CS219794B1

CS219794B1 - Olei modifikované alkydoré pryskyřice a způsob jejich přípravy

Info

Publication number: CS219794B1
Application number: CS222181A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Kitzler; Karel Hajek; Jan Drabek; Miroslav Hanzlik; Antonin Rada; Petr Patocka; Vladimir Micka; Jiri Trnka; Stanislav Braun
Original assignee: Jaroslav Kitzler; Karel Hajek; Jan Drabek; Miroslav Hanzlik; Antonin Rada; Petr Patocka; Vladimir Micka; Jiri Trnka; Stanislav Braun
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká alkydových pryskyřic modifikovaných směsí lněného a sójového oleje, které jsou vhodné jako pojivo především pro nátěrové hmoty na dřevo, zejména na stavebně truhlářské výrobky. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tyto alkydy se připravují z 500 až 600 hmot. dílů specifikované směsi lněného a sójového oleje, 150 až 200 hmot. dílů pentaerythritolu, 225 až 275 hmot. dílů ftalanhydridu a 35 až 75 hmot. dílů kyseliny benzoové, a to tím způsobem, že se nejprve ke směsi olejů přidá za míchání p.ntaerythritol a katalyzátor přeesterifikace, směs se za přívodu inertního plynu vyhřeje na teplotu 220 až 260 °C, při níž se udržuje 1 až 4 hodiny, pak se ochladí na 140 až 220 °C, přidá se ftalanhydrid, kyselina benzoová a azeotropní rozpouštědlo. Reakční teplota se potom postupně zvýší za stálého oddestilcvávání reakční vody na 220 až 260 °C. Po poklesu čísla kyselosti pod 20 mg KOH/g se produkt ochladí pod 200 °C a naředí se na 40 až 65% roztok lakovým benzinem nebo jeho směsí s xylenem, ethylbenzenem nebo trimethylbenzenem.

Description

218794

219734

Vynález se týká nového typu alkydových pryskyřic modifikovaných směsí rostlinných olejů a způsobu jejich přípravy.

Olejové alkydy jsou v současné době jedním z nejrozšířenějších typů pojiv nátěrové hmoty. Jejich obvyklé způsoby přípravy jsou známy již několik desetiletí a během doby hyly již popsány v celé řadě monografií, týkajících se jak přímo oleji modifikovaných alkydových pryskyřic, tak obecně polyesterových pryskyřic či polyesterů (například J. Mleziva a kol.: Polyestery, jejich výroba a zpracování, SNTL, Praha 1978, str. 209 až 33!2).

Modifikující olejovou složkou jsou různé přírodní rostlinné oleje, a to vysýchavé nebo polovysýchavé, z nichž nejznámější a nejčastěji používané jsou olej lněný, slunečnicový, sójový, světlicový, ricinový, ricinenový, talový, dřevný, případně i některé další. Protože každý druh oleje podstatně ovlivňuje aplikační nebo užitné vlastnosti výsledného alkydu, například tvorbu nátěrového filmu, rychlost zasychání, odolnost proti povětrnosti, proti UV-záření atd., získají se v závislosti na typu olejové složky alkydy značně rozdílných vlastností, které z jistého hlediska jsou vyhovující, avšak zpravidla mají nedostatky jiného charakteru. Například lněné alkydy rychle zasychají, ale mají sklon ke žloutnutí, což pro některé aplikace nevyhovuje (Fette-Seifen, 54, 1952, str. 639). Po této stránce jsou výhodnější alkydy modifikované sójovým olejem, které naopak zasychají poměrně pomalu (Plaste u. Kautschuk, 15, 1988, str. 372). Proto se často kombinují buď různé druhy olejů již při vlastní přípravě alkydů, například lněný nebo sójový olej s dřevným, který urychluje protvrdávání nátěrů, nebo různé typy hotových alkydů navzájem v různých poměrech, čímž se do jisté míry docílí většího či menšího vyladění vlastností nátěrové hmoty požadovaným způsobem.

Optimálními nátěrovými hmotami pro povrchovou úpravu dřeva jsou v poslední době alkydy, kombinující výhodné účinky lněného a sójového oleje. Jediný alkyd s touto kombinací olejů však doposud nebyl připraven vzhledem ke značné obtížnosti výrobního postupu a proto se k uvedenému účelu používají směsné alkydy na bázi směsí dlouhých (s obsahem oleje okolo 60 % hmot.) lněných alkydů a krátkých (s obsahem oleje do 40 % hmot. sójových alkydů. Nátěrové hmoty připravené z takových směsí jednak rychle zasychají a jednak dobře odolávají působení povětrnosti.

