Способ получения алкидных смол

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцкалистицескихРеспублик 3(ц 658141 61) Дополнительное к авт. свид. 22) Заявлено 31.03.77 (21) 2471529/2 51)М, Клф 08 6 63 4 сп нением заявкиенный квинтетССРнзебретенейкрытнй сур 3) ПриоритетОпубликов Дата опуб еде 25,04.79 Бюллетень15вания описания 25,0479 53) УДК 678.673 (088,8тонова,Колосов,) Авторы изобретен и ордена Труд Д.И, Менделй институт Московский ор технологический исследовзтельск на Ленининститут ного Знамени химик дарственный научночной промышленности 1) Заявителя ева и Гослакокрасо яипр 4 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ СМО Изобретениеных смол, нсптий, Известен сн относитсльзуемых получению алкидя лаковых покрыенн кислотами том В качестве циклического диена используютдициклопентадиеп н эпоксиднрование проводят 5 надфталевой кислотой с получением диокнсидициклопентадиена 12 .Лаковые покрытия на основе злкидных смол,полученных по этому способу, отличаются высокими физико-механическими показателями и 10 повышенной химической стойкостью, но являются темными, что исключает использование этихсмол для получения светлых эмалей.Кроме того, алкидные смолы на основе диокиси. дициклопентадиена имеют низкое содер.15 жанне сухого остатка.Цель изобретения - получение светлых алкидных смол с повышенным содержанием сухогоостатка.Это достигается тем, что в качестве цикличео 20 кого диена используют дициклопентадиеновыйэфир алифатического спирта и эпоксидированиепроводят мононадфталевой кислотой.После эпоксидирования получают моноэпок.сид дициклопентздиенилового эфира (эфира 25 ДЦПД), используемый в качестве спиртового спользованиемщего компонен одного дициклформулы соб получения злкидных смол с в качестве гидроксилсодержата трехфункционзльного произопентадиена - соединения 11,Лаковые покрытия ня основе сиитезировзн.ных смол отличаются высокими физико-меха-йическими показателями и повышенной химической стойкостью,ГОсновным недостатком указзнного способа,влияющим на технологию и экономичность про.цесса, является сложность технологии, предус.матрнвзюшая многостадийный синтез и выделе.е пщрооксилсодержащего соединения.Ближзйшим по технической сущности к данному изобретению является известный способполучения алкидных смол путем эпоксидирования циклического диена при 30-35 С с последующим взаимодействием полученного продукта с днкарбоновой кислотой, жирнымиастительных масел н многоатомнымкомпонента в процессе синтеза алкидных смол,следующего строенияО,где й - алкильный радикал,Преимуществом использования многоэпоксида ДЦПД в качестве спиртового компонента присинтезе смолы является отсутствие двойной свя.зи в бициклогептеновом цикле, при нагревании тбРкоторого до температуры выше 100 С получаются темные продукты реакции. Введение же длинной алифатической цепи позволяет получать алкиднйе олигомеры с меньшей вязкостью и большимсодержанием сухого остатка, что позволяет зна.чительно сократить использов ание растворителей,Моноэпоксид эфира ДЦПД получают следующим образом.В эмалированный аппарат. с мешалкой загру.жают фталевый ангидрид, эфир ДЦПД и зтилацетат. При 25 - 30 С и постоянном перемешиванииприкалывают 30 ную перекись водорода, сле.дя за тем, чтобы температура не превышала заданной, Реагенты берут в соотношении эфирДЦПД: фталевый ангидрид: перекись водорода(100%);этилацетат = 1,00:45:1,60:1,91. При та.