КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ АЛКИЛОКСИМЫ
COATING COMPOSITION CONTAINING ALKYLOXIMES

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США №62/149894, поданной 20 апреля 2015 г., раскрытие которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к композициям для покрытия, содержащим предотвращающее образование пленки средство и, в частности, относится к высокоочищенным предотвращающим образование пленки средствам и способам их получения.
Уровень техники
Композиции высыхающих на воздухе покрытий, такие как краски, включают в себя ненасыщенные смолы, растворенные в органической или водной среде растворителя наряду с добавками, такими как осушители, которые воздействуют на профиль высыхания. Осушители представляют собой катализаторы, используемые для ускорения процесса высыхания, и могут включать в себя несколько солей металлов, таких как октоаты металлов. Например, композиция краски может включать содержать соли кобальта или марганца для содействия автоокислению, соли циркония для полимеризации или сшивания смолы и соли кальция для контроля образования пленки. Эти каталитические осушители позволяют краске высохнуть в течение нескольких часов. Соли кобальта и/или марганца представляют собой катализаторы окисления, которые играют важную роль в инициировании процесса окисления.
Композиции для покрытий, такие как алкидные краски, которые могут высушиваться на воздухе, как правило, хранятся в жестяных банках. Во время хранения краска может реагировать с воздухом, присутствующим над композицией, с образованием тонкой пленки затвердевшей краски на поверхности краски. Эта нежелательная реакция упоминается как «образование поверхностной пленки» красок. Это явление образования пленки ухудшает качество композиции краски, влияет на прочность осушителей и отрицательно влияет на профиль высыхания оставшейся краски. Это образование пленки обусловлено окислительным сшиванием смолы и приводит к высыханию композиции краски. Таким образом, добавки предотвращающих образование пленки средств добавляют к композициям для покрытия для предотвращения образования поверхностных пленок красок.
Известно, что эти предотвращающие образование пленки средства не только ведут себя как антиоксиданты, чтобы предотвратить окислительное сшивание красящей смолы, но и предотвращающие образование пленки средства также образуют комплексы с осушителями в виде солей переходных металлов, чтобы избежать преждевременного высыхания внутри жестяной банки. Без желания придерживаться какой-либо конкретной теории, считается, что комплекс, образованный между предотвращающими образование пленки средствами и осушителями в виде солей переходных металлов, гораздо менее эффективен в качестве катализатора для процесса полимеризации самоокисления и, таким образом, предотвращает преждевременное высыхание краски в банке. Когда композицию для покрытия наносят на подложку, площадь поверхности увеличивается, позволяя предотвращающему образование пленки средству испаряться. Испарение предотвращающего образование пленки средства разрушает комплекс между предотвращающим образование пленки средством и осушителями в виде солей металлов, что позволяет восстановить каталитическую активность ионов металлов и высушить краску.
Хотя несколько органических добавок на основе производных гидроксиламина, фенолов, аминосоединений и оксимов альдегидов и кетонов использовали в качестве предотвращающих образование пленки средств, на практике метилэтилкетоксим (MEKO), как правило, считается наиболее эффективным и широко используемым предотвращающим образование пленки средством. Известно, что MEKO образует комплекс с первичными осушителями в виде солей металлов для предотвращения преждевременного высыхания в жестяной банке. MEKO также будет легко испаряться, чтобы освободить ион металла от комплекса для облегчения процесса высыхания после нанесения краски на подложку. Кроме того, MEKO обеспечивает преимущества, включая в себя слабовыраженный запах, низкую требуемую дозировку, применимость к широкому спектру покрытий, отсутствие пожелтения или обесцвечивания, отсутствие остатков, отсутствие воздействия на профиль высыхания покрытия и отсутствие влияния на характеристики покрытия, такие как блеск, адгезия или устойчивость к растворителям.
Однако были высказаны опасения относительно токсичности MEKO. Идентифицировали, что MEKO представляет собой кожный сенсибилизатор и подозревается в канцерогенности. Кроме того, Комиссия по опасным веществам Германии сократила предельное значение профессионального воздействия (OEL) для MEKO до уровня 0,3 ч./млн. 2 февраля 2016 года Федеральный институт безопасности и гигиены труда Германии (BAuA) уведомил Европейское агентство по химическим веществам (ЕСНА) о своем намерении представить предложение о пересмотре согласованной классификации MEKO из канцерогенной, мутагенной или токсичной для воспроизводства (CMR) категории Carc. 2 в более тяжелую категорию CMR Carc. 1В.
В качестве замены для MEKO были предложены другие предотвращающие образование пленки средства, но каждый из них не имеет одного или более описанных выше преимуществ MEKO.
Желательны улучшения в вышеуказанных процессах.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предусмотрены композиции для покрытия, содержащие высокоочищенный 2-пентаноноксим в качестве предотвращающего образование пленки средства.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предусмотрен способ получения продукта 2-пентанона. Способ предусматривает подачу входящего потока, включающего в себя 2-пентанон, в дистилляционный аппарат, причем входящий поток дополнительно включает в себя метилизобутилкетон; и дистилляцию входящего потока в дистилляционном аппарате для получения потока верхнего погона, включающего в себя меньше метилизобутилкетона, чем входящий поток, и поток кубового остатка, причем поток кубового остатка включает в себя больше метилизобутилкетона, чем входящий поток. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления поток верхнего погона содержит по меньшей мере 98 масс. % 2-пентанона. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления поток верхнего погона включает в себя менее 0,5 масс. % метилизобутилкетона. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления входящий поток содержит по меньшей мере 5 масс. % метилизобутилкетона.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления дистилляционное устройство включает в себя первую ректификационную колонну и вторую ректификационную колонну. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из указанных выше вариантов осуществления первая ректификационная колонна включает в себя поток верхнего погона, разделенный между первым потоком флегмы, возвращенным в первую ректификационную колонну, и отводным потоком, предоставленным в качестве потока питания во вторую ректификационную колонну. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления первое флегмовое число определяется как отношение скорости потока первого потока флегмы к потоку верхнего погона, и причем первое флегмовое число составляет от 1:2 до 5:1, предпочтительно от 2:1 до 4:1, более предпочтительно приблизительно 3:1. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления поток верхнего погона из первой ректификационной колонны включает в себя менее 5000 ч./млн. метилизобутилкетона, предпочтительно менее 1000 ч./млн. метилизобутилкетона.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления вторая ректификационная колонна включает в себя второй поток верхнего погона, разделенный на второй поток флегмы, возвращенный во вторую ректификационную колонну, и рециркуляционный поток, предоставленный в качестве второго входящего потока для первой ректификационной колонны. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления второе флегмовое число определяется как отношение скорости потока второго потока флегмы к рециркуляционному потоку и причем второе флегмовое число составляет от 2:1 до 20:1, предпочтительно от 5:1 до 15:1, более предпочтительно приблизительно 10:1. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления рециркуляционный поток включает в себя менее чем 5 масс. % метилизобутилкетона, предпочтительно менее 3 масс. % метилизобутилкетона.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления второе флегмовое число по меньшей мере в 2 раза больше, чем первое флегмовое число, предпочтительно по меньшей мере в 3 раза больше, чем первое флегмовое число, более предпочтительно приблизительно в 3,3 раза больше, чем первое флегмовое число.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления способ дополнительно предусматривает выполнение реакции оксимирования на потоке верхнего погона первой дистилляционной колонны с образованием продукта 2-пентаноноксима.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предусмотрена композиция для покрытия. Композиция для покрытия содержит по меньшей мере один растворитель, по меньшей мере одну смолу, по меньшей мере один осушитель и предотвращающую образование пленки композицию, способную предотвращать окислительное сшивание смолы с образованием пленки, причем предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % алкилоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции, причем алкилоксим выбирают из 2-пентаноноксима и 3-метил-2-бутаноноксима.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция представляет собой высокоочищенный 2-пентаноноксим. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция характеризуется чистотой, составляющей по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция характеризуется чистотой, составляющей по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее чем 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее 0,06 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу композиции. Предпочтительно, предотвращающая образование пленки композиция характеризуется чистотой, составляющей по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима, и содержит менее 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции, предпочтительно менее чем 0,06 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу композиции. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство состоит по существу из 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство представляет собой высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предусмотрена композиция для покрытия. Композиция для покрытия содержит по меньшей мере один растворитель, по меньшей мере одну смолу, по меньшей мере один осушитель и предотвращающую образование пленки композицию, способную предотвращать окислительное сшивание смолы с образованием пленки, причем предотвращающая образование пленки композиция должна содержать по меньшей мере 92 масс. % или более конкретно по меньшей мере 98 масс. % алкилоксима, выбранного из 2-пентаноноксима и 3-метил-2-бутаноноксима.
Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит высокоочищенный 2-пентаноноксим и метилэтилкетоксим. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления композиция для покрытия содержит менее 0,06 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу композиции. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит от 5 масс. % до 30 масс. % метилизобутилкетоксима и от 95 масс. % до 70 масс. % 2-пентаноноксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции. Согласно более конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция характеризуется отношением 2-пентаноноксима к метилэтилкетоксиму от 60:40 до 80:20, приблизительно от 65:35 до 75:25 или приблизительно 70:30. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция состоит по существу из 2-пентаноноксима и метилэтилкетоксима.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предусмотрена композиция для покрытия, включающая в себя по меньшей мере один растворитель, по меньшей мере одну смолу, по меньшей мере один осушитель и предотвращающую образование пленки композицию, способную предотвращать окислительное сшивание смолы с образованием пленки, причем предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % или, более конкретно, по меньшей мере 98 масс. %, в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции, алкилоксима, выбранного из 2-пентаноноксима и 3-метил-2-бутаноноксима.
Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно более конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 99 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 99,5 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному более конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 99,9 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция представляет собой высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предусмотрена предотвращающая образование пленки композиция, способная предотвращать окислительное сшивание смолы с образованием пленки, причем предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % или, более конкретно, по меньшей мере 98 масс. % алкилоксима, выбранного из 2-пентаноноксима и 3-метил-2-бутаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит 2-пентаноноксим, предусмотренный в комбинации с растворителем, выбранным из ксилола, минеральных спиртов, спирта и воды. Согласно более конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима. Согласно другому варианту осуществления предусмотрена композиция для покрытия, содержащая любую из вышеуказанных предотвращающих образование пленки композиций. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления предотвращающая образование пленки композиция представляет собой высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиция. Согласно другому более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее 0,3 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции. Согласно другому более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее 0,1 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления предотвращающее образование пленки средство содержит по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима, предпочтительно по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима, по меньшей мере 99 масс. % 2-пентаноноксима, по меньшей мере 99,5 масс. % 2-пентаноноксима и/или по меньшей мере 99,9 масс. % 2-пентаноноксима в расчете на общую массу композиции. Согласно другому более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит менее чем 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима, предпочтительно менее 0,3 масс. % метилизобутилкетоксима или менее 0,1 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу композиции. Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима, предпочтительно по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима, по меньшей мере 99 масс. % 2-пентаноноксима, по меньшей мере 99,5 масс. % 2-пентаноноксима или по меньшей мере 99,9 масс. % 2-пентаноноксима, и предотвращающая образование пленки композиция содержит менее чем 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима, менее чем 0,3 масс. % метилизобутилкетоксима или менее чем 0,1 масс. % метилизобутилкетоксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции.
Согласно более конкретным вариантам осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления по меньшей мере одна смола содержит одну или более алкидных смол. Согласно другому более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления по меньшей мере один осушитель содержит одну или более солей переходного металла, таких как одна или более солей переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из солей кобальта, солей марганца, солей циркония и солей кальция. Согласно другому более конкретному варианту осуществления любого из вышеуказанных вариантов осуществления по меньшей мере один растворитель содержит по меньшей мере один растворитель, выбранный из группы, состоящей из: ксилола, минеральных спиртов, спирта и воды и их комбинаций. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов композиция для покрытия дополнительно включает в себя по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из: наполнителей, пигментов, поверхностно-активных веществ, стабилизаторов, загустителей, эмульгаторов, добавок для текстуры, промоторов адгезии, биоцидов и добавок для изменения вязкости или готового внешнего вида.
Согласно более конкретному варианту осуществления любого из вышеприведенных вариантов осуществления композиция для покрытия характеризуется временем высыхания, являющимся по меньшей мере таким же коротким, как и у аналогичной композиции, содержащей те же самые компоненты, за исключением того, что массовый процент 2-пентаноноксима и/или 3-метил-2-бутаноноксима заменяется эквивалентным массовым процентом метилэтилкетоксима.
Согласно одному варианту осуществления предусмотрен способ получения композиции для покрытия. Способ предусматривает объединение по меньшей мере одного растворителя, по меньшей мере одной смолы, по меньшей мере одного осушителя и предотвращающей образование пленки композиции, способной предотвращать окислительное сшивание смолы с образованием пленки, чтобы получить композицию для покрытия, причем предотвращающая образование пленки композиция содержит по меньшей мере 92 масс. % 2-пентаноноксима или, более конкретно, по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима в расчете на общую массу предотвращающей образование пленки композиции. Согласно более конкретному варианту осуществления способ дополнительно предусматривает обеспечение продукта, содержащего 2-пентанон и метилизобутилкетон; удаление по меньшей мере части метилизобутилкетона с получением высокоочищенного продукта 2-пентанона, причем высокоочищенный продукт 2-пентанона содержит менее 0,5 масс. % метилизобутилкетона; и взаимодействие высокоочищенного продукта 2-пентанона с гидроксиламином для получения высокоочищенной предотвращающей образование пленки композиции продукта 2-пентаноноксима. Согласно еще одному конкретному варианту осуществления высокоочищенный продукт 2-пентаноноксима содержит по меньшей мере 98 масс. % 2-пентаноноксима.
Вышеуказанные и другие особенности настоящего изобретения и способ их достижения станут более очевидными, и само изобретение будет лучше понято со ссылкой на нижеследующее описание вариантов осуществления настоящего изобретения в взаимосвязи с прилагаемыми графическими материалами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано оксимирование 2-пентанона с образованием 2-пентаноноксима («2-РО») с использованием гидроксиламина.
На фиг. 2 показано получение 2-пентанона из ацетальдегида и ацетона.
На фиг. 3 показано образование метилизобутилкетона («MIBK») из самоконденсации ацетона.
На фиг. 4 показано оксимирование MIBK до метилизобутилкетоксима («MIBKO») с использованием гидроксиламина.
На фиг. 5 показан иллюстративный способ получения продукта 2-РО.
На фиг. 6 показан иллюстративный способ получения композиции для покрытия, включающей высокоочищенный продукт 2-РО.
На фиг. 7 представлена схематическая диаграмма иллюстративной схемы дистилляции и оксимирования для процесса фиг. 6.
На фиг. 8 представлена схематическая диаграмма иллюстративной первой ректификационной колонны для схемы дистилляции фиг. 7.
На фиг. 9 представлена схематическая диаграмма иллюстративной второй ректификационной колонны для схемы дистилляции фиг. 7.
Подробное описание настоящего изобретения
Алкилоксимы, содержащие пять атомов углерода, включают в себя 2-пентаноноксим и 3-метил-2-бутаноноксим. Как показано ниже, было обнаружено, что высокоочищенные 2-пентаноноксим и 3-метил-2-бутаноноксим функционируют как эффективные предотвращающие образование пленки средства.
