Способ получения водоразбавляемой алкидной смолы

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАЗ- ВАБЛЯЕШЙ АЛКИДНОЙ CMOJM путем взаимодействия алифатической дикар-боновой кислоты с гидроксилсодержащей алкидной смолой на основе жирных одноосновных кислот, многоатомного спирта и ароматической дикарбоновой кислоты, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения йлеска покрытий на основе водоразбавляемой алкидной смолы, проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот С j-Cg или CIQ- С«^ при молярном соотношении компонентов 1:0,6-0,65:1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодержащей алкидной смолы с кислотным числом 15-25 мг КОН/г, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 мо- Лями адипиновой кислоты до получения конечного продукта с кислот- .ным числом 30-40 мг КОН/г.i(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1(5Р С 08 G 63/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2437269/23-05 .(22) 03 ° 01 ° 77 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) А. Г. Шабанова, Н.Д. Коган, . Д.Л. Абрамсон, И.И. Рекунова, А.М..Сладков, Г.В. Щедролосева и Л.В. Ницберг (53) 678.674(088 ° 8) (56) 1. Патент Англии Ф 1178490, кл. С 3 R опублик. 1970.

2. Патент Японии У 20000, кл. 26 D 6, опублик. 1969.

3. Карякина М.И. и др. Разработка водоразбавляемых полиэфиров для лакокрасочных покрытий. Лакокрасочные материалы и. их применение.

1976 г. 9 4, с. 6-7 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАЗБАВЛЯЕИОЙ АПКИДНОЙ СКОЛЫ путем взаимодействия алифатической дикар„„яи„„вв вбо А боновой кислоты с гидроксилсодержащей алкидной смолой на основе жирных одноосновных кислот, многоатомного спирта и ароматической

I дикарбоновой кислоты, о т л и.ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения длеска покрытий на основе водоразбавляемой алкидной смолы, проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида н синтетических ðH киспот С С или

С вЂ” С при молярном соотношении компонентов 1:0,6-0,65: 1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодержащей алкидной смолы с кислотным числом 15-25 мг КОН/г, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 молями адипиновой кислоты до получения конечного продукта с кислот,.ным числом 30-40 мг КОН/г.

68186

Изобретение относится к области получения лакокрасочных материалов, конкретно водоразбавляемых алкидных смол для автопокрытий.

Известны способы получения водоразбавляемых алкидных смол, заключающиеся в том, что гидроксилсодержащую алкидную смолу получают взаимодействием многоатомного спирта в двухосновной карбоновой ароматической10 кислотой (при,соотношении 1:1-0,768) и кислот растительного масла до кислотного числа 8 мг КОН/г, затем гидроксилсодержащую алкидную смолу обрабатывают ангидридом тетрагидрофталевой или других производных тетрагидрофталевой кислоты (1) .

Проведение синтеза алкидйой смолы указанным способом приводит к увеличению вязкости гидроксилсодержащей рр алкидной смолы, а затем и вязкости водоразбавляемой смолы, что затрудняет технологию их нанесения из водных растворов на изделие, кроме того, тетрагидрофталевый ангидрид является дефицитным и дорогостоящим сырьем.

Известен способ получения водоразбавляемых алкидных скол, заключаю щийся в том, что гидроксилсодержащую алкидную смолу, полученную из кислот растительного масла, многоатомного спирта и дикарбоновой ароматической кислоты, модифицируют.при температуре 140-145 С в течение 1 ч

О

5-257-ной многоосновной кислотой жирного ряда, получая неполный полиэфир с кислотным числом 40—

80 мг K0H/г (2) .

Смолы, полученные по этому патенту, используются для покрытий.

Водоразбавляемые алкидные смолы горячей сушки для автопокрытий должны давать покрытия с высоким блеском, стойкие к пересушке и обеспечивать высокие физико-механические 45 свойства;

Водоразбавляемые смолы,. получаемые по указанному выше способу, не могут быть использованы для автопокры- >Р тий, так как не обладают для этого „. указанным комплексом свойств.

Наиболее близким техническим решением является способ получения водоразбавляемой алкидной смолы двухста- 5 дийным Методом путем взаимодействия пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот С - С>, 0 3

С(— С, С вЂ” С при 180-200 0 до достиженйя кислотного числа 10—

20 мг/КОН/г с последующей обработкой полупродукта адипиновой кислотой при 140-160 С до конечного кислото ного числа 60-80 мг КОН/г прн молярном соотношении компонентов 1,0—

0,85: 1,0: 0,5 соответственно $3) .

