Способ получения лакокрасочных материалов из водных суспензий пигментов Советский патент 1983 года по МПК C09D7/14 

Изобретение относится к получению лакокрасочных сосп-авов путем перевода пигмента из водной фазы в органическую среду пленкообразующего, минуя стадии фильтрации, сушки и диспергирования пигмента. Для этЪй цели используют различные методыг непосредственное смешение малоконцентрированной водной су пензии пигмента со свяэунадим с полу чением масляных гранул tlJ/ использование пигментов с гидрофобной поверхностью . Недостатком данных методов являе ся применение ограниченного числа пигментов и индйвидуального в каждом случае подбора пленкообразующег Известен способ, включающий в се бя гидрофобизадию порошков, окислов пигментов обработкой органосилаксанами в присутствии щелочного катали затора с последующи) нагреванием Рабочей смеси в течение 15 мин Гз1. Этот способ сравнительно прост, позволяет снизить затраты времени на приготовление лакокра зочных ком- позиций, но он не устраняет таких трудоемких операций, как фильтрация и сушка пигмента (необходима предва рительная влажность порошка 1,5-2%) и диспергирование пигмента в лакокрасочном пленкообразователе. Данны метод приводит к дополнительным з.атратам энергии на нагревание. Органосилоксан плохо совмещается пленкообразователями, что влияет на качество получаемых покрытий. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения красок (лакокрасочных матери г алов) из водных пигментных суспензи путем обработки при 20-50с 10-20 м поверхностно-активным веществом (ст арилхромилхлорид, стеарилалюминийНитрат и т.д.), последующего добавл ния органическогч растворителя (хло .рофорй, четыреххлористый углерод и т.д.) при перемешивании, удаления воды и дальнейшего совмещения с плен кообразующим (алкидные смолы, мочевино-,меламино- и фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы и ДР.)С4 В известном способе процессы обработки пигмента и отделения воды, диспергирования пигмента в растворителе и смешения с пленкообразующими проводятся на различном оборудованни (в смесителях со скоростью мешалки 20-80, 2000-30,00, 50150 об/мин) , ПАВ, предлагаемые в известном сЪособе, являются дорогими и дефицитными продуктами (ограниченно применяются для гидрофобизации тканей) . Кроме того, известный способ не позволяет достичь значительного улучшения малярно-технических свойст jcpacoK и покрытий на их основе. Цель изобретения - упрощение технологии способа, улучшение малярнотехнических свойств лакокрасочных материалов и физико-механических свойств покрытий на их основе. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения лакокрасочных материалов из водных суспензчй пигментов путем обработки водной суспензии пигментов поверх- , ностно-активным веществом, последующего добавления органического растворителя, удаления воды и совмещения, с пленкообразующим, в качестве поверхностно-активного вещества используют водоразбавляемый алкидный олигомер общей формулы О О HjC-O-C-R KlrO- -0-СН,-С-СН,- ОН O-CHj-C-CH HjC-0-C-R-NHrtjHj), где R - остаток кислот льняного масла или синтетических жирных кислот С, -С,- . и- J 2 Ч -го -/3 я после добавления органического растворителя добавляют кислоту, выбранную из группы, включающей уксусную, муравьиную, соляную кислоты. В качестве пигментов используют как осадочные пигменты, например цинковые и свинцовые крона, желтый :железо6кисный пигмент, так и пигмен-. ты, прошедшие в процессе получения водную обработку: титановые белила, литопон и др. Пигменты могут использоваться в смеси с наполнителями. В качестве растворителей используют хлориров анные углеводороды (четыреххлористый углерод/ хлорофорй И: др) их смеси с алифатическими и ароматическими углеводородами при условии, что плотность полученной смеси не менее 1,1 г/см. В качестве пленкообразукщих используют глифталевые, пентафталевые, медамино-,мочевино-,фенолформальдеидные олигомеры и лаки,эпоксидные и т.д. Способ реализуется в несколько : этапов. Первая стадия заключается в обработке поверхности пигмента дифильны-i ми молекулами водоразбавляемого алкидного олигомера. Полиэфир вводят в пигментную суспензию при 20-25 0 ввиде раствора с таким условием, чтобы его концентрация составила 0,51,5 % к весу пигмента при рН 8,2-9. Процесс проводят при интенсивном перемешивании в течение 3 мин.Следующей является добавление несмешивающегося с водой органического раствоЕжтеля с последующей нейтрализацией раствора до рН 6,5 путем добавления кислоты. Затем осуществляют отделение органической фазы от водной и совмещение пигментной суспензии в органическом растворителе с пленкообразующим. Этот процесс проводят на скоростном смесителе. Общая продолжительность процесса и всех технологических операций не превышает 15 мин. П р и м е р 1. В водную суспензию цинкового грунтовочного крона при нормальных условиях добасляют раствор водоразбавляемого алкидного олигомера до получения концентрации 0,5 к массе пигмента и интенсивно переме шивают 3-6 мин. Затем добавляют смес ксилола с четыреххлористым углеводов родом в соотношении 3:2 (,2 г/см и одновременно добавляют уксусную кислоту до получения рН 6,5. Затем в течение 4-7 мин смесь отстаивается и расслаивается, воду удаляютг образовавшуюся органическую суспензию совмещают с пленкообразующим (глифталевым лаком) на скоростном смесителе.. В приведенных примерах.(табл. 1) используют пигменты в виде водных паст (70-85% %О) , взятых на стадии фильтрации (перед сушкой), в технологическом процессе их производства индивидуально обрабатывают водоразбавляемым пeнtaтpимeллитoвы 4 модифицированным олигомером (из расчета получения концентрации 1,5% переводят в смесь растворителей, отделяют воду и пасты пигментов в растворителе совмещают с пленкробразователем в скоростном смесителе (И-1500 об/мин) в течение 15 мин. Условия проведения обработки пигмен тов и наполнителей аналогичны примеру 1. В качестве нейтрализатора водной суспензии пигментов могут быть использованы кроме уксусной кислоты муравьиная кислота или соляная кислота. Ниже приведены примеры 5 и 6, иллюстрирующие получение алкидного О О Н С-0-С-(С HPo-C-CgHj-C-O-Cf j-C-CH.. . HjC -0-C-(C 0«H(C,H)j

