ВОДОРАЗБАВЛЯЕМАЯ ЛАКОКРАСОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1997 года по МПК C09D5/02 C09D167/02 C09D167/02 C09D161/28 

Изобретение относится к области получения экологически чистых, малотоксичных, пожаробезопасных лакокрасочных материалов, предназначенных для покрытий автомобилей, сельхозтехники, в приборостроении и т.д.

К таким материалам относятся водоразбавляемые лакокрасочные материалы, содержащие в качестве растворителей только воду или материалы, разбавленные водой, не содержащие добавки водорастворимых органических растворителей, таких как низкомолекулярные спирты (изопропиловый, бутиловый и др.), целлозольвы, диацетоновый спирт.

Известны композиции для покрытий, содержащие в качестве водорастворимых пленкообразующих холодного отверждения (протекающего в результате окислительной полимеризации) алкидные олигомеры, модифицированные высыхающими маслами, алкиды на основе триметиллитового ангидрида и жирных кислот дегидратированного касторового масла, акриловые сополимеры, модифицированные аллильными соединениями или ненасыщенными жирными кислотами, сополимеры α,β - ненасыщенных кислот с диенами и т.д. (см. В.И. Кузьмичев и др. "Водорастворимые пленкообразователи и лакокрасочные материалы на их основе". М. Химия, 1986, с.123). В частности, известна композиция для покрытий на основе водорастворимой алкидной смолы ВПФДК-40 на основе фталевого ангидрида, смеси многоатомных спиртов, модифицированной дегидратированным касторовым маслом (композиция используется для грунтов и эмалей с температурой сушки 160 175^oC, а при совмещении с меламинными смолами используется для изготовления атмосферостойких покрытий с отверждением при 120 150^oC (см. В. Г. Дурнова и др. Новая водорастворимая алкидная смола. "Лакокрасочные материалы и их применение", 1974, N 6, с.28).

Обычные водные лакокрасочные материалы имеют сравнительно высокое поверхностное натяжение, что обуслoвливает необходимость специальной подготовки металлической поверхности под окраску для обеспечения равномерности покрытия и хорошей его адгезии. А специфичные свойства смачивания различных пигментов водой создают трудности диспергирования при получении лакокрасочных составов. К недостаткам таких лакокрасочных материалов следует также отнести необходимость более жестких режимов сушки покрытий на основе водорастворимых пленкообразующих по сравнению с органорастворимыми материалами.

В частности, известна водоразбавляемая грунтовка В-МЛ N 0143, представляющая собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе алкидного лака (на основе малеинизированного льняного масла или малеинизированного сополимера масла с добавкой фенол-формальдегидного олигомера ВБФС-4) с добавкой поверхностно-активных веществ и высококипящих растворителей. Грунт предназначен для защиты металла от коррозии, например, при окраске деталей автомобиля "Жигули". (см. Инф. карта ЦСИФа N 8962-75 Разработка водоразбавляемого грунта В-МЛ-0143, НИИТЭХИМ, 1976. Лакокрасочные материалы. Красители. Вып.1) Водоразбавляемые алкидные смолы, используемые в этой грунтовке горячей сушки для автопокрытий не обеспечивают излучение покрытий с высоким блеском, стойких к пересушке, и с высокими физико-механическими свойствами.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является известная водоразбавляемая лакокрасочная композиция, включающая, мас.ч. алкидную смолу (продукт взаимодействия алифатической дикарбоновой кислоты с гидроксилсодержащей алкидной смолой на основе синтетических жирных кислот C₇-C₉ или C₁₀-C₁₃, многоатомного спирта и ароматической дикарбоновой кислоты) 100; меламиноформальдегидную смолу 35-55; пигменты 3-100; органические растворители (этил-, бутилцеллозольвы, спирты бутиловый, изобутиловый, изопропиловый и т. д. ) 66-78; нейтрализатор 1,3 - 11,1; антивспениватель 0,1 3,0; двухатомный спирт (этиленгликоль диэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль) 0,3 2,6 (см. авт. св. SU N 784312, кл. C 09 D 167/02, 1985 г.). Покрытия на основе этой композиции обладают хорошим блеском, высокими физико-механическими и защитными свойствами. Недостатком этой известной композиции является то, что перед горячей сушкой нанесенного покрытия необходима стадия предварительной выдержки его на воздухе в течение 30 35 мин, что усложняет процесс окраски изделия.

Технической задачей изобретения является упрощение технологии приготовления и технологии нанесения покрытия путем исключения из состава композиции двухатомного спирта и стадии предварительной выдержки нанесенного покрытия перед горячей сушкой.

Данная техническая задача достигается тем, что водорастворимая лакокрасочная композиция для покрытия, включающая алкидную смолу, меламино-формальдегидную смолу, пигменты, органические растворители, нейтрализатор и антивспениватель, содержит в качестве алкидной смолы продукт взаимодействия 0,35 0,45 моль дикарбоновой кислоты (адипиновой) с алкидным олигомером на основе пентаэритрита фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот любой фракции в ряду от C₇ до C₁₆ при молярном соотношении их 1:0,60 0,65 1 1,4 соответственно с кислотным числом 30 - 50 мг KOH/г при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Алкидная смола с к.ч. 30-50 кг KOH/г 100
Водоразбавляемая меламино-формальдегидная смола 34 56
Органический растворитель 64-79
Нейтрализатор 1,2 11,2
Антивспениватель 0,1 3,1
Пигменты 3,0 101,0
В качестве меламино-формальдегидной смолы используют водоразбавляемые меламино-формальдегидные смолы ГМ-3, ВМД-0181, ВМФ.

