СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF PRODUCING POLYESTER BINDER FOR PAINT MATERIALS

Изобретение относится к способу получения полиэфирного связующего для лакокрасочных материалов, которое можно использовать в качестве основного компонента лакокрасочных материалов для нанесения на металлические и другие поверхности, например стеклопластики, эксплуатируемые в атмосферных условиях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ получения полиэфирного связующего для лакокрасочных материалов, осуществляемый взаимодействием льняного масла, глицерина и/или пентаэритрита в присутствии катализатора основного характера при 220-240°С с последующей полиэтерификацией полученного продукта с фталевым ангидридом и модификатором, в качестве которого используют ангидрид ряда тетрагидрофталевой кислоты, выбранный из группы, включающей тетрагидрофталевый ангидрид, 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, эндометилен тетрагидрофталевый ангидрид, а полиэтерификацию с фталевым ангидридом и модификатором осуществляют при их мольном соотношении 1:(2-6) соответственно при 170-180°С до получения полиэфирного связующего с кислотным числом не более 40 мг КОН/г.
Полиэфирное связующее при этом имеет следующие характеристики:
Внешний вид - однородная прозрачная жидкость без механических примесей
2
Цвет по иодометрической шкале 500-600 мг I/100 г
Содержание нелетучих веществ в связующем 48-52%
Кислотное число 30-40 мг КОН/г (Патент RU 2057148)
Однако полученное данным способом полиэфирное связующее для лакокрасочных материалов недостаточно светлое, имеет низкую массовую долю нелетучих веществ в связующем, недостаточную твердость, высокую температуру сушки.
Технической задачей данного изобретения является получение более светлого полиэфирного связующего с повышенной массовой долей нелетучих веществ, с более высокой твердостью, высыхающего при более низкой температуре.
Данная техническая задача решается использованием способа получения полиэфирного связующего для лакокрасочных материалов, включающего полиэтерификацию многоатомных спиртов циклоалифатическими ангидридами и фталевым ангидридом, при этом перед полиэтерификацией производят плавление без перемешивания до температуры 90-130°C многоатомных спиртов, выбранных из 1,6-гександиола, и/или неопентилгликоля, и/или триметилолпропана, и/или бутилэтилпропандиола, после чего загружают фталевый ангидрид и циклоалифатические ангидриды, выбранные из гексагидрофталевого ангидрида, и/или тетрагидрофталевого ангидрида, и/или 3- или 4-метилтетрагидрофталевого ангидрида, и/или изометилтетрагидрофталевого ангидрида, и/или эндометилентетрагидрофталевого ангидрида, и дополнительно вводят изофталевую кислоту, производят нагрев реакционной массы до температуры 220-260°C и выдерживают до кислотного числа основы 3-15 мг КОН/г, после чего массу охлаждают до температуры 120-160°C и загружают адипиновую кислоту, затем производят нагрев массы до температуры 220-250°C и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы 1500-5000 мПа·с.
На стадии этерификации дополнительно можно вводить катализатор, например, оловосодержащий.
Способ получения полиэфирного связующего для лакокрасочных материалов осуществляют следующим образом.
В реактор при температуре окружающей среды загружают многоатомные спирты (1,6-гександиол, и/или неопентилгликоль, и/или триметилолпропан, и/или бутилэтилпропандиол), нагревают и плавят без перемешивания до температуры 90-130°.
Включают мешалку и загружают фталевый ангидрид, циклоалифатические ангидриды (гексагидрофталевый ангидрид, и/или тетрагидрофталевый ангидрид, и/или 3- или 4-метилтетрагидрофталевый ангидрид, и/или изометилтетрагидрофталевый ангидрид, и/или эндометилентетрагидрофталевый ангидрид) и изофталевую кислоту. Нагревают реакционную массу до температуры 220-260°С и выдерживают до кислотного числа основы 3-15 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 120-160°С и загружают адипиновую кислоту, затем нагревают массу до температуры 220-250°С и выдерживают до динамической вязкости 65+1% раствора основы 1500-5000 мПа·с (по ротационному вискозиметру с коаксиальными цилиндрами).
Полиэфирное связующее имеет при этом следующие характеристики:
Внешний вид - однородная прозрачная жидкость без механических примесей
2
Цвет по йодометрической шкале - 20 мг I/100 г
Содержание нелетучих веществ в связующем 63-67%
Кислотное число 4-10 мг КОН/г
Содержание гидроксильных групп 5-10% масс.
Пример 1 осуществления способа
В реактор при температуре окружающей среды загружают 1450 г неопентилгликоля и 900 г бутилэтилпропандиола, нагревают и плавят без перемешивания до температуры 130°С.
Включают мешалку и загружают 780 г фталевого ангидрида, 300 г гексагидрофталевого ангидрида и 700 г изофталевой кислоты.
Нагревают реакционную массу до температуры 250-260°С и выдерживают в течение 2-2,5 часов до кислотного числа основы 10 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 120°С и загружают 570 г адипиновой кислоты, затем нагревают массу до температуры 220°С и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы - 5000 мПа·с.
