Патент на изобретение №2346012

(54) ОТВЕРЖДАЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к вариантам отверждающих композиций, которые применяются для изготовления порошкового покрытия для трубопроводов. По первому варианту отверждающая композиция на основе эпоксидной смолы включает смесь отвердителя и первичного аминоспирта. По второму варианту отверждающая композиция на основе эпоксидной смолы содержит отвердитель – первичный аминоспирт, вступивший в реакцию с производным фенольной смолы. Используемый аминоспирт имеет следующую структурную формулу:

где каждый из R1 и R2 независимо представляет собой С1-С6 гидроксиалкильную группу или С1-С6 алкильную группу. Изобретение позволяет получить покрытие с улучшенной адгезией при повышенных температурах и влажности. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композициям эпоксидных смол, к способам их получения и к изделиям, изготовленным из них. Говоря конкретно, изобретение относится к отвердителям, которые включают первичный аминоспирт, физически смешанный с ними без образования продукта реакции. В альтернативном варианте изобретение относится к отвердителям, которые включают первичный аминоспирт, вступивший в реакцию с получением производного фенольной смолы. Системы смол, использующие отвердители изобретения, демонстрируют улучшенную адгезию при повышенных температуре и влажности к металлическим субстратам, и они являются в особенности подходящими для изготовления порошковых покрытий для трубопровода.

Предшествующий уровень техники

Композиции для нанесения порошкового покрытия на основе эпоксидных смол используют в широком ассортименте функциональных и декоративных приложений, которые включают, например, коррозионностойкие покрытия для подземного трубопровода и стального арматурного проката, электроизоляционные покрытия, покрытия для бытовых электроприборов и отделочные покрытия для автомобильных деталей. Данные порошковые покрытия обеспечивают получение хороших адгезии, твердости и ударной вязкости, а также защиты от действия широкого ассортимента химических и коррозионно-активных сред. В частности, эпоксидные порошковые покрытия широко используются для нанесения покрытий на трубопровод, используемый для транспортирования нефти и газа. Данный вариант использования может включать воздействие условий с повышенными температурой и влажностью. Однако обычно используемые эпоксидные покрытия могут демонстрировать значительное снижение адгезии в случае использования в таких условиях с повышенными температурой и влажностью.

Патент США № 4330664 описывает отверждаемую композицию, содержащую (1) твердую эпоксидную композицию, полученную в результате проведения реакции между (а) твердой эпоксидной смолой, полученной в результате проведения реакции между обычно жидкой эпоксидной смолой и многоатомным фенолом в присутствии катализатора этерификации с получением простого эфира, и (b) небольшим количеством трис(гидроксиметил)аминометана, и (2), по меньшей мере, один эпоксидный отвердитель. Получающуюся в результате модифицированную трисаминометаном твердую эпоксидную конденсационную смолу можно отверждать при использовании обычных отвердителей для эпоксидных соединений.

Патент США № 4678712 описывает отверждаемую композицию для нанесения покрытия, полученную из (1) компонента, имеющего более чем одну эпоксидную группу, (эпоксидной смолы) и (2) компонента, имеющего более чем одну группу, обладающую реакционной способностью по отношению к эпоксидным группам компонентов (1) (то есть многоатомного фенола). Любой из компонентов (1) либо (2) представляет собой продукт реакции между соединением, имеющим, по меньшей мере, одну первичную либо вторичную аминогруппу и, по меньшей мере, одну алифатическую гидроксильную группу (то есть моноаминами, имеющими одну либо две алканолзамещенные группы) и эпоксидной смолой, а необязательно и компонентом, обладающим реакционной способностью по отношению к ней, где продукт реакции содержит концевые алифатические гидроксильные группы и эпоксидные группы либо группы, обладающие реакционной способностью по отношению к эпоксидным группам. Компоненты (1) и (2) предпочтительно обычно представляют собой твердые вещества, а композиция для нанесения покрытия представляет собой композицию для нанесения порошкового покрытия.

В свете вышеизложенного можно сказать, что на современном уровне техники существует потребность в системах эпоксидных смол, обладающих улучшенной адгезией в условиях повышенных температуры и влажности, подходящих для нанесения в виде покрытия на трубопровод, в особенности на трубопровод, используемый для транспортирования нефти и газа.

