。別の態様では、上記式のｎは、１、２、３、又は４である。これらの態様の両方では、ＲＡは、好ましくはベンジル又はバニリル、特にベンジルでよい。これらの態様の両方の望ましい実施形態では、ｎは１又は２である。
【００４６】
本願発明のさらに別の態様では、ベンジル化ポリエチレンポリアミン化合物は、上記式（式中、ＲＡはベンジル又はバニリル、特にベンジルであり、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、及びＲＥは水素原子であり；そしてｎは１、２、３、又は４である）でよい。さらなる態様では、ＲＡ及びＲＣは、ベンジル又はバニリル、特にベンジルであり、ＲＢ、ＲＤ、及びＲＥは、水素原子であり；そしてｎは１、２、３、又は４である。これらの態様の他の実施形態では、ｎは１又は２である。
【００４７】
ベンジル基が水素原子を置換するポリアルキレンポリアミン化合物の多くの予想可能な位置を考慮すると、少なくとも１種のポリアルキレンポリアミン化合物とベンズアルデヒド化合物の還元反応による又は塩化ベンジルとの反応による生成物は必然的に、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、及びＲＥ基が水素であり、そして他がベンジル基である多くの異なる種の混合物である。いずれの及び幾つの「Ｒ」基が水素からベンジル基に転化したかは、反応条件、触媒選択、反応比、反応物の選択（特定のハロゲン化物又はベンズアルデヒド化合物）などの中でも多くの要因によって決まる。例えば、反応物としてベンズアルデヒド化合物を、約１：１〜約２：１のベンズアルデヒド：ポリアルキレンポリアミン化合物のモル反応比で用いると、反応生成物の主要な成分は、ＲＡがベンジルであり、ＲＣがベンジル又は水素原子であり、そしてＲＢ、ＲＤ及びＲＥが水素原子であるものである。
【００４８】
多官能アミン
硬化剤組成物は、本発明によれば、少なくとも１種の多官能アミンを含むことができる。多官能アミンは、本明細書では、アミン官能性の化合物であり、３個以上の活性アミン水素を含むものとして説明される。
【００４９】
本発明の範囲内の多官能アミンの非限定的な例としては、限定されるものではないが、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、脂肪族アミンのマンニッヒ塩基誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのポリアミド誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのアミドアミン誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミン、脂肪族アミンのアミン付加物誘導体、脂環式アミン、又は芳香族アミンなど、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００５０】
１種を超える多官能アミンを本発明の組成物に使用してよい。例えば、少なくとも１種の多官能アミンは、脂肪族アミン及び脂環式アミンのマンニッヒ塩基誘導体を含むことができる。さらに、少なくとも１種の多官能アミンは、１種の脂肪族アミン及び１種の異なる脂肪族アミンを含むことができる。
【００５１】
典型的な脂肪族アミンとしては、ポリエチレンアミン（ＥＤＡ、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡなど）、ポリプロピレンアミン、アミノプロピル化エチレンジアミン（Ａｍ３、Ａｍ４、Ａｍ５など）、アミノプロピル化プロピレンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、３，３，５−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、３，５，５−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン（Ｄｙｔｅｋ（登録商標）−Ａとして市販されている）など、又はそれらの組み合わせが挙げられる。