УРАЛКИДНОЕ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩЕЕ
FILM FORMING URALKYD

Изобретение относится к рецептурам одноупаковочных уралкидных пленкообразующих, отверждающихся влагой воздуха, которые могут использоваться в качестве лаков или связующих в составе композиций для получения защитных покрытий изделий из различных материалов.
Известна полиуретановая композиция для покрытий холодной сушки, включающая полиоксипропилентриол молекулярной массы (ММ) 3000-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат, отверждаемая атмосферной влагой воздуха (Елчуева А.Д., Табачков А.А, Лаврова В.Г., Еганов В.Ф., Губайдуллин Л.Ю., патент РФ 2073053, МПК C09D 175/08, 10.02.1997). Однако скорость отверждения этой композиции недостаточно высока, а тонкослойные покрытия на его основе (25-40 мкм) обеспечивают лишь механическую защиту поверхности изделий.
5
Известно одноупаковочное полиуретановое связующее, отверждающееся под воздействием влаги и представляющее собой уретановый форполимер с концевыми NCO-группами с концентрацией 6-15%, полученный путем взаимодействия смеси простого полиэфирдиола на основе пропиленгликоля с молекулярной массой 3000 углеродных единиц (у.е.) - 60-90% и простого полиэфиртриола на основе глицерина с молекулярной массой 3000-6000 у.е. (10-40%) со смесью изомеров дифенилметандиизоционата (DE 4236562, МПК C08G 18/10, C08L 75/08).
Данное связующее имеет высокую вязкость, отверждение такого связующего происходит за счет введения воды в состав композиции.
Широко применяется на практике одноупаковочная композиция марки "Лаптекс" (ТУ 2226-001-13013487-95), предназначенная для получения защитных покрытий и получаемая из простого полиэфирполиола и полиизоцианата в среде этилацетата, где в качестве полиэфирполиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой (ММ) 3000-5000 у.е., а в качестве полиизоцианата - смесь изомеров 4,4'-дифенилметандиизоцианата.
Образующиеся на ее основе полимерные покрытия обладают достаточно хорошей эластичностью, однако тонкослойные покрытия данной композиции обеспечивают только механическую защиту поверхностей. При этом скорость отверждения данной композиции влагой окружающего воздуха недостаточно высока.
Известно одноупаковочное полиуретановое пленкообразующее, включающее 35,0-60,0 мас.% полиоксипропилентриола с молекулярной массой 3000-5000, 14,9-27,0 мас.% полиизоцианата на основе 4,4-дифенилметандиизоцианата, 0,1-3,0 мас.% N,N-тетрапропанолэтилендиамина и этилацетат и/или бутилацетат, этилацетат и/или толуол в качестве органического растворителя в количестве до 100 мac.% (RU 2236425, C08L 75/08, C09D 175/08, опубл. 2003.07.20).
Данное пленкообразующее обладает длительным сроком высыхания.
Наиболее близким к предлагаемому в настоящем изобретении уралкидному одноупаковочному пленкообразующему прототипом изобретения является состав уретановых алкидов фирмы Дегусса (Германия), содержащий соевое масло, пентаэритрит, триметилолпропан, фталевую кислоту и изофорондиизоцианат (Доклад фирмы Дегусса на 3-м Международном симпозиуме компании Дегусса Гибх, Москва, 18-19 сентября 2007 г.). Синтез уретановых алкидов данного состава проводят азеотропным методом в течение 16-18 ч с использованием в качестве катализатора дибутилоловодилаурат.
Оловоорганическое соединение, используемое при синтезе данной композиции, - дибутилоловодилаурат замедляет реакцию уретанизации за счет образования на начальной стадии реакции сильноразветвленных низкомолекулярных малоподвижных олигомеров с «замороженными» функциональными группами.
Задачей настоящего изобретения является создание для покрытий отверждаемого влагой воздуха уралкидного одноупаковочного пленкообразующего с длительным сроком хранения, обладающего ускоренной реакцией уретанизацией.