2-пентаноноксим («2-РО»), также известный как метилпропилкетоксим, представляет собой алкилоксим, характеризующийся следующей формулой (I):
Как показано ниже, было обнаружено, что высокоочищенный 2-РО функционирует как эффективное предотвращающее образование пленки средство. 2-РО характеризуется давлением пара, аналогичным давлению MEKO. Кроме того, 2-РО обеспечивает аналогичные характерные для MEKO преимущества, включая в себя низкую требуемую дозировку, применимость к широкому спектру покрытий, отсутствие пожелтения или обесцвечивания, отсутствие остатков и отсутствие влияния на характеристики покрытия, такие как блеск, адгезия или устойчивость к растворителям. Кроме того, высокоочищенный 2-РО, который содержит относительно низкие уровни метилизобутилкетоксима (MIBKO), как описано ниже, обеспечивает аналогичные MEKO профили высыхания, а также слабовыраженный запах.
Однако 2-РО характеризуется положительным профилем токсикологии по сравнению с MEKO.
Концентрация насыщенных паров MEKO составляет 1350 ч./млн., в то время как концентрация 2-РО составляет всего 300 ч./млн. или менее чем 25% от концентрации MEKO. Более низкая концентрация насыщенных паров обеспечивает более низкий риск ингаляции для 2-РО по сравнению с MEKO.
В отношении кожного раздражения MEKO является небольшим раздражителем, а 2-РО не вызывает раздражения. В отношении раздражения глаз MEKO классифицируется как вызывающий серьезное повреждение глаз (код Н318), в то время как 2-РО классифицируется как вызывающий только серьезное раздражение глаз (код Н319).
MEKO классифицируется как сенсибилизатор (R43), тогда как 2-РО не является сенсибилизирующим средством.
50
50
50
MEKO характеризуется эффективной концентрацией, составляющей 50% ингибирования роста (EC) для водорослей всего 7 ч./млн., тогда как соответствующий ЕС50 2-РО для водорослей составляет 88 ч./млн. MEKO характеризуется смертельной концентрацией, составляющей 50% смертности (LC) для рыб всего 48 ч./млн., тогда как соответствующий LC 2-РО для рыб превышает 100 ч./млн.
Положительный токсикологический профиль 2-РО по сравнению с MEKO был неожиданным.
3-метил-2-бутаноноксим, также известный как метилизопропилкетоксим, представляет собой алкилоксим, характеризующийся следующей формулой (II):
3-метил-2-бутаноноксим характеризуется давлением пара при 20°C менее чем 0,975 мм рт.ст., по сравнению с приблизительно 1,60 мм рт.ст. для 2-РО и 2,00 мм рт.ст. для MEKO.
1. Типичное производство 2-пентаноноксима
2-пентаноноксим получают из оксимирования 2-пентанона с гидроксиламином, как показано на фиг. 1. 2-пентанон коммерчески получают из ацетальдегида и ацетона путем альдольной конденсации, дегидратации и гидрирования, как показано реакцией, приведенной на фиг. 2.
Однако в реакции, показанной на фиг. 2, известно и неизбежно, что часть ацетонного реагента будет подвергаться самоконденсации после того же самого реакционного пути с образованием метилизобутилкетона (MIBK), также известного как 4-метил-2-пентанон. Эта побочная реакция показана на фиг. 3. В результате продукт 2-пентанона, полученный реакцией, показанной на фиг. 1, будет содержать по меньшей мере некоторое количество MIBK, который может составлять до 8-10 масс. % от общей смеси 2-пентанона и MIBK.
Однако при прямом окислении сырья 2-пентанона, которое также включает в себя MIBK, гидроксиламин также реагирует с продуктом MIBK в реакции оксимирования, как показано на фиг. 4, с образованием метилизобутилкетоксима (MIBKO).
Вышеуказанные реакции обобщены процессом 20, показанным на фиг. 5. Как показано на фиг. 5, ацетальдегид и ацетон реагируют в реакции 22 с образованием 2-пентанона с помощью механизма реакции, показанного на фиг. 2. Однако часть ацетона подвергается самоконденсации с образованием MIBK, как показано на фиг. 3. Соответственно, продукт реакции 22 содержит смесь 2-пентанона и MIBK, как показано на фиг. 5. Окисление 24 этой смеси гидроксиламином приводит к оксимированию 2-пентанона с образованием 2-РО, как показано на фиг. 1, и оксимированию MIBK с образованием MIBKO, как показано на фиг. 4. Продукт оксимирования 24 представляет собой смесь 2-РО и MIBKO. Таким образом, непосредственное оксимирование 2-пентанона с образованием продукта 2-РО будет содержать значительное количество MIBKO из-за неизбежного присутствия по меньшей мере некоторого количества MIBK в реагенте 2-пентанон.
Присутствие метилизобутилкетоксима (MIBKO) в композициях для покрытий нежелательно по нескольким причинам.
Во-первых, давление пара MIBKO, равное приблизительно 0,13 гПа, значительно ниже, чем давление 2-пентаноноксима, составляющее приблизительно 2,14 гПа, при 20°C. Подобно MEKO и 2-РО, MIBKO также будет образовывать комплексы с осушителями в виде солей переходных металлов. Однако из-за значительно более низкого давления паров MIBKO комплексы, образованные между MIBKO и осушителями в виде солей переходных металлов, будут намного более стабильными и замедлят процесс сушки в значительно большей степени, чем комплексы, образованные между 2-РО и осушителями в виде солей переходных металлов, что приведет к нежелательному длительному времени высыхания композиции для покрытия.
Во-вторых, известно, что MIBKO обладает очень сильным неприятным запахом, который нежелателен в композициях для покрытия, таких как алкидные краски. Неприятный запах отрицательно повлияет на желательность использования алкидных красок и других композиций для покрытия, которые включают в себя MIBKO, особенно для применений внутри помещений и для самодеятельных занятий (DIY).
Удаление MIBKO из 2-РО посредством дистилляции относительно затруднено. Как MIBKO, так и 2-РО представляют собой чувствительные к температуре материалы, которые подвержены термическому разложению ниже их соответствующих точек кипения в атмосфере. В результате для дистилляции этих оксимов необходима вакуумная перегонка. В устройстве для получения MIBKO, по существу, свободного от 2-РО в кубовом остатке, требуется рабочее давление менее 50 мм рт.ст. Кроме того, богатый MIBKO кубовый остаток имеет ограниченную экономическую ценность, и для утилизации потребуется сжигание кубового остатка. Способы, раскрытые в настоящем документе, исключают необходимость удаления MIBKO из 2-РО путем отделения MIBK от 2-пентанона до реакции оксимирования.
2. Композиции для покрытия, содержащие высокоочищенный 2-РО или высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим
Согласно одному приблизительному варианту осуществления предусмотрена композиция для покрытия. Композиция для покрытия может представлять собой композицию краски, такую как композиция алкидной краски. Композиция для покрытия включает в себя предотвращающее образование пленки средство в форме высокоочищенного алкилоксима или, более конкретно, алкилоксима, содержащего 5 атомов углерода, такого как 2-РО или высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим.
Термин «высокоочищенный 2-РО», как правило, используется в настоящем документе для обозначения предотвращающей образование пленки композиции, которая содержит по меньшей мере 92 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 98 масс. %, по меньшей мере 99 масс. %, по меньшей мере 99,5 масс. % или по меньшей мере 99,9 масс. % 2-РО в расчете на массу предотвращающей образование пленки композиции. Предпочтительно «высокоочищенный 2-РО» содержит менее чем 0,5 масс. % метилизобутилкетоксима, менее чем 0,3 масс. % метилизобутилкетоксима или менее чем 0,1 масс. % метилизобутилкетоксима от общей предотвращающей образование пленки композиции.
