Способ получения уралкидной смолы

Изобретение относится к получению уралкидной смолы, используемой в качестве основы для изготовления лакокрасочных материалов. Проводят синтез алкидной смолы на основе жирных кислот таллового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида и бензойной кислоты в соотношении компонентов (только алкидной части), мас.%: 35-42:17-20:18-21:10-12, далее реакционную смесь нагревают до 240°С до получения смолы с вязкостью 60% раствора 60 с и кислотным числом 15 мг КОН/г, затем реакционную массу охлаждают до 190°С и проводят взаимодействие с диуретаном определенной структуры, взятым в количестве 5-20 мас.%, далее синтез ведут при температуре 200-210°С до полной отгонки бутилового спирта и получения уралкидной смолы с вязкостью 60% раствора 80 с и кислотным числом 6-10 мг КОН/г. Покрытия на основе полученных безизоцианатным способом смол имеют повышенную атмосферостойкость и светостойкость. 3 табл.

 

Изобретение относится к технологии получения алкидных смол, используемых в качестве основы для получения лакокрасочных материалов (ЛКМ).

Широко известны ЛКМ на основе алкидных смол, модифицированных растительными маслами, жирными кислотами растительных масел. Покрытия на основе этих смол имеют хорошие физико-механические свойства, однако недостаточную атмосферостойкость, прочность при ударе.

Для повышения указанных свойств покрытий алкидные смолы модифицируют силиконами, уретанами. Однако дефицит и высокая стоимость указанных модификаторов сдерживает их широкое использование.

Использование изоцианатов в качестве модификатора для получения уралкидных смол сдерживается еще и экологической опасностью в технологии изготовления таких смол.

Поэтому встал вопрос о создании безизоцианатных способов введения уретановых групп в структуру пленкообразующего.

С этой целью был разработан целый ряд новых соединений - олигоциклокарбонатов, таких как Лапролат 301, Лапролат 803, Лапроксид 503М и другие. Имея концевые циклокарбонатные группы, эти соединения отверждаются по реакции уретанообразования с аминами, образуя гидроксиуретановую структуру. Указанные модификаторы используют для создания эпоксиуретановых ЛКМ (SU 1754748, 1992, SU 2263126, 2005 г.)

В указанной ниже работе предлагается использовать дешевое сырье для получения диуретанов, которые используют в качестве отвердителей порошковых эпоксидных красок (Лакокрасочные материалы и их применение. 7-8, 2002).

Технологической задачей являлось создание уралкидных смол безизоцианатным способом для получения быстросохнущих эмалей различных цветов, предназначенных для окраски техники, оборудования, металлических конструкций, подвергающихся атмосферному воздействию в условиях открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного климата.

Задачей изобретения являлось создание уралкидной смолы повышенной атмосферостойкости и светостойкости и покрытий на ее основе.

Известен уралкидный паркетный лак АУ-271 («Полиур»), получаемый реакцией алкидной смолы на основе жирных кислот таллового масла, пентаэритрита и фталевого ангидрида в соотношении 66:25:1 соответственно и толуилендиизоцианата. Однако лак имеет очень узкое применение.

Разработан лак полуфабрикатный уралкидный «Уралак» ТУ 2311-002-59344679-2005 на основе алкидной смолы и толуилендиизоцианата, лак использован в качестве прототипа изобретения. Покрытия на основе этого лака имеют невысокую атмосферостойкость и светостойкость (эмали светлых тонов желтеют).

Технологическая задача решается тем, что в способе получения уралкидной смолы при нагревании в среде растворителя путем взаимодействия алкидной смолы на основе жирных кислот таллового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида с изоцианатным компонентом при нагревании в среде растворителя сначала проводят синтез алкидной смолы на основе жирных кислот талового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида и дополнительно бензойной кислоты в соотношении, мас.% 35-42:17-20:18-21:10-12 (только алкидной части) при температуре 240°С до получения смолы с вязкостью 60% раствора в ксилоле 60 с и кислотным числом до 15 мг КОН/г, затем реакционную массу охлаждают до 190°С и проводят взаимодействие с изоцианатным компонентом, в качестве которого используют диуретан структуры:

в количестве 5-20 мас.%, далее синтез ведут при температуре 200-210°С до полной отгонки бутилового спирта и получения уралкидной смолы с вязкостью 60% раствора 80 с и кислотным числом 6-10 мг КОН/г.

Общая рецептура смолы мас.%:

Жирные кислоты таллового масла35-42
Пентаэритрит17-20
Фталевый ангидрид18-21
Бензойная кислота10-12
Диуретан5-20

Технология получения диуретана состоит из стадии получения моноуретана и стадии получения диуретана.

