Проект виробництва алкідного лаку ПФ–171 потужністю 1000 т/рік, страница 3

У традиційних органорозчинних матеріалах використовують модифіковані олігоестери з Мn 3000 - 4000. Їх кислотні й гідроксильні числа (у мг КОН/г) дорівнюють відповідно від 1 до 30 та від 100 до 120. Вміст нелеткої речовини в таких лакофарбових матеріалах (ЛФМ) становить звичайно 40 - 60% (мас).

В останні роки все більший розвиток одержують алкідні лакофарбові матеріали з високим вмістом основної речовини, що досягають величин 70 % (маc). Такі матеріали відомі за назвою Hіgh Solіds. Їх розробка пов'язана з особливими вимогами до структури алкіда й, у першу чергу, до їх молекулярної маси (МM) і молекулярно-масового розподілу (ММР).

1.3 Синтез алкідів

Основний полімерний ланцюг алкідів складається з регулярних фрагментів поліатомних спиртів і поліосновних кислот, які повторюються. Можливість введення до складу алкидів монофункціональних кислот-модифікаторів досягається використанням поліатомних спиртів з функціональністю більше 2 (гліцерин і пентаеритрит), за рахунок яких вдається зберігти середню функціональність системи, принаймні , близьку до 2, незважаючи на значну частку монофункціональних модифікаторів. Тому, при введенні монофункціональних модифікаторів не виключається можливість одержання олігомерних продуктів з достатнім ступенем поліконденсації [3].

Висока якість алкідних лаків досягається за рахунок того, що стадія поліконденсації проводиться при температурі не вище 230 - 240 ºС замість звичайної на виробництві (255 ± 5) °С. При зазначених температурах не відбувається побічних реакцій, що призводять до деструкції та зміні кольору лаку, а також до збільшення втрат [4].

Різна хімічна природа модифікаторів (вільні монокарбонові кислоти, рослинні олії або їх суміш) визначають вибір методу синтезу алкідного олігомера. [3].

Існують наступні методи синтезу алкідів: гліцеридний, жирнокислотний і комбінований.

1.3.1 Метод алкоголізу

Використовують при одержанні алкідів, модифікованих оліями. По цьому методу процес проводять у дві стадії.

Реакцію переестерифікації проводять при 210 - 240 ⁰С у присутності каталізаторів PbО, Nа₂CO₃, CaО. Далі температуру знижують до 180 ⁰С, вводять фталевий ангідрид і ведуть процес при поступовому підвищенні температури до 240 ⁰С.

Перша стадія - алкоголіз рослинних олій (переестерифікація), у результаті якого утворюються неповні естери поліатомних спиртів, склад яких у першу чергу визначається мольним співвідношенням олія: поліатомний спирт. При мольному співвідношенні олія пентаеритрит 1:1 переестерифікат містить:

До складу пентафталей, як ми бачимо, будуть входити фрагменти як чотирьох, так і трьохатомного спирту.

На другій стадії моно- і дигліцериди взаємодіють з фталевим ангідридом з утворенням неповних кислих естерів:

Ці неповні кислі естери відразу ж вступають у реакцію полі-конденсації:

Однак можна відзначити, що дана схема утворення алкіда по гліцеридному методу є спрощеною. Внаслідок рівноважного характеру реакції переестерифікації переестерифікат має складний склад: крім моно- і дигліцеридів у ньому завжди втримується деяка кількість вільних поліатомних спиртів і триглицерида.[3].

Істотно на структуру олігомера і його молекулярно-масовий розподіл впливають також реакції на другій стадії в умовах високотемпературної рівноважної поліестерифікації - реакції міжланцюгового обміну. [5].