Способ получения водоразбавляемой алкидной смолы Советский патент 1985 года по МПК C08G63/48 

а:

сх

00

о: Изобретение относится к области получения лакокрасочных материалов, конкретно водоразбавляемых алкидных смол для автопокрытий. Известны способы получения водоразбавляемых алкидных смол, заключающиеся в том, что гидроксилсодер жащуш алкидную смолу получают взаимодействием многоатомного спирта в двухосновной карбоновой ароматическ кислотой (при .соотношении 1:1-0,768 и кислот растительного масла до кислотного числа 8 мг КОН/г, затем гидроксилсодержащую алкидную смолу обрабатывают ангидридом тетрагидрофталеврй или других производных тетрагидрофталевой кислоты t . Проведение синтеза алкидйой смолы указанным способом приводит к увеличению вязкости гидроксилсодержащей 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 водораз бавляемых алкидных смол, эаключающийся В.ТОМ, что гидроксилсодержащую алкидную смолу, полученную из кислот растительного масла, многоатомного спирта и дйкарбоновой аром тической кислоты, модифицируют, при температуре 140-145С в течение 1ч 5-25%-ной многоосновной кислотой. жирного ряда, получая неполный полиэфир с кислотным числом 40 80 мг КОН/Г 2 . Смолы, полученные по этому патенту, используются для покрытий. Водоразба-вляемые алкидные смолы горячей, сушки для автопокрытий должны давать покрытия с высоким блеском, стойкие к пересушке и обеспечивать высокие физико-механические свойства-. Водоразбавляемые смолы, получаемые по указанному выше способу, не могут быть использованы для звтопокры тий, так как не обладают для этого указанным комплексом свойств. Наиболее близким техническим реше нием является способ получения водоразбавляемой алкидной смолы двухстадийным методом путем взаимодействия пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот С 10 t) Sr iS Р 180-200 С до досC.-V C,,j, тижения кислотного числа 10 20 мг/КОН/г с последующей обработкой полупродукта адипиновой кислотой при 140-160 С до конечного кислотного числа 60-80 мг КОН/г при молярном соотношении компонентов 1,00,85:1,0:0,5 соответственно 3j. Однако, известный способ не позволяет получать Водоразбавляемые алкццные 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, блеск и физико-механические свойства. Указанная цель достигается тем, что проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот Сл или С(з при молярном соотношении 1:0,6-0,65:1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодержащей смолы с кислотным числом 1525 мг КОН/г, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 молями адипиновой кислоты до получения конеч- ного 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 водоразбавляемой смолой - отвердителем, затем наносят на подложку любьм 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 качестве автопокрытяй. У«азйиные достоинства позволяют улучшить декоративные свойства по-; крытий для автомобилей и продлить срок их службы. Они могут быть рекомендованы вместо используемых в настоящее время з отечественной про мышленности автоэмалей марок МЛ-12 и МЛ-197, МЛ-1110, применяемых в органических растворителях. Использование водоразбавляемых эмалей для автопокрытий способствует решению проблемы зшциты окружающей среды.и экономии органических растворителей. Эмали эти безвредны при окрашивании и пожаробезопасны. Характеристика водоразбавляемой алкидной смолы и свойства покрытий на ее основе приведены в таблице. Сущность способа заключается в том, что в реактор, снабженньй мешалкой, термометром, обратным холодильником, ловушкой Дина-Старка и вводом для углекислого газа, загружают фталевый ангидрид, пентаэритрит и синтетические жирные кислоты (СЖК) Cj- Crt или С -C,j. Смесь при непрерывном перемешивании вьщер живают при 130-140°С в течение 2 ч, затем поднимают температару до 160180 С и выдерживают при этой темпер туре 2ч.. Затем подают ток углекислоты, поднимают температуру до 195205 С и выдерживают реакционную cbfecb до кислотного числа 15 - : 25 мг КОН/Г. Полученный таким образом гидроксилсодержащий полупродукт охлаждают до температуры 140160°С и загружают адипиновую кислот По окончании загрузки реакционную смесь вьщерживают при 130-140 С и paзpяжeншi 0,15-0,25 атм до кислотного числа 30-40 мг КОН/г. По достижении данного кислотного числа реакционную смесь охлаждают до 100-125°С и растворяют в раствор теле, например в бутилцеллюлозольве до 60-80%-ной концентрации. Выход смолы 80-95%. После нейтрализации аммиаком или аьшнаьш смола неограни ченно разбавляется водой. Пример 1. В четкрехгорлую колбу, снабженную мешагжой, обратны холодильником, ловушкой, термометро и вводом COj , загружают 91 г фталевого ангидрида, 136 г пентаэритрита 191 г синтетических жирных кислот C-j,-C. и 15 мл толуола. Смесь нагревают при перемешивании до 130-140 С и выдерживают 2ч. Затем поднимают тампературу до 195-205°С в течение 3 ч.и выдерживают до кислотного числа 17,5 мг КОН/г. Полупродукт охлаждают до iSOc и загружают при перемешивании.55 г адипиновой кислоты. Включают ток COj 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 68%-ной концентрации. Эмаль готовят в бисерной мельнице диспергированием 61,2 г двуокиси титана в 100 г водоразбавляемой алкидной смолы с последующим разбавлением 100 г той же смолы до соотношения пигментсв.язуюшее 1:2:22. Затем эмаль нейтрализуют 7,3 г диметилэтаноламина, что составляет (10% от расчетного количества по кислотному числу алкидной смолы.. Добавляют 68 г 68%-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 пневмораспьшения на стеклянные и металлические пластины. Режим сушки 130-135 С 30 мин. Молярный состав и свойства связующего, а также свойства покрытия в таблице. Стойкость к удару - 50 кгс, эластичность - 3 мм. Пример 2. Синтез гидроксилсодержащего полуйродукта проводят по рецептуре и технологии описанным в примере 1. Полупродукт конденсируют до кислотного числа 15,5 мг КОН/г,затем обрабатывают 55 г адипиновой кисло- ты и вьздерживают до кислотного числа 39,7 мг КОН/г при 130-140°С/ ат в течение 8,5 ч. Готовую смолу растворяют,в бутилцеллозольве до концентрации 68%. Эмаль готовят аналогично примеру № 1 Стойкость к удару50 кгс; эластичность 3 мм. Пример 3. Синтез гндроксил- . содержащего полупродукта проводят по рецептуре и технологии, описанным в примере 1.. Полупродукт конденсируют до кислотного числа 17,8 мг КОН/г, затем полученный полупродукт обрабатывают 55 г 6 адипиновой кислоты, и выдерживают до кислотного числа 36,0 мг КОН/г-при 130-t40 С в течение 9 ч. Смолу растворяют в бу,тилцеллозольве до концентрации 68%. Эмаль готовят, акалогично примеру 1, Стойкость к удару покрытия 50 кгс; эластичность 3 мм. Пример 4. Синтез проводят по технологии, описанной в примере 1 .Полупродукт получают при конденсации 136 г пентаэритрита, 51 г фталевого ангидрида 191 г синтетических жирных кирлот до кислотного числа 20,6 мг КОН/г. Затем добавляют 59 г адипиновой.кислоты и вьадер живают.до кислотного числа , 37,8 мг КОН/г при. 130-1 в течение . Готовую смолу растворяют в бутилцеллозольве до 68%-ной концентрации. Эмаль готовят аналогично примеру 1. Стойкость к удару 50 кгс, эластичность 3 мм. Пример 5. Синтез полупродукта проводят по техйопогии, описанной в примере 1. Полупродукт получают путем конденсации 136 г пентазритрита, 96 г фталевого ангидрида, 193 г синтетических жирных кислот С,-С,-5 до кислотного числа 20 мг КОН/г. Затем загружают 59 г адипиновой кислоты и вьщерживают до кислотного числа 39,0 мг КОН/г при 130-140с в течение 8:,5 ч. Эмаль готовят аналогично примеру 1. Пример 4-а. Синтез смолы проводят по рецептуре и технологии, описанной в примере 4. Загрузка ана логична примеру 4. Полупродукт конденсируют до кислотного Числа 20 мг КОН/г. Затем обрабатывают адипиновой кислотой и I проводят процесс до кислотного числа 26 мг КОН/г. При достижении указанного кислотного числа смола начинает желатинщ)овать и непригодна для, дальнейшего использования и испытания. П р и м е р 1-а. Синтез проводят по.рецептуре и тезшологии, описанной в примере 1 . . , Полупродукт конденсир шуг 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 КОН/г. Смолу растворяют в бут целлозольве до 68%-ной концентрации 0 Эмаль готовят по примеру 1. Эмалевые покрытия имеют низкий гля«ец 56 (толщина.покрытия 40 мк, твердость покриетия 0,53). Пример 6. Синтез проводят по технологии, описа«ной в примере ,1. Полупродукт получают, при конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 г синтетических жирных кислот 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 бутшщеллозольве до 68%-ной концентрации. Эмаль готовят аналогично описанному в примере 1 . Пример 7. Синтез проводят по технологии, описанной в примере 1. Полупродукт получаю при конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 г синтетических жирных кислот C.J- Са до кислотного числа мг КОН/г., Затем добавляют 25 г адипиновой кислоты и выдерживают до кислотного числа 35,0 мг КОН/г при 130-140С в течение 8 ч. Готовую смолу растворяют в. бутилцеллозольве до 68%-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. Пример 8. Смола на жирных кислотах дегвдратированного касторового масла получена в соответствии с патентом Японии № 2000-1969. 221 г пентаэритрита, 204 г фталевого ангидрида и 456 г жирных кислот дегидратированного касторового масла этерифищфуют аналогично примеру 1 до кислотного числа 17 мг КОН/г. Ввводят адипйнсдаой кислоты и при 130-140 С в течение 3 ч проводят процесс до кислотного числа 73 мг КОН/г. Часть смолы с данным КИСЛОТ1ШМ числом растворяют в бутилцеллозольве до 0%-ной концентрации, готовят эмаль арапо.гично примеру 1 и испьггывают в покрытиях. Оставшзшся часть смолы конденсируют до кислотного числа 62,5 мг КОН/г, соответствующего 49%-ной степени завершенности реакции. При этом наблюдается гелеобразование реакциойной массы.

