KR102586758B1 - 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수성 에폭시 도료 - Google Patents

제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수성 에폭시 도료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수성 에폭시 도료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 에폭시 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지를 개시한다:
[화학식 1]

(단, 상기 화학식 1에서, 상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드이고; 상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고; 상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물이고; 상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고; 상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)이고; 상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide)이고; 상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고; 상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함됨)

Description

제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수성 에폭시 도료{An aqueous epoxy resin comprising a gemini-type epoxy emulsifier and a method for preparing the same, and an aqueous epoxy paint comprising the same}
본 발명은 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수성 에폭시 도료에 관한 것이다.
도료에 있어서 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Chemicals;VOC)은 용제형 도료를 사용함으로써 많은 양이 공기에 노출된다. 특히, 2020년 부터 시행된 대기환경개선에 관한 특별법은 지속적으로 규제대상물질이 증가하고 있으며 휘발성 유기화합물 수치 또한 점점 낮아지고 있는 추세이다.
특히, 에폭시 수지의 경우 고유의 내약품성, 내수성, 내마모성 등의 우수한 성능을 갖는다. 따라서 건축, 토목 구조물의 내벽, 외벽 또는 바닥의 훼손을 방지하고, 바닥으로부터 분진 등이 발생하는 것을 막기 위한 목적 등으로 다양하게 사용되고 있다.
그러나 종래의 에폭시 수지의 경우 유기용제를 사용함에 따라 냄새와 독성에 있어 밀폐된 공간의 작업이 어렵고 인체의 건강 및 환경적인 문제를 발생시킨다는 문제가 있다.
종래의 에폭시 도료의 경우에는 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 유기인 및 연소방지제 등과 같은 휘발성 유기화합물이 용매 및 희석제의 용도로 필연적으로 포함될 수 밖에 없다. 따라서, 강화되는 규제에 맞게 고(高)고형분 도료의 개발 또는 수성 도료의 사용으로 점차 변화되고 있다.
특히, 수성 에폭시 수지와 도료를 제조하기 위한 방법으로는 유화제를 통해 에폭시 수지를 분산시키거나, 에폭시 수지에 친수성 치환기를 도입하는 방법이 종래부터 사용되었다.
관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1870910호 콘크리트의 중성화, 염해 방지를 위한 친환경 수용성 도료조성물 및 이를 이용한 시공방법에 따르면, 에폭시 수지에 친수기를 갖는 공중합체 및 실리콘계 계면활성제를 혼합하여 수성화한 친환경 수용성 도료 조성물을 개시하고 있다.
또한 대한민국 등록특허 제10-0938432호 수성 에폭시 수지, 이의 제조방법, 수성 에폭시 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법에 따르면, 폴리에스테르글리콜 화합물과 비스페놀 에폭시 화합물을 반응시켜 부착성, 광택 및 건조성을 향상시킨 수성 에폭시 수지를 개시하고 있다.
그러나 상기 방법으로 제조된 수성 도료 조성물은 유화제가 과량 투입됨에 따라 실질적으로 필요한 기계적 물성을 만족하지 못하는 경우가 많다. 따라서, 낮은 농도의 계면활성제를 포함하여도 유화 성능이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 물성도 우수한 수성 에폭시 수지에 대한 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1870910호 (2018.06.19.) 대한민국 등록특허공보 제10-00938432호 (2010.01.15.)
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로, 제미니형 유화제를 수성 에폭시 수지에 도입함으로써, 종래 계면활성제 대비 적은 양으로 유화가 가능한 수성 에폭시 수지 및 이의 제조방법에 대해 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 수성 에폭시 수지를 포함하여 제조되는 수성 에폭시 도료를 제공하는 것을 다른 기술적 해결과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
에폭시 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지를 제공한다:
[화학식 1]
(단, 상기 화학식 1에서,
상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드 이고,
상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고,
상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물 이고,
상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기 이고,
상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide) 이고,
상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide) 이고,
상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고,
상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함됨).
바람직하게는, 상기 폴리알킬렌옥사이드는 폴리프로필렌옥사이드인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 및 노볼락 에폭시 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 수성 에폭시 수지는 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 제미니형 에폭시 유화제 1 내지 30 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(1) 하기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물과 화학식 3으로 표시되는 디아민 화합물을 반응시키는 1차 반응 단계;
(2) 상기 1차 반응 단계에서 생성된 화합물에 글리시딜 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형 에폭시 유화제를 제조하는 2차 반응 단계;
(3) 에폭시 수지에 상기 제조된 제미니형 에폭시 유화제를 혼합하는 혼합 단계; 및
(4) 상기 혼합물에 증류수를 적가하여 에멀전화하는 수성 에멀전화 단계;를 포함하는 수성 에폭시 수지의 제조방법을 제공한다:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
(단, 상기 화학식 1 내지 3에서,
상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드이고,
상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고,
상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물이고,
상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고,
상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)이고,
상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide)이고,
상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고,
상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함됨).
