СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ И АЛКИДНЫЙ ЛАК, СОДЕРЖАЩИЙ АЛКИДНЫЙ ОЛИГОМЕР

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ И АЛКИДНЫЙ ЛАК, СОДЕРЖАЩИЙ АЛКИДНЫЙ ОЛИГОМЕР


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2285705 (13) C1

(51) МПК
C08J 11/04 (2006.01)
C08G 63/49 (2006.01)
C09D 167/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.10.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005117785/04 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.09 
(45) Опубликовано: 2006.10.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2209818 C1, 10.08.2003. SU 1373710 A1, 15.02.1988. RU 2200741 C1, 20.03.2003. SU 929600 A1, 23.05.1982. UA 73420 A, 16.05.2005. US 2002177636 A, 28.11.2002. 
(72) Имя изобретателя: Цейтлин Генрих Маркович (RU); Казакова Екатерина Евгеньевна (RU); Казеннов Игорь Викторович (RU); Утробин Андрей Николаевич (RU); Кобзев Юрий Петрович (RU); Клубникин Михаил Васильевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Пигмент" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 121615, Москва, Рублевское ш., 18, корп.1, кв.1, О.Н. Скороходовой 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ И АЛКИДНЫЙ ЛАК, СОДЕРЖАЩИЙ АЛКИДНЫЙ ОЛИГОМЕРИзобретение относится к получению алкидных олигомеров для использования в производстве лакокрасочных материалов с использованием отходов полиэтилентерефталата. Предложено проведение переэтерификации (алкоголиза) растительных масел и измельченных отходов полиэтилентерефталата пентаэритритом в одну стадию при нагревании в присутствии катализатора стеарата цинка в среде инертного газа и последующей полиэтерификации продукта алкоголиза фталевым ангидридом и малеиновым ангидридом в инертной среде в присутствии ксилола. Процесс проводят до достижения кислотного числа не более 15 мг КОН/г. Получают светлый продукт с хорошими потребительскими свойствами. На основе полученного олигомера выпускают лак. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к получению алкидных олигомеров (смол) с использованием отходов полиэтилентерефталата (вторичного полиэтилентерефталата), и может найти широкое применение при получении различных лакокрасочных материалов для покрытий различного назначения.
Известен способ, по которому алкидные олигомеры получают переэтерификацией отходов лавсана (синтетического волокна из ПЭТФ) и монокарбоновой жирной кислоты или растительного масла полиатомным спиртом, при этом переэтерификацию проводят одновременно с поликонденсацией фталевым ангидридом в одну или две стадии [SU 1373710, 15.02.1988].
Однако при этом возможно получение только глифталевых смол, которые, как правило, не используются в качестве самостоятельного пленкообразующего, а применяются только в композициях совместно с нитроцеллюлозными пленкообразователями для повышения эластичности и адгезии нитроцеллюлозных покрытий.
Также известен способ, по которому переэтерификацию отходов ПЭТФ (лавсана) маслом и многоатомным спиртом проводят в присутствии ароматической монокарбоновой кислоты с последующей поликонденсацией полученного продукта с дикарбоновой кислотой или ее ангидридом. При этом отходы ПЭТФ предварительно подвергают алкоголизу кубовыми остатками системы ректификации этиленгликоля или этиленглитколем. Продукты алкоголиза имеют молекулярную массу 650-225, что соответствует гидроксильному числу 150-500 мг КОН/г [SU 929660, 23.05.1982].
Недостатком способа является необходимость проведения предварительного алкоголиза отходов ПЭТФ при высокой температуре с последующим измельчением полученного алкоголизата перед загрузкой в реактор. Кроме того, полученные по данному способу продукты имеют очень темный цвет (130-160 ед. по йодометрической шкале), что делает их совершенно непригодными для использования в производстве высококачественных эмалей светлых тонов.
В качестве катализаторов алкоголиза при синтезе алкидных олигомеров известно применение различных соединений, в том числе оксидов, гидроксидов и солей ряда металлов, которые оказывают влияние не только на скорость процесса, но и на состав образующихся продуктов [Иванов С.А. и др. "Лакокрасочные материалы и их применение". 1991, №6, С.6-11].
Известен способ переработки отходов ПЭТФ в алкидные олигомеры, по которому переэтерификацию отходов ПЭТФ и растительных масел осуществляют в одну стадию в присутствии ароматических или алициклических монокарбоновых кислот с последующей поликонденсацией полученного переэтерификата фталевым ангидридом [SU 622824].
Процесс осуществляют следующим образом:
I. В реакционный сосуд загружают растительное масло, многоатомный спирт, монокарбоновую кислоту и катализатор - оксид свинца. Смесь нагревают до 240-260°С. После этого производят загрузку отходов ПЭТФ, и реакционную массу выдерживают при данной температуре до достижения растворимости в смеси уайт-спирита с изобутанолом.