Однако, известный способ не позволяет получать.водоразбавляемые алкидные смолы, которые дают высокий блеск покрытий на их основе.

Целью изобретения является получение водоразбавляемой алкидной смолы, модифицированной адипиновой кислоты до кислотного числа 30—

40 мг КОН/г, обеспечивающей покрытиям высокую стойкость к пересушке, бпеск и физико-механические свойства.

Указанная цель достигается тем, . что проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот С - С или С„ — С 3 при молярном соотношении 1:0,6-0,65: 1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодержащей смолы с кислотным числом 15—

25 мг КОН/г, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 молями адици1 новой кислоты до получения конечного продукта с кислотным числом

30-40 мг КОН/г.

Полученная таким образом смола пригодна для водоразбавляемых лаков и эмалей горячей сушки, в состав которых в качестве отвердителя вводят другую, водоразбавляемую сушку, например меламиноформальдегидную, в количестве 0,3-0,4 вес.ч. на 1 вес.ч. водоразбавляемой алкидной смолы.

Для получения покрытия смешивают водоразбавляемую алкидную смолу, полученную предложенным способом, с водораЫбавляемой смолой — отвердителем, затем наносят на подложку любым известным способом и сушат при 100-160 С.

Покрытия на основе смолы, полученной по предлагаемому способу, обладают более высоким блеском и стойкостью к пересушке, высокими физико-механическими свойствами и могут быть использованы в качест.ве автопокрытий.

Указанные достоинства позволяют улучшить декоративные свойства по-. крытий для автомобилей и продлить срок их службы. Они могут быть ре6818 комекдованы вместо используемых в настоящее время в отечественной про. мышленности автоэмалей марок МЛ-12 и N3I-197, МЛ-1110, применяемых в органических растворителях. 5

Использование водоразбавляемых эмалей для автопокрытий способствует решению проблемы защиты окружаюs щей среды.и зкономии органических растворителей. Эмали эти безвредны 1б при окрашивании и пожаробезопасны.

Характеристика водоразбавляемой алкицной смолы и свойства покрытий на ее основе приведены в таблице.

Сущность способа заключается в том, что в реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником, ловушкой Дина.-Старка и вводом для углекислого газа, загружают фталевый ангидрид, пентазритрит и синтетические жирные кислоты (СЖК) C »- С или С -С, . Смесь

1о З при непрерывйом йеремешивайии выдерживают при 130-140 С в течение 2 ч, затем поднимают температару до 160180 С и выдерживают при этой темпераО туре 2 ч. Затем подают ток углекислоты, поднимают температуру до 195о, 205 0 и выдерживают реакционную с./есь до кислотного числа 15 — .

25 мг КОН/г. Полученный таким образом гидроксилсодержащий полупродукт охлаждают до температуры 1401600С и загружают адипиновую кислоту.

По окончании загрузки реакционную

О, 35 смесь выдерживают при 130-140 С и разряжении О, 15-0,25 атм до кислотного числа 30-40 »r kOH/r.

По достижении данного кислотного числа реакционную смесь охлаждают до 100-125 С и растворяют в растворителе, например в бутилцеллюлозольве до 60-80Х-ной концентрации. Выход смолы 80-95Х. После нейтрализации аммиаком или аминами смола неограниченно разбавляется водой.

Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, ловушкой, термометром и вводом C0, загружают-91 г фтале- 50 вого ангчдрида, 136 r пентаэритрита, 191 r синтетических жирных кислот

С. -С .и 15 мл толуола. Смесь нагревают при перемешивании -до 130-140 С и выдерживают 2 ч. Затем поднимают 55 температуру до 195-205 С в течение.

5 ч и выдерживают до кислотного числа 17 5 мг КОН/г. Полупродукт

60 4 охлаждают до 150 С и загружают при перемешивании 55 г адипиновой кислоты. Включают ток СО, и выдерживают массу при 130-140 С 4 ч. Затем создают разрежение в 0,15-0,25 атм и при указанной температуре продолжают выдержку в течение 6 ч до кислотного числа 30,6 мг КОН/г.