바람직하게는, 상기 혼합 단계에 있어서, 상기 에폭시 수지가 고상인 경우 알코올을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 수성 에폭시 수지를 포함하여 제조되는 수성 에폭시 도료를 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 수성 에폭시 수지는 제미니형 계면활성제를 유화제로 포함하여, 종래 일쇄형 계면활성제 또는 블록 코폴리머 계면활성제 대비 낮은 적용 농도에서도 미셀(Micelle)을 형성하여 우수한 유화 성능을 갖는 효과가 있다.
또한 본 발명에 포함된 제미니형 에폭시 유화제는 HLB값(Hydrophile-Lipophile Balance, 친수성-친유성 밸런스) 조절이 용이하여 다양한 에폭시 수지에 적용이 가능할 뿐만 아니라, 유화제 내에 잔존하는 에폭시기가 경화 반응에 참여한다. 따라서, 유화제의 용출 등에 의한 에폭시 도막 물성 저하 문제점을 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 수성 에폭시 수지를 이용하여 도료에 도입함으로써, 평활한 도막을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 계면활성제 대비 적은 양의 유화제를 포함함에 따라 우수한 기계적 물성을 갖는 도막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제미니형 에폭시 유화제의 구조식이다.
이하 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일 양태로서 본 발명은 에폭시 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형 에폭시 유화제를 포함하는 수성 에폭시 수지에 관한 것이다:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드이고,
상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고,
상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물이고,
상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고,
상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)이고,
상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide)이고,
상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고,
상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함)
상기 제미니형 에폭시 유화제는 화학식 1에서의 각각의 아민으로 폴리알킬렌옥사이드를 연결한다. 이때, 상기 아민은 3차 아민으로서 폴리알킬렌옥사이드를 포함하는 브릿지와 EO/PO 조절기인 A 및 글리시딜 화합물인 E와 결합을 형성한다.
따라서, 상기 구조를 갖는 제미니형 유화제의 경우 종래의 일쇄형 유화제나 또는 블록 코폴리머를 적용한 것에 비하여 낮은 농도로 우수한 유화 특성을 갖는 것이다.
한편, 아민을 연결하는 상기 폴리알킬렌옥사이드는 (CH(CH3)CH2O)i 구조를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 i는 1 내지 60의 값을 갖는 것이 바람직하다. 만약 상기 i 값이 범위를 초과하는 경우 유화제 내 친수성기의 비율이 낮아짐에 따라 에폭시 수지를 유화하기 어려워 비 유화 에폭시 수지로 제조되는 문제가 있다. 따라서, 상기 비 유화된 에폭시 수지를 도료에 적용하는 경우 도막을 형성하는 경우 경도가 낮아지는 문제 등의 기계적 물성을 확보하는데 어려움이 있다.
한편, 상기 화학식 1에서 E는 글리시딜기를 갖는 화합물이 상기 화학식 1의 N(질소)와 결합한 것으로, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 하이드로겐 비스페놀 A 에폭시 수지 및 노볼락 에폭시 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다.
관련하여, 상기 E를 구성하는 글리시딜 화합물의 중량평균분자량은 400 내지 1,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약 상기 분자량이 상기 범위보다 미만인 경우에는 불완전한 제미니 구조로 인하여 유화성능이 저하되는 문제가 있다. 반면 상기 중량평균분자량 범위를 초과하는 경우에는 유화제를 제조시 점도 상승으로 인한 합성의 어려움 및 유화제 내에 친수성기의 비율이 저하됨으로써 유화 성능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
또한, 상기 E는 프로필렌글리콜 반복단위 -[CH2CH(CH3)O]p-를 갖는 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르이며, 상기 p는 1 내지 20 반복 또는 상기 글리시딜 화합물의 중량평균분자량 400 내지 1,000을 만족하도록 하는 p값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 글리시딜 에테르 화합물 또는 에폭시 수지의 한쪽 말단의 에폭사이드가 상기 질소와 결합하면 오픈된 형태를 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 제미니형 에폭시 유화제는 글리시딜기가 잔존하게 됨으로써, 상기 글리시딜기가 경화반응에 참여하여 유화제가 도막에 고착됨에 따라 내수성 저하 및 도막의 형성하는 경우 기계적 물성 저하를 최소화할 수 있다.
즉, 종래의 유화제는 글리시딜 화합물을 물리적인 힘으로 분산하는 방법을 적용하였다면, 본 발명의 경우에는 유화제에 글리시딜 화합물을 도입하여 반응성을 이용함에 따라 분산을 용이하게 할 수 있다.
