Способ получения модифицированных алкидных смол

 

Использование: в качестве пленкообразующих в производстве лаков, эмалей для окрашивания наружной поверхности оборудования и конструкций химических производств. Сущность: модифицированные алкидные смолы получают следующим образом: талловое масло или его жирные кислоты, или их смесь с синтетическими жирными кислотами C₁₀-C₂₀ совмещают с малеиновым ангидридом при 170 - 180°С в течение 1,5 - 2,0 ч, вводят 1,1 - 1,3% от реакционной массы ε -капролактама и осуществляют гидролиз полученного продукта при 170 - 200°С в течение 0,5 - 1,0 ч до получения продукта с аминным числом 0,60 - 1,15 мг HCI/г. Переэтерификацию со смесью глицерина и пентаэритрита (массовое соотношение 1 : 1,12 - 1,18) проводят при 230 - 240°С до достижения растворимости продукта в спиртобензольной смеси, затем снижают температуру реакционной массы до 220°С, загружают 2,16 - 2,98% адипиновой кислоты, выдерживают в течение 1 ч, загружают 1,1 - 1,3% стирола, выдерживают при 220°С 0,5 ч и проводят поликонденсацию полученного продукта с фталевым ангидридом. 3 табл.

Изобретение относится к области получения безмасляных алкидных смол, используемых в качестве пленкообразующих в производстве алкидных лаков и эмалей, в частности для окрашивания наружной поверхности оборудования и конструкции химических производств.

Известен способ получения модифицированных алкидных смол на основе многоатомного спирта, фталевого ангидрида и таллового масла, согласно которому для снижения жирности смол вводят адноатомные спирты [1]. При этом повышается твердость и истираемость покрытий, но защитные свойства покрытий недостаточно высоки.

Известен способ получения модифицированных алкидных смол путем взаимодействия таллового масла или его жирных кислот, или их смеси с СЖК С₁₀-С₂₀, масла ПОД, многоатомного спирта, с последующей поликонденсацией с фталевым ангидридом в присутствии малеинового ангидрида [2]. Покрытия на основе этих смол имеют хорошие защитные свойства, однако кислотостойкость и износостойкость недостаточно высоки.

Целью изобретения является повышение кислотостойкости и износостойкости покрытий на основе алкидных смол.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения модифицированных алкидных смол, осуществляемом путем взаимодействия таллового масла или его жирных кислот, или их смеси с синтетическими жирными кислотами С₁₀-С₂₀, масла ПОД, многоатомного спирта, с последующей поликонденсацией с фталевым ангидридом в присутствии малеинового ангидрида, в качестве многоатомного спирта используют смесь глицерина и пентаэритрита при их массовом соотношении 1: (1,12-1,18) и дополнительно вводят 1,1-1,3% от массы реакционной смеси ε -капролактама 2,16-2,98% от массы реакционной смеси адипиновой кислоты и 2,03-2,54% от массы реакционной смеси стирола, причем сначала осуществляют малеинизацию масла ПОД при 170-180^оС в течение 1,5-2,0 ч, вводят в ε -капролактам и осуществляют гидролиз полученного продукта при 170-200^оС в течение 0,5-1,0 ч для получения продукта с аминным числом 0,60-1,15 мг НСI/г с последующей переэтерификацией с многоатомным спиртом введением адипиновой кислоты и стирола и поликонденсацией с фталевым ангидридом.

Основными компонентами алкидных смол, получаемых по изобретению, являются технологические отходы - масло ПОД и талловое масло, его жирные кислоты (ЖКТМ). Масло ПОД (ТУ 6-03-476-82) является многотоннажным технологическим отходом капролактама, выделяется на стадии ректификации продуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола.

Основные компоненты масла ПОД - циклогексанол (до 20%), циклогексанон (до 10%), 2-циклогексилиденциклогексанон (до 16%), циклогександиол-1,2 (до 4%), циклогексиловые эфиры (до 60%), продукты полимеризации и поликонденсации (до 45%). Иодное число - 40-90 г I₂/100 г, содержание карбонильных групп - 6-10%, гидроксильное число - 80-220 мгКОН/г.

Жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ) (ГОСТ 14845-79) - компоненты таллового масла, выделяемого из сульфатного мыла - побочного продукта производства целлюлозы из древесины хвойных пород сульфатным методом.

Основные компоненты ЖКТМ - смеси пальмитиновой (6-8%), олеиновой (41-48 мас.%), линолевой (36-39 мас.%) и смоляных кислот (2-3 мас.%).

В ряде рецептур алкидных смол по изобретению используют смесь таллового масла или ЖКТМ и синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₂₀ (СЖК С₁₀-С₂₀), их общее количество составляет 11,44-15,03 мас.%.

