小林 敏勝
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
図1に示すような、炭素原子2個と酸素原子1個が形成する三員環をエポキシ基と言います。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂
一般的には、エポキシ基を分子中に2個以上有する化合物をエポキシ樹脂と呼びます。エポキシ基にメチレン基が付いた官能基はグリシジル基と呼ばれます。
主な塗料用のエポキシ樹脂は、図1のビスフェノールA型エポキシ樹脂で、原料が図1に示したビスフェノールAなので、この名称があります。ビスフェノールA構造では、2つのベンゼン環に挟まれた炭素原子に2つのメチル基が付いていますが、メチル基のないエポキシ樹脂もあり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂と呼ばれます。
ビスフェノール型以外にも、図2に示すノボラック型エポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂も塗料に用いられることもあります。
ノボラック型エポキシ樹脂(a)と脂環式エポキシ樹脂の一例(b)
エポキシ基は反応性に富む官能基で、図3に示すように、アミン（アミノ基）やカルボキシル基、水酸基などと、常温もしくは加熱により反応し、熱硬化性塗膜を形成します。
エポキシ基の反応
図3に示す反応では、脱離生成物がないので、硬化に伴う体積収縮が少ないという特徴があります。
耐食性、耐薬品性、被塗物への密着性が優れており、高硬度の塗膜が得られます。また、電気絶縁性も優れていますので、塗料以外にも電気封止材料などにも用いられます。
ビスフェノール型エポキシ樹脂などベンゼン環を分子中に含むものは、紫外線には弱く、耐候性・耐光性は不良です。また、硬度が高くて強直である反面、脆くて衝撃に弱いところがあります。
エポキシ基の反応では、図3に示すように水酸基が生成します。これは他の熱硬化性樹脂にはみられない特徴です。この水酸基は、金属表面上の酸化膜との問で強い水素結合を形成し、金属性被塗物との密着性に寄与すると言われています。
密着性の良好な理由としては、他にも、フェノキシ酸素（図1でベンゼン環の横の酸素原子）と炭素間での結合解離と、解離吸着により金属表面と結合するという説1)もあります。ラッカータイプのエポキシ樹脂塗料が金属面への密着性が良いのは、このメカニズムと思われます。
主に塗料用として使用されるのはビスフェノールA型エポキシ樹脂です。
金属への密着性が良好な反面、耐候（光）性は不十分なので、防食を目的とした下塗り塗料（いわゆる錆止め塗料）に多く使用されます。エポキシ基を直接硬化剤と反応させて塗膜にする場合と、エポキシ基を利用して他の化合物で変性した変性エポキシ樹脂として用いられる場合があります。
直接硬化剤と反応させる例としては、アミノ基との付加反応（図3a）を硬化機構とする常温硬化型エポキシ樹脂塗料があります。2液常温硬化型塗料として高度の防食性、耐薬品性が要求される用途（大型鋼構造物、船舶、コンクリート構造物等）に使用されます。
硬化剤として使用されるのは脂肪族ポリアミンです。芳香族ポリアミンも硬化剤として使用されますが、反応性が低く、硬化には加熱が必要です。
防食性や耐薬品性に加えて、耐熱性、機械的性質、耐アルカリ性、耐溶剤性にも優れています。
ポリアミンの他に硬化剤として利用されるものとして、ポリカルボン酸、酸無水物、ケチミン、ジシアンジアミド、イミダゾール、ポリメルカプタンなどがあります。
変性して使用する例としては、ジアルカノールアミンなどと反応させて水酸基を持つポリオール樹脂とし、これをブロック化したポリイソシアネートで架橋させるような使い方があります。自動車など工業塗装におけるカチオン電着塗料のバインダー樹脂として使用されます。
粉体塗料のバインダー樹脂としてもビスフェノールA型樹脂は重要です。粉体塗料の場合、ジシアンジアミドなどのアミン類や酸無水物およびフェノール樹脂などが硬化剤として用いられます。
防食性、密着性および耐薬品性は良好ですが、やはり、耐候性は劣るため、埋設管の内外面や自動車の足回り部品など、紫外線の影響が少ない金属製品に使用されます2)。
なお、ビスフェノールAには生殖毒性及び内分泌かく乱性が確認されており、規制動向（現在は液状のビスフェノールA樹脂が化審法の優先評価化学物質の届出対象物質）には注意が必要です。
文献
1) 中澤眞人、J. Jpn.Soc. Colour Mater.（色材）、68、p.424 (1995)
2) 心光秀忠、DNTコーティング技報、16、 p.40(2016)
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