Термин «высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим», как правило, используется в настоящем документе для обозначения предотвращающей образование пленки композиции, которая содержит по меньшей мере 92 масс. %, по меньшей мере 98 масс. %, по меньшей мере 99 масс. %, 99,5 масс. % или по меньшей мере 99,9 масс. % 3-метил-2-бутаноноксима в расчете на массу предотвращающей образование пленки композиции.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция для покрытия содержит один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из: одного или более связующих веществ, одного или более наполнителей, одного или более пигментов, одного или более растворителей и одного или более осушителей. Например, композиция для покрытия может содержать один или более растворителей и один или более осушителей или может содержать одно или более связующих веществ и один или более пигментов, или может содержать один или более растворителей, один или более осушителей и один или более пигментов. Иллюстративные растворители включают в себя ксилол, минеральные спирты, спирт и воду.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция для покрытия характеризуется аналогичным временем высыхания или аналогичной скоростью высыхания, что и аналогичная композиция для покрытия, в которой 2-пентаноноксим, 3-метил-2-бутаноноксим или их смесь заменяют на равную массу MEKO. Согласно некоторым вариантам осуществления композиция для покрытия характеризуется быстрым временем высыхания и/или большей скоростью высыхания, чем аналогичная композиции для покрытия, в которой 2-пентаноноксим, 3-метил-2-бутаноноксим или их смесь заменяют на равную массу MEKO.
а
. Предотвращающее образование пленки средство
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия включает в себя по меньшей мере один высокоочищенный алкилоксим, содержащий 5 атомов углерода, в качестве предотвращающего образование пленки средства, такой как 2-РО или высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим. Как раскрыто в настоящем документе, уровни чистоты предотвращающего образование пленки средства выражаются в виде массового процента, либо в виде массового процента предотвращающего образование пленки химического соединения в отношении конкретного предотвращающего образование пленки средства, либо в отношении предотвращающего образование пленки средства, включающего в себя одно или более конкретных предотвращающих образование пленки средств. Иллюстративные предотвращающие образование пленки химические соединения включают в себя 2-РО, 3-метил-2-бутаноноксим и MEKO. Иллюстративные примеси включают в себя MIBKO.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления высокоочищенный алкилоксим представляет собой 2-РО. Согласно более конкретному варианту осуществления уровень чистоты 2-РО составляет по меньшей мере 92 масс. %, более чем 97 масс. %, по меньшей мере 98 масс. %, более чем 98 масс. %, по меньшей мере 99 масс. %, более чем 99 масс. %, по меньшей мере 99,5 масс. %, более чем 99,5 масс. % или по меньшей мере 99,9 масс. % или находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из приведенных выше значений, такими как от по меньшей мере 92 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 97 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 98 масс. % до 99,9 масс. %, от 99 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 99 масс. % до 99,9 масс. %, от 99,5 масс. % до 99,9 масс. % или от более чем 99,5 масс. % до 99,9 масс. %.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления высокоочищенный 2-РО содержит не более чем 2 масс. % MIBKO, не более чем 1,5 масс. % MIBKO, не более чем 1 масс. % MIBKO, не более чем 0,5 масс. % MIBKO, не более чем 0,3 масс. % MIBKO или не более чем 0,1 масс. % MIBKO.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция содержит всего лишь 0,1 масс. %, 0,2 масс. %, 0,25 масс. %, 0,3 масс. %, 0,35 масс. %, 0,4 масс. %, до 0,5 масс. %о, 0,99 масс. %, 1,0 масс. %, 1,25 масс. %, 1,5 масс. %, 2 масс. %, 3 масс. % высокоочищенного 2-РО в расчете на общую массу композиции или его количество находится в пределах диапазона, определенного любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0,1 до 3 масс. %, от 0,2 масс. % до 2 масс. %, от 0,25 масс. % до 1,5 масс. %, от 0,3 масс. % до 1,25 масс. %, от 0,35 масс. % до 0,99 масс. % или от 0,4 масс. % до 0,5 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 0,2 масс. % до 0,5 масс. %, от 0,2 масс. % до 0,4 масс. %, от 0,25 мас. % до 1,0 масс. % или от 0,5 масс. % до 0,99 масс. % от всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя столько же 2-РО или менее в качестве предотвращающего образование пленки средства, чем количество MEKO в аналогичной композиции, для достижения по меньшей мере одного из такого же времени высыхания и той же скорости высыхания.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция содержит не более чем 0,06 масс. % MIBKO, предпочтительно не более чем 0,05 масс. % MIBKO, не более чем 0,02 масс. % MIBKO, не более чем 0,01 масс. % MIBKO, не более чем 0,005 масс. % MIBKO, не более чем 0,002 масс. % MIBKO, не более чем 0,001 масс. % MIBKO, не более чем 0,0005 масс. % MIBKO, не более чем 0,0002 масс. % MIBKO или не более чем 0,0001 масс. % MIBKO, исходя из общей массы композиции.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя смесь 2-РО и MEKO. Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя до 0 масс. %, 5 масс. %, 10 масс. %, до 20 масс. %, 30 масс. % или 50 масс. % MEKO с пропорциональным количеством композиции, содержащей 2-РО (например, композиции, содержащей высокоочищенный 2-РО, например, по меньшей мере 98 масс. % 2-РО, или композиции, состоящей в основном из 2-РО), или его количество находится в любом диапазоне, определенном любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0 масс. % до 50 масс. % MEKO или от 5 масс. % до 30 масс. % MEKO, с пропорциональным количеством композиции, содержащей 2-РО (например, композиции, содержащей высокоочищенный 2-РО, например, по меньшей мере 98 масс. % 2-РО, или композиции, состоящей в основном из 2-РО). Предотвращающее образование пленки средство может содержать 2-РО и MEKO в соотношении от 60:40 до 80:20, от приблизительно 65:35 до 75:25 или приблизительно 70:30. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство состоит по существу из 2-пентаноноксима и метилэтилкетоксима. Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя до 0,1 масс. %, 0,2 масс. %, 0,3 масс. %, 0,35 масс. %, 0,4 мас. %, 0,5 масс. %, вплоть до 1,0 масс. %, 1,25 масс. %, 1,5 масс. %, 2 масс. %, 3 масс. % всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции, или его количество находится в любом диапазоне, определенном любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0,1 до 3 масс. %, от 0,2 масс. % до 2 масс. %, от 0,25 масс. % до 1,5 масс. %, от 0,3 масс. % до 1,35 масс. %, от 0,3 масс. % до 0,99 масс. % или от 0,4 масс. % до 0,5 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 0,25 масс. % до 1,0 масс. % или от 0,2 масс. % до 1,5 масс. % всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления высокоочищенный алкилоксим представляет собой 3-метил-2-бутаноноксим. Согласно более конкретному варианту осуществления уровень чистоты 3-метил-2-бутаноноксима составляет по меньшей мере 92 масс. %, более чем 97 масс. %, по меньшей мере 98 масс. %, более чем 98 масс. %, по меньшей мере 99 масс. %, более чем 99 масс. %, по меньшей мере 99,5 масс. %, более чем 99,5 масс. % или по меньшей мере 99,9 масс. % или его количество находится в любом диапазоне, определенном любыми двумя из вышеуказанных значений, например, по меньшей мере от 92 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 97 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 98 масс. % до 99,9 масс. %, от 99 масс. % до 99,9 масс. %, от более чем 99 масс. %, до 99,9 масс. %, от 99,5 масс. % до 99,9 масс. % или от более чем 99,5 масс. % до 99,9 масс. %.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя до 0,1 масс. %, 0,2 масс. %, 0,25 масс. %, 0,3 масс. %, 0,35 масс. %, 0,4 масс. %, вплоть до 0,5 масс. %, 0,99 масс. %, 1,0 масс. %, 1,25 масс. %, 1,5 масс. %, 2 масс. %, 3 масс. % высокоочищенного 3-метил-2-бутаноноксима в расчете на общую массу композиции или его количество находится в любом диапазоне, определенном любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0,1 до 3 масс. %, от 0,2 масс. % до 2 масс. %, от 0,25 масс. % до 1,5 масс. %, от 0,3 масс. %, до 1,25 масс. %, от 0,35 масс. % до 0,99 масс. % или от 0,4 масс. % до 0,5 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 0,2 масс. % до 0,5 масс. %, от 0,2 масс. % до 0,4 масс. %, от 0,25 масс. % до 1,0 масс. % или от 0,5 масс. % до 0,99 масс. % всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя то же количество 3-метил-2-бутаноноксима или менее в качестве предотвращающего образование пленки средства, по отношению к количеству MEKO в аналогичной композиции для достижения по меньшей мере одного из следующего: то же время высыхания и та же скорость высыхания.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя смесь 3-метил-2-бутаноноксима и MEKO. Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя до 0 масс. %, 5 масс. %, 10 масс. %, до 20 масс. %, 30 масс. % или 50 масс. % MEKO, с пропорциональным количеством композиции, содержащей 3-метил-2-бутаноноксим (например, композиции, содержащей высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим, например, по меньшей мере 98 масс. % 3-метил-2-бутаноноксима, или композиции, состоящей по существу из 3-метил-2-бутаноноксима) или его количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из приведенных выше значений, например от 0 масс. % до 50 масс. % MEKO или от 5 масс. % до 30 масс. % MEKO, с пропорциональным количеством композиции, содержащей 3-метил-2-бутаноноксим (например, композиции, содержащей высокоочищенный 3-метил-2-бутаноноксим, например, по меньшей мере 98 масс. % 3-метил-2-бутаноноксима, или композиции, состоящей в основном из 3-метил-2-бутаноноксима). Предотвращающее образование пленки средство может содержать 3-метил-2-бутаноноксим и MEKO в соотношении от приблизительно 60:40 до 80:20, от приблизительно 65:35 до 75:25 или приблизительно 70:30. Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя до 0,1 масс. %, 0,2 масс. %, 0,3 масс. %, 0,35 масс. %, 0,4 масс. %, 0,5 масс. %, вплоть до 1,0 масс. %, 1,25 масс. %, 1,5 масс. %, 2 масс. %, 3 масс. % всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции, или его количество находится в любом диапазоне, определенном любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0,1 до 3 масс. %, от 0,2 масс. % до 2 масс. %, от 0,25 масс. % до 1,5 масс. %, от 0,3 масс. % до 1,35 масс. %, от 0,3 масс. % до 0,99 масс. % или от 0,4 масс. % до 0,5 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 0,25 масс. % до 1,0 масс. % или от 0,2 масс. % до 1,5 масс. % всего предотвращающего образование пленки средства в расчете на общую массу композиции.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя смесь 2-РО и 3-метил-2-бутаноноксима.