Пример 2 осуществления способа
В реактор при температуре окружающей среды загружают 460 г триметилолпропана и 1620 г 1,6-гександиола, 2 г оловосодержащего катализатора, нагревают и плавят без перемешивания до температуры 90°С.
Включают мешалку и загружают 360 г фталевого ангидрида, 240 г гексагидрофталевого ангидрида и 1140 г изофталевой кислоты.
Нагревают реакционную массу до температуры 220°С и выдерживают в течение 2,5-3 часов до кислотного числа основы 15 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 130°С и загружают 880 г адипиновой кислоты, затем нагревают массу до температуры 220°С и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы - 3000 мПа·с.
Пример 3 осуществления способа
В реактор при температуре окружающей среды загружают 1600 г неопентилгликоля и 690 г 1,6 гександиола, нагревают и плавят без перемешивания до температуры 130°С.
Включают мешалку и загружают 500 г фталевого ангидрида, 430 г тетрагидрофталевого ангидрида и 900 г изофталевой кислоты.
Нагревают реакционную массу до температуры 250°С и выдерживают в течение 2-2,5 часов до кислотного числа основы 3 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 120°С и загружают 580 г адипиновой кислоты, затем нагревают массу до температуры 235°С и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы - 1500 мПа·с.
Пример 4 осуществления способа
В реактор при температуре окружающей среды загружают 1000 г триметилолпропана и 1000 г бутилэтилпропандиола и 300 г неопентил-гликоля, нагревают и плавят без перемешивания до температуры 90°С.
Включают мешалку и загружают 100 г фталевого ангидрида, 900 г изо-метилтетрагидрофталевого ангидрида и 800 г изофталевой кислоты.
Нагревают реакционную массу до температуры 230°С и выдерживают в течение 4,5-5 часов до кислотного числа основы 10 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 120°С и загружают 600 г адипиновой кислоты, затем нагревают массу до температуры 220-230°С и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы - 4000 мПа·с.
Пример 5 осуществления способа
В реактор при температуре окружающей среды загружают 1250 г триметилолпропана и 1050 г неопентилгликоля, нагревают и плавят без перемешивания до температуры 130°С.
Включают мешалку и загружают 750 г фталевого ангидрида, 550 г 3-метилтетрагидрофталевого ангидрида и 780 г изофталевой кислоты.
Нагревают реакционную массу до температуры 250-260°С и выдерживают в течение 2,0-2,5 часов до кислотного числа основы 5 мг КОН/г.
При достижении требуемых параметров массу охлаждают до температуры 160°С и загружают 320 г адипиновой кислоты, затем нагревают массу до температуры 250°С и выдерживают до динамической вязкости 65% раствора основы - 3000 мПа·с.
Полученные полиэфирные связующие для лакокрасочных материалов растворяют, например, в ксилоле с бутилацетатом (массовое соотношение 1:1), добавляют к 100 частям связующего 30 частей отвердителя полиизоцианата Desmodur N75 МРА/Х, полученный лак наносят на металлические и стеклянные пластины, подвергают горячей сушке при 100°С в течение 30 мин и испытывают на твердость, прочность к удару и изгибу, адгезию и блеск. Определение твердости покрытий (ГОСТ 5233) осуществляют на маятниковых приборах ТМЛ и МЭ-3. Определение прочности покрытия к удару производят по ГОСТу 4765. Метод основан на деформации металлической пластины с нанесенным на нее лакокрасочным материалом, происходящим от свободного падения груза на пленку.
Определение прочности покрытий при изгибе проводят по шкале гибкости ШГ. ГОСТ 6806.
Определение адгезии покрытия проводят методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140.
Блеск лакокрасочных покрытий количественно измеряют на фотоэлектрическом блескомере БФ-5 по ГОСТ Р52663-2006. Лаковые покрытия наносят на стеклянные пластинки с минимальным размером поверхности 40×60. Замеры производят на различных участках поверхности образца. За величину блеска, отсчитываемого в процентах по шкале прибора, принимают среднее арифметическое значение трех определений. Физико-механические свойства лаковых покрытий приведены в таблице.
Пример
Режим отверждения
Твердость
Прочность
Адгезия, баллы
Блеск
мин
Т,°С
отн.ед.
усл.ед.
На изгиб, мм
На удар, см
1
30
100
0,68
0,90
1
50
1
92
2
30
100
0,71
0,93
1
50
1
94
3
30
100
0,68
0,89
1
50
1
91
4
30
100
0,69
0,91
1
50
1
90
5
30
100
0,66
0,88
1
50
1
89
Известный способ по патенту RU 2057148
30
130
0,87
50
82
Таким образом, предлагаемый способ получения полиэфирного связующего для лакокрасочных материалов позволяет получить более светлое связующее, снизить температуру отверждения связующего, повысить массовую долю нелетучих веществ в связующем, а также блеск и твердость покрытий на его основе.