Способ получения водоразбавляемой алкидной смолы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1(50 С 08 С 63/48 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Патент Англии У 1178490,кл, С 3 В., опублик. 1970.2. Патент Японии У 20000,кл, 26 Э 6, опублик. 1969.3. Карякина М.И. и др. Разработка водоразбавляемых полиэфиров длялакокрасочных покрытий. Лакокрасочные материалы и. их применение.1976 г. В 4, с. 6-7 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАЗБАВЛЯЕМОЙ АЛКИДНОЙ СМОЛЫ путемвзаимодействия алифатической дикар- ю 80681860 А боновой кислоты с гидроксилсодержащей алкидной смолой на основежирных одноосновных кислот, многоатомного спирта и ароматическойдикарбоновой кислоты, о т л и.ч ащ и й с я тем, что, с целью повышения длеска покрытий на основеводоразбавляемой алкидной смолы,проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида н синтетических жирных кислот С -С илиСо- С при молярном соотношении кононентов 1:0,6-0,65: 1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодежащей алкидной смолы с кислотнымчислом 15-25 мг КОН/г, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 молями адипиновой кислоты до получения конечного продукта с кислот,.ным числом 30-40 мг КОН/г,68186 Изобретение относится к областиполучения лакокрасочных материалов,конкретно водоразбавляемых алкидныхсмол для автопокрытий.Известны способы получения водоразбавляемых алкидных смол, заключающиеся в том, что гидроксилсодержащуа алкидную смолу получают взаимодействием многоатомного спирта вдвухосновной карбоновой ароматической 10кислотой (при соотношении 1:1-0,768)и кислот растительного масла до кислотного числа 8 мг КОН/г, затемгидроксилсодержащую алкидную смолуобрабатывают ангидридом тетрагидрофталевой или других производных тетрагидрофталевой кислоты 11 .Проведение синтеза алкидйой смолыуказанным способом приводит к увеличению вязкости гидроксилсодержащей рралкидной смолы, а затем и вязкостиводоразбавляемой смолы, что затрудняет технологию их нанесения изводных растворов на изделие, крометого, тетрагидрофталевый ангидридявляется дефицитным и дорогостоящимсырьем,Известен способ получения водоразбавляемых алкидных скол, заключающийся в том, что гидроксилсодержащую алкидную смолу, полученную изкислот растительного масла, многоатомного спирта и дикарбоновой ароматической кислоты, модифицируют.притемпературе 140-145 С в течение 1 чО5-257-ной многоосновной кислотойжирного ряда, получая неполный полиэфир с кислотным числом 40 -80 мг КОН/г Я .Смолы, полученные по этому патенту, используются для покрытий.Водоразбавляемые алкидные смолыгорячей сушки для автопокрытий должны давать покрытия с высоким блеском, стойкие к пересушке и обеспечивать высокие Физико-механические45свойства; Водоразбавляемые смолы,. получаемые по указанному выше способу, не могут быть использованыдля автопокры О тий, так как не обладают для этого . указанным комплексом свойств.Наиболее близким техническим решением является способ получения водо- разбавляемой апкидной смолы двухста дийным Методом путем взаимодействия пентаэритрита, Фталевого ангидрида и синтетических жирных кислот С- С,0 3С, - С 1, С- С при 180-200 фС до достиженйя кислотного числа 10 -20 мг/КОН/г с последующей обработкойполупродукта адипиновой кислотойпри 140-160 С до конечного кислотоного числа 60-80 мг КОН/г прн молярном соотношении компонентов 1,0 -0,85: 1,0: 0,5 соответственно 3 .Однако, известный способ не позволяет получать водоразбавляемыеалкидные смолы, которые дают высокийблеск покрытий на их основе.