Nyní bylo zjištěno, že mnohem výhodnější vlastnosti než jaké vykazují směsi lněných a sójových alkydů mají alkydové pryskyřice na bázi směsi lněného a sójového oleje, pentaerythritolu., ftalanhydridu a monofunkčních esterifikace schopných sloučenin, které jsou, včetně způsobu jejich přípravy, předmětem předloženého vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tyto alkydové pryskyřice se připravují z 500 až 600 hmot. dílů lněného a sójového oleje v mol. poměru 3 : 0,6 až 1,2 150 až 200 hmot. dílů pentaerythritolu, 225 až 275 hmot. dílů ftalanhydridu a 35 až 75 hmot. dílů kyseliny benzoové, a to tak, že nejprve se ke směsi olejů za intenzivního míchání přidá pentaerythritol a 0,01 až 0,6 hmot. dílu katalyzátoru preesterifikace ze skupiny kysličníků a hydroxidů alkalických kovů a kovů 2. sloupce periodického systému prvků a organických sloučenin těchto kovů a směs se pak za přívodu inertního plynu vyhřeje na teplotu 220 až 260 °C. Při této teplotě se udržuje po dobu 1 až 4 hodin, potom se ochladí na teplotu 140 až 220 °C a přidá se ftalanhydrid, kyselina benzoová a 20 až 60 hmot. dílů azeotropního rozpouštědla typu aromatických uhlovodíků obsahujících 7 až 10 atomů uhlíku, zejména xylenu, ethylbenzenu nebo trimethýbenzenu. Reakční teplota se pak postupně zvýší za stálého oddestilovávání reakční vody na 220 až 260 °C, načež po poklesu čísla kyselosti pod 20 mg KOH/g se produkt ochladí na teplotu pod 200 °C a naředí se na 40 až 65% roztok lakovým benzinem nebo jeho směsí ve hmot. poměru 1 : : 0,5 až 1 s xylenem a/nebo ethylbenzenem a/nebo trimethylbenzenem.

Alkydové pryskyřice podle vynálezu mají oproti směsným typům některé přednosti, spočívající především v rychlejším zasychání a prosychání nátěrových filmů. Nátěry mají velmi dohrou přilnavost k dřevěným i kovovým podkladům a dobrou odolnost proti povětrnosti. Všech těchto vlastností se dosahuje pouze jediným typem alkydu. Z toho vyplývá i další výhoda. Není třeba vyrábět krátké sójové alkydy, jejichž příprava je technologicky náročnější a rizikovější, a místo nich se připravuje výrobně snadnější alkyd se střední olejovou délkou.

Kromě toho při dodržení složení a postupu vynálezu se zkrátí doba přípravy ve srovnání s přípravou dlouhého alkydu dosud používaného pro směsný typ o 20 až 30 %. To přináší nejen úsporu energií, ale i úsporu pracovní kapacity. Přitom pro ředění alkydových pryskyřic podle vynálezu stačí většinou jen lakový benzin a není nutné používat dražší xylen nezbytný pro ředění dlouhých alkydů. Významným přínosem pro výrobce jak pryskyřic, ak i nátěrových hmot je značné zjednodušení skladového hospodářství, zejména snížení počtu skladovacích nádrží a přepravních tras.

Při přípravě alkydů tohoto typu se při preesterifikačních reakcí uplatňují běžně používané přeesterifikační katalyzátory, jimiž jsou kysličníky a hydroxidy alkolických kovů nebo kovů 2. sloupce periodického systému prvků, případně organické sloučeniny těchto kovů. Jako inertní plyn slouží dusík nebo kysličník uhličitý.

Alkydové pryskyřice modifikované směsí lněného a sójového oleje jsou výborným po6

S jivem pro nátěrové hmoty, a to především pro typy určené pro povrchovou úpravu, zejména stavebně truhlářských výrobků.

Konkrétní provedení předmětu předloženého vynálezu jsou uvedena v následujících příkladech, které však nijak neomezují rozsah vynálezu.

Příklad 1

Do čistého reaktoru se předloží 394,7 (1,347 kgmoluj lněného oleje a 105,3 kg (0,3593 kgmoluj sójového oleje. Molární poměr lněného a sójového oleje je 3 : 0,8. Ke směsi olejů se za intenzivního míchání přidá 200 kg (1,408 kgmoluj pentaerythritolu a ke vzniklé suspenzi pak 0,04 kg kysličníku olovnatého jako katalyzátoru přeesterifikace. Reakční směs se za míchání a přívodu inertního plynu (kysličníku uhelnatého) vyhřívá na teplotu 220 °C. Za 4 hodiny od dosažení této teploty je přeesterifikace ukončena a reakční směs se ochladí na 170 °C Potom se za míchání přidá 275 kg (1,858 kgmoluj ftalanhydridu, 75 kg (0614 kgmoluj kyseliny benzoové a 20 kg xylenu jako azeotropického činidla a esterifikace se vede při teglotě 230 °C do čísla kyselosti směsi 19 mg KOH/g. Produkt se pak ochladí na teplotu 130 °C a naředí se na 50% roztok směsí lakového benzinu a xylenu ve hmot. poměru 1: 0,5.

