Способ получения алкидных смол

Способ получения алкидных смол

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

L

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

3 658141 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 31.03.77 (21) 2471529/23.05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл

С 08 G 63/42

Гаюуфюрютююнный кюмктют

СССР юю дюлак нзююрютюнюй н юткрытнй

ОпУбликовано 25,04.79, Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 25 04.79 (53) УДК

678.673 (088.8) М. Ф. Сорокин, Э. Л. Гершанова, Е. И. Стратонова, М. М. Виткина, 3. А. Михитарова, Н. А. Трубникова, В. Г. Колосов, Л. А. добровинский и Г. В. Рогожан (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химикотехнологический институт им. Д.И. Менделеева и Государственный научноисследовательский и проектный институт лакокрасочной промышленности (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ СМОЛ

Изобретение относится к получению алкидных смол, используемых для лаковых покрытий.

Известен способ получения алкидных смол с использованием в качестве гидроксилсодержащего компонента трехфункционального производного дициклопентадиена — соединения (1), . формулы

Лаковые покрытия ня основе синтезированных смол отличаются высокими физико-меха-.. йическими показателями и повышенной химической стойкостью.

Г

Основным недостатком указанного способа, влияннцим на технологию и экономичность процесса, является сложность технологии, предусматривающая многосгадийный синтез и выделение пщрооксилсодержащего соединения.

Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является известный способ получения алкидных смол путем эпоксидирования циклического диена при 30-35 С с последую. щим взаимодействием полученного продукта с насыщенной днкарбоновой кислотой, жирными кислотами растительных масел и многоатомным спиртом.

В качестве циклического диена используют дициклопентадиеи и эпоксиднрование проводят

5 надфталевон кислотой с получением диокиси дициклопентадиена (2) .

Лаковые покрытия на основе алкидных смол, полученных по этому способу, отличаются высокими физико-механическими показателями и повышенной химической стойкостью, но являют ся темными, что исключает использование этих смол для получения светлых эмалей.

Кроме того, алкидные смолы на основе диокиси. дициклопентадиена имеют низкое содержание сухого остатка.

Цель изобретения — получение светлых алкид ных смол с повышенным содержанием сухого остатка.

Это достигается тем, что в качестве цикличес

20 кого диена используют дициклопентадненовый эфир алифатического спирта и эпоксидирование проводят мононадфталевой кислотой.

После эпоксидирования получают монозпоксид дициклопентадиенилового эфира (эфира

25 ДЦПД), используемый в качестве спиртового

658141 компонента в процессе синтеза алкидных смол, следующего строения

ЕО 0 ii где Я вЂ” алкильный радикал.

Преимуществом использования многоэпоксида ДЦПД в качестве спиртового компонента при синтезе смолы является отсутствие двойной связи в бициклогептеновом цикле, при нагревании тб

D которого до температуры выше l00 С получаются темные продукты реакции. Введение же длинной алифатической цепи позволяет получать алкиднйе олигомеры с меньшей вязкостью и большим содержанием сухого остатка, что позволяет значительно сократить использов ание растворителей.

Моноэпоксид эфира ДЦПД получают следующим образом.

В эмалированный аппарат. с мешалкой загружают фталевый ангидрид, эфир ДЦПД и этилаце тат. При 25 — 30 С и постоянном перемешивании прикалывают 30 -ную перекись водорода, следя за тем, чтобы температура не превышала заданной. Реагенты берут в соотношении эфир

ДЦПД: фталевый ангидрид: перекись водорода (100%);этилацетат = 1,00:45;1,60:1,91. При таком ведении реакции моноокись эфира ДЦПД получают эпоксидированием эфира ДЦПД мононадфталевой кислотой, образующейся in situ иэ фталевого ангидрида и перекиси водорода. Затем реакционную смесь используют для синтеза смолы, не выделяя моноэпоксида, так как реакционная смесь содержит фталевую кислоту, участвующую в синтезе алкидзтой смолы.

Выделенные в чистом виде моноэпоксиды дициклопентадиениловых эфиров спиртов представляют собой бесцветные или слегка желтоватые жидкости с характерным запахом.

