Способ получения водно-дисперсионного кремнийорганического лака

Способ получения водно-дисперсионного кремнийорганического лака

Реферат

Изобретение относится к способам производства лакокрасочных материалов специального назначения на основе полиорганосилоксанов, обладающих пониженными токсическими свойствами.

При производстве кремнийорганических лаков наиболее широко применяются полиорганосилоксаны (главным образом полиметилфенилсилоксаны). Особенности механических и физико-химических свойств этих полимеров связаны с высокой гибкостью их макромолекул и относительно малым межмолекулярным взаимодействием. Растворителями в кремнийорганических лаках служат ароматические углеводороды и их смеси с эфирами, спиртами, кетонами, например ядовитые толуол или ксилол. Для улучшения адгезии к подложке и механических свойств, для повышения масло- и бензостойкости плёнок в состав некоторых кремнийорганических лаков вводят органические плёнкообразующие (например, алкидные или эпоксидные смолы).

Однако такой лак является пожароопасным и токсичным. Все работы, связанные с применением лака, должны проводиться в соответствии с требованиями правил пожарной безопасности и промышленной санитарии, а лица, связанные с применением лака, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты (см. http://www.gosthelp.ru/text/GOST1508178 LakKO08kremnij.html).

В этом отношении гораздо более удобны водно-дисперсионные лаки.

Известен способ получения водных дисперсий (мет)акриловых полимеров, которые используются в лакокрасочной, бумажной, строительной и других отраслях промышленности. Способ позволяет получать водные дисперсии акриловых (со)полимеров с высокой водостойкостью и коррозионной стойкостью пленок на их основе (патент RU 2076109, МПК C08F 2/24, 1997; патент RU 2223280, C08F 2/24, 2004).

Хорошо известны преимущества кремнийорганических лаков: износостойкость, теплостойкость, медленное старение на солнце. Однако в доступной литературе не найдено способов получения водоэмульсионных лакокрасочных материалов на основе полиорганосилоксанов.

Задачей изобретения является снижение токсичности лака при его применении с возможностью возвращения органического растворителя (например, толуола) на стадию синтеза кремнийорганической основы.

Способ получения водно-дисперсионного кремнийорганического лака на основе полиорганосилоксанов основан на эмульгировании промышленно производимых кремнийорганических лаков в воде с добавлением эмульгаторов с последующей азеотропной отгонкой растворителя. При этом раствор полиорганосилоксанов в органическом растворителе (толуол, ксилол) эмульгируют в воде с добавлением промышленного неионогенного эмульгатора, например ОП-10, после чего осуществляют азеотропную отгонку органического растворителя, причем воду берут в таком количестве, чтобы содержание кремнийорганической основы в конечном водоэмульсионном материале составляло 30-50%, а эмульгатор добавляют в количестве 0,2-5% от массы полимера.

Совместное использование этих отличительных признаков дает новый технический эффект – получение нетоксичного кремнийорганического лака.

Техническим результатом является получение неогнеопасных при хранении и нетоксичных при применении лаков ввиду отсутствия в их составе органических растворителей.

Одним из наиболее важных преимуществ неионогенных эмульгаторов является их устойчивость к жесткой воде, а также к действию кислот, солей и щелочей.

Из эмульгаторов наибольшее распространение получили промышленные эмульгаторы марки ОП-10 и выше. ОП-10  – нонилфенол с 10 полигликолевыми группами, водорастворимый оксилэтилированный продукт, относится к ПАВ неионогенного типа, маркируется в зависимости от массы оксида этилена, входящего в состав реагента.  ОП-10  представляет собой маслообразную вязкую жидкость с плотностью 1.05 г/см³, хорошо растворимую в воде любой минерализации без образования осадка. Водный раствор  ОП-10  сохраняет поверхностно-активные свойства при температуре до 90º С.

Азеотропную отгонку применяют для удаления примесей, температура кипения которых значительно ниже температуры кипения воды (толуол, ксилол и т.п.). Для более полного разделения смесей и получения концентрированного дистиллята перегонку проводят с дефлегмацией. Над перегонным кубом устанавливают дефлегматор, в котором пары более высококипящей воды конденсируются, и она в виде флегмы сливается в раствор, а пары, обогащенные низкокипящим компонентом, направляются в холодильник-конденсатор.

ПРИМЕР

В двугорлую колбу вместимостью 1 дм³, снабженную механической мешалкой и прямым холодильником–приемником дистиллята, загружают 200 см³ кремнийорганического лака КО 55, 200 см³ воды и 10 см³ промышленного эмульгатора ОП-10. Колбу помещают в металлическую или масляную баню и нагревают до кипения содержимого. В приемнике собирают толуол с водой. После прекращения выделения толуола процесс прекращают. В колбе остается целевой водно-дисперсионный лак, а в отгонах – толуол, который можно вторично использовать.

Покрытия из водно-дисперсионного лака, получаемого по заявленному способу, обладают всеми характеристиками кремнийорганических лаков на органическом растворителе при отсутствии присущей органическому растворителю токсичности.

Способ получения водно-дисперсионного кремнийорганического лака на основе полиорганосилоксанов, при котором раствор полиорганосилоксанов в органическом растворителе эмульгируют в воде с добавлением промышленного неионогенного эмульгатора, после чего осуществляют азеотропную отгонку органического растворителя, причем в качестве органического растворителя используют толуол или ксилол, воду берут в таком количестве, чтобы содержание кремнийорганической основы в конечном водоэмульсионном материале составляло 30-50%, а в качестве эмульгатора добавляют продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов оксидом этилена, известный как вспомогательное вещество ОП-10 или ОП-7 по ГОСТ 8433-81, в количестве 0,2-5% от массы полимера.