в примере 1 пигмент обрабатывают олигомером, полученным по примеру 5; 60 в примере 3 - модификатором, полу.ченным по примеру 6; в примере 2 модификатором, полученным по примеру 5; в примерах 3 и 4 - по примеРУ б,55

В качестве пленкообразукшшх при получении лакокрасочных материалов согласно предлагаемому способу используют лак глифталевый. Используют лак ГФ-046, выпускаемый промышленностью по ТУ 6-10-612-76, представляющий собой 50%-ный раствор выолигомера, используемого в данном способе в качестве поверхностно-активного вещества. П р и м е р 5 (получение Олигомера). В трехгорлую колбу с мешалкой обратным холодильником, термометром -загружают 95 г диэфира пентаэритрита и жирных кислот масел (выпускаемого промышленностью по ТУ 6-10-871-75), 40 г тримеллитого ангидрида и нагревгиот 1,5 ч до , отсоединяют обратный холодильник, подсоединяют ловушку воды и ведут процесс поликонденсации до кислотного числа 8095 мг КОН/Г (3-4 ч). Зат&4 массу охлгикдают до 70-60С и добавляют 19 г триэтиламина при перемешивании. Полученный олигомер имеет коричневый цвет и pacTBORKM в воде. При добавлении 140 г воды получают 45%-ный раствор с вязкостью 70 П: РН 8,5-9 Формула получаемого олигомера (СН д-СНу н|--о-с-0-1 он CgH.-c-o-cH,-c-CH -o-i он I I 0 HjC-0-C-(CH,)-CH, 0«Н(СгН5), Примерб. в трехгорлую колбу загружают 87 г рафинированного льняного масла, 15 г пентаэритрита, 0,2 г карбоната натрия и нагревгшт до 245 при перемешивании. Реакцию переэтерификации проводят до получения продукта, растворимого в этяловом спирте-ректификате, затем тем пературу понижают до , добавляют 40 г тримеллитового ангидрида подсоединяют ловушку воли и ведут процесс полизтерификации до кислотного числа 80-95 мг КОН/г (3-4 ч). Массу охлаждгиот до 60-70°, добавляют 19 г триэтиламина. Полученный олигомер имеет коричневый цвет, растворяется в воде, при добавлении 140 г воды получается 45%-ный раствор с вязкостью 80 П, РН 8,5-9, Формула полученного олигомера: СН СН-СН -СНгСН-(сн,)СН.у CH CHCHg-CH: СН-СН -СН СН-СНх-СУ%:

