RU2097389C1

RU2097389C1 - Method of alkyd resin synthesis

Info

Publication number: RU2097389C1
Application number: RU96121186A
Authority: RU
Inventors: Михаил Вячеславович Сапрыкин; Валерий Павлович Лобанов; Яков Семенович Якушев; Павел Сергеевич Канинский
Original assignee: Михаил Вячеславович Сапрыкин; Валерий Павлович Лобанов; Яков Семенович Якушев; Павел Сергеевич Канинский
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: chemical technology, paint and varnish industry. SUBSTANCE: alkyd resin is produced by interaction of trimethylolpropane, dicarboxylic acid or its anhydride or acid and anhydride mixture or tall oil aliphatic acid anhydrides and butyl ester at their mass ratio = (26.5-28):(33-36.5): (36.2-40.5), respectively. Process is carried out at heating (at 215-240 C) for a few hours up to alkyd resin producing. Aliphatic acid butyl esters were obtained by esterification of tall oil aliphatic acids with butyl alcohol in the presence of p-toluenesulfoacid at 60-140 C, under pressure 70-100 mm mercury column, at mole ratio of aliphatic acid, sulfoacid and butyl alcohol = 1: 0.02:1.5. The modified alkyd resins were combined with melaminoformaldehyde resins to obtain coatings exhibiting the increased hardness. EFFECT: improved method of synthesis. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения связующих для лакокрасочных материалов горячей сушки. The invention relates to a method for producing binders for paints of hot drying.

Цель изобретения: повышение физико-механических свойств, улучшение показателей цветности лакокрасочных материалов горячей сушки и проведение синтеза алкидных смол с азеотропным отделением реакционной воды без введения азеотропного агента. The purpose of the invention: improving the physico-mechanical properties, improving the color performance of hot-drying coatings and synthesizing alkyd resins with an azeotropic separation of reaction water without introducing an azeotropic agent.

Цель достигается использованием в качестве модификатора бутиловых эфиров жирных кислот таллового масла. Известны методы получения алкидных смол модифицированных жирными кислотами [1-3] Для более полного и быстрого удаления воды, выделяющейся в ходе реакции поликонденсации добавляют азеотропный агент, в качестве которого чаще всего используется ксилол. В случае разгерметизации оборудования или при перегревании конденсатора ксилол может испариться, и реакция будет протекать медленно, поэтому необходим постоянный контроль за количеством азеотропного агента в зоне реакции, что создает определенные неудобства. При использовании бутиловых эфиров жирных кислот нет необходимости добавлять азеотропный агент, так как выделяющийся в ходе реакции бутанол служит азеотропным компонентом, и поликонденсация в предложенном способе проводится при 215-240^oС в течение 4-10 ч. Наиболее близким по техническому решению способом является [3] однако использование в качестве гидроксильного агента глицерина или пентаэритрита не приводит к хорошим результатам в предложенном методе. Светлые лаки с высокими физико-механическими показателями получаются при использовании в синтезе алкида: триметилолпропана в количестве 26,5-28% бутиловых эфиров жирных кислот в количестве 36,2-40,5% и фталевого ангидрида или смеси последнего с изофталевой кислотой 33-36,5% Проведение синтеза алкида при количествах реагентов и температурных условиях ниже или выше граничных приводит к нежелательным последствиям, как например к желатинизации алкида или снижению физико-механических показателей ЛКМ.The goal is achieved by using tall oil fatty acid butyl esters as a modifier. Known methods for producing alkyd resins modified with fatty acids [1-3] For a more complete and quick removal of the water released during the polycondensation reaction, an azeotropic agent is added, which is most often used xylene. In the event of equipment depressurization or when the condenser overheats, xylene may evaporate and the reaction will proceed slowly, therefore constant monitoring of the amount of azeotropic agent in the reaction zone is necessary, which creates certain inconveniences. When using butyl esters of fatty acids there is no need to add an azeotropic agent, since the butanol released during the reaction serves as an azeotropic component, and the polycondensation in the proposed method is carried out at 215-240 ^o C for 4-10 hours. The closest technical solution is [ 3] however, the use of glycerol or pentaerythritol as a hydroxyl agent does not lead to good results in the proposed method. Light varnishes with high physical and mechanical properties are obtained by using in the synthesis of alkyd: trimethylolpropane in the amount of 26.5-28% butyl fatty acid esters in the amount of 36.2-40.5% and phthalic anhydride or a mixture of the latter with isophthalic acid 33-36 , 5%. Synthesis of alkyd at quantities of reagents and temperature conditions below or above the boundary leads to undesirable consequences, such as gelatinization of alkyd or a decrease in the physical and mechanical properties of coatings.