Připravený roztok alkydové pryskyřice má konzistenci při 20 °C 125 s, měřeno výtokovým pohárkem č. 4 (ČSN 67 30 13J. Po sikativaci (0,04 % Co + 0,5 % Pb + 0,13 % Ca’J zasychá do stadia A za 45 minut a do stadia B za 12 hodin (ČSN 673 053],

Příklad 2

Do čistého reaktoru o objemu 1,5 m³ se předloží 428,5 kg (1,462 kgmoluj lněného oleje, 171,5 kg (0,5853 kgmoluj sójového oleje. Molární poměr lněného a sójového oleje je 3 : 1,2. Ke směsi olejů se za intenzivního míchání přidá 150 kg (1,056 kgmoluj pentaerythritolu a ke vzniklé suspenzi 0,3 kilogramu kysličníku olovnatého a 3,3 kg kysličníku vápenatého jako katalyzátorů přeesterifikace. Reakční směs se za míchání a přívodu inertního plynu (dusíku) vyhřívá na teplotu 260 °C. Za jednu hodinu od dosažení této teploty je přeesterifikace ukončena. Směs se ochladí na teplotu 220 °C a přidá se k ní 225 kg (1,520 kgmoluj ftalanhydridu, 35 kg (0,286 kgmoluj kyseliny benzoové a 50 kg technické směsi ethylbenzenu a trimethyíbenzenu ve hmot. poměru 1 : 1. Azeotropické esterifikace se vede při teplotě 250 °C až do poklesu čísla kyselosti reakční směsi pod 12 mg KOH/g. Produkce se po ochlazení na teplotu 170 °C naředí lakovým benzinem na 60% roztok, který má konzistenci při 20 °C 85 s, měřeno výtokovým pohárkem č. 4 (ČSN 67 3013). Po sikativaci (0,04 % Co + 0,5 Pb + 0,13 % Ca) zasychá do stadia A za 60 minut, do stadia B5 za 14 hodin (ČSN 67 3053).

Příklad 3

Navážka i postup podle příkladu 1 s tím rozdílem, že jako azeotropické rozpouštědlo se použije směs xylenu s ethylbenzenem a trimethylbenzenem ve hmot. poměru 2:3:5. Konečný produkt se rozpustí ve směsi lakového benzinu, xylenu a trimethyíbenzenu ( ve hmot. poměru 1: 0,8 : 0,2).

Získaný roztok alkydové pryskyřice má konzistenci při 20 °C_ 83 s, měřeno výtokovým pohárkem č. 4 (ČSN 67 3013). Po sikativaci jako v příkladu 1 zasychá do stadia A za 40 minut, do stadia B5 za 11 hodin (ČSN 67 2053).

Claims

1. Oleji modifikované alkydové pryskyřice na bázi rostlinných olejů, pentaerythritolu, ftalanhydridu a monofunkčních esterifikace schopných sloučenin ze skupiny jednomocných alkoholů a monokarboxylových kyselin, připravitelné z 500 až 600 hmot. dílů směsi lněného a sójového oleje v molárním poměru 3 : 0,6 až 1,2, 150 až 200 hmot. dílů pentaerythritolu, 225 až 275 hmot. dílů ftalanhydridu a 35 až 75 hmot. dílů kyseliny benzoové.

2. Způsob přípravy oleji modifikovaných alkydových pryskyřic podle bodu 1, vyznačujících se tím, že nejprve se ke směsi olejů za intenzivního míchání přidá pentaerythritol a 0,01 až 0,6 hmot. dílu katalyzátorů přeestrifikace ze skupiny kysličníků a hydroxidů alkalických kovů a kovů 2. sloupce periodického systému prvků a organických

VYNÁLEZU sloučenin těchto kovů, směs se pak za přívodu inertního plynu vyhřeje na teplotu 220 až 260 °C, při. níž se udržuje po dobu 1 až 4 hodin, potom se ochladí na teplotu 140 až 220 °C a přidá se ftalanhydrid, kyselina benzoová a 20 až 60 hmot. dílů azeotropního rozpouštědla typu aromatických uhlovodíků obsahujících 7 až 10 atomů uhlíku, zejména xylenu, ethylbenzenu nebo trimethylbenzenu, reakční teplota se postupně zvýší za stálého oddestilovávání reakční vody na 220 až 260 °C, načež po poklesu čísla kyselosti pod 20 mg KOH/g se produkt ochladí na teplotu pod 200 °C a naředí se na 40 až 65% roztok lakovým benzinem nebo jeho směsí ve hmot. poměru 1: 0,5 až 1 s xylenem a/nebo ethylbenzenem a/nebo trimethylbenzenem.