Раскрытие сущности изобретения

Отверждающие композиции на основе эпоксидных смол изобретения включают первичный аминоспирт, предпочтительно описываемый формулой:

где каждый из R1 и R2 независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, гидрокси-группы, гидроксиалкильной группы, алкильной группы, арильной группы, циклоалкильной группы, алкокси-группы, циклоалкокси-группы, ацильной группы и ацилокси-группы.

В одном варианте реализации первичный аминоспирт физически смешивают с отвердителем без образования продукта реакции. В еще одном варианте реализации первичный аминоспирт вводят в реакцию с получением производного фенольной смолы.

В еще одном варианте реализации изобретение включает композиции эпоксидных смол, включающие отвердитель изобретения.

Отверждающие композиции эпоксидных смол настоящего изобретения включают, по меньшей мере, один отвердитель и, по меньшей мере, один первичный аминоспирт. Композиции эпоксидных смол изобретения включают отверждающую композицию изобретения и, по меньшей мере, один компонент, образуемый эпоксидной смолой.

Композиции эпоксидной смолы изобретения включают, по меньшей мере, один компонент, образуемый эпоксидной смолой. Эпоксидными смолами являются те соединения, которые содержат, по меньшей мере, одну вицинальную эпоксидную группу. Эпоксидная смола может быть насыщенной либо ненасыщенной, алифатической, циклоалифатической, ароматической либо гетероциклической, и она может быть замещенной. Эпоксидная смола также может быть мономерной либо полимерной.

Используемое производное эпоксидной смолы, например, может представлять собой эпоксидную смолу либо комбинацию эпоксидных смол, полученные из эпигалогенгидрина и фенола либо соединения фенольного типа, полученные из эпигалогенгидрина и амина, полученные из эпигалогенгидрина и карбоновой кислоты либо полученные в результате окисления ненасыщенных соединений.

В одном варианте реализации эпоксидные смолы, используемые в композициях настоящего изобретения, включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и фенола либо соединения фенольного типа. Соединение фенольного типа включает соединения, имеющие в среднем более одной ароматической гидроксильной группы на молекулу. Примеры соединений фенольного типа включают дигидрокси-фенолы, бифенолы, бисфенолы, галогенированные бифенолы, галогенированные бисфенолы, гидрированные бисфенолы, алкилированные бифенолы, алкилированные бисфенолы, трисфенолы, фенолоальдегидные смолы, новолачные смолы (то есть продукт реакции между фенолами и простыми альдегидами, предпочтительно формальдегидом), фенолоальдегидные новолачные смолы на основе галогенированных фенолов, фенолоальдегидные новолачные смолы на основе замещенных фенолов, фенолоуглеводородные смолы, фенолоуглеводородные смолы на основе замещенных фенолов, фенологидроксибензальдегидные смолы, фенологидроксибензальдегидные смолы на основе алкилированных фенолов, углеводородфенольные смолы, углеводородфенольные смолы на основе галогенированных фенолов, углеводородфенольные смолы на основе алкилированных фенолов либо их комбинации.

В еще одном варианте реализации эпоксидные смолы, используемые в композициях изобретения, предпочтительно включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и бисфенолов, галогенированных бисфенолов, новолачных смол и полиалкиленгликолей либо их комбинаций.

В еще одном варианте реализации производные эпоксидных смол, используемые в композициях изобретения, предпочтительно включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и резорцина, катехина, гидрохинона, бифенола, бисфенола А, бисфенола АР (1,1-бис(4-гидроксифенил)-1-фенилэтан), бисфенола F, бисфенола К, тетрабромбисфенола А, фенолоформальдегидных новолачных смол, фенолоформальдегидных смол на основе алкилированных фенолов, фенологидроксибензальдегидных смол, крезологидроксибензальдегидных смол, дициклопентадиенфенольных смол, дициклопентадиенфенольных смол на основе замещенных фенолов, тетраметилбифенола, тетраметилтетрабромбифенола, тетраметилтрибромбифенола, тетрахлорбисфенола А либо их комбинаций.