本発明の一態様では、少なくとも１種の多官能アミンは、ＥＤＡ、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡ、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、Ａｍ３、Ａｍ４、Ａｍ５、Ｎ−３−アミノプロピル−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリス（３−アミノプロピル）−１，３−ジアミノプロパン、又はそれらの任意の組み合わせである。また、ハンツマン（Ｈｕｎｔｓｍａｎ）社からジェファーミン（Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ）の名称で入手できるポリ（アルキレンオキシド）ジアミン及びトリアミンが、本発明に有用である。説明に役立つ例としては、限定されるものではないが、ジェファーミン（登録商標）Ｄ−２３０、ジェファーミン（登録商標）Ｄ−４００、ジェファーミン（登録商標）Ｄ−２０００、ジェファーミン（登録商標）Ｄ−４０００、ジェファーミン（登録商標）Ｔ−４０３、ジェファーミン（登録商標）ＥＤＲ−１４８、ジェファーミン（登録商標）ＥＤＲ−１９２、ジェファーミン（登録商標）Ｃ−３４６、ジェファーミン（登録商標）ＥＤ−６００、ジェファーミン（登録商標）ＥＤ−９００、ジェファーミン（登録商標）ＥＤ−２００１など、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
【００５２】
脂環式及び芳香族アミンとしては、限定されるものではないが、１，２−ジアミノシクロヘキサン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、水素化オルトトルエンジアミン、水素化メタトルエンジアミン、メタキシリレンジアミン、水素化メタキシリレンジアミン（１，３−ＢＡＣとして市販されている）、イソホロンジアミン、各種の異性体又はノルボルナンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、２，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、メチレン架橋ポリ（シクロヘキシル−芳香族）アミンの混合物など、又はそれらの組み合わせが挙げられる。メチレン架橋ポリ（シクロヘキシル−芳香族）アミンの混合物は、ＭＢＰＣＡＡ又はＭＰＣＡのいずれかで略記され、そして米国特許第５，２８０，０９１号明細書（その全てが参照により本明細書に援用される）に記載されている。本発明の一態様では、少なくとも１種の多官能アミンは、メチレン架橋ポリ（シクロヘキシル−芳香族）アミン（ＭＰＣＡ）の混合物である。
【００５３】
マンニッヒ塩基誘導体は、上述の脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンとフェノール若しくは置換フェノール及びホルムアルデヒドとの反応により作られ得る。本発明に利用するためにマンニッヒ塩基を作るのに使われる典型的な置換フェノールはカルダノールであり、それはカシューナッツ殻液から得られる。また、マンニッヒ塩基は、多官能アミンと、トリス−ジメチルアミノメチルフェノール（エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社からアンカミン（Ａｎｃａｍｉｎｅ）（登録商標）Ｋ５４として入手できる）又はビス−ジメチルアミノメチルフェノールなどの、マンニッヒ塩基を含む３級アミンとの交換反応により調製され得る。ポリアミド誘導体は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと、二量体脂肪酸、又は二量体脂肪酸及び脂肪酸の混合物との反応により調製され得る。アミドアミン誘導体は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと脂肪酸との反応により調製され得る。アミン付加物は、脂肪族アミン、脂環式アミン、又は芳香族アミンと、エポキシ樹脂、例えば、ビスフェノール−Ａのジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Ｆのジグリシジルエーテル、又はエポキシノボラック樹脂との反応により調製され得る。脂肪族、脂環式、及び芳香族アミンに、フェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、他のアルキルグリシジルエーテルなどの、単官能エポキシ樹脂を付加してもよい。