сыхающей глифталевой смолы в ксилоле с вязкостью 55 с при йо ВЗ-4. Лак пентафталевый ПФ-ОбОн, вьтускаемый промышленностью по ТУ .6-10612-76, представлякедий собой 52%-ный раствор высыхающей пентафталевой смолы в смеси уайт-спирита и ксилола 1:1 с вязкостью 75- с при 20 по ВЗ-4. Лак меламиноформальдегидный выпус-. каемый по ТУ 6-10-760-74, представляющий собой 49%-ный раствор мела.миноформальдегидной, фенолформальдегидной и алкидной смол в смеси ксилола, бутилацетата,.этилцеллоэольва 50:20:30 с вязкостью 90 с при 20 по ВЗ-4; лак мочевинный МЧ-52, вьшускаемый промшиленностью по ТУ 6-10-767-74, представляющий собой

50%-ный раствор пластифицированной мочевиноформальдегидной смолы в бутаноле, сольвенте/ этиловом спирте и уайт-спирите с вязкостью 100 с при 20® по ВЗ-4 лак фенолформальдегидный ФЛ-582, выпускаекшй по ТУ 6-10-1236-76, представляющий собой 38%-ый раствор фенолформальдегидной смолы и плавленного янтаря с тунговым маслом в смеси уайт-спи(рита, этанола, бутанола и этилцеллозольва с вязкостью 35 с при 20 по ВЗ-4.

В табл. 1.указаны компоненты композиций/ используемые при получении лакокрасочных материалов предлагаемым

ДПОСОбС.

Таблица

Двуокись титана РО-2

ГОСТ 9808-65

Крон свинцовый желтый КК-2

ГОСТ 4 78-75Крон свинцовый лимонный КЛ-1 ГОСТ 478-75

Белила цинковые сухие БЦО-М ГОСТ 5-161-69

Пигмент желтый железоокисн

Ж-1 ГОСТ 1 172-72Микробарит ТУ 6-10-943-76

Четыреххлористый углерод

ГОСТ 4-75

Слороформ ГОСТ 20015 74

Уайт-спирит ГОСТ 3134-78

Ксилрл ГОСТ 9949-76

Лак пентафталевый ПФ-ОбОн

Лак мочевинный МЧ-52 ТУ 6-10-767-74

Лак Фенолфбрмальдегндный ФЛ-582 T2-6-iO-1236-77

Лак меламинный МЛ-591 ТУ 6-10-760-74

В примере 2-4 для нейтрализации используют муравьиную (25%-ную), JSPлянyю ) вислоты. Выбор ней4 2

10

14

5

66

69

68

трализатора, практически не влияет 1 на свойства композиций и покрытий. ,

В табл. 2 приведены свойства лакокрасочных материалов, полученных известным способом с использоВязкость по вискозиметру ВЗ-4 при , с

40-45 35-40

Степень перетира по методу клина

10 12

. . Глянцевый Внешний вид пленки

Прочность пленки на разрыв, МПа «

Прочность пленки при ударе, кгс.см

Изгиб покрытия, мм Предлагаемый способ улучшает прочностные характеристики, паропррнйцаемость и дисперсность пигменванием в качестве поверхностно-ак«тинного вещества хромолана и предлагаемым способом.

,Т а б л и ц а 2

35-40 30-35

12 14 Глянцевый та по клину. Улучшение степени 45 перемра дает возможность заменять .пигме1 Ты дешевыми наполнителями.