Для решения поставленной задачи создано уралкидное одноупаковочное пленкообразующее, содержащее алкидный олигомер с кислотным числом 15 мгКОН/г, полученный азеотропным методом на основе жирных кислот талового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида, взятых в соотношении 72,4:20,1:7,6 мас.% соответственно, органический растворитель изофорон-диизоцианат марки "Vestanat IPDI" с содержанием NCO групп в количестве 37,5%, катализатор - октоата цинка и дополнительно метилэтилкетоксима при следующем соотношении компонентов, мас.%
алкидный олигомер
41,1-43,0
изофорондиизоцианат - изоцианатметил-3,5,5-триметилциклогексил-изоцианат
9,8-10,1
октоат цинка - соль цинка 2-этилгексановой кислоты
0,4-0,5
метилэтилкетоксим - 2-бутанон оксим (СН3СН2СН2СН=NOH)
0,4
органический растворитель
до 100
В качестве исходного сырья используют:
- жирные кислоты талового масла марки А с кислотным числом мгКОН/г не менее 185 (ГОСТ 14845-670);
2
4
- пентаэритрит - 2,2-диметиол-1,3-пропандиол(С(CHOH)) марок А и Б с массовой долей гидроксильных групп не менее 47% (ГОСТ 9286-82);
- фталевый ангидрид с содержанием основного вещества не менее 99,7% и температурой плавления не ниже 130,6°С марки А и Б (ГОСТ 7119-77);
3
- ксилол нефтяной марки А и Б плотностью при 20°С 0,860-0,70 г/см (ГОСТ 9410-78);
- изофорондиизоцианат - изоцианатметил-3,5,5-триметилциклогексил-изоцианат с содержанием NCO групп в количестве 37,5% марки «Vestanat IPDI» (импорт ф.Дегусса);
- спирт бутиловый нормальный марки А и Б (ГОСТ 5208-81 с изм.1-3);
- октоат цинка-соль цинка 2-этилгексановой кислоты с содержанием основного вещества 25-35% (ТУ 2311-001-59344679-04 ОАО «Радуга - Синтез»);
- метилэтилкетоксим - 2-бутанон оксим (CH3CH2CH2CH=NOH) марки «МЭКО» (импорт ф.«Еврохим-1»)
Синтез предлагаемого в настоящем изобретении уралкидного пленкообразующего включает:
- синтез алкидного олигомера с сушкой;
- взаимодействие алкидного олигомера с изофорондиизоцианатом и постановку на «тип»;
3
- фильтрацию, слив в емкость готовой продукции. Синтезируют алкидный олигомер азеотропным методом. Для синтеза алкидного олигомера в реактор загружают жирные кислоты талового масла с кислотным числом мгКОН/г не менее 185, включают мешалку и загружают петаэритрит с массовой долей гидроксильных групп не менее 47%, фталевый ангидрид с содержанием основного вещества не менее 99,7% и температурой плавления не ниже 130,6°С и ксилол с плотностью при 20°С 0,860-0,70 г/см количестве 5% от общей массы сырья для азеотропной отгонки воды. Включают подачу инертного газа, осуществляют нагрев реактора со скоростью 50-60°С в час до 160°С. Через 5-10 минут после начала азеотропной отгонки воды подачу инертного газа прекращают, а нагрев реакционной массы продолжают до температуры (210±5)°С со скоростью 10-15°С в час и выдерживают при этой температуре до кислотного числа 18-20 мгКОН/г. По достижению установленной величины кислотного числа реакционную массу охлаждают до 140°С, отключают азеотроп, подключают прямой холодильник и загружают ксилол до получения 80% раствора. Затем температуру реакционной массы поднимают до температуры (210±5)°С и контролируют визуально отгонку воды ксилолом в емкости с водяным паром. Процесс заканчивают после прекращения выделения воды и достижения расчетного кислотного числа 15 мгКОН/г и сухого остатка 90-95%.
В смеситель при 80°С загружают ксилол, затем дозировано полученный алкидный олигомер и изофорондиизоцианат, вводят катализатор - октоат цинка. Температуру реакционной смеси повышают до 95-100°С. Реакцию заканчивают при достижении вязкости полученного состава одноупаковочного уралкидного пленкообразователя по вязкозиметру В3-246 равной 80-130 с. Затем вводят органический растворитель - бутанол. Реакционную массу охлаждают до 20-40°С, выключают подачу инертного газа и вводят антиоксидант - метилэтилкетоксим в количестве 0,4 мас.%. По завершении технологического процесса через 7-8 часов состав полученного уралкидного пленкообразующего фильтруют и направляют в емкость для хранения.
"Изобретательский уровень" предлагаемого изобретения иллюстрируется вышеизложенным и заключается в том, что синтез алкидного олигомера описанным выше способом позволил получить неочевидный эффект устранения на начальной стадии реакции образования сильноразветвленных низкомолекулярных малоподвижных олигомеров с «замороженными» функциональными группами, замедляющими уретанообразование. Важную роль в этом процессе играет скорость уретанообразования.
Предлагаемое для покрытий одноупаковочное уралкидное пленкообразующее изготавливается из промышленно производимых и имеющихся в продаже исходных материалов на стандартном химическом оборудовании. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "промышленная применяемость".
Техническим результатом настоящего изобретения является сокращение по сравнению с прототипом времени реакции уретанообразования с сохранением эксплуатационных свойств (вязкости, кислотного числа) с одновременным повышением стабильности состава при хранении.
Свойства по сравнению с прототипом пленкообразователя состава одноупаковочного уралкидного, предлагаемого в настоящем изобретении, приведены в табл.1.
Таблица 1Свойства уралкидного пленкообразующего
Наименование показателей
Прототип (Дегусса)
Уралкидное пленкообразующее по изобретению
Гидроксильное число, мг КОН/г
44
15
Кислотное число, мг КОН/г
2,5
4,5
Содержание МСО, %
<0,1
<0,1
Вязкость В3-246 (23°С) с
-
80-130
Содержание нелетучих, %
60
50±3
Время реакции уретанизации, ч
16-18
7-8
Вязкость по В3-246 (4 мм), с
Через месяц
Через 2 месяца
143
152