Согласно другому иллюстративному варианту осуществления предотвращающее образование пленки средство включает в себя смесь 2-РО, 3-метил-2-бутаноноксима и MEKO.
b. Связующие средства
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия содержит одно или более связующих средств. Иллюстративные связующие средства включают в себя различные типы алкидных смол. Иллюстративные алкидные смолы включают в себя алкидные смолы, характеризующиеся короткой, средней, длинной и очень длинной степенью полимеризации масла, определяемой по длине вытягиваемых нитей. Термин «алкидная смола» также включает в себя алкиды, модифицированные другими смолами, такими как акриловые, эпоксидные, фенольные, уретановые, полистирольные, силиконовые, канифольные и канифольные эфирные алкиды, и биоалкиды, такие как Setal 900 SM-90, в которых полиэфирный сегмент получен из возобновляемых кислот и сложных эфиров.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя лишь до 1 масс. %, 5 масс. %, 10 масс. %, 15 масс. %, 25 масс. %, 30 масс. %, вплоть до 35 масс. %, 40 масс. %, 50 масс. %, 60 масс. % одного или более связующих веществ в расчете на общую массу композиции или их количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеуказанных значений, такими как от 1 масс. % до 60 масс. %, от 5 масс. % до 50 масс. %, от 10 масс. % до 40 масс. %, от 15 масс. % до 35 масс. % или от 25 масс. % до 30 масс. %. Следует также понимать, что композиция может содержать от 5 до 60 масс. %, от 5 до 10 масс. %, от 20 масс. % до 30 масс. % или от 35 масс. % до 60 масс. % одного или более связующих веществ в расчете на общую массу композиции.
с. Растворители
7
12
7
12
1
12
1
12
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия содержит один или более водных или органических растворителей, таких как минеральные спирты и спирты. Иллюстративные растворители включают в себя углеводородный растворитель или их смеси. Углеводородные растворители могут представлять собой алифатические или ароматические растворители. Примерами органических растворителей являются нефтяные дистилляты, такие как пентан, гексан, петролейный эфир, гептаны и растворитель 90 (алифатический растворитель с температурой вспышки 140°F). Ароматические растворители включают в себя ксилол, толуол, ароматический 100 и другие подходящие ароматические растворители. Термин «минеральные спирты», также известный как «уайт-спирит», включает в себя композиции, которые содержат смесь алифатических и алициклических углеводородов с С по С, и согласно более конкретному варианту осуществления составляет от 15 масс. % до 20 масс. % или менее ароматических углеводородов с С по С в расчете на общую массу композиции. Минеральные спирты включают в себя смеси парафинов, циклопарафинов и ароматических углеводородов. Типичные минеральные спирты характеризуются температурой кипения от 150°C до 220°C, как правило, представляют собой прозрачные бесцветные жидкости, химически устойчивые и антикоррозионные и обладают слабым запахом. Иллюстративные минеральные спирты включают в себя низкоароматический уайт-спирит (LAWS), такой как Shell Sol 15 (CAS 64742-88-7) и ShellSol Н (CAS 64742-82-1). Термин «спирт» охватывает как спирты С-C, включая в себя линейные и разветвленные спирты C-C. Иллюстративные спирты включают в себя триэтиленгликоль (CAS 112-27-6) и этиловый эфир диэтиленгликоля (СAS 111-90-0). Согласно более конкретному варианту осуществления композиция для покрытия содержит растворитель, выбранный из группы, состоящей из ксилола, минеральных спиртов, спирта, воды и их комбинаций.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция содержит лишь до 5 масс. %, 10 масс. %, 15 масс. %, 17 масс. %, 20 масс. %, 25 масс. %, вплоть до 30 масс. %, 40 масс. %, 60 масс. % одного или более растворителей в расчете на общую массу композиции, или его количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 5 до 60 масс. %, от 10 масс. % до 40 масс. % или от 25 масс. % до 30 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 10 масс. % до 20 масс. %, от 25 масс. % до 35 масс. % или от 40 масс. % до 60 масс. % одного или более растворителей в расчете на общую массу композиции.
d. Осушители
6
19
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия включает в себя один или более осушителей. Осушители представляют собой катализаторы, используемые для ускорения процесса высыхания. Иллюстративные осушители включают в себя катализаторы окисления, такие как соли кобальта или марганца, катализаторы полимеризации, такие как соли циркония, и/или вспомогательные катализаторы, такие как соли кальция, которые контролируют образование пленки. Осушители позволяют краске полностью высохнуть в течение нескольких часов, например, в течение трех часов, двух часов или менее, после нанесения на поверхность. Сложные эфиры кобальта или марганца представляют собой катализаторы окисления, которые играют роль в инициировании процесса окисления и включают в себя сложные эфиры разветвленных жирных кислот С-С. Примерами являются 2-этилгексаноат кобальта, пропионат, неодеканоат, нафтенат, полимерный продукт, полученный из кобальта, называемый ECOS ND15, доступный от Umicore, октаноат марганца, марганец-аминный комплекс под названием Nuodex Drycoat, доступный от Huntsman.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция осушителя включает в себя лишь до 0,1 масс. %, 0,3 масс. %, 0,6 масс. %, вплоть до 1,0 масс. %, 1,2 масс. %, 1,5 масс. %, 3,5 масс. %, 6,0 масс. % одного или более осушителей на основе общей массы композиции или их количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеприведенных значений, такими как от 0,1 до 6 масс. %, от 0,3 масс. % до 3,5 масс. % или от 0,6 масс. % до 1,5 масс. %. Следует также понимать, что композиция может содержать от 0,1 масс. % до 1,0 масс. %, от 1,0 масс. % до 3,0 масс. % или от 3,0 масс. % до 6 масс. % одного или более осушителей в расчете на общую массу композиции.
е. Добавки
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия включает в себя одну или более добавок, таких как наполнители, пигменты, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, добавка для текстуры, усилители адгезии, биоциды, усилители текучести, диспергирующие средства и добавки для изменения вязкости или окончательного внешнего вида.