Получение таких соединений хорошо известно на современном уровне техники. Смотрите работу Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol.9, pp 267-289. Примеры эпоксидных смол и их предшественников, подходящих для использования в композициях изобретения, также описываются, например, в патентах США №№ 5137990 и 6451898, которые включаются в настоящий документ для справки.

В еще одном варианте реализации эпоксидные смолы, используемые в композициях настоящего изобретения, включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и амина. Подходящие амины включают диаминодифенилметан, аминофенол, ксилолдиамин, анилины и тому подобное либо их комбинации.

В еще одном варианте реализации эпоксидные смолы, используемые в композициях настоящего изобретения, включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и карбоновой кислоты. Подходящие карбоновые кислоты включают фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, тетрагидро- и/или гексагидрофталевую кислоту, эндометилентетрагидрофталевую кислоту, изофталевую кислоту, метилгексагидрофталевую кислоту и тому подобное либо их комбинации.

В еще одном варианте реализации производные эпоксидных смол, используемые в композициях изобретения, включают те смолы, которые получают из эпигалогенгидрина и соединений, имеющих, по меньшей мере, одну алифатическую гидроксильную группу. В данном варианте реализации необходимо понимать, что такие получаемые композиции смол в среднем имеют более одной алифатической гидроксильной группы. Примеры соединений, имеющих, по меньшей мере, одну алифатическую гидроксильную группу на молекулу, включают алифатические спирты, алифатические диолы, полиэфирдиолы на основе простых эфиров, полиэфиртриолы на основе простых эфиров, полиэфиртетраолы на основе простых эфиров, любую их комбинацию и тому подобное. Подходящими также являются и алкиленоксидные аддукты соединений, имеющих, по меньшей мере, одну ароматическую гидроксильную группу. В данном варианте реализации необходимо понимать, что такие получаемые композиции смол в среднем имеют более одной ароматической гидроксильной группы. Примеры оксидных аддуктов соединений, имеющих, по меньшей мере, одну ароматическую гидроксильную группу на молекулу, включают этиленоксидные, пропиленоксидные либо бутиленоксидные аддукты дигидрокси-фенолов, бифенолов, бисфенолов, галогенированных бисфенолов, алкилированных бисфенолов, трисфенолов, фенолоальдегидных новолачных смол, фенолоальдегидных новолачных смол на основе галогенированных фенолов, фенолоальдегидных новолачных смол на основе алкилированных фенолов, углеводородфенольных смол, углеводородфенольных смол на основе галогенированных фенолов либо углеводородфенольных смол на основе алкилированных фенолов либо их комбинаций.

В еще одном варианте реализации эпоксидная смола обозначает улучшенную эпоксидную смолу, которая представляет собой продукт реакции между одним либо несколькими компонентами, образуемыми эпоксидными смолами, описанными ранее, и одним либо несколькими соединениями фенольного типа и/или одним либо несколькими соединениями, в среднем имеющими более одной алифатической гидроксильной группы на молекулу, описанными ранее. В альтернативном варианте эпоксидную смолу можно ввести в реакцию с карбоксилзамещенным углеводородом. Карбосилзамещенный углеводород описывается в настоящем документе как соединение, имеющее углеводородную основную цепь, предпочтительно C₁-C₄₀ углеводородную основную цепь, и одно либо несколько карбоксильных звеньев, предпочтительно более одного, а наиболее предпочтительно два. C₁-C₄₀ углеводородная основная цепь может представлять собой прямо- либо разветвленноцепной алкан или алкен, необязательно содержащий кислород. В число подходящих углеводородов, замещенных группами карбоновой кислоты, входят жирные кислоты и димеры жирных кислот. В число жирных кислот включают капроновую кислоту, каприловую кислоту, каприновую кислоту, октановую кислоту, кислоты VERSATIC, доступные в компании Resolution Performance Products LLC, Хьюстон, Техас, декановую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, линолевую кислоту, линоленовую кислоту, эруковую кислоту, пентадекановую кислоту, маргариновую кислоту, арахидиновую кислоту и их димеры.

В еще одном варианте реализации эпоксидная смола представляет собой продукт реакции между полиэпоксидом и соединением, имеющим более одного изоцианатного звена, либо полиизоцианатом. Эпоксидная смола, полученная в такой реакции, предпочтительно представляет собой полиоксазолидон с концевыми эпоксидными группами.