II. Полученный переэтерификат охлаждают до 200°С, после чего к нему добавляют фталевый ангидрид, и проводят поликонденсацию.
Недостатком данного способа является необходимость применения дополнительного реагента (монокарбоновой кислоты), что требует использования дополнительного оборудования для дозирования реагента и удаления воды, образующейся на первой стадии. Продукты, полученные по данному способу, более светлые (цвет 50-100 ед. по йодометрической шкале), однако и эти значения недостаточны для получения на основе синтезированных олигомеров эмалей светлых тонов. Кроме того, известно, что наличие в структуре излишнего количества ароматических и непредельных алициклических фрагментов (остатков бензойной кислоты и канифоли), увеличивая твердость получаемых покрытий, ухудшает их свето- и атмосферостойкость.
В связи с этим получаемые по данному способу пленкообразователи можно рекомендовать преимушественно для лакокрасочных материалов, используемых внутри помещений.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и достижению технического результата является известный способ получения алкидных олигомеров путем алкоголиза (переэтерификации) отходов ПЭТФ и растительных масел пентаэритритом при нагревании в присутствии катализатора с последующей поликонденсацией продукта алкоголиза с фталевым ангидридом, при этом алкоголиз проводят, загружая одновременно к предварительно подогретому растительному маслу с катализатором пентаэритрит и отходы полиэтилентерефталата, при этом в качестве отходов полиэтилентерефталата используют измельченные отходы пищевой полимерной тары на основе полиэтилентерефталата с содержанием до 10% примесей полиэтилена и полипропилена, а в качестве катализатора используют кадмиевые или никелевые соли насыщенных или ненасыщенных алифатических монокарбоновых кислот с длиной цепи С6-C18 или кадмиевые, никелевые или цинковые соли ацилсалициловых кислот с длиной цепи ацильного заместителя С6-С18 в количестве 0,1-0,5% от массы компонентов [RU 2209818, 10.08.2003].
Известный способ позволяет получать алкидные олигомеры с различным показателем цветности (10-60 ед. по йодометрической шкале), однако полученные продукты характеризуются ярко выраженной опалесценцией, усиливающейся при хранении, что приводит к несоответствию лаков на их основе требованиям технических условий по показателю "внешний вид". Кроме того, для синтеза алкидных олигомеров в известном способе предложено применение в качестве катализатора достаточно сложных и дорогостоящих соединений. Таким образом, недостатками известного способа является невозможность получения полностью кондиционных полуфабрикатных лаков, а также применение в качестве катализаторов сложных соединений, выпускающихся отечественной промышленностью в ограниченных количествах или требующих освоения их производства.
Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение процесса, проведение процесса с использованием в качестве катализатора доступного и недорогого продукта, обеспечивающего получение алкидых олигомеров с повышенной твердостью, позволяющих в свою очередь получать алкидные лаки, соответствующие требованиям нормативной документации (в частности ТУ 6-10-612-76 на лак ПФ-060) по всем показателям.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения алкидного олигомера путем одновременного (одностадийного) алкоголиза растительных масел и измельченных отходов полиэтилентерефталата пентаэритритом при нагревании в среде инертного газа в присутствии катализатора, последующей полиэтерификации (поликонденсации) продукта алкоголиза с фталевым ангидридом в среде инертного газа в качестве катализатора используют стеарат цинка, полиэтерификацию осуществляют в присутствии ксилола, одновременно с фталевым ангидридом на стадии полиэтерификации вводят малеиновый ангидрид и проводят процесс до достижения кислотного числа не более 15 мг КОН/г.
Стеарат цинка, предлагаемый в качестве катализатора, выпускается отечественной промышленностью в достаточном количестве, в частности Ставропольским ОАО "Люминофор" по ТУ 6-09-17-316-96.
В качестве растительного масла в способе по изобретению используют различные высыхающие и полувысыхающие масла, например льняное, подсолнечное, соевое, тунговое масла и другие.
В качестве отходов полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в способе по изобретению используют измельченные отходы ПЭТФ в виде, например, измельченной крошки, измельченных волокон и нитей, а также измельченные отходы пищевой полимерной тары на основе ПЭТФ, например с содержанием до 10% примесей полиэтилена и полипропилена.
Сущность заявленного способа по изобретению заключается в следующем.
В реактор, снабженный холодильником, соединенным на "прямую", загружают растительное масло, включают мешалку, обогрев и пускают ток инертного газа.
