EP0346742A2

Stable aqueous epoxy resin dispersion, process for its preparation and its use.

Abstract

The invention relates to stable epoxy resin dispersion and a process for their preparation and their use, in particular for coatings. The epoxy resin dispersions, which are primarily characterized by good storage stability at a lower content of organic solvents and low tendency to form a skin and provide coatings having good surface properties, in addition to water, possibly small amounts of organic solvents and optionally conventional additives, as an essential ingredient a condensation product ofa) 50 to 80 wt .-% of an epoxy compound having at least two epoxide groups per molecule and an epoxide equivalent weight of 100 to 2000b) 35 to 17 wt .-% of an aromatic polyol andc) 15 to 3 wt .-% of a condensation product of an aliphatic polyol having a molecular weight (Mw) from 200 to 20,000, an epoxy compound having at least two epoxide groups per molecule and an epoxide equivalent weight of 100 to 2000 and of a mono- and / or polyisocyanate, the equivalent ratio of the OH groups to the epoxy groups being 1: 0.85 to 1: 3.5, the amount of mono- and / or Polisocyanat 0.05 to 5 wt .-%, based on the amount of aliphatic polyol and epoxide compound is, and the epoxy equivalent weight of this condensation product is between 200 and at least 50 000th

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21 claims: 21 independent, 0 dependent

  1. 1
    Aqueous dispersion based on a self-emulsifying epoxy resin A), the dispersion in addition to water B), optionally up to 15% by weight, based on the total dispersion, of organic solvent C) and, if appropriate, conventional additives D), characterized in that the Self-emulsifying epoxy resin A) has an epoxy equivalent weight between 250 and 10,000 and is a condensation producta) 50 to 80 wt .-% of an epoxy compound with at least two epoxy groups per molecule and an epoxy equivalent weight of 100 to 2000b) 35 to 17 wt .-% of an aromatic polyol andc) 15 to 3% by weight of a condensation product of an aliphatic polyol with an average molecular weight (Mw) of 200 to 20,000, an epoxy compound with at least two epoxy groups per molecule and an epoxy equivalent weight of 100 to 2,000 and a mono- and / / or polyisocyanate, the equivalent ratio of the OH groups to the epoxy groups being 1:0.85 to 1: 3.5, the amount of mono- and / or polyisocyanate 0.05 to 5% by weight, based on the amount of aliphatic polyol and epoxy compound and the epoxy equivalent weight of this condensation product is between 200 and at least 50,000. 1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion auf Basis eines selbstemulgierenden Epoxidharzes A), wobei die Dispersion neben Wasser B), gegebenenfalls bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Dispersion, organischer Lösungsmittel C) und gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe D) enthält und wobei das selbstemulgierende Epoxidharz A) ein Epoxidäquivalentgewicht zwischen 250 und 10 000 aufweist und ein Kondensationsprodukt darstellt aus a) 50 bis 80 Gew.-% einer Epoxidverbindung mit ` mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem Epoxidäquivalentgewicht von 100 bis 2000 b) 35 bis 17 Gew.-% eines aromatischen Polyols und c) 15 bis 3 Gew.-% eines Kondensationsproduktes aus einem aliphatischen Polyol mit einem mittleren Molekulargewicht (Mw) von 200 bis 20 000, einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem Epoxidäquivalentgewicht von 100 bis 2000 sowie aus einem Mono- und/oder Polyisocyanat, wobei das Äquivalentverhältnis der OH-Gruppen zu den Epoxidgruppen 1:0,85 bis 1:3,5 ist, die Menge an Mono- und/oder Polyisocyanat 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge aus aliphatischem Polyol und Epoxidverbindung, beträgt und das Epoxidäquivalentgewicht dieses Kondensationsproduktes zwischen 200 und mindestens 50 000 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das selbstemulgierende Epoxidharz A) dadurch Kondensation der drei Komponenten A(a), A(b) und A(c) bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Kondensationskatalysators und gegebenenfalls organischer Lösungsmittel C) hergestellt wird, anschließend gegebenenfalls weitere organische Lösungsmittel C) zugegeben werden und danach zu der so erhaltenen Lösung bei 30 bis 100°C die entsprechende Menge Wasser B), sowie gegebenenfalls die Verbindungen entsprechend D), unter kräftigem Rühren zugegeben werden. 