В одном варианте реализации отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, используемый в комбинации с амин- и/или амидсодержащими отвердителями. Предпочтительно первичный аминоспирт физически смешивают с амин- и/или амидсодержащими отвердителями, и он не образует с ними продукта реакции.

Подходящие первичные аминоспирты включают те соединения, которые описываются формулой I.

Формула I,

где каждый из R1 и R2 независимо представляет собой водород, гидрокси-группу, гидроксиалкильную группу, гидрокарбильную группу, такую, как, например, алкильная, арильная, циклоалкильная, алкокси-группу, циклоалкокси-группу, ацильную либо ацилокси-группу, предпочтительно содержащие от 1 до 20 атомов углерода. Предпочтительно каждый из R1 и R2 представляет собой алкильную группу, гидроксиалкильную группу либо алкокси-группу, содержащие от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, а более предпочтительно 6 либо менее атомов углерода.

В еще одном варианте реализации в дополнение к изложенному выше каждый из R1 и R2 в формуле I может независимо также представлять собой R’O-, R’OO-, HO-CH₂-, R’S-, R’₂N-, R’₂P- и R’₂Si-, где каждый R’ представляет собой водород либо гидрокарбильную группу, описанную ранее, предпочтительно содержащую от 1 до 20 атомов углерода, а более предпочтительно содержащую от 1 до 6 атомов углерода.

Примеры коммерчески доступных первичных аминоспиртов, подходящих для использования в отвердителях изобретения, включают 2-амино-1-бутанол, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиол, 2-амино-2-метил-1-пропанол, 2-амино-2-этил-1,3-пропандиол, 2-амино-3-метил-1-бутанол, 2-амино-1-гексанол и трис(гидроксиметил)аминометан и их комбинаций, и отвердитель, представляющий собой дициандиамид; при этом трис(гидроксиметил)аминометан наиболее предпочтителен.

Подходящие амин- и/или амидсодержащие отвердители включают те соединения, которые содержат первичное аминное звено, и те соединения, которые содержат два либо более чем два первичных либо вторичных аминных или амидных звена, связанные с общим центральным органическим звеном. Примеры подходящих аминсодержащих отвердителей включают этилендиамин, диэтилентриамин, полиоксипропилендиамин, триэтилентетраамин, дициандиамид, меламин, циклогексиламин, бензиламин, диэтиланилин, метилендианилин, м-фенилендиамин, диаминодифенилсульфон, 2,4-бис(п-аминобензил)анилин, пиперидин, N,N-диэтил-1,3-пропандиамин и тому подобное и растворимые аддукты аминов и полиэпоксидов и их соли, такие как описанные в патентах США №№ 2651589 и 2640037.

В еще одном варианте реализации отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, используемый в комбинации с полиамидоамином. Полиамидоамины обычно представляют собой продукт реакции между многоосновной кислотой и амином. Примеры многоосновных кислот, используемых при получении данных полиамидоаминов, включают 1,10-декандикарбоновую кислоту, 1,12-додекандикарбоновую кислоту, 1,20-эйкозандикарбоновую кислоту, 1,14-тетрадекандикарбоновую кислоту, 1,18-октадекандикарбоновую кислоту и димеризованные и тримеризованные жирные кислоты. Амины, используемые при получении полиамидоаминов, включают алифатические и циклоалифатические полиамины, такие как этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетраамин, тетраэтиленпентаамин, 1,4-диаминобутан, 1,3-диаминобутан, гексаметилендиамин, 3-(N-изопропиламино)пропиламин и их комбинаций. В еще одном варианте реализации полиамидами являются те соединения, которые получают из алифатических полиаминов, содержащих не более 12 атомов углерода, и полимерных жирных кислот, полученных в результате димеризации и/или тримеризации жирных кислот с ненасыщенностью этиленового типа, содержащих вплоть до 25 атомов углерода.