ком ведении реакции моноокись эфира ДЦПДполучают эпоксидированием эфира ДЦПД мононадфталевой кислотой, образующейся и ахи иэфталевого ангидрида и перекиси водорода. Затем реакционную смесь используют для синтезасмолы, не выделяя моноэпоксида, так как реакционная смесь содержит фталевую кислоту,участвующую в синтезе алкидзтой смолы,Выделенные в чистом виде моноэпоксиды дициклопентадиениловых эфиров спиртов представ.ляют собой бесцветные или слегка желтоватыежидкости с характерным запахом.ИК-спектры продуктов имеют полосы поглощения в области 834 см", соответствующие ва..ет 46лентным колебаниям эпоксидной группы, и несодержат полос поглощения, характерных длядвойных связей (1640-1650 см ф и 3020 см ф).Содержание эпоксидного кислорода в моноэпок 4сидах эфиров ДЦПД близко к расчетному.Для получения алкидной смолы в реакционную колбу добавляют жирные кислоты растительных масел и пентаэритрит, количество кото.рых изменяется.П р и м е р 1, В колбу, снабженную мешалЮкой, обратным холодильником и капельной воронкой загружают 21,5 г (0,145 моль) фталевого ангидрида, 18,7 мл (16,8 г; 0,191 моль) этолацетата и 22,2 г (0,1 моль) дициклопентадиенило-Ивого эфира этилцеллозольва. Из капельной во.ронки начинают медленно прикалывать 18,2 г(0,161 моль в пересчете на 100 о ную перекисьводорода) 30% ной перекиси водорода. После прикапывания всей перекиси водорода колбуопускают в термостат с температурой 30-35 С ивыдерживают в нем 3,5 ч. Затем эту колбу дополняют ловушкой Дина-Старка для отгонкиазеотропа этилацетат.вода перекись водорода имедленно поднимают температуру в термостатдо 95 С в течение 2 ч. После отгонки,азеотропав колбу добавляют диметилформамид в коли.честве 5,0 г (25 вес,% от образующегося эпокси.да), Затем в колбу вводят к 54,2 г (49,4 вес.%)продукта реакции 43,9 г (40 вес,%) жирных. кислот подсолнечного масла и 11,6 г (10,6 вес,%)пентаэритрита, Ловушку Дина-Старка заполня.ют ксилолом. После загрузки всех компонен.тов температуру медленно поднимают до 220 Си выдерживают реакционную массу при этойтемпературе до постоянного кислотного числа32,6 мг КОН/г.П р и м е р 2, Синтез алкидной смолы осуществляют по указанной методике.Рецептура: дициклопентадиениловый эфирэтилцеллозольва. - 44,4 г (0,200 моль), фталевый ангидрид - 43,0 г (0,290 моль), перекисьводорода (30%) - 36,4 г (0,322 моль), этилацетат - 33,6 г (0,382 моль), диметилформа.мид - 10,0 г (25 вес,%), продукты реакции -108,4 г (49,4 вес.%), жирные кислоты льняногомасла - 87,8 г (40,0 вес,%), пентаэритрит23,2 г (10,6 вес.%).Кислотное число полученной алкидной смолы - 23,0 КОН/г.П р и м е р 3, Синтез алкицной смолы осуществляют по методике примера 1 при следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфирэтилцеллозольва - 33,3 г (0,150 моль), фталевый ангидрид - 32,3 г (0,217 моль), Н 20 г(0,286 моль), диметилформамид - 7,5 г (25 вес.%),продукты реакции - 81,3 г (49,4 вес.%), жирныекислоты подсолнечного масла - 65,2 г (39,6 вес.%),пентаэритрит - 18,1 г (11,0 вес,%),Кислотное число полученной алкидной смолы -11,0 мг КОН/г.П р и м е р 4. Синтез алкидной смолы осу.ществляют по описанной в примере 1 методикепри следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфир этилцеллоэольва - 44,4 г (0,200 моль),фталевый ангидрид - 43,0 г (0,290 моль), Н,Оз(25 вес.%), продукты реакции - 108,4 г (49,4 вес.%),жирные кислоты подсолнечного масла - 93,2 г(42,6 вес,%), пентаэритрит - 17,5 г (8,0 вес.%).Кислотное число полученной алкидной смолы -29,3 мг. КОН/г.