Способ получения алкидных смол

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 08 G 63 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

«0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3753729/23-05 (22) 13.06.84 (46) 23.03.86. Бюл. Р 11 (72) P .M.Ëèâøèö, P .А. Семина, Т.С.Симоненко, Л.Г.Воробьева, Л.П.Степанова, А.Н.Мартыненко, М.M.Ôàëüêîâè÷, Г.И.Агафонов и В.П. Савченкова (53) 678 ° 674(088.8) (56) Сорокин М.Ф. Шоде Л.Г.

Кочнова З.А. Химия и технология пленкообразующих веществ.-М.: Химия,, 1981, с. 125-135.

Авторское свидетельство СССР

У 821450, кл. С OS G 63/48, 1981. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ

СМОЛ путем взаимодействия кубово, го остатка стадии ректификации производства капролактама с раститель„,80„„1219598 A ным маслом, многоатомным спиртом и последующей поликонденсации полученного продукта с ангидридом дикарбоновой кислоты, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения водостойкости покрытий на основе алкидных смол и снижения их пористости, кубовые остатки стадии ректификации производства капролактама предварительно нагревают при

230-250 С до получения продукта с вязкостью 507-ного раствора в растительном масле 30-70 с, смешивают его с 35-60Х от общей загрузки растительного масла в соотношении

50-60:40-50 соответственно и фильтруют с последующим введением оставшегося количества растительного масла и остальных компонентов реакционной смеси.

1219598

Изобретение относится к области получения алкидных смол, которые применяются в производстве лакокрасочных материалов для получения защитных, декоративных, электроизоляционных и других полимерных покрытий.

Цель изобретения — повышение твердости и водостойкости покрытий на основе алкидных смол и снижение их пористости.

Кубовые остатки стадии ректификации производства капролактама, используемые для получения алкидных смол, имеют следующий состав, мас. :

Олигомеры циклогексанона 61-66

2-Циклогексилиденциклогексанон 12-24

Циклогексанон 1-2

Циклогексанол 3-10

Легколетучие компоненты 2-3

Фенол 1-2

Адипаты натрия 2,5-8

Кубовые остатки характеризуются следующими показателями: плотность (при 20 С) 0,98-1,02 г/см, гидроксильное число 80-.200 мг КОН/r кис.лотное число 0-5 мг КОН/г, число омыления 30-80 мг КОН/г, йодное число

20-70 мг КОН/100 r, содержание воды

0,5-3,0 мас. .

Пример 1. Синтез алкидной пентафталевой смолы блочным способом

1 стадия. Олигомеризация кубовых остатков производства капролактама.

В реактор с обогревом, оборудованный мешалкой, азеотропной установкой, состоящей из вертикального (труба в трубе) и горизонтального (кожухотрубчатого) конденсаторов и разделительного сосуда с линиями перелива ксилола в реактор и реакционной воды в сборник, загружают кубовые остатки производства капролактама.

Включают мешалку и поднимают температуру реакции в реакторе со скоростью 60 град/ч до 180 С, 40 град/ч до 230 С и 10-12 град/ч до 250 С и выдерживают при этой температуре, Образующиеся в результате олигомеризации кубового остатка низкомолекулярные продукты и не вступившие в реакцию летучие компоненты отгоняют из реакционной массы в разделительный сосуд (линия перелива ксилола в реактор закрыта). Реакцию

ЗО

4О

44

5G

55 считают законченной при получении продукта, 50 -ный раствор которого в растительном масле имеет заданные показатели (условная вязкость 32 с и содержание нелетучих веществ

76,) ).

Контроль показателей начинают проводить при достижении температуры о реакционной массы 230 С и проводят через каждый час.

Затем реакционную массу охлаждают до 150"С и смешивают с растительным маслом в соотношении 50:50 мас. ., которое подают в реактор предварительно нагретым до 10с1-120 С. Смесь перемешивают при 100-120 С до получения однородного раствора ° Раствор

0 охлаждают до 50-70 С и фильтруют выделившийся осадок через одну ступень 42-патронного фильтра Куно микронажа 125 мкм (один проход через

Филь .. p) .

2 стадия. Переэтерификация (алкоголиэ растительного масла).

Синтез алкидной смолы блочным способом проводят в обогреваемом реакторе с мешалкой, оборудованном уловителем погонов барботажного типа (состоящим из вертикального и горизонтального конденсаторов типа труба в трубе). Выходная труба последнего опущена в бачок, заполненный водой.

В реактор загружают растительное масло, раствор олигомера, полученный на стадии 1, включают обогрев и мешалку. Температуру в реакторе поднимают до 180 С (60 град/ч), затем загружают пентаэритрит и катализатор переэтерификации — Na СО я а

Продолжают поднимать температуру до

240-250 С. При этой температуре проводят алгоголиз растительного масла, Контроль реакции осуществляют по растворимости пробы в этиловом спир re.

