PL173910B1 - Sposób wytwarzania wodnych emulsji alkidowych żywic poliestrowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wodnych emulsji alkidowych żywic poliestrowych otrzymanych przez kondensację alkoholi wielowodorotlenowych z kwasami tłuszczowymi olejów schnących i/lub półschnących lub z ich glicerydami i z kwasami dwu- i wielokarboksylowymi lub ich bezwodnikami do liczby kwasowej 25 - 45 mg KOH/g, z zastosowaniem środków powierz-chniowo czynnych dodawanych do żywicy, znamienny tym, że po ochłodzeniu produktu do 40 - 60°C dodaje się aceton w takiej ilości aby uzyskać roztwór o stężeniu 50 - 90% wagowych, który następnie zobojętnia trietyloaminą i/lub amoniakiem, dodaje 1 - 3 części wagowych rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2 - 6 części wagowych środka powieΞ rzchniowo czynnego anionowego i/lub niejonowego, sykatywuje organicznymi solami kobaltu, lub cyrkonu, dodaje demineralizowaną wodę w takiej ilości, aby uzyskać 20 - 40% © roztwór, po czym oddestylowuje aceton.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wodnych emulsji alkidowych żywic poliestrowych schnących na powietrzu charakteryzujących się minimalną zawartością rozpuszczalników organicznych.

Rozcieńczalne wodą spoiwa lakiernicze na podstawie alkidowych żywic poliestrowych otrzymywane są najczęściej z alkoholi wielowodorotlenowych, kwasów tłuszczowych oraz kwasów dwu- i wielokarboksylowych lub ich bezwodników. Znany jest między innymi polski opis patentowy nr 148 766, gdzie 38 - 50 części wagowych kwasów tłuszczowych olejów schnących, np. oleju lnianego i 24 - 30 części wagowych alkoholi wielowodorotlenowych kondensuje się w temperaturze 493 - 513 K, a następnie po ochłodzeniu do 433 K dodaje 3 - 5 części wagowych bezwodnika maleinowego i 2 - 4 części wagowych bezwodnika trimelitowego, prowadzi łączną addycję i estryfikację do liczby kwasowej 35 - 45 mg KOH/g i po ochłodzeniu sporządza 60% roztwór w monobutylowym eterze glikolu etylenowego. Obecne w odpowiednio dużym stężeniu wolne grupy karboksylowe w cząsteczkach poliestrów umożliwiają po zobojętnieniu lotnymi aminami lub amoniakiem i w obecności rozpuszczalnika wspomagającego rozcieńczanie żywicy wodą. Aby zapewnić odpowiednia tolerancję z wodą kompozycja lakiernicza powinna zawierać nawet do 40% wagowych rozpuszczalnika organicznego. Tego typu wodne kompozycje lakiernicze prócz dużej zawartości rozpuszczalników wykazują ponadto znaczną podatność na hydrolizę, zwłaszcza w środowisku zasadowym charakterystycznym dla żywicy zobojętnionej zasadami organicznymi, a obecne w nich sykatywy ulegają dezaktywacji w czasie przechowywania i wypadają w postaci osadu.

Wyeliminowanie lub w dużym stopniu ograniczenie zawartości wspomagających rozpuszczalników organicznych w wodnych kompozycjach lakierniczych można osiągnąć poprzez zdyspergowanie alkidowej żywicy poliestrowej w wodzie.

Znanych jest wiele sposobów wytwarzania wodnych emulsji lub dyspersji polimerowych. W wypadku polimerów otrzymywanych na drodze polimeryzacji emulsje tworzą się wraz

173 910 ze wzrostem łańcucha polimeru. Emulsje lub dyspersje polimerów kondensacyjnych najczęściej sporządza się z gotowego polimeru. W zależności od właściwości polimeru może on w sposób spontaniczny tworzyć dyspersje (polimery typu jonomerów) lub wymaga dodatku środków powierzchniowo czynnych (polimery o małej zawartości grup hydrofilowych). W wypadku alkidowych żywic poliestrowych o liczbie kwasowej nie przekraczającej 45 mg KOH/g stabilne dyspersje lub emulsje można otrzymać stosując środki powierzchniowo czynne o stężeniu przekraczającym często 12 - 15% wagowych. Tak duża zawartość związków małocząsteczkowych w żywicy prowadzi do znacznego pogorszenia właściwości powłok lakierniczych takich jak twardość i odporność na działanie wody oraz wydłużenia ich czasu schnięcia na powietrzu.