По достижении температуры 180-200°С в реактор загружают катализатор стеарат цинка и продолжают подъем температуры до (255±5)°C, затем загружают измельченные отходы - вторичный ПЭТФ и небольшими порциями пентаэритрит при небольшом разрежении в реакторе. Процесс переэтерификации (алкоголиза) ведут до растворимости пробы реакционной массы в этиловом спирте в соотношении не менее 1:5 по объему при (25-27)°С. По окончании реакции переэтерификации (алкоголиза) содержимое реактора охлаждают до температуры 180-200°С и загружают фталевый и малеиновый ангидрид.
При температуре 150-160°С после загрузки компонентов реактор соединяют через конденсатор, соединенный на "прямую" с разделительным сосудом, заполненным ксилолом и водой, в конденсатор пускают воду, а в реактор - ток инертного газа. При температуре реакционной массы не выше 160°С в реактор загружают порционно ксилол, затем включают обогрев.
Полиэтерификацию проводят при плавном подъеме температуры до (235±5)°С. Реакционную массу выдерживают при данной температуре до достижения вязкости 60%-го раствора олигомера в ксилоле по В3-4 при температуре (20,0±0,5)°С 70-120 с, кислотного числа - не более 15 мг КОН/г. При достижении необходимой вязкости далее алкидный олигомер при температуре 180-190°С сливают в смеситель под слой смеси растворителей уайт-спирита и сольвента в соотношении 85:15 по массе.
Ниже представлены конкретные примеры осуществления способа по изобретению, иллюстрирующие его, не ограничивающие объема притязаний.
Пример 1. Для получения алкидного олигомера в реактор, снабженный холодильником, загружают 57,5 мас.% подсолнечного масла, включают мешалку, обогрев, пускают ток инертного газа. При достижении температуры 200°С в реактор добавляют катализатор - 0,2 мас.% стеарата цинка, поднимают температуру до (250±5)°С и загружают 8,4 мас.% измельченных отходов ПЭТФ, 13,6 мас.% пентаэритрита небольшими порциями. Осуществляют процесс алкоголиза (переэтерификации), проводя контроль процесса обычным способом, например до растворимости пробы реакционной массы в этиловом спирте в соотношении 1:5 по объему при 25-27°С. После этого реакционную массу охлаждают до 180°С и загружают 17,1 фталевого ангидрида и 0,2 малеинового ангидрида. Проводят полиэтерефикацию (поликонденсацию) продуктов алкоголиза (переэтерификации). При этом процесс проводят в токе инертного газа (например, азота), при 160°С в реактор загружают 3,0 мас.% ксилола. Полиэтерификацию (поликонденсацию) проводят при (235±5)°С до достижения кислотного числа не более 15 мг КОН/г и до нарастания вязкости полученного олигомера (в виде 60%-ного раствора в ксилоле) по вискозиметру В3-4 с диаметром сопла 4 мм при (20±0,5)°С 70-120 с.
Пример 2. Синтез осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве растительного масла используют льняное масло в количестве 50,0 мас.%; 10,0 мас.% отходов ПЭТФ, 0,3 мас.% стеарата цинка и 14,9 мас.% пентаэритрита. Стадию алкоголиза (переэтерификации) проводят в среде инертного газа при температуре (250±5)°С. По завершении стадии алкоголиза (переэтерификации), окончание которой определяют по растворимости пробы в этиловом спирте (аналогично примеру 1), реакционную массу охлаждают до 200°С и в реактор вводят 19,5 мас.% фталевого ангидрида и 0,3 мас.% малеинового ангидрида. Процесс проводят в среде инертного газа; далее загружают ксилол в количестве 5 мас.%, после чего поднимают температуру до (235±5)°С и проводят стадию полиэтерификации (поликонденсации). Контроль реакции осуществляют по снижению кислотного числа и нарастанию вязкости продукта. Синтез алкидного олигомера считают законченным по достижению кислотного числа не более 15 мг КОН/г и вязкости 60%-ного раствора в ксилоле 70-120 с по вискозиметру В3-4.
Пример 3. Синтез осуществляют, как в примере 1, но первую стадию алкоголиза (переэтерификации) проводят с использованием в качестве растительного масла 60 мас.% подсолнечного масла, 0,2 мас.% стеарата цинка (катализатора), 6,8 мас.% отходов ПЭТФ, 12,3 масс.% пентаэритрита. Алкоголиз проводят в среде инертного газа (азота) при 260°С. Окончание стадии алкоголиза определяют по растворимости пробы в этиловом спирте.
Стадию полиэтерификации (поликонденсации) осуществляют, добавляя к продукту алкоголиза 17,5 мас.% фталевого ангидрида и 0,2 мас.% малеинового ангидрида. Процесс осуществляют в среде инертного газа и ксилола (3 мас.%) при 240°С. Окончание процесса определяют по снижению кислотного числа и нарастанию вязкости: кислотное число не более 15 мг КОН/г, вязкость 60%-ного раствора в ксилоле 70-120 с по вискозиметру В3-4.