【００５４】
多官能エポキシ樹脂
本発明のアミン‐エポキシ組成物は、硬化剤組成物及び少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含むエポキシ組成物の反応生成物を含む。多官能エポキシ樹脂は、本明細書では、１分子当たり２個以上の１，２−エポキシ基を含む化合物として記述される。この種のエポキシド化合物は、当業者によく知られ、Ｙ．Ｔａｎａｋａ著「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｅｐｏｘｉｄｅｓ」、Ｃ．Ａ．Ｍａｙ編集、Ｅｐｏｘｙ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  （Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、１９８８年）に記述され、参照により本明細書に援用される。
【００５５】
本発明に用いる適切な１種類のエポキシ樹脂は、２価フェノールのグリシジルエーテルなどの、多価フェノールのグリシジルエーテルを含む。説明に役立つ例としては、限定されるものではないが、レゾルシノール、ヒドロキノン、ビス−（４−ヒドロキシ−３，５−ジフルオロフェニル）−メタン、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−エタン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−プロパン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−プロパン（ビスフェノールＡとして市販されている）、ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−メタン（ビスフェノールＦとして市販されていて、それらは様々な量の２−ヒドロキシフェニル異性体を含んでよい）など、又はそれらの任意の組み合わせのグリシジルエーテルが挙げられる。また、次の構造の改良型２価フェノールも本発明に有用である：
【００５６】
【化２】
2010037560.tif 000005
【００５７】
式中、ｍは整数であり、そしてＲは上記で列挙した２価フェノールなどの、２価フェノールの２価の炭化水素基である。この式の材料は、２価フェノール及びエピクロロヒドリンの混合物の重合により、又は２価フェノール及び２価フェノールのジグリシジルエーテルの混合物の改良により、調製され得る。任意の所定の分子ではｍの値は整数であるが、本材料は常に、必ずしも整数ではないｍの平均値によって特徴付けられる混合物である。０〜約７のｍの平均値を有するポリマー材料が本発明の一態様に使用され得る。
【００５８】
別の態様では、エポキシノボラック樹脂は、ノボラック樹脂のグリシジルエーテルであり、本発明による多官能エポキシ樹脂として使用され得る。さらに別の態様では、少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂は、ビスフェノール−Ａ（ＤＧＥＢＡ）のジグリシジルエーテル、先進の又はより高い分子量型のＤＧＥＢＡ、ビスフェノール−Ｆのジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、又はそれらの任意の組み合わせである。ＤＧＥＢＡのより高い分子量型又は誘導体は、過剰なＤＧＥＢＡをビスフェノール−Ａと反応させてエポキシ末端化物を得る改良法により調製される。そのような生成物のエポキシ当量（ＥＥＷ）は、約４５０〜３０００以上の範囲である。これらの生成物は、室温で固体であるから、それらは主に固体エポキシ樹脂という。
【００５９】
主としてＤＧＥＢＡ又は先進ＤＧＥＢＡ樹脂は、それらの低費用及び一般に高性能の性質の組み合わせのために、コーティング配合物に使われる。約１７４〜約２５０、より一般的には約１８５〜約１９５の範囲のＥＥＷを有する工業品質のＤＧＥＢＡが、容易に入手できる。それらの低分子量では、エポキシ樹脂は液体であり、主に液体エポキシ樹脂という。当業者には明らかだが、純ＤＧＥＢＡが１７４のＥＥＷを有するから、最高品質の液体エポキシ樹脂は僅かに重合している。通常、２５０〜４５０のＥＥＷを有する樹脂も改良法により調製され、それらが室温では固体及び液体の混合物であるから、半固体エポキシ樹脂という。通常、固体を基準として約１６０〜約７５０のＥＥＷを有する多官能価の樹脂が本願発明に有用である。別の態様では、多官能エポキシ樹脂は、約１７０〜約２５０の範囲のＥＥＷを有する。
