PL194618B1 - Bezformaldehydowa eteryfikowana żywica aminowa i sposób otrzymywania bezformaldehydowej eteryfikowanej żywicy aminowej - Google Patents

Abstract

1. Bezformaldehydowa eteryfikowana żywica aminowa według wynalazku, znamienna tym, że zawiera produkty kondensacji mocznika i/lub melaminy, dialdehydu oraz alkoholu C1-C6. 3. Sposób otrzymywania bezformaldehydowej eteryfikowanej żywicy aminowej, znamienny tym, że w temperaturze 318-363 K prowadzi się kondensację mocznika i/lub melaminy, dialdehydu oraz alkoholu C1-C6, przy nadmiarze alkoholu C1-C6, następnie ze środowiska reakcji destylacyjnie usuwa się wodę wraz z alkoholem C1-C6, przy czym stosuje się nadmiar alkoholu, aby po destylacyjnym usunięciu wody uzyskać roztwór żywicy w alkoholu.

Description

Opis wynalazku

Bezformaldehydowe eteryfikowane żywice aminowe stosuje się przede wszystkim do wytwarzania farb i lakierów oraz do uszlachetniania włókien.

Bezformaldehydowe eteryfikowane żywice aminowe dotychczas nie były znane. Do wytwarzania farb i lakierów oraz do uszlachetniania włókien do tej pory stosuje się eteryfikowane żywice aminowe otrzymywane w reakcji mocznika i/lub melaminy z formaldehydem, a następnie utworzone produkty reakcji posiadające grupy metylolowe poddawano reakcji z alkoholem. Według znanych metod otrzymywania formaldehydowych eteryfikowanych żywic aminowych (patenty polskie nr: 102861, 83871, 129548, 141299, 152627, 156088) najpierw prowadzi się kondensację mocznika z formaldehydem przy pH mieszaniny reakcyjnej 7-8,5 w temperaturze 333-373 K, a następnie do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się alkohol. Wodę wprowadzoną do mieszaniny reakcyjnej z formaldehydem oraz wodę powstającą w procesie eteryfikacji wydziela się z mieszaniny reakcyjnej poprzez destylowanie frakcji alkoholowo-wodnej.

Lakiery otrzymane z zastosowaniem żywic aminowych tworzą powłoki o wysokiej twardości, dużej wytrzymałości mechanicznej i dobrej odporności chemicznej. Mają one jednak poważną wadę, gdyż emitują szkodliwy dla zdrowia formaldehyd. Z tego powodu niektóre lakiery tego typu, szczególnie lakiery chemoutwardzalne, zostały w ostatnich latach wycofane z produkcji.

Celem wynalazku było opracowanie żywicy o właściwościach żywicy aminowo-formaldehydowej, nie posiadającej jednak jej zasadniczej wady, to znaczy nie emitującej formaldehydu.

Nieoczekiwanie okazało się, że cel ten można osiągnąć przez kondensację mocznika i/lub melaminy z dialdehydem, najlepiej z pentandialem i z alkoholem C1-C6.

Bezformaldehydowa eteryfikowana żywica aminowa według wynalazku, zawiera produkty kondensacji mocznika i/lub melaminy, dialdehydu, korzystnie pentandialu i alkoholu C1-C6.

Sposób otrzymywania bezformaldehydowej eteryfikowanej żywicy aminowej według wynalazku polega na tym, że w temperaturze 318-363 K prowadzi się kondensację mocznika i/lub melaminy, dialdehydu, korzystnie pentandialu i alkoholu C1-C6 przy nadmiarze alkoholu C1-C6, następnie ze środowiska reakcji destylacyjnie usuwa się wodę wraz z alkoholem C1-C6. Korzystnie jest, jeżeli alkohol wydzielony z oddestylowanej frakcji zawraca się do środowiska reakcji. Korzystnie jest, jeżeli wodę oddestylowuje się z alkoholem wprowadzanym okresowo do mieszaniny reakcyjnej.

Sposobem według wynalazku, można otrzymać żywice aminowe, które nie zawierają, a więc nie emitują formaldehydu. Żywice te otrzymuje się z mocznika i/lub melaminy, dialdehydu, najlepiej pentandialu i alkoholu. Są one dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Po zmieszaniu z żywicami alkidowymi tworzą lakiery chemoutwardzalne o właściwościach zbliżonych do lakierów otrzymanych poprzez zmieszanie żywic alkidowych z żywicami aminowymi formaldehydowymi. Żywice aminowe bezformaldehydowe są znacznie droższe od żywic aminowych formaldehydowych, ale ich dodatek do lakierów może być znacznie mniejszy, niż dodatek żywic aminowych formaldehydowych, bez pogorszenia właściwości lakierów.