Целью изобретения является получение водоразбавляемой алкиднойсмолы, модифицированной адипиновойкислоты до кислотного числа 30 -40 мг КОН/г, обеспечивающей покрытиям высокую стойкость к пересушке,бпеск и физико-механические свойства.Указанная цель достигается тем,что проводят взаимодействие пентаэритрита, фталевого ангидрида исинтетических жирных кислот С- С 7или С - С,3 при молярном соотношении 1:0,6-0,65: 1-1,4 соответственно до получения гидроксилсодержащей смолы с кислотным числом 15 - 25 мг КОНг, с последующей обработкой смолы 0,35-0,45 молями адининовой кислоты до получения конечного продукта с кислотным числом30-40 мг КОН/г.Полученная таким образом смолапригодна для водоразбавляемых лаков и эмалей горячей сушки, в составкоторых в качестве отвердителя вводят другую, водоразбавляемую сушку,например меламиноформальдегидную, вколичестве 0,3-0,4 вес.ч. на 1 вес.ч.водоразбавляемой алкидной смолы.Для получения покрытия смешиваютводоразбавляемую алкиднуюсмолу,полученную предложенным способом,с водорабавляемой смолой - отвердителем, затем наносят на подложкулюбым известным способом и сушат при 100-160 оС.Покрытия на основе смолы, полученной по предлагаемому способу,обладают более высоким блеском истойкостью к пересушке, высокимиФизико-механическими свойствами имогут быть использованы в качест.ве автопокрытий. Указанные достоинства позволяют улучшить декоративные свойства по-. крытий для автомобилей и продлить срок их службы. Они могут быть ре6818 комекдованы вместо используемых внастоящее время в отечественной промышленности автоэмалей марок МЛ и М 3-197, МЛ, применяемых ворганических растворителях. 5Использование водоразбавляемыхэмалей для автопокрытий способствует решению проблемы защиты окружающей среды.и зкономии органическихрастворителей. Эмали эти безвредны бпри окрашивании и пожаробезопасны.Характеристика водоразбавляемойалкиной смолы и свойства покрытийна ее основе приведены в таблице.Сущность способа заключаетсяв том, что в реактор, снабженныймешалкой, термометром, обратнымхолодильником, ловушкой Дина.-Старкаи вводом для углекислого газа, загружают фталевый ангидрид, пентазритрит и синтетические жирные кислоты (СЖК) С- С или С -С, . Смесь1 о 13при непрерывйом йеремешивайии выдерживают при 130-140 С в течение 2 ч,затем поднимают температару до 160180 С и выдерживают при этой темпераОтуре 2 ч. Затем подают ток углекислоты, поднимают температуру до 195 о,205 С и выдерживают реакционнуюсесь до кислотного числа 15 - .25 мг КОН/г. Полученный таким образом гидроксилсодержащий полупродукт охлаждают до температуры 1401600 С и загружают адипиновую кислоту.По окончании загрузки реакционнуюо, 35смесь выдерживают при 130-140 С иразряжении О, 15-0,25 атм до кислотного числа 30-40 мг КОН/г.По достижении данного кислотногочисла реакционную смесь охлаждаютдо 100-125 С и растворяют в растворителе, например в бутилцеллюлозольведо 60-807-.ной концентрации. Выходсмолы 80-957 После нейтрализацииаммиаком или аминами смола неограниченно разбавляется водой. П р и м е р 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, ловушкой, термометром и вводом СО , загружают 91 г фтале вого ангчдрида, 136 г пентаэритрита, 191 г синтетических жирных кислот С, -С 9.и 15 мл толуола. Смесь нагревают при перемешивании .до 130-140 С и выдерживают 2 ч. Затем поднимают 55температуру до 195-205 С в течение.5 ч и выдерживают до кислотного числа 17,5 мг КОН/г, Полупродукт 60 4охлаждают до 150 С и загружают при перемешивании.55 г адипиновой кислоты. Включают ток СО, 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 687-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 пигментсвязующее 1:2:22, Затем эмаль нейтрализуют 7,3 г диметилэтаноламина, .