Способ получения алкидных смол

Изобретение относится к способам получения алкидных смол, которые можно использовать в качестве добавок при создании лакокрасочных покрытий с водо-, масло-, бензоотталкивающими свойствами. Техническая задача - расширение ассортимента отечественных алкидных смол и повышение водо-, масло-, бензоотталкивающих свойств покрытий с их использованием. Предложен способ получения алкидных смол взаимодействием многоатомного спирта (глицерин, пентаэритрит или их смесь в массовом соотношении 1:1) с модификатором (фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400) и фталевым ангидридом при молярном соотношении реагентов 1:(0,2-0,4):1 соответственно. Реакционную смесь многоатомного спирта и модификатора перемешивают 30-40 мин при 100-110°С, вводят фталевый ангидрид и продолжают процесс 50-60 мин при 170-180°С. Способ позволяет получить алкидные смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г, придающие лакокрасочным покрытиям водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к способам получения алкидных смол, которые могут быть использованы в качестве добавок при создании лакокрасочных покрытий с водо-, масло-, бензоотталкивающими свойствами.

Известен способ получения алкидных смол путем полимеризации льняного масла с многоатомным спиртом при 220-240°С с последующим взаимодействием полученного продукта со смесью фталевого ангидрида и модификатора при их молярном соотношении 1:(2-6) соответственно при 170-180°С до получения алкидной смолы с кислотным числом не более 40 мг КОН/г. В качестве модификатора используют ангидрид ряда тетрагидрофталевой кислоты, выбранный из группы: тетрагидрофталевый ангидрид, 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, эндометилентетрагидрофталевый ангидрид (RU 2057148, кл. С 08 G 63/48, 27.03.96).

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ получения алкидных смол путем поликонденсации многоатомного спирта, модификатора и фталевого ангидрида при температуре 200-205°С в течение 4 ч. В качестве модификатора используют смесь синтетических жирных кислот ряда С₁₀-С₁₆ с фракцией гидрированною хлопкового масла, имеющей температуру кипения 192-195°С при давлении 6-8 мм рт.ст., при соотношении компонентов смеси 30:70-50:50 (SU 443888, кл. С 08 G 63/48, С 09 D 3/64, 25.09.74).

Недостатками известных способов являются относительно высокие температуры процессов полимеризации и поликонденсации, а также низкие водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства покрытий, полученных на основе данных алкидных смол.

Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента отечественных алкидных смол и повышение водо-, масло, бензоотталкивающих свойств покрытий с их использованием.

Данный результат достигается тем, что в способе получения алкидных смол путем взаимодействия многоатомного спирта с модификатором и фталевым ангидридом, в качестве модификатора используют фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400, а в качестве многоатомного спирта - глицерин, пентаэритрит или их смесь в массовом соотношении 1:1, и процесс ведут при молярном соотношении многоатомного спирта, модификатора и фталевого ангидрида 1:(0,2-0,4):1 соответственно до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г. При этом реакционную смесь многоатомного спирта и модификатора перемешивают в течение 30-40 мин при 100-110°С, вводят фталевый ангидрид и процесс продолжают 50-60 мин при 170-180°С.

Отличительной особенностью предложенного способа является использование в качестве многоатомного спирта глицерина, пентаэритрита или их смеси в соотношении 1:1, а в качестве модификатора - фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400, содержащих объемные перфторорганические радикалы, соединенные с углеводородными фрагментами, что позволяет получить алкидную смолу, которая полностью совмещается с органической частью лакокрасочного материала, сообщая покрытию водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства.

Фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400 (ТУ 1229-027-27992970-01) представляют собой продукт окисления гексафторпропилена кислородом при температуре (-30)-(-65)°С в присутствии фтора при объемном соотношении фтора и кислорода (0,1-1,1):(98,9-99,9).

Использование фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой менее 1200 не позволяет получить алкидные смолы, придающие лакокрасочным покрытиям повышенные водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства. Применение фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой более 1400 может привести к снижению адгезии лакокрасочного покрытия к подложке.

Синтез алкидных смол при иных молярных соотношениях реагентов, кроме заявленных, не позволяет получить покрытия с высокими водо-, масло-, бензоотталкивающими свойствами.

Алкидная смола по изобретению имеет следующие характеристики:

Внешний вид	бесцветный порошок.
Условная вязкость при температуре
(20+2)°С для 50% р-ра в ацетоне по
ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм	35-60 с
Молекулярная масса	1700-1900
Кислотное число	15-20 мг КОН/г

Способ получения алкидной смолы заключается в следующем.

