Способ получения лакокрасочных материалов из водных суспензий пигментов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„ 1028

3{5п С 09 D 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 О

{. — ()

6-он<с,н,), H ABTOPCHOf4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3270533/23-05 (22) 31.12.80 (46) 15.07.83.. Бюл. Р 26 (72) A.Ä. Яковлев, И.A. Козлов, В.С. Раммо и Е.М. Артамонов (71). Ленинградский ордена Октябрьской Революции н ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 667.632(088.8} . (56).1. Авторское свидетельство СССР

Р 142364, кл. С 09 0 17/00, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 82175, кл. С 09 D 17/00, 1940.

2; Патент Франции Р 2415649, кл. С 09с3, опублик. 1972.

4. Авторское свидетельство СССР .Р 819140, кл.. С 09 D 7/14 1978 (прототнп) . (54) (57 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ВОДНЫХ СУСПЕНЗИИ ПИГМЕНТОВ путем обработки водной суспензии пигментов поверхностноактивным веществом, последующего добавления органического растворителя, удаления воды и совмещения с пленкообразующнм, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью yapcele= ния технологии способа, улучшения малярно-технических свойств лакокрасочных материалов и физико-механических свойств покрытий на их основе, в качестве поверхностно-активного вещества используют водоразбавляемый алккдный олигомер общей формулы где )(- остаток кислот льняного масла илк синтетических . жирных кислот С -С

Ь - 1,2,3,..., и после добавления органического растворителя прибавляют кислоту, выбранную из группы, включающей уксусную, муравьиную,соляного кислоты.

1028700. Изобретение относится к получению лакокрасочных составов. путем перевода пигмента из водной фазы в органическую среду пленкообразующего, минуя стации Фильтрации, сушки и диспергирования пигмента.

Для этой цели используют разпичные методы: непосредственное смешение малоконцентрированной водной суспензии пигмента со связующим с получением масляных гранул 1, исполь- )0 зование пигментов с гидрофобной поверхностью (2) °

Недостатком данных методов являет ся применение ограниченного числа пигментов и индйвидуального в каждом случае подбора пленкообразующего, Известен способ, включающий в себя гидрофобизацию порошков, окислов, пигментов обработкой органосилаксанами в присутствии щелочного катали- р() затора с последующим нагреванием„

1рабочей смеси в течение 15 мин ).3.(..

Этот способ сравнительно прост, позволяет снизить затраты времени на приготовление лакокрасочных ком- 25 позиций, но он не устраняет таких трудоемких операций, как фильтрация и сушка пигмента (необходима предварительная влажность порошка 1,5-2%) и диспергирование пигмента в лакокрасочном пленкообраэователе. Данный метод приводит к дополнительным затратам энергии на нагревание. Органосилоксан плохо совмещается пленкообраэователями, что влияет на качество получаемых йокрытий . 35

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения красок (лакокрасочных матери алов) из водных пигментных суспензий путем обработки при 20-50 С 10-20 мин40 поверхностно-активным веществом (стеарилхромилхлорид, стеарилалюминийнитрат и т.д.), последующего добавле" ния органическог. растворителя (хло. роформ, четыреххлористый углерод 45 и т.д.) при перемешивании, удаления воды и дальнейшего совмещения с пленкообразующим (алкидные смолы, мочевино-,меламино- и Фенолформальдегидные смолы, зпоксидные смолы и др.) .Я5() !

В известном способе процессы обработки пигмента и отделения воды, диспергирования пигмента в растворителе и смешения с пленкообразующими проводятся на различном оборудо» ванин (в смесителях со скоростью мешалки 20-80, 2000-3000, 50 150 об/мин), ПАВ, предлагаемые в из вестном способе, являются дорогими и дефицитными продуктами (ограниченно 60 применяются для гидрофобизации тканей). Кроме того, известный способ не позволяет достичь значительного улучшения малярно-технических свойств красок и покрытий на их основе. 65

Цель изобретения - упрощение тех« нологии способа, улучшение малярнотехнических свойств лакокрасочных материалов и Физико-механических свойств покрытий на их о нове.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .получения лакокрасочных материалов из водных суспензчй пигментов путем обработки водной суспензии пигментов поверхностно-активным веществом, последующего добавления органического растворителя, удаления воды и совмещения. с пленкообразующим, в качестве поверхностно-активного вещества используют водоразбавляемый алкидный олигомер общей Формулы

О

° О О,С 0-С-Ъ

I 4 I

Z -O- -O-eK(- C- СН вЂ” 011

Ъ

l 3 ИС-0-0-R

В g о и

С 0

h-ън(с,н,1, где К - остаток кислот льняного масла или синтетических жирных кислот С -С

И 1,2,3... и после добавления органического

I растворителя добавляют кислоту, выб ранную из группы, включающей уксусную, муравьиную, соляную кислоты.

В качестве пигментов используют

:как осадочные пигменты, например

:цинковые и свинцовые крона, желтый

,желеэоокисный пигмент-, так и пигмен-, ты, прошедшие в процессе получения водную обработку: титановые белила, литопон и др. Пигменты могут использоваться в смеси с наполнителями.