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя лишь до 0,1 масс. %, 0,5 масс. %, 1,0 масс. %, 1,5 масс. %, вплоть до 2,0 масс. %, 5,0 масс. %, 10,0 масс. %, 20 масс. %, 25 масс. %, 30 масс. % одной или более добавок в расчете на общую массу композиции или их количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеуказанных значений, такими как от 0,1 масс. % до 10 масс. %, от 1,0 масс. % до 5,0 масс. % или от 1,5 масс. % до 2,0 масс. %. Также будет понятно, что композиция может содержать от 0,1 масс. % до 1,5 масс. %, от 1,5 масс. % до 5,0 масс. % или от 5,0 масс. % до 10,0 масс. % одной или более добавок в расчете на общую массу композиции.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия содержит один или более наполнителей для сгущения и увеличения объема композиции. Иллюстративные наполнители включают в себя оксид титана, карбонат кальция, глины и тальк.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия содержит один или более пигментов для окрашивания композиции и/или обеспечения непрозрачности композиции. Используемый в настоящем документе пигмент включает в себя как неорганические оксиды металлов, так и органические цветные пигменты. Иллюстративные пигменты включают в себя такие оксиды металлов, как оксид титана и оксиды железа, хроматы цинка, оксиды хрома, сульфиды кадмия, азурит (из каолина, карбоната натрия, серы и углерода), литопон (сульфид цинка и смесь сульфата бария). Примерами органических цветных пигментов являются фталоцианиновый синий (альфа и бета), динитроанилиновый оранжевый (РО-5), перленовый красный, толуидиновый красный (PR-3), диариловый желтый (PY-12,13) и хинакридоновый красный (PV-19)
Согласно некоторым вариантам осуществления композиция включает в себя до О масс. %, 1 масс. %, 5 масс. %, 10 масс. %, вплоть до 15 масс. %, 20 масс. %, 25 масс. %, 30 масс. % наполнителя и/или пигмента, такого как диоксид титана, в расчете на общую массу композиции или их количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеуказанных значений, такими как от 0 масс. % до 30 масс. %, от 5 масс. % до 25 масс. % или от 15 масс. % до 30 масс. %.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления композиция для покрытия содержит одну или более добавок, выбранных из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, стабилизаторов, загустителей, эмульгаторов, добавок для текстуры, усилителей адгезии, биоцидов и добавок для изменения вязкости или готового внешнего вида.
3. Процесс получения композиции для покрытия
Обращаясь к фиг. 6, предусмотрен процесс 30 получения композиции для покрытия. Этот процесс включает в себя дистилляцию 34 MIBKO из 2-пентанона после реакционного процесса 32 и до реакции оксимирования 36. Осуществляя эту стадию перед добавлением гидроксиламина, MIBK удаляют из потока 2-пентанонового реагента и не подвергают реакции оксимирования, показанной на фиг. 5. Это, в свою очередь, предотвращает образование нежелательного продукта MIBKO в составе продукта 2-РО во время реакции оксимирования 36. Затем композицию для покрытия образуют путем объединения 38 полученного в результате высокоочищенного продукта 2-РО с другими компонентами, такими как смолы, наполнители, пигменты, растворители, осушители и другие добавки, как описано выше.
Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму иллюстративной дистилляции 34 и оксимирования 36, схематичной для процесса 30 на фиг. 6. Как показано на фиг. 7, дистилляция 34, в частности, включает в себя первую ректификационную колонну 42 и вторую ректификационную колонну 44 для отделения 2-пентанона от MIBK и третью ректификационную колонну 46 для очистки MIBK от других примесей. Согласно иллюстративному варианту осуществления, показанному на фиг. 7, первая ректификационная колонна 42 и вторая ректификационная колонна 44 работают вместе, в тандеме, для отделения MIBK от 2-пентанона. Хотя система дистилляции на фиг. 7 включает в себя две ректификационные колонны для отделения 2-пентанона от MIBK, будет понятно, что может использоваться только одна или сразу три или четыре подходящие ректификационные колонны. Кроме того, хотя система дистилляции на фиг. 7 включает в себя одну ректификационную колонну для очистки MIBK, будет понятно, что может использоваться целых две, три, четыре или более подходящие ректификационные колонны.
Как показано на фиг. 7, каждая ректификационная колонна иллюстративно включает в себя конденсатор верхнего погона 52 для конденсации газов, удаленных из верхней части каждой ректификационной колонны. Каждая ректификационная колонна также иллюстративно включает в себя циркуляционный насос 54 и подогреватель у основания колонны 56 для испарения жидкостей, удаленных со дна каждой ректификационной колонны. Как показано на фиг. 8 и 9, система может включать в себя множество регулирующих клапанов 58.
Согласно иллюстративному варианту осуществления, представленному на фиг. 7, продукт 2-пентанона, содержащий MIBK, предусмотрен в качестве входящего потока 60 в первую ректификационную колонну 42. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления входящий поток 60 включает в себя всего лишь 1 масс. %, 2 масс. %, 5 масс. %, 7 масс. %, вплоть до 10 масс. %, 15 масс. %, 20 масс. % или более MIBK или его количество находится в любом диапазоне, определяемом любыми двумя из вышеуказанных значений, например, от 1 масс. % до 20 масс. %, от 2 масс. % до 15 масс. %, от 5 масс. % до 10 масс. % или от 7 масс. % до 10 масс. %.
На фиг. 8 показана иллюстративная первая ректификационная колонна 42. Входящий поток 60 иллюстративно контролируется регулирующим поток клапаном 58. Поток верхнего погона 62, обогащенный 2-пентаноном, удаляется из верхней части первой ректификационной колонны 42 и конденсируется в конденсаторе 52. Поток верхнего погона 62 разделяется на поток флегмы 68, который возвращает часть обогащенного 2-пентанона в верхнюю часть первой ректификационной колонны 42, и поток высокоочищенных продуктов 66. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления поток верхнего погона 62 включает в себя менее 5000 ч./млн., менее 2000 ч./млн., менее 1000 ч./млн., менее 500 ч./млн. или менее 100 ч./млн. MIBK.
Как показано на фиг. 7, поток высокоочищенных продуктов 66 может быть предусмотрен в качестве реагента для реакции оксимирования 36 с образованием 2-РО.
Обращаясь снова к фиг. 8, относительные скорости потока верхнего погона 62 между потоком флегмы 68 и потоком высокоочищенных продуктов 66 иллюстративно контролируются множеством регулирующих поток клапанов. Соотношение скорости потока флегмы 68 и скорости потока высокоочищенных продуктов 66 определяет флегмовое число первой колонны. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления первая ректификационная колонна работает при таком относительно умеренном флегмовом числе первой колонны, как 1:2, 1:1, 2:1, вплоть до 3:1, 4:1, 5:1 или в пределах любого диапазона, определенного между любыми двумя из вышеперечисленных значений, такими как от 1:2 до 5:1, от 1:1 до 4:1 или от 2:1 до 4:1. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления флегмовое число первой колонны составляет приблизительно 3:1.
Поток кубового остатка 64, обогащенный MIBK, удаляют из нижней части первой ректификационной колонны 42. Поток кубового остатка 64 разделяется на поток подогревателя 70, который испаряется в подогревателе 56 и возвращает часть обогащенного MIBK в нижнюю часть первой ректификационной колонны 42, и промежуточный поток 72. Как показано на фиг. 7 и 9, промежуточный поток 72 иллюстративно предусмотрен в качестве входящего потока для второй ректификационной колонны 44. Относительные скорости потока кубового остатка 64 между потоком подогревателя 70 и промежуточным потоком 72 контролируются множеством регулирующих поток клапанов.