한편, 상기 EO/PO 조절기인 A는 R1-(EO)n(PO)m-Z 또는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z와 같이 반복단위로 포함하는 EO와 PO의 비율을 조절할 수 있다. 관련하여, 상기 (EO)n(PO)m 또는 (EO)n(PO)m(EO)r는 EO와 PO로 구성되는 공중합체로써 블록 공중합체를 의미한다. 이때, 상기 (EO)n(PO)m(EO)r는 하이드로포빅한 PO 뒤에 하이드로필릭한 EO를 다시 부가하여 반응성을 향상시킨 변형구조이다. 또한, 상기 A는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 교대 공중합체 구조를 가질 수 있다. 따라서 HLB값 조절이 용이함에 따라 유화제로써 다양한 에폭시에 적용할 수 있는 것이다.
관련하여, 상기 에틸렌 옥사이드(EO)와 프로필렌 옥사이드(PO)의 비율인 n : m 또는 (n+r) : m의 비는 1:1 내지 8:1인 것이 바람직하다. 이때, 상기 n과 m은 1 내지 100이며, r은 0 내지 100이 바람직하며, 더 바람직하게는 상기 m은 1 내지 30, n은 24 내지 100 및 r은 1 내지 20 인 것이 바람직하다.
상기 EO와 PO의 비율과 관련하여, 에폭시 수지를 안정하게 유화하거나 유화분산 이후 상분리, 침전 또는 응집 없이 안정한 상태로 분산상태를 유지하기 위해서는 화합물의 적절한 HLB값 설정이 중요하게 작용한다. 즉, 상기 HLB값은 EO와 PO의 비에 따라 결정되며 EO와 PO의 비율이 상기 범위 미만인 경우에는 아민 화합물이 과소수화되는 문제가 있다. 반면 상기 범위를 초과하는 경우에는 과친수화 됨에 따라 상기 아민 화합물로 제조된 에폭시 에멀전의 분산성이 떨어지거나 제조된 에폭시 에멀전의 저장안정성 확보가 어려워진다.
한편, 상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기로써 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 중 선택되는 하나 이다.
관련하여, 상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 하이드록실기로, 수소원자가 하나 이상 제거된 탄소라디칼 형태의 하이드로카빌 또는 상기 하이드로카빌을 구성하는 탄소에 산소가 결합된 형태의 하이드로카빌옥시 또는 미포함 될 수 있다. 따라서, 상기 -Z-는 -OCH2CH(OH)CH2-이고 이때 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-OCH2CH(OH)CH2-의 형태를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제미니형 에폭시 유화제의 에폭시 당량은(g/eq)은 2,000 내지 8,000인 것이 바람직하다. 만약 평균분자량이 상기 범위 미만인 경우에는 고상 에폭시 수지를 유화시 유화 안정성이 저화되어 침전현상이 발샘되고, 이에 따라 저장성에 문제가 발생한다. 또한, 도막 형성 시 내수성이 저하되는 문제가 있다. 반면, 평균분자량이 상기 범위를 초과할 경우 유화 시 점도가 높아져서 유화 공정을 진행하는데 어려움이 따른다. 또한, 유화 후에도 높은 점도로 인하여 주제와 경화제의 균일한 혼합이 어려워짐에 따라 과량 희석이 요구되고, 이로 인한 흐름성 저하에 따른 작업성 문제를 발생시킨다.
또한, 상기 수성 에폭시 수지는 상기 에폭시 수지 100 중량부; 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 제미니형 에폭시 유화제 1 내지 30 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
이는, 상기 제미니형 에폭시 유화제의 함량이 1 중량부 미만 포함되는 경우에는 유화성능이 미비하여 수분산이 어려운 문제가 있다. 반면 상기 제미니형 에폭시 유화제가 30 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 잉여 에폭시 유화제로 인하여 에폭시 수지의 기계적 물성이 오히려 감소되는 악영향을 미친다.
한편, 상기 에폭시 수지와 상기 제미니형 에폭시 유화제에 증류수를 더 포함하여 에멀전화된 수성 에폭시 수지를 제조한다. 이때, 상기 증류수는 10 내지 200 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 만일 상기 증류수가 10 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 점도가 높아 수성 에폭시 수지 제조시 여과 등 취급에 어려움이 있으며, 상기 증류수가 200 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 고형분 기준으로 포장 단위가 커짐에 따라 불필요한 운송비 증가문제가 있을 뿐만 아니라, 장기 저장 중 침전 현상이 발생할 수 있다.
한편, 상기 수성 에폭시 수지에 있어서 포함되는 상기 에폭시 수지가 고상의 형태인 경우 필요에 따라 알코올을 더 포함하여 혼합 할 수 있다. 이때, 상기 알코올은 메톡시프로판올과 같은 알콕시알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 알코올은 1 내지 50 중량부 포함하는 것이 바람직한데, 만일 상기 알코올이 1 중량부 미만인 경우에는 에폭시 수지의 용해가 원활하지 않으며 유화 온도에서의 점도 상승으로 인하여 유화성능이 저하된다. 반면 상기 알코올 함량이 50 중량부 초과 포함하는 경우 유기용제 함량의 증가로 VOCs(휘발성유기화합물) 함량이 증가되는 문제가 있다.