В качестве растворителей используют хлорированные углеводороды (четыреххлористый углерод> хлороформ и.др3, их смеси с алифатическими и ароматическими углеводородами при условии, что плотность полученной смеси не менее 1,1 г/см .

Ъ

В качестве пленхообразующих используют глифталевые, пентафталевые, меламино-,мочевино",фенолформальде гидные олигомеры и лаки, эпоксидные и т.д, Способ реализуется в несколько этапов.

Первая стадия заключается в обра. ботке поверхности пигмента дифильны-, ми молекулами водоразбавляемого алкидного олигомера. Полиэфир вводят, в пигментную суспензию при 20-25 С в . виде раствора с таким условием, что« бы его концентрация составйла 0,51,5 Ф к весу пигмента при рН 8,2-9.

Процесс проводят при интенсивном перемешивании в течение 3 мин.Следующей стадией является добавление несмешива. ющегося с водой органического раство1028700

pi

0 0 Н С "0-С-(СИ 9 г(У S и -о-с-с и -с-о-сн-с-сн -o; ои я

С=О ! н с-о-а-(сн ) -сн г ВfP У

ОаН (Сгиб), 0

И

О Н2С-0-C-(СН) -CH= CH-CH -CH= CH-(CH )

И 0 Я(27 г 2Ф 3, и -0-с-с и -с-О "си -с-сн -О- 0Н

l б я г 2

g l7

С=О

Н С О-С-(СИ J -СИ-СИ" СК -CH- СИ-СИ -CH CH-СН2-ЩЪ:

0@Н(С и ) 60

65 рителя с последующей нейтрализацией раствора до рН 6,5 путем добавления кислоты. Затем осуществляют отделение органической фазы от водной и совмещение пигментной суспензии в органическом растворителе с пленкообразующим. Этот процесс проводят на скоростном смесителе. Общая продолжительность процесса и всех технологических операций не превышает

15 мин. 30

Пример 1. В водную суспензию цинкового грунтовочного крона при нормальных условиях добасляют раствор водоразбавляемого алкидного олигомера до получения койцентрации 0,5%35 к массе пигмента и интенсивно переме шивают 3-6 мин. Затем добавляют смееь ксилола с четыреххлористым углеводородом в соотношении 3:2 (P=l,2 г/см )

- и одновременно добавляют уксусную 20 кислоту до получения рН 6,5. Затем в течение 4«7 мин смесь отстаивается и расслаивается, воду удаляют, образовавшуюся органическую суспенэию совмещают с пленкообраэующим (глифталевым лаком) на скоростном смесителе.

В приведенных примерах,(табл. 1) используют пигменты в виде водных паст (70-85% Н90), взятых на стадии фильтрации (перед сушкой). в технологическом процессе нх производства.

Пигменты индивидуально обрабатывают водораэбавляемьм пентатримеллитовым модифицированным олигомером (иэ расчета получения концентрации 1,5В) 35 переводят в смесь растворителей, отделяют воду и пасты пигментов в растворителе совмещают с пленкообразователем в скоростном смесителе (И-1500 об/мин) в течение 15 мин. 40

Условия проведения обработки пигментов и наполнителей аналогичны приме ру 1. В качестве нейтрализатора водной суспенэии пигментов могут быть использованы кроме уксусной кислоты муравьиная кислота или соляная кислота.

Ниже приведены примеры 5 и б, иллюстрирующие получение алкидного

В примере 1 пигмент обрабатывают олигомером, полученным по примеру 5; в примере 3 — модификатором, полу,ченным по примеру бг в примере 2— модификатором, полученным по примеру 5g в примерах 3 и 4 - по примеру б. олигомера, используемого в данном способе в качестве поверхностно-активного вещества.

П р и и е р 5 (получение Олигомера). В трехгорлую колбу с мешалкой обратным холодильником, термометром загружают 95 г диэфира пентаэритрита и жирных кислот масел (выпускаемого промышленностью по ТУ 6-10-871-75), 40 г тримеллитого ангидрида и нагревают 1,5 ч до 180 С, отсоединяют обратный холодильник, подсоединяют ловушку воды и ведут процесс поликонденсации до кислотного числа 80,95 мг K08/г (3-4 ч). Затем массу охлаждают до 70-60 С и добавляют 19 г триэтиламина при перемешивании. lloлучеиный алигомер имеет коричневый цВет и растворим в воде. При добавлении 140 г воды получают 45%-ный раствор с вязкостью 70 П PH 8,5-9

Формула получаемого олигомера1

rl p и м е р 6. В TpexropJlyle xan бу загружают 87 г рафинированного льняного масла, 15 г пентаэритрита, 0,2 г карбоната натрия и нагревают до 245 при перемешивании. Реакцию переэтерификации проводят до получения продукта, растворимого в этиловом спирте-ректификате, затем температуру понижают до 180 С, добавляют 40 г тримеллитового ангидрида, подсоединяют ловушку воды и ведут процесс полиэтерификации до кислотного числа 80-95 мг KOH/ã (3-4 ч).