Бутиловые эфиры жирных кислот получали этерификацией соответствующих жирных кислот бутиловым спиртом в присутствии п-толуолсульфокислоты при (60-140)^oС при пониженном (70-100 мм рт.ст.) давлении и при мольном соотношении жирные кислоты: сульфокислота бутиловый спирт 1:0,02:1,5 с последующей экстракцией непрореагировавших кислот 3%-ным водно-щелочным раствором, промывкой бутиловых эфиров жирных кислот водой и сушкой последних от воды.Fatty acid butyl esters were obtained by esterification of the corresponding fatty acids with butyl alcohol in the presence of p-toluenesulfonic acid at (60-140) ^o C at reduced (70-100 mm Hg) pressure and with a molar ratio of fatty acids: sulfonic acid butyl alcohol 1: 0 , 02: 1.5, followed by extraction of unreacted acids with a 3% aqueous alkaline solution, washing the butyl fatty acid esters with water, and drying the latter from water.

Физико-химические показатели использованных бутиловых эфиров жирных кислот таллового масла приведены в табл.1. The physicochemical parameters of the used tall oil fatty acid butyl esters are given in Table 1.

Пример 1. В колбу, снабженную мешалкой, прямым холодильником, термометром и капилляром для подачи азота загружают 252 г (286 мл, 0,76 г/мол) бутиловых эфиров жирных кислот таллового масла (БЭЖК), 183 г (1,37 г/мол) триметилолпропана (ТМП) и 238 г (1,61 г/мол) фталевого ангидрида (ФА). Затем включают обогрев, перемешивание, подают азот через капилляр, и реакционную смесь медленно нагревают до 215^oС и выдерживают при этой температуре до необходимого уплотнения (50-55 с в 50%-ном р-ре толуола по визкозиметру ВЗ-4). Реакционную смесь охлаждают до 100-150^oС и заливают расчетное количество ксилола или смеси растворителей.Example 1. In a flask equipped with a stirrer, a direct refrigerator, a thermometer and a capillary for nitrogen supply, 252 g (286 ml, 0.76 g / mol) of tall oil butyl fatty acid esters (BEFA), 183 g (1.37 g / mol) of trimethylolpropane (TMP) and 238 g (1.61 g / mol) of phthalic anhydride (FA). Then include heating, stirring, nitrogen is supplied through a capillary, and the reaction mixture is slowly heated to 215 ^o C and kept at this temperature until the necessary compaction (50-55 s in a 50% toluene solution using a VZ-4 viscometer). The reaction mixture is cooled to 100-150 ^o With and pour the calculated amount of xylene or mixture of solvents.

Примеры 2-6 проводят аналогично примеру 1. Examples 2-6 are carried out analogously to example 1.

Экспериментальные данные представлены в табл.2. The experimental data are presented in table.2.

Загружаемые компоненты представлены в таблице в виде соотношения, при этом постоянной оставалась загрузка бутиловых эфиров 252 г. Downloadable components are presented in the table in the form of a ratio, while the loading of butyl ethers of 252 g remained constant.

Полученные из алкидной смолы лаки в композиции с меламиноформальдегидными смолами К 421-02 и К 421-04 отличались высокими показателями твердости (М-3) 0,5-0,65 у.е. при толщине пленки 35-40 мкм и внешнего вида (цвет по ИМШ 15-30 мг I₂/100 см³).Varnishes obtained from alkyd resin in compositions with K 421-02 and K 421-04 melamine-formaldehyde resins were characterized by high hardness indices (M-3) of 0.5-0.65 cu at a film thickness of 35-40 microns, and appearance (color MHI 15-30 mg I _2/100 cm ^3).

Таким образом, предлагаемое техническое решение для процесса получения алкидных смол обладает новизной, так как не описано в патентной и техническое литературе и изобретательским уровнем, так как явным образом не вытекает из уровня технического развития. Thus, the proposed technical solution for the process of obtaining alkyd resins has a novelty, as it is not described in the patent and technical literature and inventive step, since it does not explicitly follow from the level of technical development.

Claims

A method for producing an alkyd resin by reacting a polybasic alcohol, a dicarboxylic acid, or its anhydride, or a mixture of acids, or anhydrides and monobasic fatty acids or their derivatives by heating, characterized in that tall oil butyl esters of tall oils are used, as a polybasic alcohol, trimethylolpropane and the process is carried out at a mass ratio of trimethylolpropane, butyl esters of tall oil fatty acids and dicarboxylic acid, or its anhydri and or mixtures of acids or anhydrides (26.5 28) (36.2 40.5) (33 36.5), respectively.