Пример 4 (контрольный). Синтез осуществляют аналогично примеру 1, используя в качестве катализатора стадии алкоголиза (переэтерификации) 0,2 мас.% гексадеканоилсалицилата цинка (катализатор по прототипу). Количества всех остальных компонентов, а также технологические параметры синтеза аналогичны примеру 1.
Пример 5 (контрольный). Синтез осуществляют аналогично примеру 1, в качестве растительного масла используют подсолнечное масло в количестве 57,5 мас.%; 8,4 мас.% отходов ПЭТФ, 0,2 мас.% стеарата цинка и 13,6 мас.% пентаэритрита. Стадию алкоголиза (переэтерификации) проводят в среде инертного газа при температуре (250±5)°С. По завершении стадии алкоголиза (переэтерификации), окончание которой определяют по растворимости пробы в этиловом спирте (аналогично примеру 1), реакционную массу охлаждают до 200°С, и в реактор загружают только фталевый ангидрид в количестве 17,3 мас.%. Процесс проводят в среде инертного газа; далее загружают ксилол в количестве 3 мас.%, после чего поднимают температуру до (235±5)°С и проводят стадию полиэтерификации (поликонденсации). Контроль реакции осуществляют по снижению кислотного числа и нарастанию вязкости продукта. Синтез алкидного олигомера считают законченным по достижению кислотного числа не более 15 мг КОН/г и вязкости 60%-ного раствора в ксилоле 70-120 с по вискозиметру В3-4.
На основе алкидного олигомера, синтезированного по примерам, получают алкидный лак при следующем соотношении компонентов:
алкидный олигомер 45-60 
органический растворитель остальное 

В качестве органического растворителя используют ксилол, уайт-спирит, нефрас, растворитель ТС-1 или их смеси в различных соотношениях.
Качество алкидного олигомера, полученного способом по изобретению, а также свойства лака и покрытий на его основе приведены в таблице. Для определения свойств олигомера, получаемого по прототипу, синтез проводили согласно описанию патента RU 2209818.
Таблица 
Наименование показателей Примеры 
1 2 3 4 5 прототип 
Внешний вид Однородная прозрачная жидкость светло-желтого цвета Однородная прозрачная жидкость желтого цвета Однородная прозрачная жидкость желтого цвета Однородная жид-кость желтого цвета с сильной опалесценцией Однородная жидкость желтого цвета с незначительной опалесценцией Однородная жидкость желтого цвета с сильной опалесценцией 
Цвет по йодометрической шкале, мг I 2/см3 20 15 20 20 25 20 
Кислотное число, мг КОН/г 9,7 12,0 10,2 15 14,5 15 
Вязкость по В3-4, с 110 80 90 100 90 100 
Массовая доля нелетучих веществ олигомера, % 60 60 60 60 60 60 
Массовая доля нелетучих веществ лака, % 60 58 45 60 60 60 
Относительная твердость по прибору М-3, усл. ед. (отверждении при 800С в течение 1 ч) 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,45 
Эластичность покрытия, мм 1 1 1 1 1 1 
Прочность покрытия при ударе, см 50 50 50 50 50 50 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения алкидных олигомеров путем одновременного алкоголиза растительных масел и измельченных отходов полиэтилентерефталата (ПЭТФ) пентаэритритом при нагревании в присутствии катализатора в среде инертного газа, последующей полиэтерификацией продукта алкоголиза с фталевым ангидридом в среде инертного газа, отличающийся тем, что при температуре 180-200°С к растительному маслу добавляют катализатор - стеарат цинка, повышают температуру до (255±5)°С и загружают измельченные отходы ПЭТФ (с содержанием до 10% примесей полиэтилена и полипропилена) и пентаэритрит, по окончании реакции переэтерификации температуру понижают до 180-200°С, загружают фталевый и малеиновый ангидрид, а при достижении температуры 160°С - ксилол, поднимают температуру до (235±5)°С и проводят процесс до достижения кислотного числа не более 15 мг КОН/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: растительное масло - 50,0-60,0; отходы ПЭТФ - 6,8-10,0; стеарат цинка - 0,2-0,3; пентаэритрит - 12,3-14,9; фталевый ангидрид - 17,1-19,5; малеиновый ангидрид - 0,2-0,3; ксилол - 3,0-5,0.
2. Алкидный лак, содержащий алкидный олигомер, полученный по п.1, и органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из ксилола, уайт-спирита, нефраса, растворителя ТС-1 или их смесей в различных соотношениях, при следующем соотношении компонентов:
Алкидный олигомер 45-60 
Органический растворитель Остальное





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru