Лако-красочные материалы — производство

Бензилцеллюлозу получают при действии хлористого бензоила на целлюлозу в присутствии щелочи. Она растворима в бензине, в смеси спирта с бензолом, толуолом, в этилацетате и в других растворителях.

Покрытия на ее основе обладают хорошей адгезионной прочно­стью и водостойкостью, малой водо — и паропроницаемостью.

природные смолы — шеллак и копал, сложные эфиры целлюлозы. При­меняется как растворитель тощих алкидов, кремнийорганических смол, полистирола. Как основная добавка используется в смесевых раствори­телях эпоксидных, виниловых, акрилатных пленкообразователей.

Ксилол по свойствам подобен толуолу; способы получения — те же. Из трех изомеров наилучшей растворяющей способностью обла­дает о-ксилол, но смесь изомеров — более плохой растворитель, чем толуол. Этот растворитель применяется для алкидно-стирольных, дивинилацетиленовых (лак этиноль) полимеров, бутанолизированных меламиноформальдегидных смол. Температура кипения 138-144°С.

Изопропилбензол получают алкилированием бензола. Это раство­ритель для полиакрилатов, полиметакрилатов, полистирола и других полимеров полимеризационного типа.

* Сольвент. Этот растворитель получают при коксовании каменно­го угля и при пиролизе нефтяных фракций. Сольвент — смесь арома­тических углеводородов с небольшим содержанием нафтеновых и парафиновых, а также непредельных циклических углеводородов. Он применяется для растворения масел, битумов, каучуков, мочевино — формальдегидных олигомеров, полиэфиров терефталевой кислоты, полиэфирамидов и полиэфиримидов. Входит в состав многих смесе­вых растворителей. Сольвент перегоняется при 135-200°С.

Тетралин (тетрагидронафталин) C10Hi2 — продукт гидрирования нафталина. Медленно испаряется, неядовит, в воде не растворяется, растворитель жиров, масел, битумов, каучука. Используется в смыв- ках старых масляных красок. Вводится в эмали в небольших количе­ствах для улучшения розлива. Температура кипения 205-207°С.

Декалин (декагидронафталин) С10Ні8 получают гидрированием нафталина. Применяется для тех же целей, что и тетралин, но его рас­творяющая способность хуже. Температура кипения 188-191°С.

Нефтяные растворители. Это нефтяные фракции, получаемые при перегонке, состоящие из смесей углеводородов (алкановых, наф­теновых, ароматических):

Бензины Ттт °С

легкие (петролейний эфир)………………………………… 40-75

средние………………………………………………………………… 70-120

тяжелые (уайт-спирит)……………………………………… 150-200

Лигроин…………………………………………………………………….. 150-230

Керосин……………………………………………………………………. 180-300

В лакокрасочной промышленности наиболее широко применяется уайт-спирит как растворитель жирных алкидов, некоторых каучуков (бутилкаучука, циклокаучука), полибутилметакрилата, эпоксиэфиров, при получении органодисперсий, при разбавлении масляных лаков. Уайт-спирит отечественного производства содержит до 16% аромати­ческих углеводородов.

Петролейний эфир — смесь предельных углеводородов С5-С6. Растворяет масла, жиры. Однако из-за высокой летучести как раство­ритель в лакокрасочной промышленности применяется ограниченно.

Бензины — смесь предельных углеводородов Сб-С8. Для лакокра­сочных производств применяется высококачественный экстракцион­ный бензин узкого фракционного состава (Ткт 65-70°С) с содержани­ем 0,2-0,5% ароматических углеводородов. Используется для изготовления быстросохнущих масляных лаков и красок, при нагре­вании растворяет полиэтилен.

5.1.2. Терпены. К ним относят углеводороды состава C)0Hi6 и их производные — спирты, альдегиды, кетоны. Терпены содержатся в эфирных маслах цветов, листьях различных растений, в природных смолах (бальзамах), в хвое и древесине хвойных деревьев. К числу терпеновых растворителей относят скипидар, дипентен, сосновое масло (пайнойль).

Качество скипидара зависит от содержания и свойств — терпенов. Хо­рошо приготовленные живичные и экстракционные скипидары лучше растворяют смолы и масла, чем пневый скипидар, который получается при перегонке сучьев хвои и корней хвойных деревьев. Скипидар Г — хо­роший растворитель для масел и многих смол. Он ускоряет высыхание масел и в воде не растворяется. Живичный и экстракционный скипидар кипит при 153-180°С, пневый — при 160-190°С.