【００６０】
最終用途に応じて、エポキシ成分の変性により本発明の組成物の粘度を減らすことが有益になることがある。例えば、粘度を減らして、さらに容易な塗布を可能にしながら配合物又は組成物中の顔料の濃度を増やせるし、又はより高い分子量のエポキシ樹脂の使用を可能にする。したがって、エポキシ成分が少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含み、さらに単官能エポキシドを含むことは、本発明の範囲内である。モノエポキシドの例としては、限定されるものではないが、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、及びフェノール、クレゾール、ｔｅｒｔ‐ブチルフェノール、他のアルキルフェノール、ブタノール、２−エチルヘキサノール、Ｃ４〜Ｃ１４アルコールのグリシジルエーテルなど、又はそれらの組み合わせが挙げられる。多官能エポキシ樹脂は、水、有機溶剤、又はそれらの混合物である希釈剤とともに、溶液又はエマルションに存在することもできる。
【００６１】
混合添加剤
本発明の組成物は、様々な製品を製造するのに使用され得る。物品の又は物品の最終用途のための製造中の要求に応じて、様々な添加剤を配合物及び組成物中で利用して、特定の性質に合わせることができる。これらの添加剤としては、限定されるものではないが、溶媒（水など）、硬化促進剤、可塑剤、充填剤、ガラス又は炭素繊維などの繊維、顔料、顔料分散剤、レオロジー改質剤、チキソトロープ、フロー又はレベリング剤、界面活性剤、消泡剤、殺生剤、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。当然のことながら、公知の他の混合物又は材料が、組成物又は配合物に含められ、また本発明の範囲内である。
【００６２】
製品
本発明は本明細書で説明した組成物を含む製品にも関する。例えば、製品は、硬化剤組成物及びエポキシ組成物の反応生成物を含むアミン‐エポキシ組成物を含むことができる。硬化剤組成物は、３個以上の活性アミン水素を有する少なくとも１種の多官能アミン及びベンジル化ポリアルキレンポリアミンの接触生成物を含むことができる。エポキシ組成物は少なくとも１種の多官能エポキシ樹脂を含むことができる。所望により、望ましい性質に応じて、様々な添加剤が、二次加工品を製造するのに使われる組成物又は配合物に存在できる。これらの添加剤としては、限定されるものではないが、溶媒（水など）、硬化促進剤、可塑剤、充填剤、ガラス又は炭素繊維などの繊維、顔料、顔料分散剤、レオロジー改質剤、チキソトロープ、フロー又はレベリング剤、界面活性剤、消泡剤、殺生剤、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００６３】
本発明による製品としては、限定されるものではないが、塗料、接着剤、建造品、床材、又は複合製品が挙げられる。これらのアミン‐エポキシ組成物を主成分とする塗料は、特定の用途に応じて、無溶媒でよく、又は水又は有機溶剤などの希釈剤を含むことができる。塗料は、塗装及びプライマー塗布で使用するために、様々な種類及び濃度の顔料を含むことができる。アミン‐エポキシコーティングは、金属支持体に適用される保護コーティングで使用するために、４０〜４００μｍ（マイクロメータ）、好ましくは８０〜３００μｍ、より好ましくは１００〜２５０μｍの範囲の厚さを有する層を含む。さらに、床材又は建築品で使用するために、コーティングは、製品の種類及び必要な最終品質に応じて、５０〜１０，０００μｍの範囲の厚さを有する層を含む。限られた耐機械及び薬品性を与える被覆体は、５０〜５００μｍ、好ましくは１００〜３００μｍの範囲の厚さを有する層を含むが；高い耐機械及び薬品性を与える、例えば、自己平滑化された床などの被覆体は、１，０００〜１０，０００μｍ、好ましくは１，５００〜５，０００μｍの範囲の厚さを有する層を含む。
【００６４】