Żywice aminowe bezformaldehydowe otrzymuje się w reakcji mocznika i/lub melaminy z pentandialem i alkoholem. Reakcja zachodzi w temperaturze 318-363 K. Wodę wprowadzoną z dialdehydem do mieszaniny reakcyjnej oraz wydzieloną w reakcji eteryfikacji odpędza się destylacyjnie z alkoholem. Alkohol po oddzieleniu go od wody, można zawrócić do mieszaniny reakcyjnej. Zakończenie reakcji następuje w momencie, gdy przestaje się wydzielać woda. Wtedy z mieszaniny reakcyjnej oddestylowuje się nadmiar alkoholu w celu uzyskania odpowiedniego stężenia żywicy.

P r z y k ł a d 1

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 12 g (0,2 mola) mocznika w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu i do otrzymanego roztworu dodaje się 100 g butanolu. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny włącza się próżnię. Wysokość ciśnienia w układzie reguluje się w taki sposób, aby z mieszaniny reakcyjnej, utrzymywanej w temperaturze 333 K, destylowała frakcja butanolowo-wodna. Wydzieloną frakcję butanolowo-wodną rozdziela się, a butanol zawraca się do mieszaniny reakcyjnej. Destylację prowadzi się do zaniku wody w destylacie, po czym oddestylowuje się jeszcze 51 g butanolu. Otrzymany produkt zawiera żywicę w postaci około 50% roztworu w butanolu.

Z otrzymanej w ten sposób żywicy sporządza się lakier przez zmieszanie jej z żywicą alkidową na bazie oleju rycynowego, o nazwie fabrycznej Ftalak F-4000. Stosunek żywicy aminowej do żywicy alkidowej, w przeliczeniu na suchą substancję żywic, wynosi jak 20 : 80.

PL 194 618 B1

Do utwardzania lakieru stosuje się roztwór butanolowy kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu siarkowego. Właściwości powłok lakierowych utworzonych z tego lakieru są zbliżone do właściwości powłok utworzonych z lakieru sporządzonego z tej samej żywicy alkidowej i eteryfikowanej żywicy mocznikowo-formaldehydowej przy ich stosunku jak 67 : 33 w przeliczeniu na suchą substancję.

Oznaczenia właściwości powłok lakierowych wykonane zgodnie z polskimi normami odpowiednio PN-80/C-81531, PN-65/C-81527, PN-76/C-81528, PN-79/C-81530, PN 930/F-06100/09 przedstawiają się następująco:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 700 g

- elastyczność 1 mm

- twardość 0,56

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 2

Żywicę otrzymuje się podobnie jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że kondensację prowadzi się w temperaturze 318 K.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Powłoki utworzone z lakieru mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 700 g

- elastyczność 1 mm

- twardość 0,56

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 3

Żywicę otrzymuje się zgodnie z przykładem 1 z tą różnicą, że zamiast pentadialu stosuje się 45,5 g (0,2 mola) 50% roztworu heksandialu , a kondensację prowadzi się w temperaturze 363 K.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Powłoki utworzone z lakieru mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 700 g

- elastyczność 1 mm

- twardość 0,56

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 4

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 6 g (0,1 mola) mocznika w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu i do otrzymanego roztworu dodaje się 100 g butanolu. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny włącza się próżnię. Wysokość ciśnienia w układzie reguluje się w taki sposób, aby z mieszaniny reakcyjnej, utrzymywanej w temperaturze 333 K, destylowała frakcja butanolowo-wodna. Wydzieloną frakcję butanolowo-wodną rozdziela się, a butanol zawraca się do mieszaniny reakcyjnej. Destylację prowadzi się do zaniku wody w destylacie, po czym oddestylowuje się jeszcze 51 g butanolu. Otrzymany produkt zawiera żywicę w postaci około 50% roztworu w butanolu.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Powłoki utworzone z lakieru mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1300 g

- elastyczność 1 mm

- twardość 0,33

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 5

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 36 g (0,6 mola) mocznika w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu i do otrzymanego roztworu dodaje się 100 g butanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki sam jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 2 stopień

- odporność na zarysowanie 1100 g

PL 194 618 B1

- elastyczność 1 mm

- twardość 0,35

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r zykła d 6

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 4 g (0,07 mola) mocznika i 7,5 g (0,06 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny do otrzymanego roztworu dodaje się 100 g butanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1500 g

- elastyczność 10 mm

- twardość 0,38

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r zykła d 7

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 8 g (0,13 mola) mocznika i 5,5 g (0,04 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny do kolby dodaje się 100 g butanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1400 g

- elastyczność 9 mm

- twardość 0,49

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r zykła d 8

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 10 g (0,17 mola) mocznika i 3 g (0,02 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny do kolby dodaje się 100 g butanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1300 g