Моноуретан получают следующим образом: загружают 180,15 г мочевины и 266,7 г бутилового спирта, добавляют 4,5 г (1%) катализатора ZnCl2, нагревают до 120°С в течение 4 часов, при этом выделяется аммиак. Температуру медленно повышают до 130°С и через 10 часов останавливают нагрев, проба показывает отсутствие мочевины. Получают моноуретан структуры:

Далее к 115,2 г моноуретана добавляют 39,9 г формалина и 3-4 г концентрированной ортофосфорной кислоты. Смесь нагревают до 90°С и выдерживают 10 часов до поной отгонки воды. Получают 111,8 г диуретана приведенной ниже структуры и 34 мл воды:

Температура плавления 95-97°С.

(Вирпша З., Бжезинский А. Аминопласты. М.: Химия, 1973. 343 с.)

Пример получения уралкидной смолы.

Загружают 40 г жирных кислот таллового масла, 19 г пентаэритрита, 20 г фталевого ангидрида, 11 г бензойной кислоты и 4% от массы ксилола. Синтез алкидной смолы проводят при 240°С до вязкости 60 с по вискозиметру ВЗ-246 60% раствора в ксилоле и кислотного числа 12,7 мг КОН/г. Затем массу охлаждают до 190°С и добавляют 10 г диуретана приведенной выше структуры. Синтез продолжают при 200-210°С с отгонкой бутанола до прекращения отгонки и до достижения вязкости смолы 80 с (60% раствор с ксилоле) и кислотного числа 6-10 мг КОН/г. Получают уралкидную смолу структуры:

Структура полученных соединений была подтверждена методом ИК-спектроскопии.

Рецептура уралкидной смолы, особенно ее алкидной части (определенные соотношения компонентов, табл.1) была подобрана таким образом, что при введении диуретана менее 5 мас.% не был достигнут положительный эффект, а при введении более 20% диуретана происходит желирование реакционной массы. Показатели свойств лаков на основе уралкидных смол и их покрытий приведены в табл.2.

С целью проведения сравнительных испытаний покрытий на основе предлагаемой уралкидной смолы и прототипа были изготовлены образцы эмали по следующей рецептуре, мас.%

Лак по примерам 1, 2, 3, 4 табл.1700
Диоксид титана рутильной модификации200
Микрокальций (с разм. частиц 2 мкм)30
Сиккатив Со-Pb (1:4)15
Бентонит2,6
Флотационная добавка Т-665,0
Уайт-спирит47,4

Испытания проводились с целью сравнения декоративных защитных свойств покрытий в условиях открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного климата (УХЛ 1) по ГОСТ 9.401-91 метод 6.

Объектами исследований служили следующие системы покрытий: 1 слой грунтовки ГФ-021 и 2 слоя эмали указанной рецептуры при толщине комплексного покрытия 75-85 мкм.

Покрытия прошли испытания 35 циклов по методу 6. Защитные свойства были оценены как защитные А 31 и декоративные АД 2. В условиях умеренного и холодного климата гарантийный срок эксплуатации 4 года. У прототипа соответственно - А 32 и АД 3.

Оценку изменения цвета покрытия определяли согласно существующим нормативным документам: «Материалы лакокрасочные.

Метод определения условной светостойкости ГОСТ 2193», изменение цвета определяли по ЕСЗКС - «Покрытия лакокрасочные. Метод определения внешнего вида по ГОСТ 9.407».

Испытания образцов проводили под лампой ДРТ-400 (метод 1) в течение 10 и 15 часов. Изменения цвета определены в баллах (пятибалльная система) и отражены в табл.3.

Таблица 1
Составы уралкидных смол, мас.%
Наименование компонентовПо изобретению
123Прототип
Жирные кислоты таллового масла
35404255,8
Пентаэритрит17192017,7
Фталевый ангидрид1820216,9
Бензойная кислота101112-
Диуретан приведенной структуры
20105
Толуилендиизоцианат (смесь 2,4 2,6 изомеров)
19,6

Таблица 2
Показатели свойств лаков на основе уралкидных смол и их покрытий
Наименование показателейПо изобретениюПрототип
123
Массовая доля нелетучих, %60606050
Условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по ВЗ-246, диаметр 4 мм, с
808080220
Кислотное число, мг КОН/г6,08,010,05,0
Время высыхания до ст.3 при температуре (20±2)°С, ч

6


6


6


6
Адгезия, балл1111
Относительная твердость по прибору ТМЛ, маятник А при (20±2)°С, отн. ед.0,30,30,40,2

