Способ снижения вязкости растворов нитроцеллюлозы

Способ снижения вязкости растворов нитроцеллюлозы

Реферат

 

Изобретение относится к способам получения лакокрасочных материалов на основе нитроцеллюлозы с использованием растворов пироксилина в органических растворителях. Описывается способ снижения вязкости растворов нитроцеллюлозы растворением нитроцеллюлозы в композиции растворителей, включающей бутилацетат, ацетон, этанол, отличающийся тем, что в качестве нитроцеллюлозы используют пироксилин, а в композицию растворителей дополнительно вводят триэтиламин при следующем соотношении компонентов, м.ч. на 100 м.ч. пироксилина: бутилацетат 262-265, ацетон 196-200, этанол 65-68, триэтиламин 1-2. Технический результат - разработка неэнергоемкого, простого в аппаратурном оформлении способа получения растворов нитроцеллюлозы с повышенным содержанием азота (пироксилинов) с пониженной вязкостью для использования их в производстве нитроэмалей. Изобретение также позволяет перерабатывать имеющиеся большие запасы устаревших пироксилиновых порохов в нитроэмали. 5 табл.

Изобретение относится к области получения нитроэмалей с применением растворов пироксилина с пониженной вязкостью в органических растворителях и может быть использовано при осуществлении способа снижения вязкости растворов пироксилина.

Изобретение позволяет также использовать пороха, содержащие пироксилин в количествах не менее 95%, не пригодные по ряду показателей для применения в других областях.

Актуальность предлагаемого технического решения обусловлена также и тем, что в России в настоящее время имеются большие запасы устаревших зарядов твердого топлива на основе пироксилина.

В современной технологии изготовления нитроэмалей используют растворы лаковых коллоксилинов определенной вязкости, что является необходимым условием для получения качественных красок.

Известны несколько методов снижения вязкости нитроцеллюлозы. Например, широко применяется обработка коллоксилинов водой под давлением (автоклавный метод). По этому методу можно получить неокрашенный коллоксилин, кроме того, метод дает возможность получить однородный по вязкости продукт. Однако в силу наличия в технологическом процессе давления и нагрева, метод представляет определенную опасность при его практическом осуществлении и появляется задача необходимости утилизации воды [Лакокрасочные материалы. Сырье и полуфабрикаты. Справочник. Под ред. И.Н. Сапгира. М.: Госхимиздат, 1961 г., с. 418].

Улучшенным вариантом является непрерывная обработка коллоксилина водой при его движении в трубах. Данный способ несколько более безопасен, продукт получается повышенного качества, но проблема утилизации воды остается нерешенной [Лакокрасочные материалы. Сырье и полуфабрикаты. // Справочник. Под ред. И. Н. Сапгира. М.: Госхимиздат, 1961 г., с. 418; А.П. Закощиков. Нитроцеллюлоза. // М.: Гос. изд.оборонпрома, 1950 г., с. 353.].

Снижение вязкости пироксилинов в промышленных условиях осуществляют, в основном, варкой в чанах горячей промывкой, а также обработкой разбавленными растворами аммиака [В.И. Гиндич / Технология пироксилиновых порохов. Казань, 1995 г. , т.1, с. 260]. При этом достигается мягкое снижение вязкости раствора. Несмотря на относительную простоту осуществления и дешевизну, последний способ имеет следующие недостатки: - сильное пожелтение коллоксилина, исключающее возможность получения эмалей и красок светлых тонов; - снижение уровня физико-механических характеристик получаемых пленок и покрытий. При этом также требуется большое количество воды и нагрев.

Современной науке известно, что способностью снижать вязкость растворов нитроцеллюлоз обладают такие реагенты, как щелочи, кислоты, некоторые азотсодержащие соединения, как диэтиламин, гидроксиламин и ряд других [Данилов С. Н., Мирлас Л.И. // Журн. общ. хим., т. 4, вып. 6, 1934, с. 817; Морозов А. В. , Памфилов А.В., Шихер А.Г. // Там же, т. 8, вып. 6, 1938, с. 572].

Однако эти способы не нашли применения для снижения вязкости нитроцеллюлоз, так как ухудшают некоторые физико-химические свойства продуктов и механические свойства получаемых изделий из них. Имеются также трудности с промышленной реализацией способа.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ снижения вязкости растворов нитроцеллюлозы ее растворением в композиции растворителей, включающей бутилацетат, ацетон, этанол по а. с. N749872, A, от 23.07.80, "Состав растворителя для нитроцеллюлозных лаков". Данный состав содержит, весовые %: Бутилацетат - 5,6-6,0 Ацетон - 11,5-12,0 Изобутанол - 5,0-14,0 Этанол - 17,0-18,0 Толуол - 49,0-80,0 Кубовый остаток производства бутиловых спиртов - 1,0-10,0 Однако данный состав используется как растворитель для НЦ лаков на основе коллоксилина.