ИК- спектры продуктов имеют полосы поглощения в области 834 см", соответствующие ва-1 46 лентным колебаниям эпоксидной группы, и не содержат полос поглощения, характерных для двойных связей (1640 — 1650 см и 3020 см ).

Содержание эпоксидного кислорода в моноэпок45 сидах эфиров ДЦПД близко к расчетному.

Для получения алкидной смолы в реакционную колбу добавляют жирные кислоты растительных масел и пентаэритрит, количество которых изменяется.

Пример 1. В колбу, снабженную мешал.

50 кой, обратным холодильником и капельной воронкой загружают 21,5 r (0,145 моль) фталевого ангидрида, 18,7 мл (16,8 г; 0,191 моль) этилацетата и 22,2 r (0,1 моль) дициклопентадиенило-

S вого эфира этилцеллозольва. Из капельной воронки начинают медленно прикалывать 18,2 г (0,161 моль в пересчете на 100 o.íóþ перекись водорода) 30%-ной перекиси водорода. После прикалывания всей перекиси водорода колбу опускают в термостат с температурой 30-35 С и выдерживают в нем 3,5 ч. Затем эту колбу дополняют ловушкой Дина-Старка для отгонки азеотропа этилацетат-вода-перекись водорода и медленно поднимают температуру в термостат до 95 С в течение 2 ч. После отгонки,азеотропа в колбу добавляют диметилформамид в количестве 5,0 г (25 вес,% от образующегося эпоксида). Затем в колбу вводят к 54,2 г (49,4 вес.%) продукта реакции 43,9 r (40 вес,%) жирных. кислот подсолнечного масла и 11,6 г (10,6 вес.%) пентаэритрита. Ловушку Дина-Старка заполняют ксилолом. После загрузки всех компонентов температуру медленно поднимают до 220 С и выдерживают реакционную массу при этой температуре до постоянного кислотного числа

32,6 мг КОН/г.

Пример 2. Синтез алкидной смолы осуществляют по указанной методике.

Рецептура: дициклопентадиениловый эфир этилцеллозольва. — 44,4 r (0,200 моль), фталевый ангидрид — 43,0 г (0,290 моль), перекись водорода (30 o) — 36,4 г (0,322 моль), этилацетат — 33,6 г (0,382 моль), диметилформамид — 10,0 r (25 вес%), продукты реакции—

108,4 г (49,4 вес.%), жирные кислоты льняного масла — 87,8 r (40,0 вес.%), пентаэритрит

23,2 r(10,,6 вес.%).

Кислотное число полученной алкидной смолы — 23,0 K0H/г.

Пример 3, Синтез алкицной смолы осуществляют по методике примера 1 при следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфир этилцеллоэольва — 33,3 r (0,150 моль), фталевый ангидрид — 32,3 r(0,,217 моль),,Н20 (30 o) — 27,3 г (0,241 моль), этилацетат 25,2 r (0,286 моль), диметилформамид — 7,5г (25 вес.%), продукты реакции — 81,3 г (49,4 вес.%), жирные кислоты подсолнечного масла — 65,2 г (39,6 вес.%), пентаэритрит — 18,1 г (11,0 вес.%).

Кислотное число полученной алкидной смолы—

11,0 мг КОН/г.

Пример 4. Синтез апкидной смолы осуществляют по описанной в примере 1 методике при следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфир этилцеллоэольва — 44,4 r (0,200 моль), фталевый ангидрид — 43,0 r (0,290 моль), Н Оз (30%) — 36,4 г (0,322 моль), этилацетат — 33,6г (0,382 моль), диметилформамид — 10,0 r (25 вес.%), продукты реакции — 108,4 г (49,4 вес.%), жирные кислоты подсолнечного масла — 93,2 r (42,6 вес%), пентаэритрит — 17,5 г (8,0 вес%).

Кислотное число полученной алкидной смолы—

29,3 мг. КОН/r.