Обращаясь снова к фиг. 8, первая ректификационная колонна 42, в частности, включает в себя верхний слой 74, средний слой 76 и нижний слой 78, разделенные распределителем 80 и перераспределителем 82. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления первая ректификационная колонна представляет собой структурированную упаковку для гидравлической эффективности. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления верхний слой 74 составляет всего приблизительно 10 футов, 12 футов, 15 футов, вплоть до 20 футов, 25 футов или 30 футов и включает в себя структурированный упаковочный материал. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления средний слой 76 составляет всего приблизительно 10 футов, 15 футов, 20 футов, вплоть до приблизительно 25 футов, 30 футов или 40 футов и включает в себя структурированный упаковочный материал. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления нижний слой 78 составляет всего приблизительно 10 футов, 15 футов, 20 футов, вплоть до приблизительно 25 футов, 30 футов или 40 футов и включает в себя структурированный упаковочный материал.
В дополнение к входящему потоку первая ректификационная колонна 42 иллюстративно включает в себя второй входящий рециркуляционный поток 84. Как показано на фиг. 7, согласно одному варианту осуществления рециркуляционный поток 84 представляет собой часть потока верхнего погона 86 второй ректификационной колонны 44.
На фиг. 9 показана иллюстративная вторая ректификационная колонна 44. Поток верхнего погона 86, обогащенный 2-пентаноном, удаляют из верхней части второй ректификационной колонны 44 и конденсируют в конденсаторе 52. Поток верхнего погона 86 разделяется на поток флегмы 88, который возвращает часть обогащенного 2-пентанона в верхнюю часть второй ректификационной колонны 44, и рециркуляционный поток 84, который возвращает часть обогащенного 2-пентанона обратно в первую ректификационную колонну 42. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления поток верхнего погона 86 содержит менее 5 масс. %, менее 3 масс. %, менее 2 масс. %, менее 1 масс. % или менее 0,5 масс. % MIBK.
Относительные скорости потока верхнего погона 86 между потоком флегмы 88 и рециркуляционным потоком 84 иллюстративно контролируются множеством регулирующих поток клапанов. Соотношение скорости потока флегмы 88 и скорости рециркуляционного потока 84 определяет флегмовое число второй колонны. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления вторая ректификационная колонна работает с относительно высоким флегмовым числом второй колонны как минимум 2:1, 3:1, 5:1, вплоть до 10:1, 15:1, 20:1 или в пределах любого диапазона, определенного любыми двумя из вышеперечисленных значений, такими как от 2:1 до 20:1, от 3:1 до 15:1, от 5:1 до 15:1 или от 5:1 до 10:1. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления флегмовое число первой колонны составляет приблизительно 10:1.
Согласно одному иллюстративному варианту осуществления первое флегмовое число и второе флегмовое число существенно различаются. Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления второе флегмовое число всего в 2, 2,5 и 3 раза, а также в 3,5 раза, в 4 раза или в 5 раз больше, чем первое флегмовое число. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления второе флегмовое число приблизительно в 3,33 раза больше, чем первое флегмовое число.
Поток кубового остатка 90, обогащенный MIBK, удаляют из нижней части второй ректификационной колонны 44. Поток кубового остатка 90 разделяется на поток подогревателя 92, который испаряется в подогревателе 56 и возвращает часть обогащенного MIBK на дно второй ректификационной колонны 44, и выходящий поток 94. Как показано на фиг. 7, выходящий поток 90 иллюстративно предусмотрен в качестве входящего потока для третьей ректификационной колонны 46. Относительные скорости потока кубового остатка 90 между потоком подогревателя 92 и выходящим потоком 94 иллюстративно контролируются с помощью множества регулирующих поток клапанов.
Вторая ректификационная колонна 44 иллюстративно включает в себя верхний слой 96, средний слой 98 и нижний слой 100, разделенные распределителем 102 и перераспределителем 104. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления вторая ректификационная колонна является относительно термически неэффективной и предусматривает высокую эффективность разделения для увеличения эффективности разделения. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления верхний слой 96 составляет всего приблизительно 15 футов, 20 футов, 25 футов, вплоть до приблизительно 30 футов, 40 футов или 50 футов и включает в себя высокоэффективный упаковочный материал. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления средний слой 98 составляет всего приблизительно 10 футов, 15 футов, 20 футов, вплоть до приблизительно 25 футов, 30 футов или 40 футов и включает в себя высокоэффективный упаковочный материал. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления нижний слой 100 составляет всего приблизительно 10 футов, 12 футов, 15 футов, вплоть до приблизительно 20 футов, 25 футов или 30 футов и включает в себя высокоэффективный упаковочный материал.
Как показано на фиг. 7, выходящий поток 94, обогащенный MIBK, может быть подан в третью ректификационную колонну 46. Третья ректификационная колонна 46 иллюстративно удаляет примеси из MIBK в выходящем потоке 94. Поток верхнего погона 106, обогащенный MIBK, удаляют из верхней части третьей ректификационной колонны 46 и конденсируют в конденсаторе 52. Поток верхнего погона 106 разделяется на поток флегмы 108, который возвращает часть обогащенного MIBK в верхнюю часть третьей ректификационной колонны 46, и очищенный поток MIBK 110. Поток кубового остатка 112, обогащенный примесями, удаляют из нижней части третьей ректификационной колонны 46. Поток кубового остатка 112 разделяется на поток подогревателя 114, который испаряется в подогревателе 56 и возвращает часть в нижнюю часть третьей ректификационной колонны 46, и выходящий поток кубового остатка 116.
4. Примеры
Составы для покрытия ниже оценивали в соответствии со следующими способами исследований.
Образование пленки покрытия определяли визуальным наблюдением. Если наблюдалась пленка, ее удаляли и измеряли толщину пленки. Образование пленки можно наблюдать через два месяца при комнатной температуре или после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C.
Время высыхания определяли с использованием регистратора времени высыхания согласно ASTM D5895, стандартных способов исследований для оценки высыхания или отверждения при образовании пленки органических покрытий с использованием механических регистраторов.
Время начальной стадии высыхания определяли через 1 день после подготовки краски. Образец покрытия наносили на лист Leneta с фиксированной влажной толщиной. Регистратор времени высыхания сразу помещали на влажную пленку, а стилус опускали на влажную краску. После того, как стилус перемещался по листу с постоянной скоростью, стадии высыхания определяли путем изучения листа. Стадия I - это время сухого на ощупь; стадия II - время до исчезновения отлипа, стадия III - время сквозного просыхания, а стадия IV - время полного высыхания по толщине слоя.
Время высыхания после состаривания определяли после хранения образца при повышенной температуре 50°C в течение четырех недель для моделирования ускоренного состаривания образца. Образцы помещали в закрытые контейнеры с большим объемом воздуха по сравнению с объемом состава покрытия для дальнейшего ускорения процесса состаривания. Через четыре недели образцы визуально проверяли на формирование пленки. Время высыхания после состаривания определяли с использованием того же способа, что и для времени начальной стадии высыхания.
а
) Пример 1: Глянцевый белый однослойный лак с использованием предотвращающих образование пленки средств различной степени чистоты
Глянцевый белый однослойный лак = EU SF 3.11 // составы кобальтового осушителя готовили в соответствии с массовыми процентами, показанными в таблице 1.
Таблица 1: Составы примера 1 (масс. %)
Компоненты части А подвергали измельчению в шаровой мельнице при 3500 об/мин в течение 45 минут перед охлаждением. Компоненты части В затем вводили в условиях аккуратного помешивания/гомогенизации в течение 5 минут.
Предотвращающую образование пленки добавку части С для каждого состава варьировали в соответствии с составами, представленными в таблице 2. Предотвращающую образование пленки добавку части С включали в часть А и часть В на следующий день после подготовки части А и части В для примера 1-3 и 9, через два дня для примеров 4-7 и через семь дней после подготовки для примера 8.
Кроме того, состав примера 10 готовили аналогичным образом, но без какого-либо предотвращающего образование пленки средства.
Каждый состав подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, в котором определяли время для стадии I «сухой на ощупь», стадии II «нелипнущий» и стадии IV «полное высыхание по всей толщине слоя». Результаты приведены в таблице 4
Каждый состав также подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, а также определению образования пленки и испытанию на высыхание после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C. Кроме того, образование пленки определяли в течение двух месяцев при комнатной температуре. Результаты приведены в таблице 4.
