СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНОЙ СМОЛЫ Российский патент 2005 года по МПК C08G63/49 C08G63/91 

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, а также жирными кислотами масел.

Покрытия на основе этих смол имеют хорошие физико-химические показатели, но недостаточную скорость отверждения, например смола ПФ-060 и эмаль ПФ-115 на ее основе (ТУ 6-10-612-76).

С целью сокращения времени сушки покрытий, повышения их защитных свойств (бензо-маслостойкость) в синтезе алкидной смолы в качестве катализатора реакции переэтерификации используют 2-этилгексаноат свинца, а в качестве модификатора полиэтерификации используют смесь бензойной и пара-третбутилбензойной кислот. В синтезе алкидной смолы используют растительные масла, жирные кислоты таллового масла, канифоль, пентаэритрит, фталевый ангидрид. Покрытия на основе ЛКМ с использованием этой смолы имеют время сушки 2,5 часа, хорошую масло,- бензо,- водостойкость и используются как атмосферостойкие (Ru 2200741, 2001 г.).

Замечено, что залогом длительной службы покрытий являются высокие показатели прочности покрытий при ударе и изгибе. Однако показатели прочности покрытия при ударе на основе пентафталевой смолы невысокие - 40 кг/см (примеры 3 и 4 табл.4 вышеуказанного изобретения). Из этого следует, что даже модификация традиционных алкидных смол незначительно улучшает свойства покрытий на их основе. Указанное техническое решение рассматривается как прототип.

Технической задачей данного изобретения является повышение прочности покрытия на основе алкидной смолы при ударе и повышение атмосферостойкости.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения алкидной смолы путем взаимодействия растительных масел, фталевого ангидрида, пентаэритрита при нагревании и азеотропной отгонке воды, в качестве растительного масла используют дистиллированное талловое масло, дополнительно вводится малеиновый ангидрид, синтез ведут при следующем режиме и загрузке компонентов:

сначала загружают дистиллированное талловое масло, малеиновый и фталевый ангидрид, смесь нагревают до 170-180°С и выдерживают до полного связывания малеинового ангидрида, затем загружают пентаэритрит и ксилол для азеотропной отгонки реакционной воды, далее смесь выдерживают при температуре 240-250°С до тех пор, пока кислотное число смолы достигнет 10-15 мг КОН/г, а вязкость 53% раствора смолы в уайт-спирите 60-80 с, при этом компоненты синтеза взяты в следующих соотношениях, мас %:

Дистиллированное талловое масло70-78Фталевый ангидрид1-7Малеиновый ангидрид3-5ПентаэритритОстальное

Дистиллированное талловое масло (ТУ 13-4000177-26-85) представляет собой смесь жирных и смоляных кислот. Жирные кислоты таллового масла являются аналогичными жирным кислотам растительных масел, таким как полувысыхающие. Смоляные кислоты - это кислоты канифоли. Содержание смоляных кислот в талловом масле 20-40%.

Как правило, одно дистиллированное талловое масло в синтезе алкидных смол не используют, т.к. покрытия на основе таких смол имеют высокую хрупкость и низкие показатели прочности при ударе и изгибе.

Известно использование малеинового ангидрида в синтезе пентафталевых алкидных смол, таких как ПФ-060, ПФ-060 В и других для ускорения набора вязкости в количестве 1% от фталевого ангидрида в рецептуре на основу, который вступает в реакцию с другими компонентами смолы как по двойной связи, так и по ангидридной группе, выступая как тетрафункциональное соединение. За счет высокой функциональности и происходит резкое повышение вязкости смолы. Малеиновый ангидрид является диенофильным соединением, т.е. способен по двойной связи реагировать с соединениями, имеющими две двойные связи. По этому механизму и происходит взаимодействие малеинового ангидрида со смоляными кислотами (канифолью) дистиллированного таллового масла. В силу такой реакционной способности он вводится на первой стадии синтеза совместно с дистиллированным талловым маслом при нагревании 170-180°С. Синтез алкидной смолы осуществляют следующим образом.

В реактор, снабженный мешалкой, рубашкой и азеотропной системой загружают дистиллированное талловое масло, малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид. Смесь при перемешивании нагревают до 170-180°С и выдерживают до полного связывания малеинового ангидрида (его отсутствие в реакционной массе). Затем загружают пентаэритрит, ксилол и отгоняют реакционную воду в виде азеотропной смеси, далее нагревают до 240-280°С и выдерживают при этой температуре до кислотного числа 10-15 мг КОН/г и вязкости 53% раствора смолы в уайт-спирите 60-80 с.

