Олигоэфируретановый модификатор для нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов

 

Изобретение относится к олигоэфируретановому модификатору для нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов - лаков, эмалей. Олигоэфируретановый модификатор представляет собой продукт полиприсоединения полиоксипропиленгликоля с мол.м. 1000 и толуилендиизоцианата, полученный при молярном соотношении NCO- и ОН-групп, 0,70 : 1 соответственно. Технический результат - уменьшение вязкости олигоэфируретанового модификатора при сохранении комплекса эксплуатационных характеристик нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов, содержащих его, и расширение ассортимента сырья для его получения. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области получения полиуретановых материалов, а именно к олигоэфируретановым модификаторам, предназначенным для улучшения комплекса эксплуатационных характеристик нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов (лаки, эмали).

Известны олигомерные эфируретаны, типа олигоуретантетролов (А. с. СССР N 474545, кл. C 08 G 22/08) или олигоуретантриолов (А.с. СССР N 455978, кл. C 08 G 22/08), рекомендуемые в качестве высокомолекулярных пластификаторов и модифицирующих соединений для различных типов полимерных композиций. Однако указанные выше олигоэфируретаны ограниченно совместимы с нитроцеллюлозой (коллоксилином) в ее растворах, а также по причине своего разветвленного строения они существенно повышают вязкость нитроцеллюлозных растворов, что не позволяет получать лакокрасочные композиции с высоким сухим остатком. Кроме того, большая концентрация гидроксильных групп в составе таких пластификаторов увеличивает сродство содержащих их композиций к воде, то есть уменьшает водостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является олигоэфируретановый модификатор для нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов олигоуретандиол марки "Пластур РК-0130" (ТУ 84-7509103.351-92), представляющий собой линейный продукт полиприсоединения политетраметиленэфиргликоля (полифурита) и толуилендиизоцианата, полученный при мольном соотношении между NCO-группами диизоцианата и OH-группами полифурита, равном 0,98-1,02 (Патент РФ N 2017773, кл. С 09 D 101/18 - прототип).

Олигоэфируретан "Пластур РК-0130" выпускается в виде 30-45% раствора в бутилацетате. Условная вязкость такого раствора, определенная по ГОСТ 8420-74 на вискозиметре B3-246 с диаметром сопла 6 мм при температуре (20±0,5)^oC, составляет 100-300 с. С использованием модификатора "Пластур РК-0130" в настоящее время выпускаются нитроцеллюлозные эмали типа "Гамма-11" (ТУ 84-7507808.36-92), "Гамма-12" (ТУ 84-7509103.376-93) и лаки типа "Колур", "Колур-М" (ТУ 84-07509103.399-93), паркетный лак (ТУ 84-7507808.76-94).

Недостаток известного полиуретанового модификатора заключается в том, что, как и предыдущие модификаторы-аналоги, он имеет высокую вязкость, что приводит соответственно к высокой вязкости нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов. Для того чтобы сделать вязкость этих материалов пригодной для их нанесения прогрессивными методами окраски, необходимо разбавление органическими растворителями, что сокращает сухой остаток лакокрасочных материалов до 30% и менее, а также делает такие эмали и лаки неконкурентноспособными и экологически неполноценными.

Кроме того, применяемый для синтеза "Пластура РК-0130" полифурит имеет ограниченную сырьевую базу (растительное сырье) и в настоящее время в России не производится.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, - уменьшение вязкости олигоэфируретанового модификатора при сохранении комплекса эксплуатационных характеристик нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов, содержащих его, и расширение ассортимента сырья для его синтеза.

Решение сформулированной выше задачи достигается за счет того, что в отличие от известного модификатора на основе полифурита предлагаемый олигоэфируретановый модификатор для нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов представляет собой продукт полиприсоединения полиоксипропиленгликоля с молекулярной массой 1000 и толуилендиизоцианата, полученный при молярном соотношении между NCO-группами диизоцианата и OH-группами полиоксипропиленгликоля 0,70: 1,0.

