PL213951B1 - Nasycona żywica poliestrowa oraz sposób wytwarzania nasyconej żywicy poliestrowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest nasycona żywica poliestrowa oraz sposób wytwarzania nasyconej żywicy poliestrowej, przeznaczonej zwłaszcza do produkcji farb proszkowych poliestrowych i poliestrowo-epoksydowych. Farby te nanoszone są metodą lakierowania proszkowego, stosowaną do zabezpieczenia przedmiotów zarówno przed działaniem korozji, jak również do uzyskiwania powłoki dekoracyjnej.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 157795 sposób wytwarzania nasyconych poliestroli o budowie rozgałęzionej, zawierających na końcach łańcucha prawie wyłącznie grupy wodorotlenkowe przez transestryfikację i polikondensację w podwyższonej temperaturze mieszaniny estrów wielokarboksylowych kwasów pierścieniowych z alkoholami wielowodorotlenowymi, przy nadmiarze molowym grup wodorotlenkowych w stosunku do grup karboksylowych i estrowych z ewentualnym dodatkiem katalizatorów transestryfikacji, z jednoczesnym odbieraniem małocząsteczkowych produktów reakcji. Istota tego sposobu polega na tym, że ogrzewa się produkt uboczny powstający przy krystalizacji tereftalanu dwumetylu, przy czym produkt ten zawiera 5-30 części wagowych estru trójmetylowego kwasu trójmelitowego, 50-90 części wagowych estrów metylowych mieszaniny izomerów kwasu ftalowego i 2-15 części wagowych estrów metylowych jednokarboksylowych kwasów organicznych oraz ma liczbę kwasową 4-18 mg KOH/g i liczbę zmydlenia 460-620 mg KOH/g, z alkoholami wielowodorotlenowymi, zwłaszcza glikolem etylowym, dwuetylowym, trójetylowym, 1,2-propylenowym,

2-propylenowym, neopentylowym, gliceryną, trójmetylopropanem, trójmetyloetanem, heksanotriolem lub ich mieszaninami w temperaturze 170-240°C przy ciągłym mieszaniu i odbieraniu małocząsteczkowych produktów reakcji, głównie metanolu i wody i oddestylowaniem lotnych składników organicznych wprowadzonych z surowcami, zwłaszcza estrów metylowych jednokarboksylowych kwasów organicznych, do uzyskania poliestrolu o lepkości 50.000-500.000 mPa.s w temperaturze 25°C, najkorzystniej 120.000-280.000 mPa.s w temperaturze 25°C, liczbie kwasowej poniżej 4 mg KOH/g i liczbie hydroksylowej 200-320 mg KOH/g. Alkohole wielowodorotlenowe wprowadza się w takiej ilości, by na 1 mol sumy grup karboksylowych i estrowych przypadało 1,2-2,8 mola grup wodorotlenowych, przy czym alkoholi wielowodorotlenowych i trójmelitanu trójmetylu w sumie wprowadza się w ilości 20-30 części wagowych na 100 części wagowych wszystkich wprowadzonych do redukcji surowców, z tym, że trójmelitanu trójmetylu wprowadza się nie mniej niż 2 części wagowe na 100 części wagowych surowców. Poza tym, w celu przyspieszenia przebiegu transestryfikacji estrów metylowych i wielokarboksylowych kwasów pierścieniowych i alkoholi wielowodorotlenowych można stosować znane katalizatory na przykład octan cynku oraz prowadzić proces polikondensacji przy obniżonym ciśnieniu w reaktorze.

Z powyższego opisu patentowego wynika, że nasycone poliestrole o budowie rozgałęzionej zawierają w swym składzie recepturowym produkt uboczny powstający przy krystalizacji tereftalanu dwumetylu złożony z 5-30 części wagowych estru trójmetylowego kwasu trójmelitowego, 50-90 części wagowych estrów metylowych mieszaniny izomerów kwasu ftalowego, 2-15 części wagowych estrów metylowych jednokarboksylowych kwasów organicznych oraz posiadający liczbę kwasową 4-18 mg KOH/g i liczbę zmydlenia 460-620 mg KOH/g.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 160510 sposób wytwarzania poliestrów nasyconych do wyrobu poliuretanów przez polikondensację kwasów dwukarboksylowych z alkoholami wielowodorotlenowymi prowadzoną pod próżnią w atmosferze gazu obojętnego i w obecności katalizatorów polegający na tym, że przed rozpoczęciem reakcji polikondensacji wsad alkoholi wielowodorotlenowych poddaje się dodatkowej operacji, a mianowicie desorpcji tlenu, przy czym proces desorpcji prowadzi się w ten sposób, że po załadowaniu alkoholem wielowodorotlenowym reaktora wytwarza się w układzie reakcyjnym próżnię 10-20 133,322 Pa i w tych warunkach miesza się przez 20-30 minut, następnie rozpoczyna się proces polikondensacji znanym sposobem. Wprowadzenie operacji desorpcji pozwala na oczyszczenie glikoli od aldehydów znajdujących się w glikolu i z innych zanieczyszczeń lotnych, jak również oczyścić środowisko reakcji przed rozpoczęciem procesu ogrzewania.