что составляет 1103 от расчетного количества по кислотному числу алкидной смолы,. Добавляют 68 г 687-ной меламиноформальдегидной смолы, причем это количество составляет 0,35 части водо- разбавляемой меламиноформальдегидной смолы на 1 часть алкидной смолы. Готовую эмаль разбавляют дистиллированной водой до вязкости 46-2 с до ВЗи наносят двумя слоями сырой по сырому методом пневмораспыления на стеклянные и металлическиео пластины, Режим сушки 130-135 С 30 мин, Молярный состав и свойства связующего, а также свойства покрытия приведены в таблице. Стойкость к удару - 50 кгс, эластичность - 3 мм.П р и м е р 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 выдерживают до кислотного числа 39,7 мг КОН/г при 130-140 С/ О 15 ат в течение 8,5 ч. Готовую5смолу растворяют,в бутилцеллоэольве до концентрации 683. Эмаль готовят аналогично примеру Ф 1. Стойкость к удару 50 кгс; эластичность 3 мм.П р и м е р 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 г0 3 68186адипиновой кислоты, и выдерживают докислотного числа 36,0 мг КОН/г при130-140 С в течение 9 ч. Смолу растворяют в бутилцеллозольве до концентрации.683. Эмаль готовят, аналогйчно примеру 1, Стойкость к ударупокрытия 50 кгс; эластичность 3 мм.П р и м е р 4. Синтез проводятпо технологии, описанной в примере 1..Полупродукт получают при кондея- Юсации 136 г ентаэритрита, М г. фталевого ангидрида, 191 г синтетических жирных кислот С-С до кислотного числа 20,6 мг. КОН/г. Затем добавляют 59 г адипиыовой.кислоты.и выдерживают.до кислотного числа,37,8 мг КОН/г при .130-140 С в течение 9"ч. Готовую смолу растворяют.в бутилцеллозольве до 683-ной концентрации. Эмаль готовят аналогично 20примеру. 1. Стойкость к удару 50 кгс,эластичность 3 мм.Б р и м е р 5. Синтез полупро- .дукта .проводят по технологии, описанной в примере 1Полупродукт получают путем конденсации 136 г.пентаэритрита, 96 гфталевого ангидрида, 193 г синтетических жирных кислот С,-С, до кислотного числа 20 мг КОЙ/г. Затей Врзагружают 59 г адипиновой кислотыи выдерживают до кислотного числа39,0 мг КОН/г при 130-140 С в течение 8,5 ч. Эмаль готовят. аналогичнопримеру 1. 35П р и и е р 4-а. Синтез смолыпроводят по рецептуре и технологии,описанной в црнмере 4, Загрузка аналогична примеру 4Полупродукт конденсируют до кислотного чйсла 20 мг КОН/г. Затеиобрабатывают.адипиновой кислотой ипроводят.процесс до.кислотного числа 26 мг КОН/г. Нри достижении указанного кислотного числа смола 45начинает желатинировать и ненригодна для дальнейшего использованияи испытания,И р и м е р 1-а. Синтез проводятпо.рецептуре и технологии, описанной в примере 1,Полупродукт конденсируют до кислотного числа 23 мг КОН/г, затем обрабатывают 55 гадипиновой кислоты и проводят реакцию при 130-140 С 55 в течение 8 ч до кислотного числа 45 мг КОН/г. Смолу растворяют в бутнлцеллозольве до 683-ной концентрации. Эмаль готовят.по примеру 1. Эмалевые покрытие имеют низкий глянец - 56 (толщина. покрытия 40 мк, твердость покрытия 0,53).П р и м е р 6. Синтез проводят по технологии, описанной в примере,1. Полупродукт получают при конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 г синтетических жир-. ных кислот С-С 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 бутияцеллозольве до 683-ной концентрации Эмаль готовят аналогичноописанному в примере 1П р и м е р 7. Синтез проводят по технологии, описанной в примере 1. Полупродукт получают при конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 191 г синтетических жирных кислот С- С до кислотного числа 1505 мг КОН/г, Затеи добавляют 25 г адипиновой кислоты.