Способ получения катализатора отверждения эпоксидно- фенольных композиций

 

Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов, а именно к производству катализаторов отверждения для композиций на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных олигомеров, отверждающихся на подложке. Задачей изобретения является увеличение стабильности при хранении композиций на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных олигомеров. Поставленная задача достигается разработкой способа получения катализаторов отверждения на основе ортофосфорной кислоты для эпоксиднофенольных композиций, отличающийся тем, что обезвоженную ортофосфорную кислоту нагревают с фенилглицидиловым эфиром или бутилглицидиловым эфиром в ступенчатом температурном режиме при соотношении исходных компонентов: 1 моль обезвоженной ортофосфорной кислоты на 3-9 моль эфира. Синтезированный катализатор позволяет повысить стабильность свойств эпоксиднофенольных композиций за счет того, что будучи введенным в композицию, в отличие от ортофосфорной кислоты, применяемой в промышленности, не вступает во взаимодействие с олигомерами композиции ни при форконденсации, ни при длительном хранении и переходит в активное состояние только при температуре отверждения более 200°С. В результате удается значительно повысить защитные характеристики покрытий на основе эпоксиднофенольных композиций. 3 табл.

Изобретение относится к области получения полимерных композиционных материалов, а именно к производству катализаторов отверждения для композиций на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных олигомеров, отверждающихся на подложке.

Известен наиболее близкий по технологической сущности и выбранный за прототип катализатор ортофосфорная кислота, описанный в [Жебровский В.В., Еселев А.Д., Лысенкова А.П., Цыба Г.А. Лакокрасочные материалы для защиты металлической консервной тары. - М.: Изд-во Химия, 1987, с.28].

Однако применение о-фосфорной кислоты как катализатора отверждения эпоксифенольных систем предполагает ряд недостатков в большинстве своем связанных с отсутствием стабильности свойств эпоксиднофенольных композиций при хранении композиций.

Задачей изобретения является синтез новых катализаторов отверждения на основе триэфиров ортофосфорной кислоты (КАТЭФ), позволяющих увеличить стабильность при хранении композиций на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных олигомеров.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что обезвоженную орто-фосфорную кислоту нагревают с фенилглицидиловым эфиром или бутилглицидиловым эфиром в ступенчатом температурном режиме при соотношении исходных компонентов: 3-9 моль эфира на 1 моль обезвоженной ортофосфорной кислоты.

В этом случае:

- латентный катализатор КАТЭФ возможно вводить уже на стадии форконденсации, поскольку в отличие от ортофосфорной кислоты, применяемой в промышленности, он не вступает во взаимодействие с функциональными группами олигомеров в системе и, следовательно, не изменяет ни поведения системы при форконденсации, ни свойств композиции;

- при длительном хранении композиций катализатор КАТЭФ остается в латентном состоянии по отношению к эпоксидному и фенолоформальдегидному олигомерам, что позволяет повысить стабильность защитных характеристик композиций.

Латентный катализатор отверждения КАТЭФ, будучи введенным в композицию, не вступает во взаимодействие с олигомерами ни при форконденсации, ни при хранении и переходит в активное состояние только при температуре отверждения ≥200°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Катализатор КАТЭФ синтезируют следующим образом: в четырехгорлую колбу, снабженную термометром, мешалкой и обратным холодильником, помещают 9 молей (1359 г) фенилглицидилового эфира и нагревают до 55°С. Через капельную воронку в колбу начинают прикалывать 1 моль (98 г) обезвоженной ортофосфорной кислоты. Температуру поднимают до 80-110°С. Продолжительность синтеза не менее двух часов. Характеристики синтезированного продукта приведены в таблице 1. Методики синтеза по примерам 2 и 3 аналогичны.

При температуре отверждения КАТЭФ разлагается с выделением фосфорной кислоты, которая и катализирует процесс образования трехмерной сетки эпоксиднофенольной композиции.

Результаты испытаний композиций с различными катализаторами приведены в таблице 2.

Данные таблицы 2 показывают, что при проведении форконденсации без катализатора и в присутствии катализатора КАТЭФ защитные характеристики отвержденных покрытий остаются практически на одном и том же высоком уровне.

Данные о влиянии типа катализатора на свойства эпоксиднофенольных композиций при их длительном хранении приведены в таблице 3. Присутствие ортофосфорной кислоты в форконденсате ухудшает его стабильность при хранении за счет протекания химических реакций между кислотой и эпоксидным олигомером, приводящих к ухудшению физико-химических свойств покрытий после 6 месяцев хранения. В то же время при хранении композиций с катализатором КАТЭФ не наблюдается заметного падения защитных характеристик.

Таким образом, как видно из приведенных примеров, применение катализатора КАТЭФ позволяет повысить стабильность свойств эпоксиднофенольных композиций при хранении.

Формула изобретения

Способ получения катализаторов отверждения на основе ортофосфорной кислоты для эпоксидно-фенольных композиций, отличающийся тем, что обезвоженную ортофосфорную кислоту нагревают с фенилглицидиловым эфиром или бутилглицидиловым эфиром в ступенчатом температурном режиме при соотношении исходных компонентов: 1 моль обезвоженной ортофосфорной кислоты на 3-9 моль эфира.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2