- elastyczność 7 mm

- twardość 0,51

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r zykła d 9

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 12 g (0,2 mola) mocznika i 3 g (0,02 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie pół godziny do kolby dodaje się 100 g butanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 2 stopień

- odporność na zarysowanie 1000 g

- elastyczność 0,52

- twardość 0,52 mm

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 10

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 12 g (0,2 mola) mocznika w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu, dodaje się 40 g metanolu. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po czasie reakcji równym 0,5 godziny włącza się próżnię. Wysokość ciśnienia w układzie reguluje się w taki sposób, aby z mieszaniny reakcyjnej, utrzymywanej

PL 194 618 B1 w temperaturze 333 K, destylowała frakcja metanolowo-wodna. Po oddestylowaniu około 40 g tej frakcji do mieszaniny reakcyjnej dodaje się metanol w ilości równej oddestylowanej frakcji i oddestylowuje się ponownie około 40 g frakcji metanolowo-wodnej. Operację tą powtarza się do momentu, gdy oddestylowana frakcja nie zawiera wody.

Produkt zawiera około 60% żywicy rozpuszczonej w metanolu. Dalszy sposób postępowania jest taki jak w przykładzie 1.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Utworzone powłoki mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1100 g

- elastyczność 7 mm

- twardość 0,43

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 11

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 12 g (0,1 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie 20 minut do kolby dodaje się 100 g butanolu. Następnie włącza się próżnię i oddestylowuje się frakcję butanolowo-wodną. Wydzieloną frakcję butanolowo-wodną rozdziela się, a butanol zawraca się do mieszaniny reakcyjnej. Destylację prowadzi się do zaniku wody w destylacie, po czym oddestylowuje się jeszcze 50 g butanolu. Otrzymany produkt rozpuszcza się w żywicy alkidowej.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Powłoki utworzone z lakieru mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 2300 g

- elastyczność 10 mm

- twardość 0,58

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

P r z y k ł a d 12

W kolbie wyparki rotacyjnej rozpuszcza się 19 g (0,15 mola) melaminy w 40 g (0,2 mola) 50% wodnego roztworu pentandialu o pH=9. Włącza się obroty kolby i zanurza się ją w łaźni wodnej o temperaturze 333 K. Po upływie 20 minut do kolby dodaje się 100 g butanolu. Następnie włącza się próżnię i oddestylowuje się frakcję butanolowo-wodną. Wydzieloną frakcję butanolowo-wodną rozdziela się, a butanol zawraca się do mieszaniny reakcyjnej. Destylację prowadzi się do zaniku wody w destylacie, po czym oddestylowuje się jeszcze 50 g butanolu. Otrzymany produkt rozpuszcza się w żywicy alkidowej.

Z otrzymanej żywicy sporządza się lakier identycznie jak w przykładzie 1.

Powłoki utworzone z lakieru mają następujące właściwości:

- przyczepność do podłoża 1 stopień

- odporność na zarysowanie 1400 g

- elastyczność 10 mm

- twardość 0,62

- odporność na działanie wody i alkoholu odporna.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Bezformaldehydowaeten/fikowanażywica aminowawedługwynalazku,zznmieenntym, że zawiera produkty OooOzoszaji moakoiOz i/lub mzlzmion, OiziezynOg orzz alkoholu Οι-Οθ.
2. 2. Żywiaz weOług zzstrz. 1, znamienna tym, ee jzOo OizIOeydO zzwierz peotzoOizl.
3. 3. Sposób otrznadwzoiz bezOormzlOeydOowej eterdOiOowzoej enwiay zmioowej, znamienny tym, ee w temperaturze 318-363 K prowzOzi się OooOeoszaję moazoiOz i/lub melzmion, OizlOeydOg orzz zlOoyolu Οι-Οθ, przn ozOmizrze zlOoyolu Οι-Οθ, ozstępoie ze śroOowisOz rezOaji Oestdlzadjoie usuwz się woOę wrzz z zlOoyolem Οι-Οθ, przn aznm stosuje się ozOmizr zlOoyolu, zbn po Oestnlzanjonm usuoięaiu woOn uznsOzć roztwór enwian w zlOoyolu.
4. 4. Sposób weOług zzstrz. 3, znamienny tym, ee jzOo OizlOeynO stosuje się peotzoOizl.
5. 5. Sposób weOług zzstrz. 3, znamienny tym, ee woOę oOOestnlowuje się z zlOoyolem wprowzOzzonm oOresowo Oo mieszzoion rezOanjoej
6. 6. Sppsóó waeług zzztrz. 3, zznmieeny tym, że ζΙ^οΙ wanoielora z oOOoztylowanat foazOji woOoo-zlOoyolowej zzwrzaz się Oo śroOowisOz rezOaji.