Готовую смолу охлаждают до

100 С и растворяют в бутилцеллозольве до 68Х-ной концентрации.

Эмаль готовят в бисерной мельнице диспергированием 61,2 r двуокиси титана в 100 г водоразбавляемой алкидной смолы с последующим разбавлением 100 г той же смолы до соотношения пигментсвязующее 1:2:22.

Затем эмаль нейтрализуют 7,3 г диметилэтаноламина, .что составляет

110Х от расчетного количества по кислотному числу алкидной смолы..

Добавляют 68 r 68Х-ной меламиноформальдегидной смолы, причем это количество составляет 0,35 части водоразбавляемой меламиноформальдегидной смолы на 1 часть алкидной смолы.

Готовую эмаль разбавляют дистиллированной водой до вязкости 46-2 с до

ВЗ-4 и наносят двумя слоями сырой по сырому методом пневмораспыления на стеклянные и металлические о пластины. Режим сушки 130-135 С

30 мин. Иолярный состав и свойства связующего, а также свойства покрытия приведены в таблице. Стойкость к удару — 50 кгс, эластичность — 3 мм.

Пример 2. Синтез гидроксилсодержащего полуйродукта проводят по рецептуре и технологии описан ным в примере 1.

Полупродукт конденсируют до кислотного числа 15,5 мг КОН/г,затем обрабатывают 55 г адипиновой кисло" ты и выдерживают до кислотного числа 39,7 мг КОН/г ври 130-140 С/

0 15 ат в течение 8,5 ч. Готовую

5 смолу растворяют.в бутилцеллоэольве до концентрации 68Х. Эмаль готовят аналогично примеру 9 1. Стойкость к удару .50 кгс; эластичность

3 мм.

Пример 3. Синтез гндроксил- . содержащего полупродукта проводят по рецептуре и технологии, описанным в примере l.

Полупродукт конденсируют до кислотного числа 17,8 мг КОН/г, затем полученный полупродукт обрабатывают 55 г

Э 68186 адипиновой кислоты, и выдерживают до кислотного числа 36,0 мг КОН/г.при

130-140 С в течение 9 ч. Смолу растворяют в бутилцеллозольве до концентрации..68Х. Эмаль готовят. анало- 5 гйчно примеру 1. Стойкость к удару покрытия 50 кгс; эластичность 3 мм.

П р и м @ р 4. Синтез проводят по технологии, описанной в примере 1.

Полупродукт получают при кондея- 1@ сации 136 г. нентаэритрита, М г- фталевого ангидрида, 191 г синтетических жирных кислот С -С> до кислотного числа 20,6 мг. K08/г. Затем добавляют 59 г адипиыовой.кислоты.и выдер- 13 живают.до кислотного числа .

37,8 мг КОН/г при .130-140 С в течение 9"ч. Готовую смолу растворяют. в бутилцеллозольве до 68Х-ной концентрации. Эмаль готовят аналогично 20 примеру. 1. Стойкость к удару 50 кгс, эластичность 3 мм.

Б р и м е р 5. Синтез полупро- . дукта -проводят по технологии, описанной в примере 1 °

Полупродукт получают путем конденсации 136 г.пентаэритрита, 96 г фталевого ангидрида, 193 г синтетических жирных кислот С,о-С,> до кислотного числа 20 мг КОЙ/г. Затем 3Q загружают 59 r адипиновой кислоты и выдерживают до кислотного числа

39,0 мг КОН/г при 130-140 С в течение 8.,5 ч. Эмаль готовят. аналогично примеру 1. 35

П р и и е р 4-а. Синтез смолы проводят по рецептуре и технологии, описанной в црнмере 4. Загрузка аналогична примеру 4.

Полупродукт конденсируют до кислотного чйсла 20 мг КОН/r. Затем обрабатывают.адипиновой кислотой и проводят.процесс до кислотного числа 26 мг КОН/г. Бри достижении указанного кислотного числа смола 45 начинает желатинировать и ненригодна для дальнейшего использования и испытания, Пример 1-а. Синтез проводят по.рецептуре и технологии, описанной в примере 1.

Полупродукт конденсируют до кислотного числа 23 мг КОН/г, затем обрабатывают 55 гадипиновой кислоты и проводят реакцию при 130-140 С в течение 8 ч до кислотного числа

45 мг KOH/r. Смолу растворяют в бутнлцеллозольве до 683- ной концентрации.