多数の基材が、当業者によく知られているように、適切な表面を調製した状態での、本発明のコーティングのために適切である。そのような基材としては、限定されるものではないが、コンクリート並びに、鉄及びアルミニウムなどの、各種の金属及び合金が挙げられる。本発明のコーティングは、船、橋、工業プラント及び装置、並びに床などの、巨大な金属体又はセメント基材の塗装又は被覆に適する。
【００６５】
本発明の塗料は、スプレー、ブラシ、ローラー、ペイントミットなどの、幾つかの技術により塗布され得る。本発明の非常に高い固形分又は１００％固体の塗料を塗布するために、複数成分スプレー塗装装置が使われ、その装置では、アミン及びエポキシ成分が、スプレーガンにつながるラインで、スプレーガン自体の中で、又はそれらがスプレーガンから出るときに２成分を共に混合することにより、混ぜられる。この技術を用いると、配合物のポットライフに関する制限を緩和でき、それは典型的には両方のアミン反応性に応じて減少し、固形分が増加する。加熱された複数成分装置を利用して、成分の粘度を減らすことによって、塗布の容易性を向上させることができる。
【００６６】
建設及び床材用途としては、建設業に主に使われるコンクリート又は他の材料と併用した、本発明のアミン‐エポキシ組成物を含む組成物が挙げられる。本発明の組成物の用途としては、限定されるものではないが、それの、参照により本明細書に援用されるＡＳＴＭ  Ｃ３０９−９７で参照されるような新しい又は古いコンクリートのためのプライマー、深部侵入プライマー、塗料、養生剤、及び／又はシーラントとしての使用が挙げられる。プライマー又はシーラントとしては、本発明のアミン‐エポキシ組成物を表面に塗布し、塗料の塗布前の接着を向上させることができる。コンクリート及びセメント用途に関するように、塗料は、保護又は化粧層又は膜を作るために表面上での塗布に使われる試薬である。亀裂注入及び亀裂充填製品を本明細書で説明した組成物から調製することもできる。本発明のアミン‐エポキシ組成物は、コンクリート混合物などのセメント材料と混ぜられて、ポリマー又は改良型セメント、タイルグラウトなどを形成することができる。本明細書で説明したアミン‐エポキシ組成物を含む複合製品又は物品の非限定的な例としては、テニスラケット、スキー、バイクフレーム、飛行機翼、ガラス繊維強化複合材料、及び他の成形品が挙げられる。
【００６７】
本発明の特定の使用では、これらの硬化剤組成物は、エポキシ繊維巻きのタンク、風車ブレードなどの射出複合材料、航空宇宙用接着剤、工業用接着剤の製造、並びに他の関連用途での利用可能性を有するであろう。複合品は、異なる物質から作られた材料であり、そして樹脂技術の場合には、複合品とは、樹脂が得られた製品の一般的性質を高めるために充填剤及び繊維などの強化材料を追加することにより強化されている樹脂含浸系をいう。これらの材料は共に機能するが、お互いには溶けない。本願の場合には、バインダー成分は、エポキシ樹脂及びエポキシ硬化剤（単数又は複数）を含む。それらは、プレペグ（ｐｒｅｐｅｇｓ）、ラミネート、フィラメント・ワインディング、編み工程、引き抜き成形、湿潤層及び射出複合材料などの、多種の複合材料用途である。樹脂注入、又は樹脂トランスファー成形は、樹脂を複合成形体に導入する方法であり、強化材料は、樹脂の導入の前に成形及び密閉体中に既に入れられている。この方法には真空アシストされるものなどのバリエーションがある。
【００６８】
複合材料を製造するためにアミン‐エポキシ組成物中でベンジル化ポリアルキレンポリアミンを使用する利点は、より長いポットライフ及びＴＥＴＡのような未変性脂肪族ポリアミンに対する向上した相溶性である。未変性脂肪族ポリアミンの短いポットライフは、それらをフィラメント・ワインディング及び射出成形用途でほとんど機能しないものにする。ＴＥＴＡのような硬化剤は処理が完了する前に硬化し始め、障害点である貧弱な湿潤及び乾燥点を与える。ＴＥＴＡは、長いポットライフが必要とされない手積み複合材料に使用されるが、通常は樹脂注入には使用されない。ＴＥＴＡをフィラメント・ワインディング（複数の管）に用いることは、ＥＨ＆Ｓをかなり考慮したまさに手動の方法である（ＴＥＴＡ及びエポキシ樹脂が混ぜられ、次に作業者が分配器から数杯の混合物を取り、そしてそれらを巻きついているガラス繊維の上に手動で注ぎ、彼らの手袋をはめた手を管に沿って走らせて、巻きついている管上へ液体を移動させる）。ポットライフがより長い状態では、この方法は浴槽によって自動化されるであろう。
【実施例】
【００６９】
実施例１