Массу охлаждают до 60-70, добавляют

19 г триэтиламина. Полученный олигомер имеет коричневый цвет, растворяется в воде, при добавлении

140 r воды получается 45%-ный растsop с вязкостью 80 П, PH 8,5-9.

Формула полученного олигомераг

В качестве пленкообразующих при получении лакокрасоЧных материалов согласно предлагаемому способу используют лак глифталевый. Используют лак ГФ-046, выпускаемый промыаленностью по ТУ 6-10-612-76, представляющий собой 50%-ный раствор вЫ1028700

Таблица1

Компоненты

14

Лак пентафталевый ПФ-060н ГОСТ бб

69

° еев е ему ю сыхающей глифталевой смолы в кснлоле с вязкостью 55 с при 20 по В3-4.

Лак пентафталевый ПФ-060н, выпускаемый промышленностью по ТУ,6-10-

612-76, представляющий собой 52%-ный раствор высыхающей пентафталевой смо- 5 лы в смеси уайт-спирита и ксилола

1: 1 с вязкостью 75 с при 20е по В3-4 ° Лак меламиноформальдегидный, выпус». каемый по Ту 6-10-760-74, представляющий собой 49%-ный раствор мела- 10 .миноформальдегидной, фенолформальдегидной и алкидной смол в смеси ксилола, бутилацетата, зтилцеллозольва 50г20:30 с вязкостью 90 с при

20 по В3-4; лак мочевинный МЧ-52, 15 выпускаемый промышленностью по Ту

6-10-767-74, представляющий собой

Двуокись титана РО-2

ГОСТ 9808-65

Крон свинцовый желтый 1_#_-2

ГОСТ 478-75

КрОн свинЦОВый лимОнный

КЛ-1 ГОСТ 478-75

Белила цинковые сухие

БЦО-М ГОСТ 5-16 1-69

Пигмент желтый железоокисный

Ж-1 ГОСТ 16172-72

Микробарит ТУ 6-10-943-76

Четыреххлористый углерод

ГОСТ 4-75,Хлороформ ГОСТ 20015 74

Уайт-спирит ГОСТ 3134-78

Ксиющл ГОСТ 9949-76

Лак мочевинный МЧ-52:

ТУ 6-10-767-74

Лак фенолформальдегидний .

ФЛ-582 Т2-6-1 0-12 36-7 7

Лак меламинный МЛ-.591

ТУ" 6-10-760-74

В примере 2-4 для нейтрализации используют муравьиную (25%-ную), дрлянУю (Званую)кислоты. Выбор йей50%-ный раствор пластифицированной мочевиноформальдегидной смолы в бутаноле, сольвенте, зтиловом спирте и уайт-спирите с вязкостью 100 с при 20 по В3-4 лак фенолформальдегидный ФЛ-582, выпускаемый по

ТУ 6-10-1236-76, представляющий собой 38%-ый раствор фенолформальде.гидной смолы и плавленного янтаря с тунговым маслом в смеси уайт-спи рита, этанола, бутанола и этилцел лозольва с вязкостью 35 с при 20 по ВЗ-4.

В табл, 1.указаны компоненты композиций используемые при получении лакокрасочных материалов предлагаемым способом.

Содержание, Ъ,по примерам

° 1 ° t трализатора.практически не влияет .иа свойства композиций и покрытий.

1028700

8 ванием в качестве поверхностно-ык тинного вещества хромолана и предлагаемым способом.

В табл. 2 приведены свойства .лакокрасочных материалов, полученных известным способом с использоТ а б л и ц а 2

Пример ((3 ) Свойства

Известный

1 2

Вязкость по вискозиметру

ВЗ-4 при 20 С, c . . 40-45

35-40 35-40 30"35

Степень перетира по методу клина

12 14

l0 12

Глянцевый

Внешний вид пленки

Глянцевый.

Прочность пленки на разрыв, МПа о

4,8-4, 5

5,8

5,2

6,5

6,0

Прочность пленки при ударе, кгс.см

50. 50

50

Изгиб покрытия, мм по ГОСТ 6806-73

Модуль растяжения, кн/м 116

62

ОЮ2

0,25, 0,25 0,3

0,4

100 80

Режим высыхания, С

60

Продолжительность высыхания до степени 3, ч 24

0,5

Паропроницаемость, мг/см 1,02

1t20

0,94

1,24

Адгеэия по ГОСТ 15140-69, балл 1

Предлагаемый способ улучшает прочностные характеристики, паропроницаемость и дисперсность пигмента по клину . Улучшение степени

45 перетира дает воэможность заменять .пигменты дешевыми наполнителями.

Составитель Т. Бровкина

Редактор Н..Воловик Техред Н.Тепер Хорректор А. Ференц

Заказ 4892/23 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, .г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Твердость пленки по. маятниковому прибору

М-З, усл. ед.

20-2 5Глянцевый