П р и м е р 5. Синтез алкидной смолы осуществляют по описанной в примере 1 методикепри следующей рецептуре: дициклопентадиеиило65814 цый эфир бутилового спирта - 20,6 г (0,100 моль),(25 вес,%), продукты реакции - 52,3 г (49,4 вес.%)жирные кислоты подсолнечного масла - 42,3 г(40,0 вес.%), пентазритрит - 11,2 (10,6 вес.%) .Кислотное число полученной алкидной смолы -28 мг КОН/г.11 р и м е р 6. Синтез алкидной смолы осу- Оществляют по методике описанной в примере 1,при следующей рецептуре: дициклопеитадиениловый эфир метилового спирта - 16,5 (0,100 моль)фгзлевый ангидрид - 21,5 (0,145 моль), перекись водорода (3) - 18,2 г (0,161 моль),этилацетат - 16,8 г (0,191 моль), диметилформамид - 3,8 г (25 вес.%), продукт реакции -47,3 г (49,4 вес.%), жирные кислоты подсолнечного масла - 33,3 г (40,0 вес.%), лентаэрит.рит - 10,2 г (10,6 вес.%).Кислотное число полученной алкидной смолы 25 мг КОН/г,П р и м е р 7. Синтез алкидной смолы осу- .ществляют по описанной в примере 1 методикепри следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфир бутилцеллозольва - 26,6 г На основе синтезированных алкидных смолготовят лаки 70 Я-ной концентрации в ксилоле, которые перед нанесением доводят до рабочей 1 вязкости на ВЗ - 4 20 - 22 с при 20 С, В растворвводят сиккатив 63/64 в количестве 6 вес.%. от основы, Приг 9 товленные лаки наносят на металлические и стеклянные пластинки и сушат при комнатной температурев течение 18 ч.20 Свойства лаков и покрытий ес тественнои сушки Смола по примеру Свойства звестные 2, смола 3 4 5 6 7 и покрытиеЦвет по иодометрической 80 70 60 8 400 60 шкалеСодержанисухого остатка, %,0 62,5 58,0 62,0 63,0 65,0 58,0 35,0 рмы "ЮниЦНИИПИ Заказ 1983/21 Тираж 584 Подпися нлиал ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная,4 Из таблицы видно, что покрытия на основе алкидных смол, полученных по предлагаемому способу, не уступают по физико-механическим свойствам покрытиям на основе 21. Содержание сухого остатка увеличивается почти в два раза. Это дает воэможность сократить количество используемого растворителя, что является одним из направлений решения проблемы за. грязнения окружатпцей среды. Лаки и покрытия на их основе заметно светлее. Это дает возможность получения светлых эмалей,Формула изобретенияСпособ получения алкндных смол путем зпоксидирования циклического диена при 30 - 35 С с последующим взаимодействием полученного(0,100 моль), фталевьп ангидрид - 21,5 г (0,145 моль), перекись водорода (30%) 18,2 г (0,161 моль), этилацетат - 16,8 г. (0,191 моль), диметилформамид - 5,9 . г 25 вес. %), продукты реакции - 59,5 г (49,4 вес,%), жирные кислоты подсолнечного масла - 48,0 г (40,0 вес.%), пентаэритрит - 12,5 г (10,6 вес.%).Кислотное число полученной алкидиой смолы - 30 мг,КОН/г. Физико-механические свойства покрыта наоснове синтезированных алкидных смол приве.дены в таблице, при этом практическое высыха.ние - 18 ч, прочность на удар по прибору У-50 кг см, прочность на изгиб по прибору ШГ - 1 -ру ЮГ - 1 - 1 мм. продукта с насыщенной дикарбоновой кислотой,жирными кислотами растительных масел и много,атомным спиртом, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью получения светлых алкидных смолс повышенным содержанием сухого остатка, вкачестве циклического диена используют дицик.лопентщиениловый эфир алифатического спир.та и эпоксидирование проводят мононадфталевой кислотой.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Информационный бюллетень фион Карбайд", 41463 А, 1967.2. Авторское свидетельство СССР 11 в 569133,кл, С 08 6 6342, 1975,