и выперживают до кислотного числа 35,0 мг КОН/г. нри 130-140 С в течение 8 ч. Готовую смолу растворяют в. бутилцеллозольве до 683-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,И р и м е р 8. Смола на жирных кислотах дегидратнрованного касторового масла получена в соответствии с патентом Японии У 2000-1969.221 г пентаэритрита, 204 г фталевого ангидрида и 456 г жирных кислот дегидратированного касторового масла этериФицируют аналогично примеру 1 до кислотного числа 17 мг КОН/г. Ввводят 119 г адипиновой кислоты иопри 130-140 С в течение. 3 ч проводят процесс до кислотного числа 73 мг КОН/г. Часть смолы с данным кислотным числом растворяют в бутилцеллозольве до 703-ной концентрации, готовят эмаль аналогично примеру 1 и испытывают в покрытиях.Оставшуюся часть смолы конденснруют до кислотного числа 62,5 мг КОН/г, соответствующего 493-ной степени завершенности реакции. При этом наблюдается гелеобразование реакциоИ- ной массы.81860 7 6П р и м е р 9. Смола на синтетических жирных кислотах С -С получе 9на в соответствии с патентом ЯпонииВ 2000-1969.136 г пентаэритрита, 125,О гфталевого ангидрида и 144 г синтетических жирных кислот С - С этерифи 7 Чцируют аналогично примеру 1 до. кислотного числа 14.мг КОН/г, Вводят73 г адипиновой кислоты н при 130140 С в течение 3 ч проводят процесседо кислотного числа 80 мг КОН/г,Часть смолы с данным кислотным числом.растворяют. в бутилцеллоэольве ф дб 203-ной концентрации, готовятэмаль аналогично примеру 1.и .испы"тывают в покрытиях.Оставшуюся часть смолы конденсируют до кислотного числа70 мг КОН/г,- соответствующего 50,53-ной степени завершенности реакции. При этом. наблюдается гелеобразование реакционной массы.П р и м е р 10. Синтез .полупродукта (и/п) проводят-по технологии,описанной в .примере 8П/п получают путем конденсации136 г пентаэритрита, 89 г фталевогоангидрида и 191 г СЖК С до К.Ч.15 мг КОН/г. Затем загружают 66 гадипиновой кислоты,и выдерживают- до кислотного числа 36,5 мг КОН/гпри 130-140 С в течение 8,5 ч. Эмальоготовят аналогично.примеру 1,П р и м е р 11. Синтез п/п проводят по технологииописанной в примере 1. П/п получают путем конденсации 136 г пентаэритрита, 91 г фталевого ангидрида и 202 г СЖК 15 Судо К.Ч. 15, 1 мг КОН/г. Затемзагружают 51, 5 г аднпиновой кислоты и выдерживают до К.Ч. 32 мг КОН/г..при 130 - 140 оС в течение 8 ч.Эмаль готовят аналогично примеру 1Характерис гика водоразбавляе -мых алкидных смол, полученных попредлагаемому способу., и свойствад покрытий на их основе приведены втаблице,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 Редактор П. Горькова Техред А.Бабинец Корректор В.Синицкая Заказ 1704/4 Тираж 475 ПодписноеВНИИПИ Государственного .комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 11 681860 12Из таблицы видно, что водоразбав- основе которой имеют плохой блеск,ляемые алкидные смолы по предлагае ,мому способу при толщине покрытия Снижение кислотного числа водо 40 мк имеют твердость 0,54-0,58, растворимой алкидной смолы до 30 высокий блеск - 61,653, стойкость40 мг КОН/г за счет уменьшения кок пересушке, прочность на удар личества адипиновой кислоты при50 кгс см и эластичность 3 мм, 50-603-ной степени завершенностиреакции также не обеспечивает покрытиям необходимых свойств, достигаО емых на основе смолы по предлагаемому способу (см. таблицу свойств).Таким образом, изббретение позволяет повысить блеск покрытий на основеводоразбавляемой алкидной смолы.