3 стадия. Поликонденсация.

Температуру в реакторе снижают о до 180 С, загружают фталевый ангидрид и вновь поднимают температуру до о

240 С, собирая образующуюся в результате взаимодействия фталевого ангидрида с гидроксилсодержащими продуктами алкоголиза растительного масла воду в уловителе погонов. о

При температуре 240 С реакционную массу выдерживают до достижения заданного кислотного числа и вязкости. После этого температуру в реакто

3 1 ре понижают до 180 С, реакционную массу перекачивают для растворения в смеситель, предварительно заполненный органическим растворителем и снабженный мешалкой.

4 стадия. Фильтрация готового продукта.

После полного растворения реакционной массы раствор (лак) охлаждают до 50-70 С и фильтруют через две ступени 42-патронных фильтров

Куно, микронажа: 1 ступень — 50 мкм, 11 ступень — 5 мкм. Через каждую ступень лак пропускают один раз.

Пример 2. Синтез алкидной глифталевой смолы блочным методом.

Соотношение олигомеризованного кубового остатка производства капро-. лактама и соевого масла в растворе составляет 60:40 мас. соответст венно.

1 стадию синтеза (получение раствора олигомеризованного кубового остатка стадии ректификации производства капролактама) проводят по методике примера 1. Далее синтез алкидной смолы проводят аналогично при меру 1.

Пример 3. Синтез алкидной r пентафталевой смолы по известному способу L 2J азеотропным методом.

1 стадия. Переэтерификация.

В реактор с обогревом, оборудованный мешалкой и азеотропной установкой (состоящей из вертикального и горизонтального конденсаторов и разделительного сосуда с линиями слива ксилола в реактор и реакционной воды в сборник), загружают растительное масло, кубовые остатки производства капролактама. Поднимают температуру (60 град/ч) в реакторе о цо 180 С, загружают пентаэритрит и кальцинированную соду. Далее поднимают температуру до 200 С со скоростью 10-20 град/ч, отгоняя из реакционной массы летучие компоненты кубового остатка, которую собирают в разделительном сосуде (линия возврата ксилола в реактор перекрыта).

Далее температуру реакционной массы поднимают (60 град/ч)до 240-250 С и выдерживают при этой температуре до завершения алгоголиза растительного масла. При этом летучие компоненты кубового остатка, выкипающие из реакционной массы при этой температуре, возвращают в реактор (для

219598 чего подают хладагент в вертикальный конденсатор) .

2 стадия. Поликонденсация.

Температуру в реакторе снижают до о

180 С, загружают фталевый и малеиновый ангидрид, ксилол. Из разделительного сосуда сливают погоны первой стадии синтеза и заполняют его до перелива ксилолом (линию слива кси10 лола в реактор открывают). Затем температуру в реакторе поднимают до

240 С и выдерживают реакционную массу при этой температуре до требуемых показателей кислотного числа и вязкости. Реакционную воду отгоняют из реактора в виде азеотропа с ксилолом и собирают в разделительном сосуде.

Растворение реакционной массы в

2О органическом растворителе производят так же, как в примере 1.

3 стадия. Фильтрация готового продукта.

Лак при 50-70 С фильтруют через три ступени 42-патронных фильтров

Куно, микронажа: 1 ступень — 125 мкм (i проход лака), 11 ступень — 50 мкм (1 проход лака), 111 ступень — 5 мкм (не менее 8 проходов лака через ступень до достижения необходимой чистоты).

Пример 4. Синтез алкидной глифталевой смолы азеотропным методом.

Соотношение олигомеризованного кубового остатка производства капролактама и растительного масла в раст воре составляет 55:45 мас. .

1 стадию синтеза (получение раствора олигомеризованного кубового остатка производства капролактама) проводят по методике примера 1. ДаЮ лее синтез алкидной смолы проводят аналогично примеру 3, загружая в

45 реаК ор Раствор продукта олигомеризации стадии 1 и исключая отгонку летучих соединений на стадии алкоголиза. Фильтрацию готового лака осуществляют по методике примера 1.

П р.и м е р 5. Синтез алкидной пентафталевой смолы по известному способу L17.

Синтез проводится аналогично приI меру 1 начиная со стадии переэтери55 фикации, только вместо раствора продукта олигомеризации стадии 1 в растительном масле в реактор загружается канифоль, которая расплавляется

1219598

Таблица 1

Способ

Предлагаемый

Известный

Известный

1 стадия. Олигомеризация кубовых остатков производства капролактама

4. 15-4 . 30

Олигомериэация при

230-250 С, ч.омин

2.00-2.30

О. 30-1 .О

2(!25) 2.00-3.00

2-3 в реакторе при 130-150 С. После этого включается мешалка.

Пример б. Синтез алкидной пентафталевой смолы аэеотропным способом.