Таблица 3
Показатели свойств покрытий на основе эмалей на основе уралкидных смол
Наименование показателейПо изобретениюПрототип
123
1. Время высыхания до ст.3 при (20±2)°С, ч
6667
2. Блеск пленки по фотометрическому блескомеру, %
67676763
3. Степень перетира, мкм10101010
4. Твердость покрытия по М-3, усл.ед
0,10,10,10,14
5. Адгезия, балл1111
Результаты режима ускоренных испытаний (24 часа в одном цикле по методу 6 (умеренный и холодный климат) ГОСТ 9.401, всего 35 циклов:
6. Декоративные свойства, баллАД2АД2АД2АДЗ
7. Защитные свойства, баллА31А31А31А32
8. Светостойкость:
после 10 час экспозиции, балл2223
после 15 час экспозиции, балл333снято с испытаний

Способ получения уралкидной смолы путем взаимодействия алкидной смолы на основе жирных кислот таллового масла, пентаэритрита, и фталевого ангидрида с изоцианатным компонентом при нагревании, в среде растворителя, отличающийся тем, что сначала проводят синтез алкидной смолы на основе жирных кислот таллового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида и дополнительно бензойной кислоты в соотношении компонентов (только алкидной части), мас.% 35-42:17-20:18-21:10-12, далее реакционную смесь нагревают до 240°С до получения смолы с вязкостью 60% раствора 60 с и кислотным числом 15 мг КОН/г, затем реакционную массу охлаждают до 190°С и проводят взаимодействие с изоцианатным компонентом, в качестве которого используют диуретан структуры

в количестве 5-20 мас.%, далее синтез ведут при температуре 200-210°С до полной отгонки бутилового спирта и получения уралкидной смолы с вязкостью 60% раствора 80 с и кислотным числом 6-10 мг КОН/г.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению алкидных олигомеров для использования в производстве лакокрасочных материалов с использованием отходов полиэтилентерефталата.
Изобретение относится к способам получения алкидных смол, которые можно использовать в качестве добавок при создании лакокрасочных покрытий с водо-, масло-, бензоотталкивающими свойствами.

Изобретение относится к технологии получения алкидной смолы, которая может быть использована в качестве основы для изготовления лакокрасочных материалов. .
Изобретение относится к получению модифицированных алкидных смол широко используемых в лакокрасочной промышленности, а также к лакокрасочным материалам на основе модифицированной алкидной смолы, используемых для внутренних и наружных окрасочных работ.

Изобретение относится к получению лакокрасочных материалов, в частности масляно-смоляного лака, который применяют в производстве эмалей, используемых в качестве защитных, декоративных, электроизоляционных и других органических покрытий.

Изобретение относится к области получения алкидных смол

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к производству алкидных лаков с использованием автоматизированной системы управления технологическим процессом, а также касается подачи сыпучих компонентов в реактор со взрывоопасной средой
Изобретение относится к одноупаковочным уралкидным пленкообразующим, которые могут использоваться в качестве лаков или связующих в составе композиций для получения защитных покрытий
Изобретение относится к синтезу алкидной смолы, используемой в качестве основы для изготовления лакокрасочных покрытий
Изобретение относится к способу получения алкидных смол и может быть использовано для получения полимерных соединений, в частности для получения высококачественного битума
Изобретение относится к области получения алкидных смол и может быть использовано в лакокрасочной промышленности
Настоящее изобретение относится к области получения алкидных смол и может быть использовано в лакокрасочной промышленности. Описан способ получения водной эмульсии алкидной смолы, включающий загрузку и смешивание в емкостном ректоре маслосодержащего компонента, глицерина, нагрев смеси до 245-260°C и последующие операции этерификации с введением изофталевой кислоты и винилирования с введением винилтолуола и ди-третичного бутил пероксида, отличающийся тем, что после операции винилирования проводят процесс эмульгирования в присутствии ПАВ, добавление воды и корректировку pH аммиаком с последующей стадией инверсии и добавлением биоцидов. Технический результат - в способе исключено присутствие органических растворителей, получение эмульсии, обладающей длительным хранением. 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу производства пентафталевых алкидных смол, являющихся основой для производства полуфабрикатных алкидных лаков, используемых в производстве пигментных красок, эмалей, грунтовок и др. Способ представляет собой двухстадийный способ, используемый при работе с растительными маслами, в котором на первой стадии производят переэтерификацию растительного масла пентаэритритом, а на второй стадии осуществляют реакцию поликонденсации полученного на первой стадии переэтерификата с фталевым ангидридом и малеиновым ангидридом, причем на стадии переэтерификации используют растительное масло, предварительно частично полимеризованное до вязкости 30с (по вискозиметру ВЗ-4), после чего вторую стадию процесса проводят при температуре 225-235°C, со временем выдержки примерно 6 часов. Технический результат - усовершенствование процесса производства алкидных смол, снижение температуры реакционной массы на второй стадии и сокращение времени протекания второй стадии, что способствует значительной экономии энергоресурсов и снижению себестоимости продукции.
Наверх