Эмаль готовят.по примеру 1. Эмалевые покрытия имеют низкий глянец—

56 (толщина. покрытия 40 мк, твердость покрытия 0,53).

Пример 6. Синтез проводят . по технологии, описанной в примере,1 °

Полупродукт получают. при конденсации

136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 r синтетических жир-ных кислот С -С до кислотного числа

15,3 мг КОН/г. Затем добавляют 42 г адипиновой кислоты и выдерживают до кислотного числа 40,4.мг КОН/г,при

130-140 С в течение 6 ч. Готовую смолу растворяют в бутияцеллозольве до 683-ной концентрации. Эмаль готовят аналогично описанному в примере 1 °

Hp и м е р 7. Синтез проводят по технологии, описанной в примере 1.

Полупродукт получают при конденсации

136 г нентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 г синтетических жирных кислот С - С до кислотного числа 15 05 мг KÎH/ã., Затем добавляют.

25 г адипиновой кислоты.и выдерживают до кислотного числа 35,0 мг КОН/г. нри 130-140 С в течение 8. ч. Готовую смолу растворяют в. бутилцеллозольве до 68Х-ной концентрации.

Водные композиции нейтрализованной аминами смолы нестабильны„ т.е. представляют собой расслаивающиеся в течение 1-3 ч эмульсии. Эмаль готовят аналогично описанному в примере . 1.

Hp и м е р 8. Смола на жирных кислотах дегидратнрованного касторового масла получена в соответствии с патентом Японии У 2000-1969.

221 г пентаэритрита, 204 г фталевого ангидрида и 456 г жирных кислот дегидратированного касторового масла этерифицируют аналогично примеру 1 до кислотного числа 17 мг КОН/г.

Ввводят 1 19 r адипиновой кислоты и о при 130-140 С в течение. 3 ч проводят процесс до кислотного числа

73 мг КОН/г. Часть смолы с данным кислотным числом растворяют в бутилцеллозольве до 70Х-ной концентрации, готовят эмаль аналогично примеру 1 и испытывают в покрытиях.

Оставшуюся часть смолы конденснруют до кислотного числа 62,5 мг КОН/r, соответствующего 49Å-ной степени завершенности реакции. При этом наблюдается гелеобразование реакциоИной массы.

81860

7 6

Пример 9. Смола на синтетических жирных кислотах С -С получе9 на в соответствии с патентом Японии

9 2000-1969.

136 г пентаэритрита, 125,О г фталевого ангидрида и 144 г синтетических жирных кислот С вЂ” С этерифи7 Ч цируют аналогично примеру 1 до. кислотного числа 14.мг КОН/г. Вводят

73 г адипиновой кислоты н при 130140 С в течение 3 ч проводят процесс е до кислотного числа 80 мг КОН/г.

Часть смолы с данным кислотным числом.растворяют. в бутилцеллозольве дб 20Х-ной концентрации, готовят эмаль аналогично примеру 1.и .испытывают в покрытиях.

Оставшуюся часть смолы конденсируют до кислотного числа

70 мг КОН/г,- соответствующего 50, 5Х-ной степени завершенности реакции. При этом-наблюдается гелеобразование реакционной массы.

Пример 10. Синтез .полупродукта (и/п) проводят-по технологии, описанной в .примере 1..

П/п получают путем конденсации

136 г пентаэритрита, 89 r фталевого ангидрида и 191 г GKK С до К.Ч.

15 мг КОН/г. Затем -загружают 66- г адипиновой кислоты. и выдерживают — до кислотного числа 36,5 мг КОН/г при 130-140 С в течение 8,5 ч. Эмаль о готовят аналогично,примеру 1.

Пример 11. Синтез п/п проводят по технологии,.описанной в примере 1. П/п получают путем конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 202 r СЖК

15 Су до К.Ч. 15, 1 мг КОН/г. Затем загружают 51, 5 r. аднпиновой кислоты и выдерживают до К.Ч. 32 мг КОН/г. . при 130 — 140оС в течение 8 ч.

Эмаль готовят аналогично приме о ру

Характерис гика .водоразбавляе— мых алкидных смол, полученных по предлагаемому способу., и свойства д покрытий на их основе приведены в таблице.

