Производство модифицированного льняным маслом водоразбавляемого полиэфира ВПФЛ-50, страница 4

1.2 Химические основы получения водоразбавляемых плёнкообразующих

Водоразбавляемые алкиды по своей структуре принципиально не отличаютсяот органорастворимых. Для них характерны низкая молекулярная масса (1200 – 1300) и повышенное содержание гидрофильных (гидроксильных и карбоксильных) групп: к.ч. - 50 – 80, гидроксильные 150 – 200мг КОН/г. Водоразбавляемость алкидов определяется не только количеством этих групп, но и равномерностью их распределения в макромолекуле, которое достигается, например, при использовании производного трёхосновной кислоты – тримеллитового ангидрида. В этом случае получаются алкидные олигомеры, содержащие карбоксильные группы не только на концах макромолекулы, но и вдоль полимерной цепи:

Ж          Ж        Ж

|             |           |

HO – Г – Т – Г – Т – Г – Т – СООН

|            |            |

СООН   СООН   СООН

где:   Г – остаток глицерина;

Т – остаток тримеллитового ангидрида;

Ж – остаток жирной кислоты (модификатор).

Перевод в солевую форму карбоксильных групп олигомеров основаниями (аммиаком или аминами) даёт возможность разбавлять их водой. При синтезе водоразбавляемых алкидных олигомеров может использоваться  тоже исходное сырьё, что и при синтезе органорастворимых алкидов (масла или их жирные кислоты, синтетические жирные кислоты, глицерин, пентаэритрит, фталевый ангидрид и т.д.). Кроме того, для их получения применяются тримеллитовый ангидрид и двухатомные спирты.

Состав исходных компонентов определяется в первую очередь функциональностью основного кислотного компонента (фталевый или тримеллитовй ангидрид). В сочетании с фталевым ангидридом необходимо использовать полиатомные спирты (глицерин, пентаэритрит). При получении олигомеров с тримеллитовым ангидридом в качестве спиртов используют глицерин, гликоли и их смеси. Спиртовые компоненты всегда берутся в значительном избытке. При введении большого количества жирнокислотных остатков в состав водоразбавляемых олигомеров ухудшается их гидрофильность. Поэтому с применением растительных масел выпускают только тощие и средние водоразбавляемые алкиды.

Улучшению водоразбавляемости способствует также и применение полиэтиленгликолей, обладающих высокой гидрофильностью. [4]

Глифталевые и пентафталевые алкиды с малым значением степени поликонденсации  и повышенным содержанием свободных функциональных групп ( -СООН и –ОН) способны образовывать мицеллярные водные растворы или меофильные дисперсии. Растворимость их в воде заметно улучшается и раствор приближается к молекулярному в результате нейтрализации карбоксильных групп, для чего обычно используют летучие азотистые основания, а также при добавлении смешивающихся с водой органических растворителей (спиртов, этилцеллозольда, диоксана и др.). Это обычно тощие и средние алкиды, модифицированные высыхающими маслами или дегидратированным касторовым маслом.

Поскольку решающий вклад в обеспечение водорастворимости вносят карбоксильные группы, классифицировать такие алкиды принято в зависимости от природы кислотного сомономера. Различают алкиды получаемые на основе фталевого ангидрида и тримеллитового ангидрида.

Алкиды на основе фталевого ангидрида имеют к.ч. не менее 80мг КОН/г и рН среды не ниже 6,5 (оптимально 6,9 – 7,5). В качестве модификатора используют тунговое дегидратированное или льняное масло. Технология изготовления  таких алкидов аналогична технологии получения органорастворимых алкидов, но имеются и отличия. Примером такого плёнкообразователя является водоразбавляемый пентафталевый алкид ВПФЛ-50 (50% жирности), модифицированный слабополимезированным льняным маслом.

Фрагменты структур такого олигомера:

где R – ацильный остаток кислот льняного масла. Такой олигомер имеет к.ч. 50 – 55 мг КОН/г , гидроксильное число 170 – 185 мг КОН/г, эфирное число 260 – 270 мг КОН/г, нейтрализуется триэтиламином, впускается в виде 60% раствора в органическом растворителе (бутиловом спирте, бутилцеллозольве), а при переработке азбавляется водой.

Выпускные формы алкдов, содержащие органический растворитель, правильнее называть водоразбавляемые. Применение органического растворителя можно было бы избежать повышением степени нейтрализации, или прибавлением азотистого основания, однако, при рН > 7,5 усиливается гидролиз и раствор становится нестабильным.