１．２：１のモル比でのベンジル化ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）の合成
３４０．６ｇのＤＥＴＡ（３．２４モル）及び５ｇのＰｄ／Ｃ触媒を１Ｌオートクレーブ回分反応器に入れた。反応器をシールして、次に窒素で、その次に水素でパージし、反応器から空気を除去した。約１５〜２０分に亘って、４２０．２ｇのベンズアルデヒド（３．９６モル）を反応器に加えた。ベンズアルデヒドの追加が完了した後に、反応器の中身を追加の１５分間又は反応が完了するまで攪拌したが、その時間では、反応の発熱が低下し始める。この時点で、反応器を水素によって０．８２ＭＰａ（１２０ｐｓｉ）に加圧して、反応器を８０℃に加熱した。水素取り込みの速度が遅くなったとき、圧力を５．４４ＭＰａ（８００ｐｓｉ）に上げ、温度を１２０℃に上げた。水素化工程は、水素取り込みの速度が０．００３４ＭＰａ／分（０．５ｐｓｉ／分）より低くなるまで続いた。総水素化時間は約５時間であった。反応器を６０℃に冷却し、減圧し、そして反応生成物をろ過して触媒を除去した。２０ｍｍＨｇの真空及び１２０℃以下の温度で動いている回転式エバポレーターを用いて水を除去した。得られた反応生成物は、表１で示したような粘度、ＡＨＥＷ、理論上のアミン価、及び実際の（測定した）アミン価の性質を有する、ベンジル化ＤＥＴＡであった。
【００７０】
実施例２〜３
様々なモル比でのベンジル化ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）の合成
実施例２〜３では実施例１で説明したものと同じ方法を利用した。ベンズアルデヒド：ＤＥＴＡのモル比は、実施例２については１．５：１、実施例３については２：１であった。それらの反応比は、得られた粘度、ＡＨＥＷ、理論上のアミン価、及び実際の（測定した）アミン価の性質も示している表１におけるアルキル化度によって示される。
【００７１】
実施例４〜６
様々なモル比でのベンジル化トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）の合成
実施例４〜６では実施例１で説明したものと同じ方法を利用したが、ＴＥＴＡをポリアルキレンポリアミン化合物とした。モル反応比、得られた粘度、ＡＨＥＷ、理論上のアミン価、及び実際の（測定した）アミン価の性質も示している表１におけるアルキル化度によって示される。
【００７２】
【表１】
2010037560.tif 000006
【００７３】
塗料の調製及び試験
次の表で示される成分を合わせて混ぜることにより硬化剤混合物を調製した。次に、それらを指示された使用濃度（ＰＨＲ）でＤＧＥＢＡ（ダウ・ケミカルズ社のＤＥＲ３３１、ＥＥＷ１８２〜１９２）と完全に混ぜる。
【００７４】
ＢＫレコーダーにより測定された乾燥時間及びペルソズ・ペンダルム（Ｐｅｒｓｏｚ  ｐｅｎｄｕｌｕｍ）硬度により測定された硬度変化のための透明塗料を標準的なガラスパネルに塗布する一方で、鏡面光沢度のための透明塗料を未塗装の、つや消しの紙チャート（ＡＧ５３５０、バイク（Ｂｙｋ）社）に塗布した。
【００７５】
塗料をバード（Ｂｉｒｄ）塗布器を用いて７５μｍＷＦＴ（湿潤膜厚）で塗布し、６０〜７０μｍの乾燥膜厚を得た。
【００７６】
膜は、ワイス（Ｗｅｉｓｓ）社の人工気候室（ＷＥＫＫ００５７型）を用いて５℃及び６０％ＲＨ（相対湿度）又は２５℃及び６０％ＲＨで硬化した。ペルソズ硬度データを指示された回数で測定した。
【００７７】
７５ＷＦＴワイヤーバーを用いて、耐衝撃性試験用透明塗料をそれぞれ、冷却鋼試験板上の地面側（寸法０．８×７６×１５２ｍｍ）に塗布した。膜は、次の日程によって硬化した：（Ａ）１４日の外気温度（約２３℃）；及び（Ｂ）１４日の外気温度での硬化、次に８０℃で２時間硬化。乾燥膜厚は、日程Ａ又はＢの後で６０〜７０μｍであった。
【００７８】
表２に記述した試験法を用いてコーティング特性を測定した。
【００７９】
【表２】
2010037560.tif 000007
【００８０】
混合粘度は、Ｖｉｓｃｏｔｈｅｒｍ  ＶＴ１０湯浴及びＭＣ２０温度制御部品を備えたレオラボ（Ｒｈｅｏｌａｂ）社のＭＣ２０装置（Ｐｈｙｓｉｃａ）を用いて決定した。装置は、ＴＥＫ１５０コーンプレートを備え、デスクトップコンピュータに接続されていた。装置が２５．０℃に保たれた後、コーン（ＭＫ２２）とプレートとの間の溝を５０μｍに合わせた。サンプルを使用前に２５℃で２４時間保持した。指示された通りに混合した後、溝から出た過剰な生成物を除去し、混合された生成物の回転粘度を３０秒後に２００−１秒のせん断速度で記録した。