В качестве пигментов используют двуокись титана, желтый и красный железоокисные пигменты, сажу, свинцовый крон, голубой фталоцианмновый и другие.

В качестве нейтрализатора применят обычно используемые основания: аммиак 25%-ный, (водный раствор), триэтаноламин, диметилэтаноламин и др.

В качестве органических растворителей используют низкомолекулярные спирты (бутиловый, изобутиловый, изопропиловый и др.) и высококипящие водорастворимые растворители (этил- и бутилцеллозольвы, диацетоновый спирт и др.).

В качестве антивспенивателя используют различные традиционно-применяемые в таких случаях поверхностно-активные вещества, например различные силиконовые масла и др. силиконорганические сополимеры.

Пример 1 иллюстрирует получение используемой алкидной смолы.

Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и вводом CO₂, загружают все компоненты для получения сначала гидроксилсодержащего алкидного олигомера: фталевый ангидрид (91 г), пентаэритрит (136 г), одноосновные модифицирующие кислоты (СЖК фракции C₇-C₁₁ (191 г) и 15 мл толуола. Смесь нагревают при перемешивании до 130 140^oC, выдерживают в течение 2 ч. Затем поднимают температуру до 195 205^oC в течение 5 ч и выдерживают до получения кислотного числа 17,5 мг KOH/г. Полученный полупродукт охлаждают до 150^oС, загружают адипиновую кислоту (55 г), включают ток CO₂ и выдерживают массу при 130 140^oC 4 ч. Создают разрежение в 0,15 0,25 атм и при 130 140^oC выдерживают реакционную смесь 6 ч до достижения кислотного числа 31,6 мг KOH/г. Полученную алкидную смолу охлаждают до 100^oC и растворяют в бутилцеллозольве до 68%-ной концентрации.

Для получения заявляемой водоразбавляемой лакокрасочной композиции в бисерную мельницу загружают пигменты, растворители, антивспениватель и часть полученной, например по примеру 1, алкидной смолы (количество загружаемой алкидной смолы зависит от выбора пигмента). Смесь диспергируют. Полученную пигментную массу смешивают с остальным количеством алкидной смолы, нейтрализатором и меламино-формальдегидной смолой. Перед нанесением полученную эмаль разводят водой до рабочей вязкости (в зависимости от метода нанесения). Отверждают после нанесения при 120 160^oC 30 мин без предварительной значительной выдержки сырого покрытия.

В табл. 1 представлены характеристики используемых алкидных смол.

Примеры, иллюстрирующие изобретение, приведены в табл. 2, а в табл. 3 - примеры промышленного применения изобретения, т.е. достигаемый технический результат.

Изобретение касается экологически чистых, малотоксичных и пожаробезопасных лакокрасочных материалов, предназначенных для получения защитных покрытий по металлическим поверхностям (в автомобилестроении, сельхозтехнике и т. д. ). Сущность изобретения заключается в том, что водоразбавляемая композиция содержит алкидную смолу с к.ч. 30 - 50 мг KOH/г, полученную взаимодействием пентаэритрита, фталевого ангидрида и СЖК фракций от C₇ до C₁₆ при молярном соотношении компонентов 1:0,6 - 0,65:1 - 1,4 соответственно с последующей обработкой адипиновой кислотой в количестве 0,35 - 0,45 моль 100 мас.ч.; водоразбавляемую меламиноформальдегидную смолу 34-36 мас.ч., органический растворитель 64,0 - 79,0 мас.ч., пигменты 3,0 - 101,0 мас.ч., нейтрализатор 1,2 - 11,2 мас.ч., антивспениватель 0,1 - 3,1 мас.ч.. Получают покрытия, отверждаемые при 120 - 160^oC 30 мин без предварительной выдержки перед сушкой, с хорошим блеском, высокими физико-механическими и защитными свойствами (адгезия - 1 балл, твердость - 0,5, изгиб - 1 мм, прочность на удар 50 кгс•см, стойкость в гидростате 30 сут, стойкость в солевой камере 200 ч, тропикоустойчивость 20 сут. 3 табл.

Водоразбавляемая лакокрасочная композиция для покрытий, включающая алкидную смолу с кислотным числом 30 50 мг • КОН/г, водоразбавляемую меламиноформальдегидную смолу, пигменты, органический растворитель, нейтрализатор, антивспениватель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве алкидной смолы смолу с кислотным числом 30 50 мг • КОН/г, полученную взаимодействием пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот фракций С₇ С_1 6 при мольном соотношении компонентов 1 0,6 0,65 1 1,4 соответственно, с последующей обработкой 0,35 0,45 мол. адипиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Указанная алкидная смола с кислотным числом 30 50 мг • КОН/г - 100,0
Водоразбавляемая меламиноформальдегидная смола 34 56
Органический растворитель 64 79
Нейтрализатор 1,2 11,2
Пигменты 3,0 101,0
Антивспениватель 0,1 3,1и