다른 양태로서 본 발명은 수성 에폭시 수지의 제조방법에 관한 것으로,
(1) 하기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물과 화학식 3으로 표시되는 디아민 화합물을 반응시키는 1차 반응 단계; (2) 상기 1차 반응 단계에서 생성된 화합물에 글리시딜 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형 에폭시 유화제를 제조하는 2차 반응 단계; (3) 에폭시 수지에 상기 제조된 제미니형 에폭시 유화제를 혼합하는 혼합 단계; 및 (4) 상기 혼합물에 증류수를 적가하여 에멀전화하는 에멀전화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
(상기 화학식 1 내지 3에서,
상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드이고,
상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고,
상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물이고,
상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고,
상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)이고,
상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide)이고,
상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고,
상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함됨.)
이하, 상기 수성 에폭시 수지의 제조방법에 대하여 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 1차 반응 단계이다. 본 단계에서는 상기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물과 화학식 3으로 표시되는 디아민 화합물을 반응하는 단계이다.
상기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물은 EO 및 PO기를 갖는 모노 글리시딜에테르 화합물로써, 중량평균분자량이 2,000 내지 8,000이고, 에폭시 당량(g/eq)이 2,000 내지 6,000의 글리시딜 에테르 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 만약 상기 글리시딜 에테르 화합물의 분자량이 2,000 미만인 경우에는 에폭시 수지 및 도료의 물성 저하 문제를 일으킨다. 반면 상기 분자량이 8,000 초과하는 경우에는 높은 분자량으로 인하여 수성 에폭시 수지를 만들기 위한 반응이 잘 진행되지 않는 문제점이 있다.
또한, 상기 화학시 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물은 수산화나트륨 용액 및 테트라부틸 암모늄 브로마이드(Tetrabutyl ammonium bromide, TBAB)하에서 화학식 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-OH 표시되는 알코올 화합물을 에피클로로히드린(Epichlorohydrin)과 반응시켜 제조된다. 이때, 상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기로써, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 중 선택되는 하나 이다. 또한, 상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1이 바람직하며, 더 바람직하게는 상기 m은 1 내지 30, n은 24 내지 100 및 r은 1 내지 20 인 것이 바람직하다.
관련하여, 상기 디아민 화합물의 중량평균분자량은 100 내지 2,000인 것이 바람직하다. 만약 상기 화합물의 분자량이 100 미만인 경우에는 상용화된 제품을 적용하는데 어려움이 있다. 반면 상기 화합물의 분자량이 2,000 초과하는 경우에는 유화제 내 친수성기의 비율이 낮아짐에 따라 에폭시 수지를 유화하기 어려워지고, 제품 경화시 경화 도막의 경도가 낮아짐에 따라 기계적 물성을 확보하기 어렵다.
일 실시예로서, 상기 1차 반응 단계는 하기 반응식 1과 같이 진행될 수 있다.
[반응식 1]
상기 반응식 1과 관련하여, 상기 1차 반응단계에서는 상기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물과 상기 디아민 화합물을 혼합하여 반응을 유도한다. 이때, 아민의 질소가 에폭사이드에 전자를 제공하여 고리열림반응이 일어남에 따라 N-C 결합을 형성한다. 또한, 상기와 같은 반응 사이트가 디아민 1 분자당 2곳 존재함에 따라 디아민 1 몰당 2 몰의 글리시딜 화합물과 반응하여 결과적으로 글리시딜 화합물 사이를 연결하는 브릿지가 형성되는 것이다.
만약 상기 디아민 화합물 대신 모노 아민 화합물 또는 트리 아민 화합물 등을 포함하는 경우에는 별도의 암모니아 수용액을 포함하는 공정 등의 추가 요구된다. 즉, 상기와 같은 추가 공정을 포함하는 경우에는 합성에 의한 변수를 일으킬 수 있으며 이는 재현성에도 문제가 될 수 있다.
한편, 상기 1차 반응단계는 상기 디아민 화합물 100 중량부; 상기 디아민 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 2로 표시되는 글리시딜 에테르 화합물 1,000 내지 3,000 중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 1차 반응 단계를 통하여 생성된 생성물은 제미니형 1단계 합성물로써 이는 하기 화학식 4와 같은 2차 아민인 것을 특징으로 한다.
[화학식 4]
이때, 상기 화학식 4와 관련하여, 상기 PRO는 는 폴리알킬렌옥사이드이고, 상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z- 이고, 상기 R1은 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고, 상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)이고, 상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene oxide)이고, 상기 m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100이고, 상기 r은 0 내지 100이고, 상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 선택적으로 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시이거나 미존재하는 형태이다. 관련하여, 상기 화학식 4는 전술한 제미니형 에폭시 유화제에서 설명한 사항과 동일함으로써, 구체적인 설명은 생략하고자 한다.