1. Wäßrige Dispersion auf Basis eines selbstemulgierenden Epoxidharzes A), wobei die Dispersion neben Wasser B), gegebenenfalls bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Dispersion, organischer Lösungsmittel C) und gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe D) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstemulgierende Epoxidharz A) ein Epoxidäquivalentgewicht zwischen 250 und 10 000 aufweist und ein Kondensationsprodukt darstellt aus a) 50 bis 80 Gew.-% einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem Epoxidäquivalentgewicht von 100 bis 2000b) 35 bis 17 Gew.-% eines aromatischen Polyols undc) 15 bis 3 Gew.-% eines Kondensationsproduktes aus einem aliphatischen Polyol mit einem mittleren Molekulargewicht (Mw) von 200 bis 20 000, einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem Epoxidäquivalentgewicht von 100 bis 2000 sowie aus einem Mono- und/oder Polyisocyanat, wobei das Äquivalentverhältnis der OH-Gruppen zu den Epoxidgruppen 1:0,85 bis 1:3,5 ist, die Menge an Mono- und/oder Polyisocyanat 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge aus aliphatischem Polyol und Epoxidverbindung, beträgt und das Epoxidäquivalentgewicht dieses Kondensationsproduktes zwischen 200 und mindestens 50 000 liegt.
  2. 2
    Epoxidharz-Dispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des selbstemulgierenden Epoxidharzes 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Dispersion, und das Epoxidäquivalentgewicht 450 bis 2500 betragen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation bei Temperaturen von 120 bis 220°C erfolgt und daß das organische Lösungsmittel C) bei Temperaturen von 30 bis 150°C zugegeben wird. 2nd Epoxy resin dispersion according to Claim 1, characterized in that the amount of self-emulsifying epoxy resin is 30 to 70% by weight, based on the total dispersion, and the epoxy equivalent weight is 450 to 2500.
  3. 3
    Epoxidharz-Dispersion nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Epoxidverbindungen entsprechend A(a) und A(c) um Polyglycidylether und/oder Polyglycidylester auf Basis von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen Phenolen und/oder von Novolaken handelt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Verbindungen entsprechend D) erst unmittelbar vor der Anwendung erfolgt. 3rd Epoxy resin dispersion according to Claim 1 and / or 2, characterized in that the epoxy compounds corresponding to A (a) and A (c) are polyglycidyl ethers and / or polyglycidyl esters based on polyhydric, preferably dihydric phenols and / or novolaks .
  4. 4
    Epoxidharz-Dispersion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den mehrwertigen Phenolen um Bisphenol A handelt. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des selbstemulgierenden Epoxidharzes 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Dispersion, und das Epoxidäquivalentgewicht 450 bis 2500 betragen. 4th Epoxy resin dispersion according to claim 3, characterized in that the polyhydric phenols are bisphenol A.
  5. 5
    Epoxy resin dispersion according to claim 3 and / or 4, characterized in that the epoxy compounds have epoxy equivalent weights from 170 to 1000. 5. Epoxidharz-Dispersion nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxidverbindungen Epoxidäquivalentgewichte von 170 bis 1000 besitzen. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Epoxidverbindungen entsprechend A(a) und A(c) um Polyglycidylether und/oder Polyglycidylester auf Basis von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen Phenolen und/oder von Novolaken handelt.
  6. 6
    Epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the aromatic polyol corresponding to A (b) is a polyhydric, preferably dihydric phenol. 6. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Polyol entsprechend A(b) ein mehrwertiges, vorzugsweise zweiwertiges Phenol darstellt. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den mehrwertigen Phenolen um Bisphenol A handelt.
  7. 7
    Epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the aliphatic polyols corresponding to A (c) are polyalkylene glycols with molecular weights (Mw) of 600 to 12,000. 7. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den aliphatischen Polyolen entsprechend A(c) um Polyalkylenglykole mit Molgewichten (Mw) von 600 bis 12000 handelt. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxidverbindungen Epoxidäquivalentgewichte von 170 bis 1000 besitzen.