Состав примера 10, не содержащий предотвращающего образование пленки средства, был полностью твердым через два месяца при комнатной температуре.
Как показано в таблицах 3 и 4, составы примеров 1-8 характеризовались относительно схожими начальными временами высыхания с составом MEKO примера 9. Составы примеров 5-8, содержащие 2-РО с чистотой по меньшей мере 98 масс. % 2-РО, характеризовались отсутствием образования пленки после испытания на ускоренное состаривание.
Пример 1 иллюстрирует, что композиции, характеризующиеся чистотой по меньшей мере 92 масс. % 2-РО, являются эффективными предотвращающими образование пленки средствами и могут функционировать в качестве заменителя предотвращающего образование пленки средства с MEKO.
b) Пример 2А: Глянцевый белый однослойный лак с основанным на кобальте осушителем
Глянцевый белый однослойный лак = EU SF 3.11 // составы кобальтового осушителя в 0,25 масс. % предотвращающего образование пленки средства, 0,35 масс. % предотвращающего образование пленки средства и 0,5 масс. % предотвращающего образование пленки средства получали в соответствии с массовым процентом, показанным в таблице 5. Количество растворенного уайт-спирита D60, добавленного в часть В, и предотвращающего образование пленки средства, добавленного в часть С для каждого состава, приведены в таблице 6.
MEKO был предусмотрен в виде 100% композиции MEKO. 2-РО был предусмотрен в виде >99,9 масс. % композиции 2-РО. 3-метил-2-бутаноноксим был предусмотрен в виде 100% композиции 3-метил-2-бутаноноксима.
Компоненты части А подвергали измельчению в шаровой мельнице при 3500 об/мин в течение 45 минут до охлаждения. Компоненты части В затем вводили в условиях аккуратного перемешивания/гомогенизации в течение 5 минут.
Предотвращающую образование пленки добавку части С для каждого состава варьировали в соответствии с составами, представленными в таблице 6. Предотвращающую образование пленки добавку части С включали в часть А и часть В через семь дней после подготовки части А и части В для примеров 11-15 и через восемь дней после подготовки для примеров 16-19.
Каждый состав подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, в котором определяли время для стадии I «сухой на ощупь», стадии II «нелипнущий» и стадии IV «полное высыхание по всей толщине слоя». Результаты приведены в таблице 7.
Каждый состав также подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, а также определению образования пленки и испытанию на высыхание после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C. Кроме того, образование пленки определяли в течение двух месяцев при комнатной температуре. Результаты приведены в таблице 8.
Как показано в таблицах 7 и 8, составы, содержащие MEKO (примеры 11-13), характеризовались сходным временем высыхания в составах, имеющих эквивалентное содержание 2-РО (примеры 14-16) и 3-метил-2-бутаноноксима (примеры 17-19).
Пример 2А показывает, что 2-РО и 3-метил-2-бутаноноксим могут функционировать в качестве замещающего предотвращающего образование пленки средства при эквивалентном MEKO содержании в глянцевом белом однослойном лаке с осушителем на основе кобальта.
с) Пример 2В: Глянцевый белый однослойный лак с осушителем без кобальта
Глянцевый белый однослойный лак = EU SF 3.11 // составы без кобальта при 0,25 масс. % предотвращающего образование пленки средства, 0,35 масс. % предотвращающего образование пленки средства и 0,5 масс. % предотвращающего образование пленки средства получали в соответствии с массовым процентом, показанным в таблице 9. Количества растворенного уайт-спирита D60, добавленного в часть В, и предотвращающего образование пленки средства, добавленного в часть С для каждого состава, приведены в таблице 10.
Таблица 10: Композиция предотвращающего образование пленки средства (масс. %)
MEKO был предусмотрен в виде 100% композиции MEKO. 2-РО был предусмотрен в виде >99,9 масс. % композиции 2-РО. 3-метил-2-бутаноноксим был предусмотрен в виде 100% композиции 3-метил-2-бутаноноксима.
Компоненты части А подвергали измельчению в шаровой мельнице при 3500 об/мин в течение 45 минут до охлаждения. Компоненты части В затем вводили в условиях аккуратного перемешивания/гомогенизации в течение 5 минут.
Предотвращающую образование пленки добавку части С для каждого состава варьировали в соответствии с составами, представленными в таблице 6. Предотвращающую образование пленки добавку части С включали в часть А и часть В через восемь дней после подготовки части А и части В для примеров 20-23 и через девять дней после подготовки для примеров 24-28.
Каждый состав подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, в котором определяли время для стадии I «сухой на ощупь», стадии II «нелипнущий» и стадии IV «полное высыхание по всей толщине слоя». Результаты приведены в таблице 11.
Каждый состав также подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, а также определению образования пленки и испытанию на высыхание после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C. Кроме того, образование пленки определяли в течение двух месяцев при комнатной температуре. Результаты приведены в таблице 12.
Как показано в таблицах 11 и 12, составы, содержащие MEKO (примеры 20-22), характеризовались аналогичными временами высыхания по отношению к составам с эквивалентным содержанием 2-РО (примеры 23-25) и 3-метил-2-бутаноноксима (примеры 26-28).
Пример 2В показывает, что 2-РО и 3-метил-2-бутаноноксим могут функционировать в качестве замещающего предотвращающего образование пленки средства при эквивалентном MEKO содержании в глянцевом белом однослойном лаке с осушителем без кобальта.
d) Пример 3: Прозрачная глянцевая грунтовка
Предотвращающее образование пленки средство добавляли к прозрачной глянцевой грунтовке, как показано в таблице 13.
Каждый состав подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, в котором определяли время для стадии I «сухой на ощупь», стадии II «нелипнущий» и стадии IV «полное высыхание по всей толщине слоя». Результаты приведены в таблице 14.
Каждый состав также подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, а также определению образования пленки и испытанию на высыхание после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C. Кроме того, образование пленки определяли в течение двух месяцев при комнатной температуре. Результаты приведены в таблице 15.
Как показано в таблицах 14 и 15, составы, содержащие MEKO (примеры 29-31), характеризовались сходными временами высыхания по отношению к составам с эквивалентным содержанием 2-РО (примеры 32-34).
Пример 3 иллюстрирует, что 2-РО может функционировать в качестве замещающего предотвращающего образование пленки средства при эквивалентном MEKO содержании в прозрачной глянцевой грунтовке.
е) Пример 4: Полуматовая прозрачная грунтовка
Предотвращающее образование пленки средство добавляли к полуматовой прозрачной грунтовке, как показано в таблице 16.
Каждый состав подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, в котором определяли время для стадии I «сухой на ощупь», стадии II «нелипнущий» и стадии IV «полное высыхание по всей толщине слоя». Результаты приведены в таблице 17.
Каждый состав также подвергали дополнительному первоначальному испытанию на высыхание, а также определению образования пленки и испытанию на высыхание после ускоренного состаривания в течение четырех недель при 50°C. Кроме того, образование пленки определяли в течение двух месяцев при комнатной температуре. Результаты приведены в таблице 18.
Для примера 40 состаривание при 50°C вызывало серьезные изменения в жидкой краске, и определение времени высыхания стало бессмысленным.
Как показано в таблицах 17 и 18, составы, содержащие MEKO (примеры 35-37), характеризовались аналогичным временем высыхания по отношению к составам с эквивалентным содержанием 2-РО (примеры 38-40).
Пример 4 иллюстрирует, что 2-РО может функционировать в качестве замещающего предотвращающего образование пленки средства при эквивалентном MEKO содержании в полуматовой прозрачной грунтовке.
Хотя настоящее изобретение описано применительно к иллюстративным разработкам, настоящее изобретение может быть дополнительно модифицировано в пределах сущности и объема настоящего раскрытия. Кроме того, настоящая заявка предназначена для покрытия таких отклонений от настоящего раскрытия, которые входят в известную или обычную практику в настоящей области техники, к которой относится настоящее изобретение.