다음으로 2차 반응 단계는 상기 1차 단계에서 반응하여 생성된 조성물에 글리시딜 화합물을 반응시켜 제미니형 에폭시 유화제를 제조하는 단계이다. 이때, 2차 반응 단계에서 상기 화학식 4 합성물과 글리시딜 화합물을 혼합하여 반응을 유도하고, 1차 반응 단계와 유사하게 아민의 질소가 글리시딜 화합물의 에폭사이드에 전자를 제공하여 고리열림반응이 일어남에 따라 N-C 결합을 형성한다. 또한, 상기와 같은 반응 사이트가 상기 화학식 4로 구성된 화합물 1 분자당 2곳 존재함으로써 1몰 화합물당 2몰의 글리시딜 화합물이 반응하고 이를 통하여 최종 생성물이 제미니 구조를 갖는 3차 아민의 제미니형 에폭시 유화제가 되는 것이다.
관련하여, 상기 2차 반응 단계에서 반응물인 글리시딜 화합물은 글리시딜 작용기를 1 또는 2 이상 갖는 화합물로서, 디글리시딜 화합물 또는 에폭시 수지이다. 보다 구체적으로는 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 및 노볼락 에폭시 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
한편, 상기 2차 반응 단계에서의 글리시딜 화합물의 중량평균분자량은 400 내지 1,000 인 것이 바람직하다. 만약 상기 분자량이 400 미만인 경우에는 불완전한 제미니 구조로 인하여 유화성능이 저하된다. 반면, 상기 분자량이 1,000 초과하는 경우에는 유화제를 제조시 점도 상승으로 인해 합성이 어렵고 유화제 내 친수성기의 비율이 저하되어 유화 성능을 저하시키는 문제점이 발생한다.
관련하여, 상기 2차 반응단계는 상기 디아민 화합물 100 중량부; 상기 디아민 화합물 100 중량부에 대하여 글리시딜 화합물 100 내지 500 중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 2차 반응 단계는 하기 반응식 2와 같이 제미니형 에폭시 유화제가 제조된다.
[반응식 2]
다음으로는 에폭시 수지에 상기 제조된 제미니형 에폭시 유화제를 투입하여 화합물을 혼합하는 혼합 단계이다.
이때, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 수소화 비스페놀 A형 에폭시, 노볼락 에폭시 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수성 에폭시 수지는 에폭시 수지 100 중량부와, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 제미니형 에폭시 유화제 1 내지 30 중량부를 포함한다.
이때, 상기 혼합단계에서 상기 에폭시 수지가 고상 형태의 에폭시 수지인 경우에는 알코올을 1 내지 50 중량부 선택적으로 더 혼합할 수 있다. 이하, 구체적인 설명은 전술된 사항과 동일하므로 생략한다.
마지막으로, 상기 혼합된 화합물에 증류수를 적가하여 화합물을 에멀전화하는 에멀전화 단계이다.
이때, 상기 증류수는 전술하였듯이 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 증류수는 10 내지 200 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방법으로 제조된 수성 에폭시 수지의 점도는 50 내지 1.000 cps 이며, 에폭시 당량(g/eq)은 200 내지 600을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수성 에폭시 수지의 불휘발분은 50 내지 62%이며, 평균 입경은 300 내지 800nm 인 것이 바람직하다.
한편, 다른 양태로서 본 발명은 수성 에폭시 수지를 포함하는 수성 도료를 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이때, 상기 수성 도료에서 도료 전체 중량 대비, 상기 수성 에폭시 수지는 35~65 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 만약 상기 수성 에폭시 수지가 35 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 낮은 수지 분으로 인하여 도막의 기계적 및 화학적 물성이 낮은 문제가 있다. 반면, 상기 수성 에폭시 수지가 65 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 도료의 흐름성, 경도 및 장기저장성에 영향을 미칠 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
<시험예 1> 글리시틸 에테르 제조 및 합성결과 확인
글리시딜 에테르 화합물의 EO/PO의 비율에 따른 제미니형 유화제의 분자량 및 에폭시 당량가를 확인하고자 아래와 같이 글리시틸 에테르를 제조하였다.
(1-1) 제조예 1 : 글리시틸 에테르의 제조(1)
글리시딜 에테르 화합물(H3C(OCH2CH2)n(OCH(CH3)CH2)mOH, MEP-4075, MW:4000 g/mol, EO:PO=4:1) 200g(0.05 mol)을 65℃에서 완전히 녹인 후 교반하였다.
다음으로, 촉매로 테트라부틸암모늄 브로마이드 (Tetrabutyl ammonium bromide; TBAB) 1.612g(0.005 mol)을 투입하고, NaOH(50 w/v%) 40g(0.5 mol)을 투입하였다.