Пример. Смола на синтетических жирных кислотах получена в соответствии с патентом Японии № 2000-1969.

136 г пентаэритрита, 125,0 г фталевого ангидрида и 144 г синтетических жирных кислот С,- С« этерифицир.унхс аналогично примеру 1 до кислотного числа 14.МГ КОН/Г. Вводят 73 г адипиновой кислоты и при 130140 С в течение 3 ч проводят процесс до кислотного числа 80 мг КОН/г.. . Час-ть смолы с данным кислотным числом, растворяют в бутшщеллозальве до 70%-ной концентрации, готовят эмаль аналогично примеру .испытывают в покрытиях.

Оставшуюся часть смолы конденсирьуют до кислотного числа 70 мг КОН/Г,- соответствующего 50, 5%-ной степенр эавё1ршанности реакции. При этом набтподается гелеобразование реакционной массы.

П р и ме р 10. Синтез полунродуйта (п/п) проводят по технологии, описанной в примере 1.. .

П/п получают путем конденсации 136 г пентаэритрита 89 г фталевого ангидрида и 191 г СЖК Су, 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 roTOBj;{T аналогично примеру 1..

Синтез п/п

мер 11.

про,. описанной в технологии

примере V. П/п получают путем конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 202 г СЖК С;- до К.Ч. 15,1 мг КОН/г. Затем загружают 51, 5 г адипиновой кисло и выдерживают до К.Ч. 32 мг КОН/г при 130 - в течение 8 ч. Эмаль готовят ангшогично примеру 1 .

Характеристика -водоразбавляе мых алкидных смол, полученных по предлагаемому способу-, и свойства пок1)ытий на их основе приведены в таблице.

11

Из таблицы видно, что водоразбав ляемые алкидные смолы по предлагаемому способу при толщине покрытия 40 мк имеют твердость 0,54-0,58, высокий блеск - 61,65%, стойкость к пересушке, прочность на удар 50 кгс см и эластичность 3 мм.

При проведении синтеза водоразбавляемых алкидных смол до кислотного числа (к.ч.) ниже 30 мг КОН/Г смола.желирует, а проведение синтеза до кислотного числа выше 40 мг КОН/Г дает смолу, покрытия на

8186012

основе которой имеют плохой блеск. 54%.

Снижение кислотного числа водорастворимой алкидной смолы до 305 40 мг КОН/г за счет уменьшения количества адипиновой кислоты при 50-60%-ной степени завершенности реакции также не обеспечивает покрытиям необходимых свойств, достигаемых на основе смолы по предлагаемому способу (см. таблицу свойств).

Таким образом, изобретение позволяёт повысить блеск покрытий на основе водоразбавляемой алкидной смолы.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАЗ- ВАБЛЯЕШЙ АЛКИДНОЙ CMOJM путем взаимодействия алифатической дикар-боновой кислоты с гидроксилсодер- жащей 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 пентаэрит- рита, 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 гидроксилсодер- жащей 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