Способ получения связующего для покрытия бумаги

 

Использование: для получения связующего на основе уралкидных смол, предназначенных для поверхностной обработки и отделки различных материалов на бумажной основе. Сущность: растительное масло или его жирная кислота модифицируют полиолом, затем продукт модификации обрабатывают дикарбоновой кислотой или ее ангидридом и эфиром канифоли с кислотным числом 120-130 мг/КОМ и т. пл. 130-145^oС в количестве 5-30 мас.% от массы карбоксилсодержащего олигоэфирполиолда, а затем ди- или полиизоцианатом в среде органического растворителя. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения связующих на основе уралкидных продуктов, предназначенных для использования в качестве лакокрасочных и других покрытий для поверхностной обработки и отделки различных материалов на бумажной основе (декоративных, этикеточных бумаг, обоев, ценных бумаг и т.д.).

Известен способ получения связующего для различных покрытий путем взаимодействия олигоэфира, модифицированного касторовым маслом, с изоцианатным компонентом, в присутствии смеси N, N' замещенного алифатического амина с алифатическим спиртом С₄-С₉ при соотношении 1:2,5-5 соответственно [1] Полученное этим способом связующее для покрытий воздушным способом на основе уралкидной смолы, обеспечивая составам покрытия для бумаги с их использованием показатели по скорости высыхания, твердости и защитным свойствам, не придает им печатных свойств.

Известен также способ получения связующего для красочных покрытий бумаги, включающий взаимодействие масла, предпочтительно кокосового, с оксидом свинца и триметилолпропаном при перемешивании, охлаждение полученного продукта и обработку полученного олигоэфирпоолиола полиизоцианатом, преимущественно изофорондиизоцианатом, в присутствии дибутилдилаурата олова в среде органического растворителя, например, этанола [2] Полученное связующее представляет собой невысыхающую уралкидную смолу, используемую в производстве печатных красок для бумаги, обладающих высокими печатными свойствами и улучшающих смачиваемость пигмента, что в свою очередь способствует повышению степени лоска и стойкости к истиранию отпечатанных на бумаге материалов.

Однако использование такого связующего для покровных составов для бумаги приводит к недостаточной химической стойкости покрытий.

Ближайшим аналогом изобретения является способ приготовления связующего для покрытия бумаги путем модификации полиола растительным маслом или его жирной кислотой, взаимодействия продукта модификации с дикарбоновой кислотой или ее ангидридом и канифольсодержащим продуктом обработки полученного карбоксилсодержащего олигоэфирполиола изоцианатом в среде органического растворителя [3] Согласно этому способу в качестве канифольсодержащего продукта используют модифицированную канифолью фенольную смолу.

Полученное связующее представляет собой продукт взаимодействия растительного масла, например, соевого, с дикарбоновой кислотой, например, изофталевой, модифицированной канифолью фенольной смолы и изоцианатом, например, толуолдиизоцианатом.

Однако обладая достаточно высокими печатными свойствами, состав красочного покрытия, полученный с использованием приготовленного связующего, не позволяет обеспечить высокую скорость высыхания покрытия на бумаге и обеспечить достаточно быстрое время его полного закрепления.

Целью изобретения является улучшение печатных свойств бумаги и ее эксплуатационных характеристик за счет повышения скорости высыхания покрытий на бумаге и уменьшения времени их полного закрепления при сохранении высокой химической стойкости покрытия.

Это достигается тем, что в способе получения связующего для покрытия бумаги путем модификации полиола растительным маслом или его жирной кислотой, взаимодействия продукта модификации с дикарбоновой кислотой или ее ангидридом и канифольсодержащим продуктом и последующей обработки полученного карбоксилсодержащего олигоэфирполиола ди- или полиизоцианатом в среде органического растворителя, в качестве канифольсодержащего продукта используют эфир канифоли с кислотным числом 120-150 мг КОН/г и температурой плавления 130-145^oС в количестве 5-30% от массы карбоксилсодержащего олигоэфирполиола.