  8. 8
    Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Isocyanat 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf aliphatisches Polyol und Epoxidharz, beträgt. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Polyol entsprechend A(b) ein mehrwertiges, vorzugsweise zweiwertiges Phenol darstellt. 8th. Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 7, characterized in that the amount of isocyanate is 0.1 to 1.0% by weight, based on the aliphatic polyol and epoxy resin.
  9. 9
    Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 8, characterized in that the amount of A (c) is 4 to 9% by weight, based on the entire self-emulsifying epoxy resin. 9. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an A(c) 4 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das gesamte selbstemulgierende Epoxidharz, beträgt. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den aliphatischen Polyolen entsprechend A(c) um Polyalkylenglykole mit Molgewichten (Mw) von 600 bis 12000 handelt.
  10. 10
    Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Kondensationsprodukt c) das Äquivalentverhältnis der OH-Gruppen zu den Epoxidgruppen entweder c₁) 1:0,85 bis 1:1,5, insbesondere 1:0,95 bis 1:1,20 und das Epoxidäquivalentgewicht mindestens 100 000 oder c₂) das Äquivalentverhältnis 1:1,8 bis 1:3,5, insbesondere 1:2,0 bis 1:2,6 und das Epoxidäquivalentgewicht 400 bis 10000 betragen. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an A(c) 4 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das gesamte selbstemulgierende Epoxidharz, beträgt. 10th Epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that in the condensation product c) the equivalent ratio of the OH groups to the epoxy groups is either c₁) 1: 0.85 to 1: 1.5, in particular 1: 0 , 95 to 1: 1.20 and the epoxy equivalent weight at least 100,000 or c₂) the equivalent ratio is 1: 1.8 to 1: 3.5, in particular 1: 2.0 to 1: 2.6 and the epoxy equivalent weight is 400 to 10,000 .
  11. 11
    Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 10, characterized in that the amount of B) is 30 to 55% by weight. 11. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an B) 30 bis 55 Gew.-% beträgt. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Kondensationsprodukt c) das Äquivalentverhältnis der OH-Gruppen zu den Epoxidgruppen entweder c1) 1:0,85 bis 1:1,5, insbesondere 1:0,95 bis 1:1,20 und das Epoxidäquivalentgewicht mindestens 100 000 oder c2) das Äquivalentverhältnis 1:1,8 bis 1:3,5, insbesondere 1:2,0 bis 1:2,6 und das Epoxidäquivalentgewicht 400 bis 10000 betragen.
  12. 12
    Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an C) 2 bis 15 Gew.-% beträgt. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an B) 30 bis 55 Gew.-% beträgt. 12th Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 11, characterized in that the amount of C) is 2 to 15% by weight.
  13. 13
    Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 12, characterized in that the organic solvents corresponding to C) are ethylene glycol mono- or diether, propylene glycol mono- or diether, butylene glycol mono- or diether of monoalcohols with an optionally branched alkyl radical from 1 to 6 carbon atoms, aliphatic alcohols with optionally branched alkyl radicals from 1 to 12 carbon atoms, araliphatic and cycloaliphatic alcohols, Aromatics or ketones can be used individually or in a mixture. 13. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittel entsprechend C) Ethylenglykol-Mono- oder Diether, Propylenglykol-Mono- oder Diether, Butylenglykol-Mono- oder Diether von Monoalkoholen mit einem gegebenenfalls verzweigten Alkylrest von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, aliphatische Alkohole mit gegebenenfalls verzweigten Alkylresten von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, araliphatische und cycloaliphatische Alkohole, Aromaten oder Ketone einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an C) 2 bis 15 Gew.-% beträgt.
  14. 14
    Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 13, characterized in that basic or acidic curing agents are used as D). 14. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als D) basische oder saure Härtungsmittel dienen. 14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittel entsprechend C) Ethylenglykol-Mono- oder Diether, Propylenglykol-Mono- oder Diether, Butylenglykol-Mono- oder Diether von Monoalkoholen mit einem gegebenenfalls verzweigten Alkylrest von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, aliphatische Alkohole mit gegebenenfalls verzweigten Alkylresten von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, araliphatische und cycloaliphatische Alkohole, Aromaten oder Ketone einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.
