СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ СМОЛ Российский патент 1996 года по МПК C08G63/48 

Изобретение относится к способу получения алкидной смолы, модифицированной растительным маслом, которую можно использовать в качестве основного компонента лака для нанесения на металлические поверхности, эксплуатируемые в атмосферных условиях и помещениях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ получения алкидных смол путем взаимодействия льняного масла, глицерина и/или пентаэритрита в присутствии катализатора основного характера при 220-240^оС с последующим взаимодействием полученного продукта с фталевым ангидридом и модификатором, осуществляемым при 250^оС. В качестве модификатора используют 7-8% от массы реакционной смеси гранатового масла. Лаковые покрытия, полученные на основе этой алкидной смолы, высыхают до степени 3 в течение 1 ч при 80^оС и имеют твердость 0,35 у.е.

Недостатками данного способа являются высокая температура на стадии взаимодействия продукта полимеризации с ангидридом двухосновной карбоновой кислоты и невысокая твердость полученных покрытий.

Технической задачей изобретения является упрощение технологии процесса и повышение твердости покрытий на основе алкидных смол.

Задача решается тем, что в способе получения алкидных смол, осуществляемом взаимодействием льняного масла, глицерина и/или пентаэритрита в присутствии катализатора основного характера при 220-240^оС с последующим взаимодействием полученного продукта с фталевым ангидридом и модификатором, в качестве последнего используют ангидрид ряда тетрагидрофталевой кислоты, выбранный из группы, включающей тетрагидрофталевый ангидрид, 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, эндометилен тетрагидрофталевый ангидрид, а взаимодействие с фталевым ангидридом и модификатором осуществляют при их мольном соотношении 1:(2-6) соответственно при 170-180^оС до получения алкидной смолы с кислотным числом не более 40 мг КОН/г.

Алкидная смола по изобретению имеет следующие характеристики:
Внешний вид однородная прозрачная жидкость без механических примесей
Цвет по иодометри- ческой шкале 500-600 мг I₂/100 г
Условная вязкость по ВЗ-4 при 20 ± 5^оС 30-70 с
Содержание нелетучих веществ в смоле 48-52% Кислотное число 30-40 мг КОН/г
П р и м е р 1. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита 3,6-эндометилен тетрагидрофталевого (корборненового) и фталевого ангидридов (соотношение 2:1 соответственно).

В четырехгорлую колбу загружают 52 г льняного масла, 78 г (0,06 м) пентаэритрита, 0,05 г Na₂CO₃. Реакционную смесь нагревают до 220-240^оС и поддерживают температуру в этом интервале в течение 50 мин при непрерывной подаче инертного газа. Реакционную массу охлаждают до 170^оС и добавляют смесь 4,4 г (0,03 м) фталевого ангидрида и 9,8 г (0,06 м) норборненового ангидрида в соотношении 1: 2 и далее синтез ведут в интервале температур 170-180^оС в течение 5,5 ч до кислотного числа 30-32 мг КОН/г.

П р и м е р 2. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, норборненового и фталевого ангидрида (соотношение 6:1 соответственно).

В четырехгорлую колбу загружают 55 г льняного масла, 9,8 г (0,072 м) пентаэритрита, 0,05 г Na₂CO₃. Реакционную смесь прогревают до 220-240^оС и поддерживают температуру в этом интервале в течение 50 мин при непрерывной подаче инертного газа. Затем добавляют смесь 2,2 г (0,015 м) фталевого ангидрида с 14,7 г (0,09 м) норборненового ангидрида в соотношении 1:6 соответственно. Далее ведут синтез алкида при температуре 170-180^оС в течение 3 ч до кислотного числа 37-39 мг КОН/г.

П р и м е р 3. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, норборненового и фталевого ангидрида (соотношение последних 1:4 соответственно).

В четырехгорлую колбу загружают 104 г льняного масла, 15,6 г (0,12 м) пентаэритрита, 0,05 г катализатора Na₂CO₃, смесь нагревают до 220-240^оС и поддерживают температуру в этом интервале 50 мин в атмосфере инертного газа. Затем при 170^оС в реакционную массу добавляют смесь 5,34 г (0,036 м) фталевого ангидрида с 23,6 г (0,144 м) ангидридом эндонорборнен-2,3-дикарбоновой кислоты в соотношении 1:4 соответственно и ведут синтез алкида в интервале температур 170-180^оС в течение 5 ч до кислотного числа 33-36 мг КОН/г.

П р и м е р 4. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, изометилтетрагидрофталевого и фталевого ангидридов.

Синтез алкидной смолы осуществляют аналогично примеру 3. В качестве ангидрида ряда тетрагидрофталевой кислоты берут ангидрид изометилтетрагидрофталевой кислоты. Процесс ведут до кислотного числа 31-33 мг КОН/г (4,5 ч при 170-180^оС).

П р и м е р 5. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, 3-метилтетрагидрофталевого и фталевого ангидридов.

Синтез алкидной смолы осуществляют аналогично примеру 3. В качестве ангидрида ряда тетрагидрофталевой кислоты используют ангидрид 3-метилтетрагидрофталевой кислоты. Процесс ведут до кислотного числа 31-33 мг КОН/г (4,5 г при 170-180^оС).

П р и м е р 6. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, 4-метилтетрагидрофталевого и фталевого ангидридов.

Процесс ведут аналогично примеру 3 до кислотного числа 30-31 мг КОН/г. В качестве ангидрида ряда тетрагидрофталевой кислоты используют ангидрид 4-метилтетрагидрофталевой кислоты (4,5 ч при 170-180^оС).