Sposób wytwarzania wodnych emulsji alkidowych żywic poliestrowych otrzymanych przez kondensację alkoholi wielowodorotlenowych z kwasami tłuszczowymi olejów schnących i/lub półschnących lub z ich glicerydami i z kwasami dwu- i wielokarboksylowymi lub ich bezwodnikami do liczby kwasowej 25 - 45 mg KOH/g polega według wynalazku na tym, że po ochłodzeniu produktu do 40 - 60°C dodaje się aceton w takiej ilości aby uzyskać roztwór o stężeniu 50 - 90% wagowych, który następnie zobojętnia trietyloaminą i/lub amoniakiem, dodaje 1-10 części wagowych rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2-6 części wagowych środka powierzchniowo czynnego anionowego i/lub niejonowego, sykatywuje organicznymi solami kobaltu, cyrkonu, dodaje demineralizowaną wodę w takiej ilości aby uzyskać 20 - 40% roztwór po czym oddestylowuje aceton. Jako rozpuszczalnik koalescencyjny korzystnie stosuje się butoksyetanol, jako anionowy środek powierzchniowo czynny alkilobenzenosulfonian sodowy, a jako niejonowy - etoksylowane nasycone i/lub nienasycone alkohole tłuszczowe.

W ten sposób otrzymane wodne emulsje alkidowych żywic poliestrowych tworzą szybko wysychające, o dobrej twardości i odporności na działanie wody powłoki. W porównaniu ze znanymi, zawierającymi duże ilości organicznych rozpuszczalników wspomagających wodorozcieńczalnymi spoiwami lakierniczymi, otrzymane sposobem według wynalazku emulsje wykazują większą odporność na hydrolizę i dezaktywację zawartych w nich sykatyw. Dodatkowymi zaletami tak otrzymanych emulsji jest mała zależność ich lepkości od zawartości wody i możliwość mieszania z emulsjami innych polimerów np. akrylowych.

Sposób według wynalazku bliżej ilustrują podane przykłady.

Przykład 1.60,3 części wagowych oleju sojowego, 13,2 części wagowych pentaerytrytu oraz 0,005 części wagowych tlenku dibutylocyny ogrzewano w temperaturze 245 - 250°C w ciągu 1,5 godziny do uzyskania pozytywnej próby propanolowej. Następnie temperaturę mieszaniny reakcyjnej obniżono do 200°C i dodano, 22,0 części wagowych bezwodnika ftalowego i 3 części objętościowe toluenu. Następnie mieszaninę reakcyjną ogrzano do 220°C i prowadzono proces polikondensacji odprowadzając azeotropowo wodę z układu do uzyskania liczby kwasowej prekondensatu 20 mg KOH/g. Po oddestylowaniu toluenu zawartość reaktora ochłodzono ponownie do 160°C, dodano 4,5 części wagowych dwubezwodnika 3,3',4,4'-benzofenonotetrakarboksylowego zawierającego 4% wagowych wody i prowadzono addycję podnosząc temperaturę do 190°C do uzyskania końcowej liczby kwasowej 40 mg KOH/g. Po ochłodzeniu do temperatury 50°C żywicę rozcieńczono acetonem do uzyskania 80% roztworu, zobojętniono trietyloaminą do pH = 8,2, dodano 2 części wagowe butoksyetanolu jako rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2 części wagowe alkilobenzenosulfonianu sodowego i 3 części wagowe etoksylowanych nasyconych i nienasyconych alkoholi tłuszczowych (Rokanol 018), zasykatywowano w znany sposób organicznymi solami kobaltu, cyrkonu oraz wapnia, dodano demineralizowaną wodę w takiej ilości aby uzyskać 20 - 40% roztwór i intensywnie mieszając oddestylowano aceton pod obniżonym ciśnieniem wodnej pompy pierścieniowej. Otrzymano wyrób lakierowy, z którego powłoki osiągają I stopień wyschnięcia w temperaturze pokojowej w ciągu 70 min, wykazują twardość względną 0,15 po 3 dobach i dobrą odporność na działanie wody. Właściwości wyrobu nie zmieniają się po 4 miesiącach przechowywania w temperaturze pokojowej.

Przykład II. 53,2 części wagowych oleju lnianego, 12,7 części wagowych pentaerytrytu oraz 0,004 części wagowych tlenku dibutylocyny ogrzewano w temperaturze 245 - 250°C w ciągu 2 godzin do uzyskania pożyty wnej próby propanolowej. Następnie temperaturę mieszaniny reakcyjnej obniżono do 200°C i dodano, 4,0 części wagowych ł-alliloksy-2,3-dihydro4

173 910 ksypropanu, 24,2 części wagowych bezwodnika ftalowego i 2 części objętościowe toluenu. Następnie mieszaninę reakcyjną ogrzano do 225°C i prowadzono proces polikondensacji odprowadzając azeotropowo wodę z układu do uzyskania liczby kwasowej prekondensatu 21 mg KOH/g. Po oddestylowaniu toluenu zawartość reaktora ochłodzono ponownie do 160°C, dodano