  15. 15
    Epoxy resin dispersion according to claim 14, characterized in that the basic curing agents are amine hardeners from the group polyoxypropylene amines, polyglycidyl ether amine adducts or polyamidoamines, these amine hardeners having an epoxy equivalent:amine hydrogen equivalent equivalent ratio of 1: (0.75 to 1.5 ) be used. 15. Epoxidharz-Dispersion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den basischen Härtungsmitteln um Aminhärter aus der Gruppe Polyoxypropylenamine, Polyglycidylether-Aminaddukten oder Polyamidoaminen handelt, wobei diese Aminhärter im Äquivalentverhältnis Epoxidäquivalent:Aminwasserstoff­äquivalent von 1 : (0,75 bis 1,5) verwendet werden. 15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als D) basische oder saure Härtungsmittel dienen.
  16. 16
    Epoxy resin dispersion according to one or more of Claims 1 to 15, characterized in that further curable resins from the group of amine and / or phenolic resins are used as D). 16. Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als D) weitere härtbare Harze der Gruppe Amin- und/oder Phenolharze eingesetzt werden. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den basischen Härtungsmitteln um Aminhärter aus der Gruppe Polyoxypropylenamine, Polyglycidylether-­Aminaddukten oder Polyamidoaminen handelt, wobei diese Aminhärter im Äquivalentverhältnis Epoxidäquivalent:­Aminwasserstoffäquivalent von 1 : (0,75 bis 1,5) verwendet werden.
  17. 17
    Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Teilchengröße des selbstemulgierenden Epoxidharzes 0,3 bis 0,8 µm beträgt. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als D) weitere härtbare Harze der Gruppe Amin- und/oder Phenolharze eingesetzt werden. 17th Epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the average particle size of the self-emulsifying epoxy resin is 0.3 to 0.8 µm.
  18. 18
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Teilchengröße des selbstemulgierenden Epoxidharzes 0,25 bis 0,8 µm beträgt. 18. Verfahren zur Herstellung der Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das selbstemulgierende Epoxidharz A) durch Kondensation der drei Komponenten A(a), A(b) und A(c) bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Kondensationskatalysators und gegebenenfalls organischer Lösungsmittel C) hergestellt wird, anschließend gegebenenfalls weitere, organische Lösungsmittel C) zugegeben werden und danach zu der so erhaltenen Lösung bei 30 bis 100°C die entsprechende Menge Wasser B) sowie gegebenenfalls die Verbindungen entsprechend D) unter kräftigem Rühren zugegeben werden. 18th Process for the preparation of the epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that first the self-emulsifying epoxy resin A) by condensation of the three components A (a), A (b) and A (c) at elevated temperatures in Presence of a condensation catalyst and optionally organic solvent C) is prepared, then optionally further, Organic solvents C) are added and then the corresponding amount of water B) and, if appropriate, the compounds corresponding to D) are added to the solution thus obtained at 30 to 100 ° C. with vigorous stirring.
  19. 19
    Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation bei Temperaturen von 120 bis 220°C erfolgt und daß das organische Lösungsmittel C) bei Temperaturen von 30 bis 150°C zugegeben wird. 19. Verwendung der Epoxidharz-Dispersion, erhalten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, zur Herstellung von Anstrichmaterialien, Überzügen, Formmassen und härtbaren Massen. 19th Process according to claim 18, characterized in that the condensation takes place at temperatures of 120 to 220 ° C and that the organic solvent C) is added at temperatures of 30 to 150 ° C.
  20. 20
    A method according to claim 18 and / or 19, characterized in that the addition of the compounds corresponding to D) takes place only immediately before use. 20. Verfahren nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Verbindungen entsprechend D) erst unmittelbar vor der Anwendung erfolgt.
  21. 21
    Use of the epoxy resin dispersion according to one or more of claims 1 to 17 for the production of paint materials, coatings, molding compositions and curable compositions. 21. Verwendung der Epoxidharz-Dispersion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung von Anstrichmaterialien, Überzügen, Formmassen und härtbaren Massen.
Independent claims21