П р и м е р 7. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, ангидридов тетрагидрофталевой и фталевой кислот.

Синтез алкидной смолы ведут аналогично примеру 3 до кислотного числа 39-40 мг КОН/г. В качестве ангидрида ряда тетрагидрофталевой кислоты берут ангидрид тетрагидрофталевой кислоты (5 ч при 170-180^оС).

П р и м е р 8. Получение алкидной смолы на основе глицерина, норборненового и фталевого ангидридов.

Синтез алкидной смолы ведут аналогично примеру 3. В качестве многоатомного спирта используют глицерин. Процесс ведут до кислотного числа 30-32 мг КОН/г (5,5 ч при 170-180^оС).

П р и м е р 9. Получение алкидной смолы на основе пентаэритрита, глицерина, норборненового и фталевого ангидридов.

Процесс ведут аналогично примеру 3 до кислотного числа 37-39 мг КОН/г.

В качестве многоатомного спирта используют глицерин и пентаэритрит при их массовом соотношении 1:1.

П р и м е р 10. Получение алкидной смолы с использованием в качестве катализатора основного ацетата свинца.

В четырехгорлую колбу загружают 104 г льняного масла, 15,6 г (0,12 м) пентаэритрита, 0,05 г ацетата свинца, смесь нагревают до 220-240^оС и поддерживают температуру в этом интервале 50 мин в атмосфере инертного газа. Затем при 170^оС в реакционную массу добавляют смесь 5,34 г (0,036 м) фталевого ангидрида с 23,7 г (0,144 г) эндометилентетрагидрофталевым ангидридом и ведут синтез алкида в интервале 170-180^оС до кислотного числа 33-34 мг КОН/г.

П р и м е р 11. Получение алкидной смолы с использованием в качестве катализатора оксида кобальта.

Синтез алкидной смолы ведут аналогично примеру 10. В качестве катализатора берут оксид кобальта. Физико-механические характеристики покрытия аналогичны примеру 10.

П р и м е р 12. Получение алкидной смолы с использованием в качестве катализатора олеата кобальта.

Синтез алкидной смолы ведут аналогично примеру 10. В качестве катализатора используют олеат кобальта. Физико-механические характеристики покрытия аналогичны примеру 10.

Полученные алкидные смолы растворяют в толуоле (массовое соотношение 1: 1), добавляют 5 мас. сиккатива, полученный лак наносят на металлические и стеклянные пластины, подвергают горячей сушке при 130^оС в течение 30 мин и испытывают на твердость, прочность к удару и изгибу, адгезию и блеск.

Определение твердости покрытий (ГОС 5233-73) осуществляют на маятниковом приборе МЭ-3. Определение прочности покрытия к удару производят по ГОСТу 4765-73. Метод основан на деформации металлической пластины с нанесенным на нее лакокрасочным материалом, происходящим от свободного падения груза на пленку.

Определение прочности покрытий при изгибе проводят по шкале гибкости ШГ. ГОСТ 6806-73.

Определение адгезии покрытия проводят методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78.

Блеск лакокрасочных покрытий количественно измеряют на фотоэлектрическом блескомере ФБ-2 по ГОСТ 896-69. Лаковые покрытия наносят на стеклянные пластинки с минимальным размером поверхности 40х60. Замеры производят на различных участках поверхности образца. За величину блеска, отсчитываемого в процентах по шкале прибора, принимают среднее арифметическое значение трех определений. Физико-механические свойства лаковых покрытий приведены в таблице.

Таким образом, способ получения алкидных смол по изобретению позволяет упростить технологию процесса за счет снижения температуры второй стадии процесса с 250^оС по известному способу до 170-180^оС, а также повысить твердость покрытий на основе алкидных смол.

Использование: в качестве основного компонента лака для нанесения на металлические поверхности, эксплуатируемые в атмосферных условиях и помещениях. Сущность изобретения: осуществляют взаимодействие льняного масла и глицерина и/или пентаэритрита при 220 - 240^oС в присутствии катализатора основного характера. Затем вводят фталевый ангидрид и модификатор при их мольном соотношении 1 : (2 - 6) соответственно и процесс продолжают при 170 - 180^oС до получения алкидной смолы с кислотным числом не более 40 мг КОН/г. В качестве модификатора используют ангидрид ряда тетрагидрафталевой кислоты, выбранный из группы, включающей: тетрагидрофталевый ангидрид, 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, изометилтетрадгидрофталевый ангидрид, эндометилентетрагидрофталевый ангидрид. Полученные смолы растворяют в толуоле, добавляют сиккатив и полученный лак наносят на металлические и стеклянные пластины, которые подвергают горячей сушке при 130^oС в течение 30 мин. Покрытия имеют повышенные показатели твердости (0,45 - 0,8 у.е.). 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ СМОЛ путем взаимодействия льняного масла, глицерина и/или пентаэритрита в присутствии катализатора основного характера при 220 - 240^oС с последующим взаимодействием полученного продукта с фталевым ангидридом и модификатором, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют ангидрид ряда тетрагидрофталевой кислоты, выбранный из группы, включающей тетрагидрофталевый ангидрид, 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, эндометилентетрагидрофталевый ангидрид, а взаимодействие продукта с фталевым ангидридом и модификатором осуществляют при их молярном соотношении 1 : (2 - 6) соответственно при 170 - 180^oС до получения алкидной смолы с кислотным числом не более 40 мк • КОН/г.