Z kolei, w znanym z polskiego opisu patentowego nr 113872 sposobie wytwarzania poliestrów nasyconych polikondensację prowadzi się w dwóch etapach. W pierwszym etapie ogrzewa się cały wsad kwasu z częścią wsadu alkoholi wielowodorotlenowych, oddestylowując część wody kondensacyjnej, a następnie w drugim etapie dodaje się pozostałą ilość alkoholi wielowodorotlenowych, zbliżoną objętościowo do ilości oddestylowanej wody i kontynuuje się polikondensację. W końcowej fazie oddestylowania wody wytwarza się w układzie aparaturowym próżnię w celu usunięcia resztek wody

PL 213 951 B1 i ukierunkowania reakcji w kierunku wzrostu łańcucha poliestru. Po oddestylowaniu wody dodaje się katalizator i wygrzewa poliester do uzyskania pożądanych właściwości fizykochemicznych. W sposobie tym proces polikondensacji prowadzi się pod próżnią i w atmosferze gazu obojętnego, przy czym wsad składników wyjściowych ustala się w taki sposób, aby ilość grup OH w alkoholach wielowodorotlenowych była w nadmiarze w stosunku do ilości grup COOH w kwasach dwukarboksylowych. Jako alifatyczne kwasy dwukarboksylowe stosuje się zwłaszcza kwas adypinowy, glutarowy, bursztynowy lub ich mieszaniny z kwasem adypinowym. Jako alkohole wielowodorotlenowe stosuje się glikole, zwłaszcza glikol etylenowy, alkohole trój wodorotlenowe, zwłaszcza glicerynę, a także alkohol czterowodorotlenowy.

Celem wynalazku jest wytworzenie nasyconej żywicy poliestrowej w sposób umożliwiający zastosowanie jej do produkcji hybrydowych farb proszkowych.

Nasycona żywica poliestrowa według wynalazku składa się z 3-5 moli glikolu neopentylowego, katalizatora w ilości 0,05-0,5% wagowych w stosunku do proponowanej do uzyskania masy żywicy, 0,01-1 mola trójmetylolopropanu, 2-5 moli kwasu tereftalowego i 0,1-1,5 mola kwasu izoftalowego.

Istota sposobu wytwarzania nasyconej żywicy poliestrowej według wynalazku polega na tym, że prowadzi się trójetapowy proces technologiczny polegający na tym, że w pierwszym etapie do reaktora wdozowuje się 3-5 moli glikolu neopentylowego, po czym włącza się mieszadło i otwiera przepływ azotu tworząc poduszkę gazu obojętnego oraz włącza jego ogrzewanie, a w temperaturze 80-120°C w chwili całkowitego roztopienia się tego glikolu w drugim etapie tego procesu wdozowuje się katalizator w ilości 0,05-0,5% wagowych w stosunku do planowanej do wytworzenia masy żywicy, 0,01-1 mola trójmetylolopropanu i 2-5 moli kwasu tereftalowego, a otrzymaną masę reakcyjną ogrzewa się stopniowo do temperatury 225-245°C i utrzymuje się w tej temperaturze aż do osiągnięcia jej liczby kwasowej wynoszącej LK=10-20 mg KOH/g, a następnie wsad reaktora schładza się do temperatury 200 -220°C, po czym rozpoczyna się trzeci etap procesu polegający na włączeniu ogrzewania i przy zmniejszonych obrotach mieszadła wdozowaniu 0,1-1,5 mola kwasu izoftalowego oraz wygrzewaniu wsadu reaktora w temperaturze 210-240°C aż do chwili uzyskania przez masę reakcyjną LK=30-40 mg KOH/g i lepkości próbki żywicy wynoszącej 50.000-90.000 mPa.s mierzonej w temperaturze 165°C, po czym otrzymaną nasyconą żywicę w znany sposób wylewa się na tacę, schładza, kruszy i poddaje pakowaniu.