5,7 części wagowych dwubezwodnika 3,3',4,4'-benzofenonotetrakarboksylowego zawierającego 4% wagowych wody i prowadzono addycję,podnosząc temperaturę do 190°C do uzyskania końcowej liczby kwasowej 31 mg KOH/g. Po ochłodzeniu do temperatury 60°C żywicę rozcieńczono acetonem do uzyskania 65% roztworu, zobojętniono trietyloaminą do pH = 8,2, dodano 1 część wagową n-butanolu jako rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2 części wagowe alkilobenzenosulfonianu sodowego i 4 części wagowe etoksylowanej lanoliny (Rokanol LN-75), zasykatywowano w znany sposób organicznymi solami kobaltu, cyrkonu oraz wapnia, dodano demineralizowaną wodę w takiej ilości aby uzyskać 30% roztwór i intensywnie mieszając oddestylowano aceton pod obniżonym ciśnieniem wodnej pompy pierścieniowej. Otrzymano wyrób lakierowy, z którego powłoki osiągają I stopień wyschnięcia w temperaturze pokojowej w ciągu 90 min, wykazują twardość względną 0,15 po 3 dobach i dobrą odporność na działanie wody. Właściwości wyrobu nie zmieniają się po 4 miesiącach przechowywania w temperaturze pokojowej.

Przykład III. 61 części wagowych oleju lnianego, 14 części wagowych pentaerytrytu oraz 0,004 części wagowych tlenku dibutylocyny ogrzewano w temperaturze 245 - 250°C w ciągu 2,0 godziny do uzyskania pozytywnej próby propanolowej. Następnie temperaturę mieszaniny reakcyjnej obniżono do 200°C i dodano, 22 części wagowe bezwodnika ftalowego i 2 części objętościowe toluenu, mieszaninę reakcyjną ogrzano do 220°C i prowadzono proces polikondensacji odprowadzając azeotropowo wodę z układu do uzyskania liczby kwasowej prekondensatu 19 mg KOH/g. Po oddestylowaniu toluenu zawartość reaktora ochłodzono ponownie do 160°C, dodano 4 części wagowych dwubezwodnika 3,3',4,4'-benzofenonotetrakarboksylowego zawierającego 4% wagowych wody i prowadzono addycję podnosząc temperaturę do 190°C do uzyskania końcowej liczby kwasowej 35 mg KOH/g. Po ochłodzeniu do temperatury 70°C żywicę rozcieńczono acetonem do uzyskania 70% roztworu zobojętniono trietyloaminą do pH = 7,5, dodano 4 części wagowe estru monobutylowego glikolu dietylenowego jako rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2 części wagowe alkilobenzenosulfonianu sodowego i 4 części wagowe etoksylowanych alkoholi tłuszczowych (Rokanol K3), zasykatywowano w znany sposób organicznymi solami kobaltu, cyrkonu, oraz wapnia, dodano demineralizowaną wodę w takiej ilości aby uzyskać 20% roztwór i intensywnie mieszając oddestylowano aceton. Otrzymano wyrób lakierowy, z którego powłoki osiągają I stopień wyschnięcia w temperaturze pokojowej w ciągu 90 min, wykazują twardość względną 0,12 po 3 dobach i dobrą odporność na działanie wody.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wodnych emulsji alkidowych żywic poliestrowych otrzymanych przez kondensację alkoholi wielowodorotlenowych z kwasami tłuszczowymi olejów schnących i/lub półschnących lub z ich glicerydami i z kwasami dwu- i wielokarboksylowymi lub ich bezwodnikami do liczby kwasowej 25 - 45 mg KOH/g, z zastosowaniem środków powierzchniowo czynnych dodawanych do żywicy, znamienny tym, że po ochłodzeniu produktu do 40 - 60°C dodaje się aceton w takiej ilości aby uzyskać roztwór o stężeniu 50 - 90% wagowych, który następnie zobojętnia trietyloaminą i/lub amoniakiem, dodaje 1-3 części wagowych rozpuszczalnika koalescencyjnego, 2-6 części wagowych środka powierzchniowo czynnego anionowego i/lub niejonowego, sykatywuje organicznymi solami kobaltu, lub cyrkonu, dodaje demineralizowaną wodę w takiej ilości, aby uzyskać 20 - 40% roztwór, po czym oddestylowuje aceton.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik koalescencyjny stosuje się butoksyetanol.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako anionowy środek powierzchniowo czynny stosuje się alkilobenzenosulfonian sodowy.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako niejonowy środek powierzchniowo czynny stosuje się etoksylowane nasycone i/lub nienasycone alkohole tłuszczowe.