681860

ciil ж

О 0& х и Л х

Ф х

0& и 0&

5 K I х о

6)

0I

««&

Ю о

U о н

U х х о0

& 1 g 01 I I а

I о о

«0 о а о

U

«0

I

& !

1

& О ,! х 1 л,о

1 uv>0& al а (4

«» Ц 0&

Ю Ю Е««& о

Ф ц&

«0

Ц и

0) а х о. о

«Л о о о м м

О . «Г 1/

Л A а о о

l u«0

1 о о

1 &»

О О О

0 б б

o o о л с"4 о «0

«» аФ э о о х ш 2

s V o E

cO «d g ъ

"о ахи

Р

0I

«0

Д

Ц

О U

«0 о

&»

U о

М х

««&

I о

«0

Ц м 1 о

r4 2 с3 ц.а у &0

0&

«0

«0 «0

0& E, ю о я >х

«0 о о и

« с6

Х «&

Х U

С4 р»

О -0,О

° Л A () Ц

+ м и

° \

СЭ ао с 4

C0«с ) М н

Д

l Л

1 л

Ф 0& о е

«0 O

G &».

Х U b o.

5У, М 1 н

h,o 65 а g

«0 Х Х О х 0I 01

«0 Я а о о

Ж СО сО о

iA4 о о .

ego ° ° аа U ee о ь М

О «0 ХО ооа

&» 1» e ° а Я ххаа аоа&р

5 g и о о Ф х X t «d

О О

С:) 1 МЪ

O .0" < Ъ (О л л о о (..) ° o ° а

°; о с> б ".4 O

С ) м 3. л а т too o° °

Q 0 о

00 ао ЧР л л о о о а °

0& о с О

o o o

» 0 » л е л

o o o ее oo аа ю сэ о

«Ч С3 «4 м О м

° а ео аа о б

У"1 ю,о л

О а O

Г л л л с"1 см м л о е с> а о аа ° е

Ю Ю Ю

С 4 Са4 СЧ м с « и л л

o ° ° е

«4 0 . м а о о

QCY

t- Oo

< 1 С 4 а о ае ° е

«э м

С 4 С 4 м) м л а С» е ° ае

-» о о

С."е

С3

Щ

С)

° е

О

СУ о е

° е

С)

О

СО л

С) l

Ф.а м

СЧ м л

0 а аЯ л о ае ее е а с

° ° ° е ае а а I х

0& М Х х o: o ì а 0& «0

gZ«0U

К (О -б -л 4««) е»

С 4 М .0 Л -Ф а"" Ф !» СО О а ° аЦ о

Е и

И

П

««, я & аЗ

&л «4

u u" 9 о

1„0& О ь„ х ли mo

Ы «d СЗ

E WяО

yu«0о

cd

О«0ОХ

А «0 а

U g О хоох

Х 0& а )Я а х &0

«б 03 а <б аа Ф С4

Й х о

«Я Р0 «0 о о

° о ю о а о с> х о о ь о

Са4 б& а и 5

0& 01 Х

М Х: Е» а& о 2

63 а,х.

aI и и ;„

3- 6 о с0 охох

UXVX

Uggg (У I0 à Х

«0 &» Х Е»

«4UNU божо а 0& е0

Й 0& Х 0&

0& E Е

При проведении синтеза водоразбавляемых алкидных смол до кислотного числа (к.ч.) ниже 30мг КОН/r смола.желирует, а проведение синтеза до кислотного числа выше

40 мг КОН/r дает смолу, покрытия на

Редактор П. Горькова Техред А.Бабинец

Корректор В.Синицкая

Заказ 1704/4 Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

11 681860 12

Из таблицы видно, что водоразбав- основе которой имеют плохой блеск, ляемые алкидные смолы по предлфгае- 54 мому способу при толщине покрытия Снижение кислотного числа водо 40 мк имеют твердость 0,54-0,58, растворимой алкидной смолы до 30высокий блеск — 61,65Х, стойкость g 40 мг КОН/г -за счет уменьшения кок пересушке, прочность на удар личества адипиновой кислоты при

50 кгс см и эластичность 3 мм. 50-60Х-ной степени завершенности реакции также не обеспечивает покрытиям необходимых свойств, достига1О емых на основе смолы по предлагаемому способу (см. таблицу свойств).

Таким образом, изббретение позволяет повысить блеск покрытий на основе водоразбавляемой алкидной смолы.