В еще одном варианте реализации отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, описанный ранее, используемый в комбинации с алифатическими полиаминами или амидоаминами, полиамидоаминами, полигликольдиаминами, полиоксипропилендиаминами, полиоксипропилентриаминами, амидоаминами, имидазолинами, реакционно-способными полиамидами, кетиминами, аралифатическими полиаминами (то есть ксилилендиамином), циклоалифатическими аминами (то есть изофорондиамином либо диаминоциклогексаном), ментандиамином, 4,4-диамино-3,3-диметилдициклогексилметаном, гетероциклическими аминами (аминоэтилпиперазином), ароматическими полиаминами (метилендианилином), диаминодифенилсульфоном, основанием Манниха, феналкамином, N,N’,N”-трис(6-аминогексил)меламином и тому подобным. В еще одном варианте реализации в отвердителе изобретения также можно использовать имидазолы, которые можно использовать в качестве ускорителя. Предпочтительные имидазолы включают 2-метилимидазол, 2-фенилимидазол и 2-этил-4-метилимидазол.

В предпочтительном варианте реализации композиций для нанесения порошковых покрытий, где желателен латентный отвердитель, отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, описанный ранее, используемый в комбинации с ароматическим амином, меламином либо замещенным меламином, например, бензогуанамином, имидазолами и замещенными имидазолами, такими как 2-метилимидазол. В наиболее предпочтительном варианте реализации композиций для нанесения порошковых покрытий отвердитель изобретения включает дициандиамид.

В одном варианте реализации отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, физически смешанный с подходящим фенольным соединением и/или производным фенольной смолы, описанными далее.

В качестве латентных отвердителей для порошковых покрытий можно использовать фенольные соединения. Подходящие фенольные соединения включают дигидрокси-фенолы, бифенолы, бисфенолы, галогенированные бифенолы, галогенированные бисфенолы, гидрированные бисфенолы, алкилированные бифенолы, алкилированные бисфенолы, трисфенолы, фенолоальдегидные смолы, фенолоальдегидные новолачные смолы, фенолоальдегидные новолачные смолы на основе галогенированных фенолов, фенолоальдегидные новолачные смолы на основе замещенных фенолов, фенолоуглеводородные смолы, фенолоуглеводородные смолы на основе замещенных фенолов, фенологидроксибензальдегидные смолы, фенологидроксибензальдегидные смолы на основе алкилированных фенолов, углеводородфенольные смолы, углеводородфенольные смолы на основе галогенированных фенолов, углеводородфенольные смолы на основе алкилированных фенолов либо их комбинации. Предпочтительно фенольный отвердитель включает замещенные либо незамещенные фенолы, бифенолы, бисфенолы, новолаки либо их комбинации. Определенные производные фенольных смол также представляют собой подходящие латентные отвердители для порошковых покрытий. Данные производные фенольных смол представляют собой продукты реакции между эпоксидными смолами, имеющими эпоксидную функциональность, превышающую 1, и фенольными соединениями, имеющими фенольную гидроксильную функциональность, превышающую 1. Фенольное соединение используют в стехиометрическом избытке таким образом, чтобы получающийся в результате продукт реакции имел бы избыточную фенольную гидроксильную функциональность и очень незначительную остаточную эпоксидную функциональность. Подходящие фенольные соединения приведены выше. Обычно используемая форма данных производных фенольных смол представляет собой продукт реакции между 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропаном и бисфенолом А с получением смолы, характеризующейся фенольной гидроксильной эквивалентной массой в диапазоне 200-1000.

В еще одном варианте реализации отвердитель изобретения включает первичный аминоспирт, вступивший в реакцию с получением производного фенольной смолы, описанного ранее. Для проведения реакции между как первичным аминоспиртом, так фенольным соединением и подходящей эпоксидной смолой используют способы, известные на современном уровне техники.

Соотношение между количествами отвердителя и эпоксидной смолы предпочтительно является подходящим для обеспечения получения полностью отвержденной смолы. Количество отвердителя, которое может присутствовать, может варьироваться в зависимости от конкретного использованного отвердителя (будучи обусловленным химическим механизмом отверждения и эквивалентной массой отвердителя в соответствии с тем, что известно на современном уровне техники). В одном варианте реализации первичный аминоспирт смешивают с амин- и/или амидсодержащими отвердителями с долей в диапазоне от 1 до 50 мас.%, а предпочтительно от 5 до 30 мас.%. В еще одном варианте реализации первичный аминоспирт смешивают с линейным фенольным отвердителем с долей в диапазоне от 0,1 до 25 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 мас.%, а более предпочтительно 2-6 мас.%.