Соотношение олигомеризованного кубового остатка производства канро лактама и подсолнечного масла в растворе составляет 60:40.

Синтез алкидной пентафталевой смолы проводят по методике примера 1 с той разницей, что выдержку на стадии олигомеризации кубовых остатков производства капролактама проо водят при 230 С до вязкости раствора в соевом масле по В3-4 70 с. Показатели готового лака следующие: вязкость (В3-4, 20 С) 73,0 с, содержание нелетучих веществ 57%, скорость высыхания до степени 3 при

80 С 1,5 ч, твердость покрытия по

М-3 0,41, остальные свойства, как у лака, полученного по примеру 2.

Температурный интервал олигоме-. ризации кубовых остатков производства капролактама 230-250 С опредеСтадии получении алкидных смол

Подъем температуры до

230 С, ч мин

Охлаждение до 100-120 С и растворение в растительном масле, ч. мин

Фильтрация, количество ступеней фильтрации (микронаж фильтра, мкм) Продолжительность фильтрации

Количество использованных фильтров

Итого по 1 стадии 8.45-11.00 ляется химическими реакциями, приводящими к получению олигомернеобходимой молекулярной массы и состава.

При выдержке кубовых остатков при о температуре ниже 230 С получается продукт с гидроксильным числом

130-140 мг КОН/г и содержанием нелетучих веществ 60-65%, так как при этой температуре не вступают в реакцию содержащиеся в кубовых остатках ненасыщенные кетоны и не происходит алкоголиза эфиров низших спиртов высшими.

При проведении олигомериэации кубовых остатков при температуре выше 250 С образующиеся продукты плохо растворяются в растительных маслах, а в ряде случаев нерастворимы вообще.

В табл. 1 приведены сравнительные данные по продолжительности технологических процессов получения алкидных смол; в табл. 2 — рецептуры

2S алкидных смол; в табл. 3 — свойства лаков и покрытий на основе синтезированных смол.

1219598

Известный

51l

Предлагаемый

2 стадия. Переэтерификация

1.00-2.00 (180-200"С) 0.45-1.00 (240-250) 2.00-3.00 (250-260) 0. 45-1 . 00 (230-240) 3 стадия. Поликонденсация.

7.00-9.00 (240-250) 5.00-7 ° 00

4 стадия. Фильтрация

50,5

2.00-2.30

3-4 (1-2 ступ)

1 (3 ступ) 2-3

В слое лака, нанесенном на стекло, механических примесей и сыпи нет, лак прозрачный

23.30-30.30

Стадии получении алкидных смол

Продолжительность отгонки летучих, ч. мин!

Продолжительность стадии, ч мин (Т,С) Продолжительность, ч.мин (т, С) Продолжительность стадии растворения (с охлаждением, ч.мин

Количество ступеней фильтрации

Иикронаж (мкм по ступеням) Продолжительность, ч. мин

Количество использованных комплектов, шт (на каждой ступени) Чистота лака после фильтрации

Общая продолжительность синтеза

Продолжение табл. 1

Способ

Известный (.23

9.00-11.00 16.00-18.0 (240-250) (250-260) 5.00-7.00 5.00-7.00

125, 50,5 50,5

20.00-23.00 4.15-6.00

35.45-46.00 27.15-34

1219598

Т а O tt It ц а ов ° пас.2, в рецептуре по вру

18,9ã

14, 79

18tctto льиякоа

Мйсло подсолпечиое

Масло s9tttottoo

Ваикфоль

Павтеврктрит

25жцаркв

28,62

23 ° 15

23,75

2,4!

5,99

7,19

7„19

7,40

8,22

15,13

12 „02

34алеииовмй авгий рид

0,54 0,69 1,33

Оргавкческкй раствоумтапь (ксилол) 26,80 46,00 52 ° ОО 46,00

46,00

Уайт-спирит

Ее@ряс АР 150/200 ю

17,92

Еаталкватор перестав"4 р Матс01

0,05-0,07 от васа масла

10,78 16,l6 10 73

Врбовма остаткп проивводства капролактама

7,45

Т а б л а ц а 3

2 3 4 5

Вязкость лака по ВВ-4 при

200,с

6Э

Содариавке иалетучкк векеств, 2

41,8 53900

52,9

55,0 .

54 В l

Скорость вмсмкааия до степеви 3 прк 80 C ч

1,5 1,5

1,5 1,5

1,5

Твердость покрмткй пР Н"3

0 ° 37

0,33 0,3$ 0,28

0,38

Прочвость покрмткя к удару, кг/смт

50

Прочаость пра te3гибе,we . 4дгевкя, балам

Водостойхость, сут

Пористость плавки, бйллм

60 5

1 2

54 30

Konawocrso пор кв

1 ск поверккоств

Отсутствуют

l4-!8 Отсут- 4-5 ствувт

ВНИИПИ Заказ 1231/34 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4