【００８１】
ゲル化時間、又はゲル時間は、エポキシ樹脂成分Ａ及び硬化剤成分Ｂを混合して、交換可能なガラス又は鋼プランジャー（直径１３ｍｍ）を備えて１サイクル／分で動いているテクネ（Ｔｅｃｈｎｅ）社ＧＴ３ゲル化タイマーを用いて、説明された通りの規定点の粘度に達した後の時間として記録された。サンプルの使用前に室温で２４時間保持した。ゲル化時間は成分Ａ及びＢの１５０ｇ混合物について記録され、そして２５０ｍＬガラスジャーに充填されて、外気温度条件（２５℃）で反応させられた。
【００８２】
比較例７〜１２
比較例７〜１２の配合物及び塗料を表３〜４に示す。
【００８３】
比較例７〜８は、未変性ポリアルキレンポリアミンを使用し、短いゲル化時間及び粘着性の仕上げ状態のコーティングを示した。さらに、これらのコーティングは低い光沢度を実証し、またペンダルム硬度は１日の硬化後に測定できなかった。比較例１０〜１１の塗料は、可塑剤を配合された未変性ポリアルキレンポリアミンを主成分とし、２５℃又は１０℃での硬化時には未だに低い光沢度を示した。
【００８４】
比較例９はＤＧＥＢＡを混合した純ＩＰＤＡを使用し、良好な加工性のための長いゲル化時間を実証し、高い光沢度及び良好な初期ペンダルム硬度を有するコーティングを生じさせた。比較例９に基づくコーティングは、長いゲル化時間及び早い硬化速度を実証した。当業者には公知であるが、比較例９は、良好な機械特性を有する自然硬化コーティングを可能にするために、可塑剤の取り込みを必要とする。これは、比較例９及び１２の外気温度硬化（すなわち、日程Ａ）後の耐衝撃性を比較することにより例示された。比較例９に基づくコーティングは、比較例１２と比べたときに低い耐衝撃性を示した。さらに、比較例１２に基づくコーティングは、１０℃で硬化したときに適度な光沢度を実証した。
【００８５】
【表３】
2010037560.tif 000008
【００８６】
【表４】
2010037560.tif 000009
【００８７】
実施例１３〜２０
ベンジル化ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡに基づくコーティングの性質
実施例１３〜２０の配合物及びコーティング特性は、ベンジル化ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡを基準とし、表５〜６に示される。
【００８８】
実施例１３〜１４は実施例１及び４のベンジル化ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡを使用した。実施例１３〜１４に基づくコーティングは、１日後の短い薄膜硬化時間及び高いペンダルム硬度を提供しながら、ＤＧＥＢＡを伴う長いゲル化時間を実証した。実施例１４に基づくコーティングは、１日硬化後の高い光沢度を提供した。さらに、未変性ポリアルキレンポリアミンに関する実施例１３〜１４のより高いＰＨＲが、エポキシ樹脂との混合比の相対誤差を減らした。特性のこの組み合わせは、向上したハンドリング特性を可能にし、比較例７〜８と比較して例示された。
【００８９】
実施例１５〜１７は、それぞれベンジルアルコールを混ぜた実施例１、２及び３のベンジル化ＤＥＴＡを使用した。実施例１５〜１６に基づくコーティングは、１日硬化後に、短い薄膜硬化時間及び高いペンダルム硬度と併せて、長いゲル化時間を実証した。さらに、これらのコーティングは、向上した光沢度を与えた。これは、実施例１５〜１７のコーティングを比較例１０〜１１と比較して例示された。
【００９０】
実施例１８〜２０は、それぞれベンジルアルコールを混ぜられた実施例４、５及び６のベンジル化ＴＥＴＡを使用した。実施例１８に基づくコーティングは、１日硬化後に短い薄膜硬化時間及び高いペンダルム硬度と併せて、長いゲル化時間を実証した。実施例１８〜１９に基づくコーティングは、２５℃及び１０℃の両方で、良好な光沢度を提供した。これは、実施例１８〜２０のコーティングを比較例１１〜１２と比較して例示された。
【００９１】
実施例１５〜１７に基づくコーティングは、良好な耐衝撃性を示した。これは、実施例１５〜１７の日程Ａ又はＢ後の耐衝撃性を比較例１０〜１２と比較して例示された。