В композициях смолы, которые включают отвердитель изобретения, необязательно можно использовать ускорители, также называемые в настоящем документе катализаторами. Ускорители включают те соединения, которые катализируют реакцию между эпоксидной смолой и отвердителем.

В одном варианте реализации ускорители представляют собой соединения, включающие звенья амина, фосфина, гетероциклического азота, аммония, фосфония, арсония либо сульфония. Более предпочтительно ускорители представляют собой соединения, содержащие гетероциклический азот и амин, а еще более предпочтительно ускорители представляют собой соединения, содержащие гетероциклический азот.

В еще одном варианте реализации соединения, содержащие гетероциклический азот, используемые в качестве ускорителей, включают гетероциклические вторичные и третичные амины либо азотсодержащие соединения, такие как, например, имидазолы, имидазолидины, имидазолины, бициклические амидины, оксазолы, тиазолы, пиридины, пиразины, морфолины, пиридазины, пиримидины, пирролидины, пиразолы, хиноксалины, хиназолины, фталазины, хинолины, пурины, индазолы, индазолины, феназины, фенарсазины, фенотиазины, пирролины, индолины, пиперидины, пиперазины, а также соли либо основания четвертичного аммония, фосфония, арсония либо стибония, третичного сульфония, вторичного иодония и других родственных «ониев», третичные фосфины, аминоксиды и их комбинации. Имидазолы, используемые в настоящем изобретении, включают имидазол, 1-метилимидазол, 2-метилимидазол, 4-метилимидазол, 2-этилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, 2-фенилимидазол, 2-ундецилимидазол, 1-бензил-2-метилимидазол, 2-гептадецилимидазол, 4,5-дифенилимидазол, 2-изопропилимидазол, 2,4-диметилимидазол, 2-фенил-4-метилимидазол, 1-цианоэтил-2-этил-4-метилимидазол и тому подобное. Предпочтительные имидазолы включают 2-метилимидазол, 2-фенилимидазол и 2-этил-4-метилимидазол.

В число предпочтительных третичных аминов, которые можно использовать в качестве ускорителей, входят те моно- либо полиамины, которые имеют структуру с разомкнутой цепью либо циклическую структуру, у которых все аминные водорода замещены подходящими заместителями, такими как углеводородные радикалы, а предпочтительно алифатические, циклоалифатические либо ароматические радикалы. Примеры данных аминов, помимо прочего, включают метилдиэтаноламин, триэтиламин, трибутиламин, бензилдиметиламин, трициклогексиламин, пиридин, хинолин и тому подобное. Предпочтительными аминами являются триалкил- и трициклоалкиламины, такие как триэтиламин, три(2,3-диметилциклогексил)амин, и алкилдиалканоламины, такие как метилдиэтаноламин, и триалканоламины, такие как триэтаноламин. В особенности предпочтительны слабые третичные амины, например, амины, которые в водных растворах позволяют получить значение рН, меньшее 10. Особенно предпочтительными ускорителями на основе третичных аминов являются бензилдиметиламин и трис(диметиламинометил)фенол.

Имидазолины, используемые в настоящем изобретении, включают 2-метил-2-имидазолин, 2-фенил-2-имидазолин, 2-ундецилимидазолин, 2-гептадецилимидазолин, 2-изопропилимидазол, 2,4-диметилимидазолин, 2-фенил-4-метилимидазолин, 2-этилимидазолин, 2-изопропилимидазолин, 4,4-диметил-2-имидазолин, 2-бензил-2-имидазолин, 2-фенил-4-метилимидазолин и тому подобное.

Отвердители изобретения можно использовать в отверждаемых композициях для нанесения покрытий, которые необязательно могут включать вспомогательные вещества, известные на современном уровне техники, такие как пигменты, наполнители, красители и вещества, регулирующие текучесть. В дополнение к этому, порошковые покрытия на основе эпоксидных смол, включающие отвердитель изобретения, можно наносить при использовании способов нанесения, известных на современном уровне техники. Примеры способов нанесения включают нанесение по способу электростатического напыления, нанесение по способу псевдоожиженного слоя и электростатическое нанесение по способу псевдоожиженного слоя.