다음으로 에피클로로히드린(Epichlorohydrin) 46.26g(0.5 mol)을 투입하고 24시간 동안 반응시켰다.
반응이 끝난 후 물과 에피클로로히드린을 제거한 다음 용매 다이클로로메테인(Dichloromethane, DCM)에 녹인 후 규조토를 투입하고 혼합하였다. 용액을 필터한 다음 내부의 용매를 제거하여 글리시딜 에테르를 제조하였다.
(1-2) 제조예 2 : 글리시틸 에테르의 제조(2)
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 글리시딜 에테르 화합물(H3C(OCH2CH2)n(OCH(CH3)CH2)mOH, MEP-4080, MW:4000 g/mol, EO:PO=5:1)를 적용하였다.
(1-3) 제조예 3 : 글리시틸 에테르의 제조(3)
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 글리시딜 에테르 화합물(H3C(OCH2CH2)n(OCH(CH3)CH2)m(OCH2CH2)rOH, MEP-4750, MW:4000 g/mol, EO:PO=4:1, 단 n=63, m=17, r=5)를 적용하였다.
(1-4) 글리시딜에테르의 GPC 분석
상기 제조예 1 내지 3에서 제조한 글리시딜 에테르의 분자량을 확인하기 위하여 GPC 분석을 진행하였다. 상기 GPC분석 결과 값은 아래 표 1과 같다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3
M n 1) 3,338 3,206 3,651
M w 2) 3,992 3,590 3,753
M z 3) 4,151 3,878 3,849
D 4) 1.0498 1.1199 1.0281
1) number average molecular weight
2) weight average molecular weight
3) z average molecular weight
4) polydispersity (Mw/Mn)
상기 표 1에 따르면, EO의 비율이 증가하는 경우 분자량이 소폭 증가하는 경향을 보였으나, polydispersity 값은 1에 가까운 값을 수렴하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 합성된 글리시딜 에테르 화합물의 분자량을 통하여 글리시딜 에테르가 균일하게 합성됨으로 확인된다.
(1-5) 글리시딜에테르의 에폭시 당량가 분석
상기 제조예 1 내지 3에서 제조한 글리시딜 에테르의 에폭시 당량가를 확인하기 위하여 각각 염삼-다이옥세인 용액에 용해하고 이를 소듐 하이드록사이드 수용액으로 역적정을 진행하여 에폭시의 유무를 확인하였다. 각 에폭시 당량가 값은 아래 표 2와 같다.
Epoxy equivalent weight (EEW, g/eq)
제조예 1 4,118.22
제조예 2 4,219,80
제조예 3 4,051.27
상기 표 2에 따르면 에폭시 당량값은 약 4,000 내지 4,200 인근의 당량값 수치를 보였다. 일반적으로 이러한 과정을 통해 얻은 에폭시 당량값은 100% 반응시, 4,000임을 고려하면 상기 제조예 1 내지 3은 목표값에 근접한 결과임을 확인할 수 있다.
<시험예 2> 제미니 유화제 제조, 이를 이용한 수성 에폭시 수지 제조 및 수지 기본 물성 확인
(2-1) 제조예 4 : 제미니 유화제 제조
제미니 유화제를 제조하고자, 별도의 용기에 상기 제조예 1에서 제조한 글리시딜에테르(MW: 5,212) 10,424g, 폴리프로필렌옥사이드디아민(Jeffamine D-400, MW: 447) 447g 및 탈이온수 5,212g을 혼합한 후 85℃로 6.5시간 동안 반응시켜 제미니 1단계 합성물을 얻었다.
다음으로 상기 1단계 합성물에 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르(DE-208, MW: 640) 1,280g을 혼합하고 90 ℃로 승온 후 7.5 시간 동안 반응시켜 제미니 2단계 합성물인 제미니 유화제를 제조하였다.
(2-2) 수성 에폭시 수지 제조
아래 표 3에 맞게 수성 에폭시 수지를 제조하였다. 이때, 상기 수성 에폭시 수지 제조방법으로는 고속교반장치에 에폭시 수지와 용제를 투입하고 90℃ 승온하여 완전 용해 시켰다. 다음으로 상기 제조된 제미니형 에폭시 유화제 또는 일반 유화제를 투입하고 용해한 다음 동일한 온도에서 고속으로 교반하면서 증류수를 4시간 동안 적가하여 에멀전된 수성 에폭시 수지를 제조하였다.
(단위 : g) 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
에폭시 수지 YD-011 100 - 100 -
YD-128 - 100 - 100
용제 메톡시 프로판올 10 - 10 -
유화제 제미니형 10 8 - -
비이온 - - 10 8
증류수 80 69.4 80 69.4
(2-3) 수성 에폭시 수지의 기본물성 확인
상기 실시예 1,2와 비교예 1,2에 의해 제조된 수성 에폭시 수지에 대하여 평균 입자 크기, 불휘발분 함량, 에폭시당량 및 점도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 4와 같다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
평균입자크키(nm) 550 580 610 630
불휘발분(%) 55.1 60.3 55.3 60.5
에폭시당량(q/eq) 522 200 475 185
점도(cps) 125 592 358 668
상기 표 4와 같이 본 발명에 의한 실시예 1과 2의 수성 에폭시는 제미니형 유화제를 포함하여 기존의 수성 에폭시 수지에 비해 낮은 점도를 확인할 수 있었다.