При этом в качестве полиола (многоатомного спирта) используют пентаэритрит, дипентаэритрит, триметилолпропанглицерин или их смеси. В качестве растительных масел используют льняное, соевое, хлопковое, подсолнечное, а также жирные кислоты таллового масла; в качестве дикарбоновых кислот и их ангидридов используют фталевую, изофталевую, тетраизофталевую. В качестве ди- или полиизоцианата используют 2,4-толуилендиизоцианат, смесь изомеров 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианата и/или их соотношение 80/20 и 65/35 соответственно, 4,4-дифенилметандиизоцианат, полифениленполиизоцианат. В качестве канифольсодержащего продукта используют эфиры канифоли с температурой плавления 130- 145^oС и кислотным числом 120-150 мг КОН марки РЦ-12 (продукт взаимодействия канифоли, фумаровой кислоты и пентаэритрита) и марки РЦ-15 (продукт взаимодействия канифоли, малеионового ангидрида и пентаэритрита).

Предлагаемое уралкидное связующее, модифицированное канифольсодержащим продуктом, получают следующим образом: в реакторе при интенсивном перемешивании нагревают растительное масло с водным раствором едкого натра в токе углекислого газа до 245-265^oС. Затем при этой температуре загружают полиол и выдерживают реакционную массу до полной растворимости продукта переэтерификации в этиловом спирте при соотношении 1:5. Затем реакционную массу охлаждают до 150-180^oС, при этой температуре вводят РЦ-15 и выдерживают в течение 1 ч. После этого реакционную массу охлаждают до 130^oС, загружают фталевый ангидрид и выдерживают полученный олигоэфирполиол, модифицированный РЦ-15, до кислотного числа 55-65 мг КОН/г.

В случае использования жирных кислот растительных масел стадия переэтерификации исключается. В этом случае получение олигоэфирполиола осуществляется взаимодействием жирных кислот с избытком полиола с последующим взаимодействием с дикарбоновой кислотой или его ангидридом и введением эфира канифоли.

Для удаления следов воды проводят азеотропную отгонку следов воды с толуолом при 80-110^oС и вакууме 600-650 мм рт.ст.

Полученные таким образом карбоксилсодержащие олигоэфирполиолы растворяют в углеводородных растворителях (уайт-спирите, ундекане или их смесях), нагревают до 75- 80^oС, после чего загружают изоцианат в течение 2-6 часов.

При этом температура реакционной массы должна оставаться на уровне 75-85^oС. После загрузки всего количества изоцианата реакционную массу выдерживают при указанной температуре до содержания изоцианатных групп не более 0,5% затем вводят N, N'- замещенный алифатический амин для стабилизации смолы.

Полученная таким образом уралкидная смола, модифицированная эфиром канифоли (РЦ-15) имеет молекулярную массу 2000-2500, содержание карбоксильных групп 50-65, содержание аддукта канифоли 5-30% Для определения свойств, времени закрепления, скорости высыхания, времени закрепления и химстойкости бумаги готовят печатные краски традиционным способом.

В раствор связующего (уралкидной смолы) вводят пигменты, наполнители, сиккативы, специальные добавки и растворители. Смесь перемешивают сначала на диссольвере, а затем перетирают на трехвалковой краскотеречной машине до степени перетира 10-15 мкм.

В табл. 1 представлены примеры способа получения связующего уралкидной смолы, включая их состав, контрольные примеры (5 и 6) и прототип. В табл. 2 представлены составы красок и данные по свойствам покрытий на основе уралкидных смол.

В качестве связующего берут продукт реакции модифицированной соевым маслом алкидной смолы на основе изофталевой кислоты и пентаэритрита, дополнительно модифицированной канифольно-малеиновой смолой, с толуилендиизоцианатом (см. пример 4 к патенту США N 4148767).

Из табл. 2 видно, что предлагаемый способ обеспечивает получение связующего, которое при использовании в покрытиях на бумаге, в частности, в печатных красках, обеспечивает бумаге улучшенные печатные свойства и другие эксплуатационные характеристики за счет снижения времени закрепления краски на бумаге, ускорения полного высыхания краски, а также повышения химической стойкости.

Формула изобретения

Способ получения связующего для покрытия бумаги путем модификации полиола растительным маслом или его жирной кислотой, взаимодействия продукта модификации с дикарбоновой кислотой или ее ангидридом и канифольсодержащим продуктом и последующей обработки полученного карбоксилсодержащего олигоэфирполиола ди- или полиизоцианатом в среде органического растворителя, отличающийся тем, что в качестве канифольсодержащего продукта используют эфир канифоли с кислотным числом 120 150 мгКОН/г и температурой плавления 130 - 145^oС в количестве 5 30 мас. карбоксилсодержащего олигоэфирполиола.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3