Для того чтобы обеспечить достижение лучшего понимания настоящего изобретения, в том числе его характерных преимуществ, предлагаются нижеследующие примеры. Необходимо понимать, что примеры своей целью имеют иллюстрирование и они не должны восприниматься в качестве ограничений объема изобретения какими-либо специфическими материалами либо условиями.

ПРИМЕРЫ

Эпоксидная смола А представляет собой коммерческую марку 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана, характеризующегося эпоксидной эквивалентной массой, приблизительно равной 187. Эпоксидная смола В представляет собой коммерческую марку 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана, характеризующегося эпоксидной эквивалентной массой, приблизительно равной 900, и которая включает приблизительно 0,5% акриловой добавки, регулирующей текучесть. Катализатор С представляет собой продукт реакции между эпоксидной смолой А и 2-метилимидазолом с остаточной щелочностью, приблизительно равной 3,7 мэкв./г.

Порошковые покрытия получали, подвергая ингредиенты высокоинтенсивному предварительному перемешиванию, проводя перемешивание в расплаве в двухчервячном экструдере, измельчая экструдат в порошок и просеивая получающийся в результате порошок через сита с 200 отверстиями на один линейный дюйм. Порошки наносили на панели из холоднокатаной стали в соответствии со способом электростатического напыления до конечных толщин пленок, равных 2,0±0,2 мила (50 микронов). Покрытия отверждали, проводя термообработку данных панелей в течение 10 минут при 204,4°С (400°F).

Адгезию при повышенных температуре и влажности оценивали в результате погружения панелей в дистиллированную воду при 95°С на 24 часа. Панели извлекали из воды и быстро охлаждали до комнатной температуры. После этого использовали нож с бритвенным лезвием для выцарапывания на панели креста с углом 90° и ножом же пользовались при попытке приподнимания покрытия в точке пересечения линий, образующих крест.

Если только не будет указано другого, то единицы составов композиций приводятся в массовых частях.

Сравнительный пример 1

Отвердитель D представляет собой смесь катализатора С и дициандиамида с составом 50:50.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С (400°F) 25 сек:

Покрытие самопроизвольно приподнималось с панели, как только его начинали царапать, и адгезия не восстанавливалась даже и по истечении нескольких недель.

Пример 2

Отвердитель Е представляет собой смесь отвердителя D и трис(гидроксиметил)аминометана с составом 86:14.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С (400°F) 30 сек:

Покрытие самопроизвольно с панели не приподнималось, но первоначально его легко можно было приподнять при использовании ножа. Однако адгезия восстанавливалась по истечении короткого периода времени, и после этого покрытие нельзя было легко приподнимать с панели.

Пример 3

Отвердитель F представляет собой смесь отвердителя D и 2-амино-2-метил-1,2-пропандиола с составом 86:14.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С (400°F) 29 сек:

Данное покрытие нельзя было приподнять с панели при использовании ножа после погружений на 24, 48, 72 и 96 часов.

Сравнительный пример 4

Фенольная смола G представляет собой фенольный отвердитель, и им является продукт реакции между эпоксидной смолой А и бисфенолом А, такой, что конечный продукт характеризуется фенольной эквивалентной массой, приблизительно равной 250. Отвердитель Н представляет собой смесь фенольной смолы G и 2-метилимидазола с составом 98:2.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С 53 сек (400°F):

Покрытие самопроизвольно с панели не приподнималось, но первоначально его легко можно было приподнять при использовании ножа. Однако адгезия восстанавливалась по истечении короткого периода времени, и после этого покрытие нельзя было легко приподнимать с панели.

Пример 5

Отвердитель J представляет собой физическую смесь отвердителя G, 2-метилимидазола и трис(гидроксиметил)аминометана с соотношением 95,15: 2,00: 2,85.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С (400°F) 45 сек:

Данное покрытие нельзя было приподнять с панели при использовании ножа после погружений на 24 часа.

Пример 6

Отвердитель К получали в результате нагревания 372,4 части эпоксидной смолы А до 127°С. После этого в горячую смолу добавляли 28,5 части трис(гидроксиметил)аминометана и смесь оставляли для прохождения реакции на 30 минут. Затем добавляли 579,1 части бисфенола А и смеси давали возможность разогреться в результате выделения тепла при прохождении реакции до 160°С. Данную реакционную смесь выдерживали в течение 1 часа. После этого добавляли 20,0 частей 2-метилимидазола. Продукт хорошо перемешивали, охлаждали и измельчали.