(2-4) 수성 에폭시 도료 제조와 도료의 기본물성 확인
수성 에폭시 수지의 기본물성을 확인하고자 상기 제조된 수성 에폭시 수지를 이용하여 수성 에폭시 도료를 제조하였다.
구체적인 배합 및 도료의 기본물성 결과는 아래 표 5와 표 6 같다.
각 시험 방법은 ASTM 시험 기준에 의거하여 시험하였다.
1) 주제부
도료 배합
(단위: 중량부)
실시예 4-1 비교예 4-1 비교예 4-2 비교예 4-3 비교예 4-4
수성
에폭시
수지
실시예 1 50.0 30.0 70.0 - -
비교예 1 - - 50.0 -
비교예 2 - - - - 50.0
유색 안료 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5
체질 안료 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0
방청 안료 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0
증류수 - 20.0 - - -
첨가제 분산제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
레벨링제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
증점제 1.3 1.3 1.5 1.3 1.3
부착증진제 0..5 0.5 0.5 0..5 0..5
2) 경화제부
경화제 수지
(국도화학, KH-700)
85.0 85.0 85.0 85.0 85.0
용제 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0
※ 혼합비(중량비) = 주제 : 경화제 = 10 : 1
시험결과 실시예 4-1 비교예 4-1 비교예 4-2 비교예 4-3 비교예 4-4
점도 (KU) 79.8 75.4 68.1 105.2 112.4
비중 1.405 1.374 1.341 1.410 1.398
SVR (%) 51.88 37.69 51.83 52.71 51.95
상기 점도 시험결과에 따르면, 수지자체 점도가 바람직한 실시예 4-1과 비교예 4-1과 4-2의 도료 조성물의 경우 68~80 KU의 우수한 점도를 보였다. 반면, 점도가 높은 수지인 비교예 4-3과 4-4 도료 조성물의 경우 100 KU 이상의 점도를 보였다.
결과적으로, 수성 에폭시 수지의 초기 점도가 높을수록 도료의 점도에 영향을 미침을 확인할 수 있었으며, 이는 초기 유화제의 선택에 따라 영향을 줌을 확인할 수 있었다.
(2-5) 수성 에폭시 도료 작업성 확인
수성 에폭시 수지를 이용한 수성 에폭시 도료의 작업성을 확인하고자 상기 제조된 실시예 4-1 및 비교예 4-1 내지 4-4의 도료의 흐름성과 도막의 형성 정도를 확인하였다.
관련하여, 상기 도료의 흐름성은 ASTM 기준에 의거하여 진행하였으며, 도막 형성 정도는 60mm × 150mm (두께 2T) 시편에 각각 5장씩 건도막 100㎛ 형성하였다.
이때, 상기 도막의 형성정도는 형성된 도막의 수축정도를 확인하였으며 도막을 형성하는 과정에서는 Dust 스프레이 발생 유/무를 확인하였다.
상기 시험에 대한 희석비율 및 흐름성과 도막 형성결과는 아래 표 7과 같다.
시험결과 실시예 4-1 비교예 4-1 비교예 4-2 비교예 4-3 비교예 4-4
도료 대비 물 희석비율
(중량%)
5 - - 15 20
흐름성
(100㎛ 기준)
우수 보통 나쁨 나쁨 나쁨
도막 형성
(100㎛ 기준)
우수 보통 보통 나쁨 나쁨
상기 표에 따르면, 도료의 희석은 도료 전체 중량 대비 물 희석비율이 5 중량%인 실시예 4-1와 희석하지 않은 비교예 4-1과 비교예 4-2 도료 조성물의 경우에는 적은 양으로 희석하여도 적정 수준의 도막을 형성할 수 있었다.
반면, 비교예 4-3과 4-4의 도료 조성물의 경우 Dust 스프레이 발생으로 인하여 과량 희석하는 경우에만 도막을 형성할 수 있었다.
한편, 상기 희석된 도료를 기준으로 100㎛ 기준 흐름성의 결과에 따르면, 비교예 4-1을 제외한 비교예 4-2 내지 4-4는 도막이 흘러내리는 현상을 확인하였다. 또한, 비교예 4-1의 경우 도막이 약간 흘러내렸으며, 실시예 4-1의 경우 우수한 도막 유지 흐름성을 보였다.