Пример 5. Синтез алкидной см лы осуществляют по описанной в примере 1 методике при следующей рецептуре: дициклопентадиеиило658141 вый эфир бутилового спирта — 20,6 г (0,100 моль), .фталевый ангидрид — 21,5 г (0,145 моль), этилацетат — 11,7 г (0,191 моль), Н Оа (30 o)

28,2 r (161 моль), диметилформамид — 4,7 г (25 вес.%), продукты реакции — 52,3 r (49,4 вес%) 5 жирные кислоты подсолнечного масла — 42,3 г (40,0 вес.%), пентазритрит — 11,2 (10,6 вес.%) .

Кислотное число полученной алкидной смолы—

28 мг КОН/r.

Пример 6. Синтез алкидной смолы осуществляют по методике, описанной в примере 1, при следующей рецептуре: дициклопеитадиениловый эфир метилового спирта — 16,5 (0,100 моль) фгалевый ангидрид — 21,5 (0,145 моль), перекись водорода (30%) — 18,2 r (0,161 моль), этилацетат — 16,8 r (0,191 моль), диметилформамид — 3,8 г (25 вес%), продукт реакции—

47,3 г (49,4 вес.%), жирные кислоты подсолнечного масла — 33,3 г (40,0 вес.%), лентаэритрит — 10,2 r (10,6 вес.%).

Кислотное число полученной алкидной смолы25 мг КОН/г.

Пример 7. Синтез алкидной са олы осу- . ществляют по описанной в примере 1 методике при следующей рецептуре: дициклопентадиениловый эфир бутилцеллозольва — 26,6 r

На основе синтезированных алкидных смол готовят лаки 70p ной концентрации в ксилоле, которые перед нанесением доводят до рабочей вязкости на B3 — 4 20 — 22 с при 20 С. В раствор вводят сиккатив 63/64 в количестве 6 вес.%. от основы, Приготовленные лаки наносят на металлические и стеклянные пластинки и сушат при комнатной температуре в течение 18 ч.

Свойства лаков и покрытий ес тественнои сушки

Свойства

Смола по примеру звестные (2), смола

1 2 3 4 5 6 7 и покрытие

Цвет по иодометрической шкале

70 60 80 80 70 60 80 2400

Содержание сухого остатка, % 61,0 62,5 58,0 62,0 63,0 65,0 58,0 35,0 продукта с насыщенной дикарбоновой кислотой, жирными кислотами растительных масел и много,атомным спиртом, отличающийся тем что, с целью получения светлых алкидных смол

4 с повышенным содержанием сухого остатка, в качестве циклического диена используют дициклопентщиениловый эфир алифатического спирта и эпоксидирование проводят мононадфталевой кислотой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Информационный бюллетень фирмы "Юнион Карбайд",41463А, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР У 569133, кл. С 08 G 63!42. 1975.

ЦНИИПИ Заказ 1983)21 Тираж 584 Подписное

Фнлиал ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная,4

Из таблицы видно, что покрытия на основе алкидных смол, полученных по предлагаемому способу, не уступают по физико-механическим свойствам покрытиям на основе (2). Содержание сухого остатка увеличивается почти в два раза. Это дает воэможность сократить количество используемого растворителя, что является одним из направлений решения проблемы загрязнения окружат» цей среды. Лаки и покрытия на их основе заметно светлее. Это дает возможность получения светлых эмалей.

Формула изобретения

Способ получения алкндных смол путем зпоксидирования циклического диена при 30 — 35 С с последующим взаимодействием полученного (0,100 моль), фталевьп» ангидрид — 21,5 г (0,145 моль), перекись водорода (30%)

l8,2 г (0,161 моль), этилацетат — 16,8 r. (0,191 моль), диметилформамид — 5,9 г

25 вес. %), продукты реакции — 59,5 г (49,4 вес.%), жирные кислоты подсолнечного масла — 48,0 г (40,0 вес.%), пентаэритрит—

12,5 г (10,6 вес.%).

Кислотное число полученной алкидиой смолы — 30 мг .КОН/r.

Физико-механические свойства покрытий на основе синтезированных алкидных смол приведены в таблице, при этом практическое высыха»»»»е — 18 ч, прочность на удар по прибору У-2—

50 кг см, прочность на изгиб по прибору Шà — 1— ру 1»1à — 1 — 1 мм.