Właściwości otrzymanej sposobem według wynalazku nasyconej żywicy poliestrowej pozwalają na zastosowanie jej do produkcji farb proszkowych poliestrowych i poliestrowo-epoksydowych nanoszonych metodą lakierowania proszkowego. Powłoka lakierowa nanoszona tą metodą odznacza się dużą twardości i odpornością na ścieranie.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Skład recepturowy

Nazwa składnika	Ilość składnika
Glikol neopentylowy /NPG/	3-5 moli
Katalizator	0,05-0,5% wag. masy żywicy
Trójmetylolopropan	0,01-1 mola
Kwas tereftalowy	2-5 moli
Kwas izoftalowy	0,1-1,5 mola

P r z y k ł a d II

Sposób wytwarzania poliestru nasyconego ₃

Do czystego reaktora szklanego o pojemności 2 dm³, zaopatrzonego w kolumnę do rozdziału glikoli i wody kondensacyjnej, skraplacz wody, mieszadło oraz podłączenie do próżni i azotu, ładuje się pierwszą porcję surowców, to jest glikol neopentylowy (NPG) w ilości 395 g, po czym włącza się mieszadło, otwiera przepływ azotu tworząc „poduszkę gazu obojętnego”, a następnie włącza się ogrzewanie reaktora stosując elektryczną czaszę grzewczą z termostatem. W temperaturze 80-120°C w momencie całkowitego roztopienia się glikolu dozuje się drugą porcję surowców, to jest katalizator w ilości 0,3% wagowych w stosunku do planowanej masy żywicy, trójmetylolopropan w ilości 33 g oraz kwas tereftalowy w ilości 530 g, po czym masę reakcyjną ogrzewa się stopniowo do uzyskania temperatury

PL 213 951 B1

225-245°C i utrzymuje w tej temperaturze, zachowując przy tym temperaturę na szczycie kolumny poniżej 105°C. W tych warunkach prowadzi się pierwszy etap procesu aż do osiągnięcia liczby kwasowej LK=10-20 mg KOH/g, po czym kończy się pierwszy etap procesu i schładza wsad reaktora do temperatury 200-220°C. Z kolei, po osiągnięciu temperatury 200-220°C przerywa się chłodzenie i włącza ogrzewanie zmniejszając przy tym obroty mieszadła, a następnie dozuje się 185 g kwasu izoftalowego, po czym masę reakcyjną ogrzewa się w temperaturze 210-240°C do chwili osiągnięcia przez tą masę LK=30-40 mg KOH/g. Następnie, po osiągnięciu liczby kwasowej LK=30-40 mg KOH/g i lepkości próbki żywicy wynoszącej 50.000-90.000 mPa.s, mierzonej w temperaturze 165°C otrzymaną żywicę wylewa na tacę i schładza, a po jej skruszeniu pakuje w znany sposób.

Otrzymana żywica posiadała następujące parametry fizykochemiczne: wygląd - bezbarwne lub jasnożółte płatki lepkość w 165°C - 50.000-90.000 [mPa.s] barwa w skali „b” - max. 15 liczba kwasowa - 30-40 mg KOH/g

Claims (2)

1. Nasycona żywica poliestrowa zawierająca glikol neopeptylowy, trójmetylolopropan, kwas tereftalowy i kwas izoftalowy, znamienna tym, że składa się z 3-5 moli glikolu neopentylowego, katalizatora w ilości 0,05-0,5% wagowych w stosunku do proponowanej do uzyskania masy żywicy, 0,01 -1 mola trójmetylolopropanu, 2-5 moli kwasu tereftalowego i 0,1-1,5 mola kwasu izoftalowego.

2. Sposób wytwarzania nasyconej żywicy poliestrowej z użyciem glikolu neopeptylowego, trójmetylolopropanu, kwasu tereftalowego i kwas izoftalowego, znamienny tym, że prowadzi się trój etapowy proces technologiczny polegający na tym, że w pierwszym etapie do reaktora wdozowuje się

3-5 moli glikolu neopentylowego, po czym włącza się mieszadło i otwiera przepływ azotu tworząc poduszkę gazu obojętnego oraz włącza jego ogrzewanie, a w temperaturze 80-120°C w chwili całkowitego roztopienia się tego glikolu w drugim etapie tego procesu wdozowuje się katalizator w ilości 0,05-0,5% wagowych w stosunku do planowanej do wytworzenia masy żywicy, 0,01-1 mola trójmetylolopropanu i 2-5 moli kwasu tereftalowego, a otrzymaną masę reakcyjną ogrzewa się stopniowo do temperatury 225-245°C i utrzymuje się w tej temperaturze aż do osiągnięcia jej liczby kwasowej wynoszącej LK=10-20 mg KOH/g, a następnie wsad reaktora schładza się do temperatury 200-220°C, po czym rozpoczyna się trzeci etap procesu polegający na włączeniu ogrzewania i przy zmniejszonych obrotach mieszadła wdozowaniu 0,1-1,5 mola kwasu izoftalowego oraz wygrzewaniu wsadu reaktora w temperaturze 210-240°C aż do chwili uzyskania przez masę reakcyjną LK=30-40 mg KOH/g i lepkości próbki żywicy wynoszącej 50.000-90.000 mPa.s mierzonej w temperaturze 165°C, po czym otrzymaną nasyconą żywicę wylewa się na tacę, schładza, kruszy i poddaje pakowaniu.