Задачей изобретения является разработка неэнергоемкого, простого в аппаратурном оформлении способа получения растворов нитроцеллюлозы с повышенным содержанием азота (пироксилинов) с пониженной вязкостью для использования их в производстве нитроэмалей.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе снижения вязкости растворов нироцеллюлозы растворением нитроцеллюлозы в композиции растворителей, включающей бутилацетат, ацетон, этанол, к качестве нитроцеллюлозы используется пироксилин, а в композицию растворителей дополнительно вводят триэтиламин при следующем соотношении компонентов, (м.ч. на 100 м.ч. пироксилина): Бутилацетат - 262-265 Ацетон - 196-200 Этанол - 65-68 Триэтиламин - 1-2 При этом образуются растворы пироксилина примерно 16%-ной концентрации.

Способ снижения вязкости растворов пироксилина по изобретению осуществляют следующим образом: пироксилин или изделия на его основе (порох) помещают в реактор, снабженный мешалкой, добавляют расчетное количество предварительно приготовленной композиции растворителей и включают мешалку. Допускается и обратный порядок загрузки реагентов. Возможно использование нагрева до 605^oC. После полного растворения пироксилина перемешивание прекращают и оставляют раствор для стабилизации вязкости, измеряя этот показатель каждые 2-3 часа. При наличии двух последовательных определений с одинаковыми значениями вязкости полученный раствор используют по назначению.

Для получения нитроэмалей из пироксилинов необходимо подобрать определенную концентрацию пироксилина в растворе, причем с вязкостью на уровне вязкости лаковых коллоксилинов.

Свойства широко известных пироксилинов марок N1 и N2 представлены в табл. 1 [Лакокрасочные материалы. Сырье и полуфабрикаты. Справочник. Под ред. И.Н. Сапгира. М.: Госхимиздат, 1961 г., с. 418].

Требования к нитроцеллюлозам, применяемым в нитроэмалях (лаковым коллоксилинам марок ВВ и ВНВ), представлены в табл. 2 [Лакокрасочные материалы. Сырье и полуфабрикаты. Справочник. Под ред. И.Н. Сапгира. М.: Госхимиздат, 1961 г., с. 418].

Как следует из данных табл. 1 и 2, требуется понизить вязкость практически на порядок, при этом необходимо обеспечить стабильность вязкостных показателей на необходимом уровне.

Изобретение иллюстрируют данные таблицы 3 и 4, на которых показаны соответственно составы композиций растворителей, применявшиеся для растворения пироксилина, и получаемая вязкость соответствующих образцов пироксилиновых лаков.

Как видно из данных таблиц 3 и 4, использование другого состава растворителей, например с применением толуола, приводит к увеличению времени стабилизации вязкости (обр. 2 - 4). Повышенное содержание триэтиламина приводит к получению слишком маловязких лаков, что делает невозможным применение последних для производства эмалей НЦ (обр. 4, 5). Кроме того, другие композиции растворителей создают определенные технологические трудности при растворении пироксилина (происходит длительное набухание, затруднено перемешивание, растворение происходит только по истечении длительного времени). Экспериментальные данные свидетельствуют также о том, что процесс снижения вязкости можно проводить при температуре от 20 до 65^oC.

В таблице 5 представлены результаты анализов образцов эмалей, приготовленных из пироксилиновых лаков, в сравнении с требованиями на эмали НЦ-25 (ГОСТ 5406-84) и НЦ-132 (ГОСТ 6631-74).

Как видно из данных, приведенных в табл. 5, показатели получаемых эмалей находятся на уровне существующих марок, а по ряду показателей и превосходят их.

Технология производства нитроэмалей из пироксилина в этом случае сводится к следующим операциям: 1. Растворение пироксилина в смеси растворителей и получение лака.

2. Подготовка пигментной пасты.

3. Составление эмали путем смешения пигментной пасты с пироксилиновым лаком и прочими добавками.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать высокоазотную нитроцеллюлозу (пироксилин) для производства лакокрасочных материалов, а также некондиционные пироксилиновые пороха для этих же целей.

Формула изобретения

Способ снижения вязкости растворов нитроцеллюлозы растворением нитроцеллюлозы в композиции растворителей, включающей бутилацетат, ацетон, этанол, отличающийся тем, что в качестве нитроцеллюлозы используют пироксилин, а в композицию растворителей дополнительно вводят триэтиламин при следующем соотношении компонентов, м.ч. на 100 м.ч. пироксилина: Бутилацетат - 262 - 265 Ацетон - 196 - 200 Этанол - 65 - 68 Триэтиламин - 1 - 2

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4