Новизна изобретения заключается в том, что использование вместо полифурита полиоксипропиленгликоля с молекулярной массой 1000 (торговая марка "Лапрол-1052" по ТУ 6-05-2035-87) позволяет получать олигоэфируретановый модификатор с вязкостью, меньшей, чем у модификатора прототипа, имеющего одинаковую молекулярную массу. Вязкость нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов с содержанием таких модификаторов изменяется аналогично, а качество полученных покрытий при замене модификаторов друг на друга не ухудшается. Преимущество заключается и в том, что для синтеза "Лапрола-1052" применяется отечественное синтетическое сырье - окись пропилена, производимая в промышленном масштабе на многих химических предприятиях России. Полиоксипропиленгликоль, к тому же, на 50% дешевле полифурита.

Толуилендиизоцианат может использоваться в виде 2,4-изомера (продукт 102-Т по ТУ 113-38-95-90) или в виде смеси 2,4- и 2,6- изомеров (ТДИ-80/20; ТДИ-65/35 по ТУ 113-03-340-84).

Приведенные мольные соотношения между NCO- и OH-содержащими исходными реагентами модификатора оптимальны и определены экспериментальным путем. При мольном отношении NCO/OH < 0,7 получаемый олигоэфируретановый модификатор обладает невысокой эффективностью с точки зрения улучшения комплекса эксплуатационных характеристик нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов. Молярное отношение > 1,0 нецелесообразно, так как в этом случае затруднена воспроизводимость молекулярной массы (вязкости) образующегося продукта.

Синтез олигоэфируретанового модификатора осуществляется путем взаимодействия полиоксипропиленгликоля с толуилендиизоцианатом, аналогично описанному в патенте (Патент РФ N 2091406, кл. C 08 G 18/08, C 09 D 101/18). Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Синтез образцов олигоэфируретана на основе полиоксипропиленгликоля с молекулярной массой 1000 и толуилендиизоцианата проводился в растворе бутилацетата марки "А" (ГОСТ 8981-78) с использованием трехгорлой колбы, снабженной обратным холодильником, термометром и механической мешалкой. Температура синтеза (125±2)^oC; продолжительность синтеза 3-5 ч; массовая доля бутилацетата марки "А" в смеси о исходными реагентами - 30%; полифурит и полиоксипропиленгликоль сушили до влажности не более 0,05%. После синтеза полученный полуфабрикат разбавляли бутилацетатом марки "Б" (ГОСТ 8981-78) до требуемой концентрации олигоэфируретана в растворе. Условия синтеза и характеристики образующихся продуктов приведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что при одинаковом содержании полученных полимеров в растворе бутилацетата (42%) вязкость олигоэфируретановых модификаторов на основе "Лапрола-1052" ниже, чем вязкость модификатора на основе полифурита даже для образцов, синтезированных при одинаковом мольном соотношении NCO/OH (образцы 1 и 4).

Пример 2. В табл. 2 приведены сравнительные характеристики нитроцеллюлозных лакокрасочных композиций, содержащих известный олигоэфируретановый модификатор "Пластур РК-0130" и модификаторы, полученные с использованием "Лапрола-1052". Лакокрасочные композиции готовили по общепринятой для нитроцеллюлозных эмалей технологии. Готовые композиции наносили на предварительно загрунтованные металлические поверхности окунанием. Содержание компонентов в рецептуре следующее, мас.%: Лаковый коллоксилин (ГОСТ 5936-86) - 9,3 Алкидная смола N 130 (ТУ 6-10-1209-76) - 9,8 Олигоэфируретановый модификатор (в расчете на сухую массу) - 5,0 Пигментная паста "СВП" (ТУ 84-186-88) - 9,2 Смесь дибутилфталата (ГОСТ 8728-77) и касторового масла (ГОСТ 6757-73) в соотношении 1:1 - 2,0 Смесь растворителей и разбавителя - Остальное до 100 Таким образом, заявляемый олигоэфируретановый модификатор имеет меньшую вязкость, чем известные продукты аналогичного назначения, более дешев, позволяет сохранить высокий комплекс эксплуатационных характеристик нитроцеллюлозно-полиуретановых лакокрасочных материалов.

Формула изобретения

Олигоэфируретановый модификатор для нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов, отличающийся тем, что он представляет собой продукт полиприсоединения полиоксипропиленгликоля с мол.м. 1000 и толуилендиизоцианата, полученный при молярном соотношении NCO- и OH-групп 0,70 : 1 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2