Состав порошкообразной композиции

Характеристики

Время гелеобразования при 204,4°С (400°F) 61 сек:

Данное покрытие нельзя было приподнять с панели при использовании ножа после погружений на 24 часа.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано со ссылкой на конкретные варианты реализации, специалисты в соответствующей области должны понимать, что изобретение относится и к модификациям, необязательно проиллюстрированным в настоящем документе. По этой причине в дальнейшем для целей определения подлинного объема настоящего изобретения ссылку необходимо делать исключительно на прилагаемую формулу изобретения.

Формула изобретения

1. Отверждающая композиция на основе эпоксидной смолы для нанесения порошкового покрытия, включающая смесь первичного аминоспирта с отвердителем, в которой первичный аминоспирт имеет формулу

где каждый из R1 и R2 независимо представляет собой С1-С6 гидроксиалкильную группу или С1-С6 алкильную группу.

2. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что каждый из R1 и R2 независимо представляют С1-С6 гидроксиалкильную группу.

3. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что каждый из R1 и R2 независимо представляют С1-С6 алкильную группу.

4. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что первичный аминоспирт выбирают из группы, состоящей из 2-амино-1-бутанола, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола, 2-амино-2-метил-1-пропанола, 2-амино-2-этил-1,3-пропандиола, 2-амино-3-метил-1-бутанола, 2-амино-1-гексанола, трис(гидроксиметил)аминометана и их комбинаций.

5. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что первичный аминоспирт представляет собой трис(гидроксиметил)аминометан.

6. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что отвердитель выбирают из группы, включающей ароматические амины, меламины, замещенные меламины, имидазолы, замещенные имидазолы, амин и/или амидосодержащие отвердители и их комбинации, фенольное соединение либо производное фенольной смолы.

7. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что первичный аминоспирт присутствует в количестве от 1 до 50 мас.% от количества отвердителя.

8. Отверждающая композиция по п.1, отличающаяся тем, что отвердитель выбирают из группы, состоящей из дигидроксифенолов, бифенолов, бисфенолов, галогенированных бифенолов, галогенированных бисфенолов, гидрированных бисфенолов, алкилированных бифенолов, алкилированных бисфенолов, трисфенолов, фенолоальдегидных смол, фенолоальдегидных новолачных смол, фенолоальдегидных новолачных смол на основе галогенированных фенолов, фенолоальдегидных новолачных смол на основе замещенных фенолов, фенолоуглеводородных смол, фенолоуглеводородных смол на основе замещенных фенолов, фенологидроксибензальдегидных смол, фенологидроксибензальдегидных смол на основе алкилированных фенолов, углеводородфенольных смол, углеводородфенольных смол на основе галогенированных фенолов, углеводородфенольных смол на основе алкилированных фенолов и их комбинаций, характеризующихся фенольной гидроксильной эквивалентной массой в диапазоне от 200 до 1000, и где первичный аминоспирт присутствует с содержанием в диапазоне от 0,1 до 25 мас.% от количества отвердителя.

9. Отверждающая композиция по п.1, которая представляет собой композицию для нанесения порошкового покрытия, включающая первичный аминоспирт, который выбирают из группы, состоящей из 2-амино-1-бутанола, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола, 2-амино-2-метил-1-пропанола, 2-амино-2-этил-1,3-пропандиола, 2-амино-3-метил-1-бутанола, 2-амино-1-гексанола, трис(гидроксиметил)аминометана и их комбинаций; и отвердитель, представляющий собой дициандиамид.

10. Отверждающая композиция по п.9, отличающаяся тем, что первичный аминоспирт представляет собой трис(гидроксиметил)аминометан.

11. Отверждающая композиция на основе эпоксидной смолы для нанесения порошкового покрытия, содержащая отвердитель – первичный аминоспирт, вступивший в реакцию с производным фенольной смолы, в которой первичный аминоспирт имеет формулу

где каждый из R1 и R2 независимо представляет С1-С6 гидроксиалкильную группу или С1-С6 алкильную группу.