Разработка современной технологии производства пентафталевых эмалей, в частности эмали ПФ-115 белой, страница 3

ортофталевый ангидрид

Сырьем для получения алкидов являются многоатомные спирты (пентаэритрит и др.) и многоатомные кислоты (пентафталевый ангидрид и др.).

Для получения алкидов могут быть использованы масла высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие, а также жирные кислоты высыхающих и полувысыхающих масел и кислоты канифоли. В нашей стране алкиды изготавливают главным образом на льняном, подсолнечном и касторовом (недегидратированном и дегидратированном) маслах. При этом можно применять как сырые, так и препарированные растительные масла. Но, так как на процессе получения и качестве алкидов особенно отрицательно сказываются нежировые примеси сырых масел, препарированные масла предпочтительнее; они облегчают процесс получения и обусловливают образование продуктов более высокого качества [2].

Среди алкидов наибольшее распространение получили пентафтали, которые представляют собой модифицированные маслами олигоэфиры пентаэритрита и ортофталевой кислоты.

Существует несколько путей синтеза алкидов, причем выбор метода  синтеза зависит от типа исходного сырья, природы алкида и аппаратурных возможностей.

В данной работе будет рассмотрен один из методов синтеза алкидов – метод алкоголиза (двухстадийный метод синтеза алкидной смолы), как наиболее предпочтительный.

Реакции, протекающие в процессе синтеза:

Технологические особенности в процессе синтеза алкидных смол двухстадийным методом:

1) реакция алкоголиза: масло не совмещается с пентаэритритом. В этой связи реакция алкоголиза проходит на границе раздела фаз и для того, чтобы повысить сродство этих фаз необходимо:

·  интенсивное перемешивание;

·  использование катализатора алкоголиза, таких как: PbO, Na₂CO₃, NaOH и др. Количество катализатора берется до 0.01% от веса масла. Катализаторы образуют с маслом мыла, которые способствуют взаимной растворимости двух фаз;

·  температура процесса порядка 245±5⁰С, при которой существенно улучшается взаимная растворимость двух фаз. При этой температуре процесс идет 0,5 – 2 ч.

Контроль полноты протекания реакции алкоголиза осуществляется: 1) по растворимости пробы алкоголизата в спирте (этиловом) в соотношении 1:5 – 1:10; 2) по электропроводности.

2) для загрузки фталевого ангидрида необходимо понизить температуру реакционной массы примерно до 180⁰С. И для того, чтобы реакция алкоголиза при понижении температуры не сдвигалась влево, необходимо быстрое охлаждение реакционной массы в течение 15-30 мин.

Фталевый ангидрид вводится в смесь при работающей мешалке постепенно для предотвращения нежелательного вспенивания. После этого температуру реакционной массы поднимают до 230-240⁰С и процесс поликонденсации ведется азеотропным методом или методом сплавления.

Кислотное число для алкидных смол как правило не выше 20 ед.

Полученный продукт охлаждают, растворяют, фильтруют, ставят на тип.

Отверждение алкидных смол зависит как от химического состава и строения основной цепи, так и от химического состава модификатора.

Алкиды, модифицированные высыхающими и полувысыхающими маслами способны отверждаться в естественных условиях за счет реакции оксиполимеризации в присутствии солей металлов переменной валентности (сиккативов) [1].

Необходимым условием отверждения является наличие кислорода воздуха в окружающей среде.

Способность к высыханию зависит от следующих факторов:

·  природа масел (чем больше двойных связей, тем лучше высыхает);

·  от молекулярной функциональности или количества двойных связей, содержащихся в одной молекуле масла.

Алкид может высыхать, если в молекуле масла содержатся не менее шести двойных связей.

Используемое количество сиккатива – порядка 3% от веса алкидной смолы. Алкиды на холоду высыхают от пыли (до степени 3) от 4 до 8часов. Полное высыхание происходит через сутки и твердость пленок алкидной смолы холодного отверждения колеблется от 0,25 до 0,35. Эластичность пленок алкидной смолы достигает 1мм и пленка обладает высокой адгезией.