П р и м е р 1. В трехгорлую колбу с мешалкой, термометром, ловушкой и обратным холодильником загружают 39,63 г масла ПОД и 2,86 г малеинового ангидрида. Смесь нагревают до температуры 180^оС и при этой температуре выдерживают 0,5 ч до содержания свободного малеинового ангидрида 0,4%. Затем в смесь добавляют 1,30 г ε -капролактама и проводят гидролиз в течение 1 ч до содержания кислотного числа 15 мг КОH/ч и аминного числа 0,8 мгHCI/г.

По завершении гидролиза вводят 11,44 г ЖКТМ, температуру смеси поднимают до 230-240^оС и выдерживают в течение 1 ч. После выдержки смеси загружают смесь многоатомных спиртов - 7,43 г глицерина и 8,31 г пентаэритрита и при температуре 245^оС проводят переэтерификацию до достижения растворимости пробы реакционной массы в спирто-бензольной смеси 1:3. Смесь охлаждают до 220^oС, загружают 2,16 г адипиновой кислоты, выдерживают в течение часа. Затем загружают 2,3 г стирола, поддерживают температуру 200-220^оС и выдерживают 0,5 ч, после чего смесь охлаждают до 170^оС, загружают 24,84 г фталевого ангидрида, нагревают до 245^оС и проводят поликонденсацию до достижения кислотного числа К.ч. 18 мгКОН/г и вязкости 60% р-ра в кислоте 70с по В3-4 при 20^оС.

В примерах 2-10 синтез смол проводился по технологии, аналогичной примеру 1. Рецептура смол приведена в табл.1, условия синтеза - в табл.2.

П р и м е р 11. В трехгорлую колбу с мешалкой, термометром и обратным холодильником загружают 40 г масла ПОД и 2,65 г малеинового ангидрида. Смесь нагревают до температуры 180^оС и при этой температуре выдерживают 0,5 ч до содержания свободного малеинового ангидрида 0,4%. Затем в реакционную смесь вводят 12,77 г ЖКТМ. Температуру смеси поднимают до 230-240^оС и выдерживают в течение 1 ч. Затем загружают 7,56 г глицерина и 9,52 г пентаэритрита и при температуре 245^oС проводят переэтерификацию до достижения растворимости пробы реакционной массы в спирто-бензольной смеси в соотношении 1: 3. Смесь охлаждают до 220^оС, загружают 2,20 г адипиновой кислоты, выдерживают в течение 1 ч. При этой же температуре загружают 2,1 г стирола, выдерживают 0,5 ч, после чего охлаждают до 180^оС и вводят 1,2 г Ε -капролактам, проводят гидролиз в течение 1 ч, температуру понижают до 160^оС, загружают 22 г фталевого ангидрида, нагревают до 245^оС и проводят поликонденсацию до достижения К.ч. - 16 мгКОН/г и вязкости 60% раствора в ксилоле 50-60с по В3-3.

П р и м е р 12. В трехгорлую колбу с мешалкой, термометром, ловушкой и обратным холодильником загружают 42,8 г таллового масла, 22 г фталевого ангидрида, 17 г пентаэритрита, нагревают до 220^оС, проводят процесс этерификации до К.ч. 30 мгКОН/г, затем реакционную смесь охлаждают до 180^оС и вводят 17 г масла ПОД и 1,2 г Ε-капролактама, выдерживают 1 ч. Затем подключают азеотропную систему, нагревают до 240^оС и при этой температуре проводят стадии полиэтерификации. Процесс ведут до К.ч. 18 мгКОН/г и вязкости 60% раствора в ксилоле 55с по В3-4.

В табл.3 приведены свойства покрытий на основе алкидных смол.

Таким образом, способ получения модифицированных алкидных смол по изобретению позволяет повысить кислотостойкость и износостойкость покрытий на основе модифицированных алкидных смол.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛКИДНЫХ СМОЛ путем взаимодействия таллового масла или его жирных кислот или их смеси с синтетическими жирными кислотами С₁₀ - С₂₀, масла ПОД, многоатомного спирта, с последующей поликонденсацией с фталевым ангидридом в присутствии малеинового ангидрида, отличающийся тем, что, с целью повышения кислотостойкости и износостойкости покрытий на основе алкидных смол, в качестве многоатомного спирта используют смесь глицерина и пентаэритрита при их массовом соотношении 1 : (1,12 - 1,18), дополнительно вводят 1,1 - 1,3% от массы реакционной смеси ε-капролактама, 2,16 - 2,98% от массы реакционной смеси адипиновой кислоты и 2,03 - 2,54% от массы реакционной смеси стирола, причем сначала осуществляют малеинизацию масла ПОД при 170 - 180^oС в течение 1,5 - 2,0 ч, вводят ε -капролактам и осуществляют гидролиз полученного продукта при 170 - 200^oС в течение 0,5 - 1,0 ч до получения продукта с аминным числом 0,60 - 1,15 мг HCL/г с последующей переэтерификацией многоатомным спиртом, введением адипиновой кислоты и стирола с поликонденсацией с фталевым ангидридом.