Пример №1. В реактор снабженный мешалкой, рубашкой, азеотропной системой загружают 70 кг дистиллированного таллового масла, 3 кг малеинового ангидрида, 7 кг фталевого ангидрида смесь перемешивают, нагревают до 170-180°С и выдерживают 2 часа до полного связывания малеинового ангидрида. Затем загружают 20 кг пентаэритрита, ксилол и отгоняют реакционную воду в виде азеотропной смеси, далее нагревают до 240-280°С и при этой температуре выдерживают до кислотного числа 10 мг КОН/г и вязкости 53% раствора в уайт-спирите 60-70с.

Был проведен контрольный пример получения алкидной смолы, когда все компоненты синтеза были загружены одновременно и поликонденсация проводилась при температуре 240-250°С, как в известном жирнокислотном способе. Однако при достижении кислотного числа 38 мг КОН/г, смола желатинизировалась.

С целью проведения сравнительных испытаний покрытий на основе предлагаемой алкидной смолы и смолы прототипа были изготовлены эмали по следующей рецептуре; ч

Лак100Двуокись титана88Ультрамарин0,3(типа эмали ПФ-115)Микротальк11Сиккатив1

Толщина покрытия: 1 слой-20 мкм, 2 слой-20 мкм.

В таблице 1 приведены рецептуры алкидных смол, в таблице 2 - свойства лаков и покрытий на их основе, в таблице 3 - показатели свойств покрытий на основе пигментированных алкидных смол.

В качестве контрольного примера №4 приведена рецептура алкидной смолы, в которой малеиновый ангидрид используется в количестве, меньшем заявленного, как видно из таблиц 2 и 3 показатели свойств покрытий низкие.

Атмосферостойкость покрытий на основе предлагаемой алкидной смолы: выдерживают более 25 циклов испытаний, тогда как прототип - 20 циклов.

Табл.1Рецептура алкидных смолНаименование компонентовПо изобретениюКонтрольный 4Прототип 5123Масло талловое дистиллированное70757870 Ангидрид фталевый731723,07Ангидрид малеиновый3452 Пентаэритрит2018162125,64Масло соевое    39,3Смесь бензойной и п. Трет-бутилбензойной кислот в соотношении 1:2    11,9615% раствор в уайт-спирите 2-этилгексаноата свинца    0,03

Табл.2Показатели свойств лаков на основе алкидных смол и их покрытийНаименование показателейПо изобретениюКонтрольный 4Прототип 5123Массовая доля нелетучих веществ, %5353,5555354Условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по ВЗ-246 с диаметром 4 мм, с60-7065-7575-8060-70120-130Кислотное число, мг КОН/г1012151015Время высыхания до ст. 3 при температуре (20±2)°С, ч161616164Эластичность пленки при изгибе, мм.11131Прочность пленки при ударе по прибору У-1 и
прибору Эриксен, кг/см50
7050
7050
704040Адгезия, баллы11111

Изобретение относится к технологии получения алкидной смолы, которая может быть использована в качестве основы для изготовления лакокрасочных материалов. Способ получения алкидной смолы включает взаимодействие растительного масла, фталевого ангидрида, пентаэритрита при нагревании с азеотропной отгонкой реакционной воды. В качестве растительного масла используют дистиллированное талловое масло и дополнительно вводят малеиновый ангидрид при следующем режиме и загрузке компонентов: сначала загружают дистиллированное талловое масло, малеиновый и фталевый ангидрид, смесь нагревают до 170-1800 С и выдерживают до полного связывания малеинового ангидрида, затем загружают пентаэритрит и ксилол для азеотропной отгонки воды, нагревают реакционную смесь до 240-2500 С до тех пор, пока кислотное число смолы достигнет 10-15 мг КОН/г, вязкость 53% раствора смолы в уайт-спирите 60-80 с. Компоненты синтеза взяты в следующем соотношении, масс %: дистиллированное талловое масло 70-78; фталевый ангидрид 1-7; малеиновый ангидрид 3-5; пентаэритрит остальное. Покрытия с использованием указанной смолы имеют высокую прочность при ударе и долгий срок службы. 3 табл.

Способ получения алкидной смолы путем взаимодействия растительного масла, фталевого ангидрида, пентаэритрита при нагревании с азеотропной отгонкой реакционной воды, отличающийся тем, что в качестве растительного масла используют дистиллированное таловое масло и дополнительно вводят малеиновый ангидрид при следующем режиме и загрузке компонентов: сначала загружают дистиллированное талловое масло, малеиновый и фталевый ангидрид, смесь нагревают до 170-180°С и выдерживают до полного связывания малеинового ангидрида, затем загружают пентаэритрит и ксилол для азеотропной отгонки воды, нагревают реакционную смесь до 240-250°С до тех пор, пока кислотное число смолы достигнет 10-15 мг КОН/г, вязкость 53% раствора смолы в уайт-спирите 60-80 с, при этом компоненты синтеза взяты в следующем соотношении, мас.%:

Дистиллированное талловое масло70-78Фталевый ангидрид1-7Малеиновый ангидрид3-5ПентаэритритОстальное