【００９２】
【表５】
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【００９３】
【表６】
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【００９４】
比較例１０〜１２並びに実施例１５及び１７〜２０
誘導時間に応じたコーティングの外観
実施例１５及び１７〜２０は、実施例１〜６のベンジル化ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡを含む組成物を用いて、典型的な配合物及び塗料から得られた鏡面光沢度によってコーティング外観を示す。比較例１０〜１２は、未変性ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡ並びに未変性ＩＰＤＡを使用しているコーティング外観を示す。
【００９５】
比較例１０〜１２のコーティング外観特性並びに実施例１５及び１７〜２０は表７〜８に示される。このために、５〜３０分の誘導時間を取った後に、塗料を未塗装の、つや消しの紙チャートに塗布した。コーティング外観は、指示された温度での７日硬化に続いて鏡面光沢度により測定された。鏡面光沢度は、硬化塗膜に起こる表面欠陥の水準に関する定量的評価を提供する。
【００９６】
実施例１５及び１７〜２０のコーティングは、短い誘導時間後の高い光沢度を示した。これは、実施例１５及び１７〜２０の光沢度を比較例１０〜１１のコーティングと比較することにより例示された。比較例１０〜１１は、最大３０分の長い誘導時間の恩恵を受けたのに、低い光沢度を実証した。さらに、比較例１０〜１１のコーティング特性を１０℃での１５及び１７〜２０と比較してこのように例示した。
【００９７】
実施例１９〜２０のコーティングは、低温条件で硬化したときでさえも、１０分未満の誘導時間で良好な光沢度を実証した。実施例１９〜２０を２５℃及び１０℃で硬化した比較例１２と比較してこのように例示した。比較例１２のコーティングは、２５℃で高い光沢度を実証したが、同様の高い光沢度を得るために１０℃で硬化させたときには１０分よりも著しく長い誘導時間を必要とした。
【００９８】
【表７】
2010037560.tif 000012
【００９９】
【表８】
2010037560.tif 000013
【０１００】
実施例２１
ベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ−ノボラックエポキシ樹脂付加物
６５２．４ｇ（２．８モル）のベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ（ベンジル化度１．３を有する７０／３０混合物）を窒素下で２Ｌフラスコに充填し、６１６．８ｇキシレンを加えた。混合物を８０℃に加熱し、次に４９３．０ｇ（１．０モル）の２．８官能のノボラック樹脂（ダウ社製ＤＥＮ４３１）を３時間に亘って加えた。追加が完了した後に、反応混合物を８０℃であと１時間攪拌した。この化学量論的付加は、ゲル化を起こすことなく、約２，５００ｍＰａ・ｓの粘度及び６５％固形分で２７５ｍｇＫＯＨ／ｇのアミン価を有する付加物を生じる。付加物は、仕上げ塗装処方について評価された。質量部単位の処方及び性能値を表９に示す。
【０１０１】
実施例２２
ベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ−液体エポキシ樹脂付加物
４６６．０ｇ（２．０モル）のベンジル化ＤＥＴＡ／ＴＥＴＡ（ベンジル化度１．３を有する７０／３０混合物）を窒素下で２Ｌフラスコに充填し、３５８．３ｇキシレンを加えた。混合物を８０℃に加熱し、次に３７０ｇ（１．０モル）の多官能価の液体エポキシ樹脂（ＤＥＲ３３１）を２時間に亘って加えた。追加が完了した後に、反応混合物を８０℃であと１時間攪拌した。この化学量論的付加は、ゲル化を起こすことなく、２０００ｍＰａ・ｓの粘度及び７０％固形分での３００ｍｇＫＯＨ／ｇのアミン価を有する生成物を生じる。付加物は、仕上げ塗装処方について評価された。質量部単位の処方及び性能値を表９に示す。
【０１０２】
【表９】
2010037560.tif 000014
【外国語明細書】
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