도막 형성 결과에 따르면, 실시예 4-1 시편 5개는 모두 양호한 결과를 보였으며, 비교예 4-1과 비교예 4-2의 경우 상대적으로 이론보다 낮은 도막 두께가 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 4-3과 4-4는 물을 15~20 중량% 희석함에도 불구하고 Dust 스프레이가 일부 발생함에 따라 평활한 면을 형성하는데 어려움이 있는 것을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 수성 에폭시 수지의 초기 점도가 높을수록 도료의 희석비율을 높여야 하며, 그에 따라 흐름성 저하문제를 일으킴 및 Dust 스프레이로 인한 평활한 도막을 형성하는데 어려움이 있음을 확인할 수 있었다.
(2-6) 수성 에폭시 도료의 기계적 및 화학적 물성 확인
수성 에폭시 수지를 이용한 수성 에폭시 도료의 물성을 확인하고자 상기 작업성 확인과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
물성 확인항목으로는 내수성, 부착성, 내염수 및 경도를 확인하였으며, 구체적인 확인 방법은 아래 표 8의 ASTM 및 ISO 기준에 의거하여 진행하였다.
시험결과 실시예 4-1 비교예 4-1 비교예 4-2 비교예 4-3 비교예 4-4
내수성
(ASTM D870)
30일
이상 없음
12일
부품음
14일
부품음
21일
주름, 부풀음
18일
주름, 부풀음
부착성
(ASTM D3359)
5B 4B 4B 5B 5B
내염수
(ASTM B117)
48시간 이상 24시간
부풀음 발생
36시간
부풀음 발생
48시간 부풀음 발생 48시간 부풀음 발생
경도
(ISO 15184)
H F HB F F
상기 내수성 시험결과에 따르면, 실시예 1의 경우 30일 이상 경과하여도 도막에 이상이 없었으며, 비교예 4-1 내지 4-4는 각각 12일, 14일, 21일 및 18일 경과후에 도막이 일부 주름 및 부풀음이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로 부착성 결과에 따르면, 실시예 4-1과 비교예 4-3 및 4-4의 경우 5B의 우수한 부착성 결과를 보였으며, 수지분이 적은 비교예 1과 2의 경우 약간 부착강도가 떨어짐을 확인할 수 있었다.
다음으로, 내염수 결과에 따르면, 실시예 4-1의 경우 48시간 이상 경과하여도 도막에 이상이 없었으며, 비교예 4-1 내지 4-4는 48시간 이내 도막 부풀음이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
마지막으로 연필경도를 통한 도막의 경도 시험결과에 따르면, 실시예 4-1의 경우 H의 결과값을 보였으며, 수지분이 많은 비교예 4-2의 경우 HB의 도막 경도값을 보였고 나머지 비교예 4-1과 4-3 및 4-4의 경우 F의 결과값을 보였다.
결과적으로, 본원발명의 수성 에폭시 수지가 적정범위 미만 또는 초과되는 경우 기계적, 화학적 물성이 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며, 종래 유화제를 사용한 비교예 3과 비교예 4 보다 제미니 유화제를 사용한 실시예 1이 우수함을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기 결과로부터 확인되듯이 본 발명에 따른 수성 에폭시 수지는 주제와 경화제의 혼합에 용이하여 물을 10 중량% 이상 희석할 필요가 없는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 수지를 이용하여 제조된 도료는 작업성, 기계적 물성 및 화학적 물성이 우수하여 관련 산업 분야에서 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 수성 에폭시 수지 35~65 중량부와, 유색안료, 체질안료 및 방청안료로 이루어지는 안료 35.5 중량부와, 첨가제 2.8 중량부로 이루어지는 주제부; 및
    경화제 수지와 용제로 이루어지는 경화제부를 포함하여 이루어지고,
    상기 주제부와 경화제부는 10 : 1로 배합되며,
    상기 수성 에폭시 수지는 에폭시 수지와 하기 화학식 1로 표시되는 제미니형에폭시 유화제를 100: 1~30 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는,
    수성 에폭시 도료:
    [화학식 1]

    (단, 상기 화학식 1에서,
    상기 PRO는 폴리알킬렌옥사이드이고,
    상기 A는 R1-(EO)n(PO)m(EO)r-Z 이고,
    상기 E는 질소와 결합한 글리시딜 화합물이고,
    상기 R1는 탄소수 1 내지 10의 포화 또는 불포화 알킬기이고,
    상기 EO는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)이고,
    상기 PO는 프로필렌 옥사이드(Propylene Oxide)이고,
    상기 n과 m은 1 내지 100, r은 0 내지 100으로 상기 n과 m의 비율은 (n+r) : m = 1~8 : 1 이고,
    상기 Z는 탄소수 2 내지 5의 치환된 하이드로카빌 또는 하이드로카빌옥시 또는 미포함됨).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌옥사이드는 폴리프로필렌옥사이드인 것을 특징으로 하는, 수성 에폭시 도료.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 및 노볼락 에폭시 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수성 에폭시 도료.
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