В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, загружают 0,1 моля многоатомного спирта и при перемешивании добавляют 0,02-0,04 моля фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400. Реакционную смесь перемешивают при 100-110°С в течение 30-40 мин. После этого в колбу вводят 0,1 моля фталевого ангидрида и процесс продолжают в течение 50-60 мин при температуре 170-180°С до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/ г. Молярное соотношение реагентов 1:(0,2-0,4):1 соответственно.

Полученную смолу растворяют в ацетоне (массовое соотношение 1:1) и вводят в лакокрасочные материалы (ЛКМ) в количестве 1,0-5,0% от массы ЛКМ.

Пример 1. В четырехгорлую колбу загружают 9,3 г (0,1 м) глицерина и при перемешивании добавляют 20 г (0,02 м) фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400. Реакционную смесь нагревают до 110°С и перемешивают в течение 30 мин. Затем в реакционную массу добавляют 13,4 г (0,1 м) фталевого ангидрида и процесс ведут в течение 50 мин в интервале температур 170-180°С до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г. Молярное соотношение реагентов при синтезе смолы составляет 1:0,2:1 соответственно.

Пример 2. В четырехгорлую колбу загружают 13 г (0,1 м) пентаэритрита и при перемешивании добавляют 30 г (0,03 м) фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400. Реакционную смесь нагревают до 105°С и перемешивают в течение 35 мин. Затем в реакционную массу добавляют 13,4 г (0,1 м) фталевого ангидрида и процесс ведут в течение 55 мин в интервале температур 170-180°С до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г. Молярное соотношение реагентов при синтезе смолы составляет 1:0,3:1 соответственно.

Пример 3. В четырехгорлую колбу загружают смесь 5,5 г (0,058 м) глицерина и 5,5 г (0,042 м) пентаэритрита и при перемешивании добавляют 40 г (0,04 м) фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400. Реакционную смесь нагревают до 100°С и перемешивают в течение 40 мин. Затем в реакционную массу добавляют 13,4 г (0,1 м) фталевого ангидрида и процесс ведут в течение 60 мин в интервале температур 170-180°С до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г. Молярное соотношение реагентов при синтезе смолы составляет 1:0,4:1 соответственно.

Пример 4. Синтез алкидной смолы проводят, как в примере 1, но в качестве модификатора используют фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 900-1100.

Пример 5. Синтез алкидной смолы проводят, как в примере 2, но в качестве модификатора используют фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1500-1700.

Для проведения сравнительных испытаний полученные смолы растворяли в ацетоне и добавляли в эмаль МЛ-1110-1 (ТУ 2312-007-00204151-2000) в количестве 1,0% от массы эмали, которую наносили на стеклянные и металлические пластины. Покрытия отверждали при 130°С в течение 30 мин.

Качественные показатели полученных покрытий в сравнении с покрытием по прототипу представлены в таблице.

Применение предложенного способа позволяет расширить ассортимент алкидных смол, которые могут быть использованы в качестве добавок в ЛКМ, придавая покрытиям водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства.

Таблица
Показатели	Свойства покрытий по примерам	Прототип
1	2	3	4	5
Краевой угол смачивания по воде, °	90	100	95	75	95	60
Краевой угол смачивания по маслу, °	60	70	65	55	70	45
* Стойкость покрытия при температуре (20±2)°С к статическому воздействию воды, ч	96	100	98	70	95	60
* Стойкость покрытия при температуре (20±2)°С к статическому воздействию минерального масла, ч	100	110	107	70	90	55
* Стойкость покрытия при температуре (20±2)°С к статическому воздействию бензина, ч	12	15	14	9	11	7
Твердость пленки по маятниковому прибору типа М-3, у.е.	0,60	0,65	0,62	0,55	0,62	0,62
Прочность пленки при растяжении, мм	8,5	8,7	8,6	8,0	8,5	6,7
Адгезия пленки, баллы	1	1	1	1	2	1-2

* Примечание: испытания проводились по ГОСТ 9.403-80 метод А

1. Способ получения алкидных смол путем взаимодействия многоатомного спирта с модификатором и фталевым ангидридом, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 1200-1400, а в качестве многоатомного спирта - глицерин, пентаэритрит или их смесь в массовом соотношении 1:1 и процесс ведут при молярном соотношении многоатомного спирта, модификатора и фталевого ангидрида 1:(0,2-0,4):1 соответственно до получения алкидной смолы с кислотным числом 15-20 мг КОН/г.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционную смесь многоатомного спирта и модификатора перемешивают в течение 30-40 мин при 100-110°С, вводят фталевый ангидрид и процесс продолжают 50-60 мин при 170-180°С.