5.1.3. Кетоны. Кетоны — растворители для большинства пленко­образующих веществ. В лакокрасочном производстве используют алифатические и циклические кетоны. Алифатические — ацетон, ме — тилэтилкетон, метилизобутилкетон, диизобутилкетон, диацетиловый спирт; циклические (непредельные) — изофорон, окись мезитила.

Достоинства алифатических кетонов: высокая растворяющая спо­собность, сравнительно низкая токсичность.

Из циклических кетонов применяют циклогексанон и метилцик — логексанон.

Ацетон получают в промышленности кислотным расщеплением гидроперекиси кумола (более 85%). Используют для растворения природных смол, масел, диацетата целлюлозы, полистирола, эпок­сидных смол, сополимеров винилхлорида, полиакрилатов, хлоркау — чука. В чистом виде применяют ограниченно из-за высокой летуче­сти. Температура кипения 56°С.

Метилэтилкетон — получают окислением или дегидрированием втор-бутилового спирта. По растворяющей способности он близок к ацетону, но менее летуч и плохо растворим в воде, что облегчает его регенерацию. Температура кипения 79,6°С.

Метилизобутилкетон является растворителем многих пленкооб- разователей, хотя по растворяющей способности он хуже метилэтил — кетона. Он используется в качестве одного из основных растворите­лей ацетилцеллюлозы, сополимеров винилхлорида, эпоксидных смол. Является составляющим компонентом типографских, художествен­ных’ красок и органодисперсионных материалов. В промышленности этот растворитель получают из ацетона или изопропилового спирта.

Изофорон получают из ацетона щелочной конденсацией. Приме­няется как растворитель виниловых полимеров, используется для рес­таврационных композиций.

Диацетоновый спирт — растворитель нитрата и ацетата целлюло­зы, эпоксидных смол; используется в смесях растворителей для раз­ведения лакокрасочных материалов, наносимых в электростатическом поле, вводится как добавка в водоразбавляемые краски.

Диизобутилкетон является одним из лучших диспергаторов хло- ридных органодисперсий. Это высококипящий кетон.

Циклогексанон (Ттп 150-156°С) получают каталитическим окис­лением циклогексана. Обладает высокой растворяющей способно­стью по отношению к сложным эфирам целлюлозы, жирам, маслам, большинству природных и синтетических полимеров. Используют в лаках для кож.

Метилциклогексанон (Ттп 165-171 °С) применяется в основном при приготовлении лаков для кожи, так как улучшает их розлив и адгезию.

5.1.4. Эфиры. Простые и сложные эфиры являются важнейшими растворителями, применяемыми в производстве лаков на основе эфи­ров целлюлозы. Они хорошо растворяют многие смолы, жиры и мас­ла. Получают их на основе соответствующих спиртов и кислот.

Простые эфиры. Серный (диэтиловый) эфир получают дегидра­тацией этилового спирта в присутствии концентрированной серной кислоты. Серный эфир — прекрасный растворитель для многих смол и

жиров; в смеси со спиртом он растворяет некоторые сорта нитроцел­люлозы. Но из-за низкой температуры кипения (34,5°С) в лакокра­сочном производстве применяется в основном для анализа.

Метил-, этил — и бутилгликоли целлюлозы (Т^п 120—130, 130-138,. 164-176°С соответственно) являются растворителями для нитроаце­тилцеллюлозы, смешиваются с другими растворителями и разбавите­лями, а также с водой. Из-за их медленной испаряемости они приме­няются для изготовления лаков, наносимых кистью.

Этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля) — слаболе­тучий растворитель, превосходящий по активности бутилацетат. Максимальное содержание этилцеллозольва в смесях летучих раство­рителей составляет 12%. Недостатком смешанных летучих раствори­телей с этилцеллозольвом является их относительно плохая раство­ряющая способность смол — производных канифоли. Температура кипения химически чистого продукта 135,1°С.

Этилкарбинол получают взаимодействием окиси этилена с этил­целлозольвом в автоклаве при температуре от 70 до 250°С. Исполь­зуют для изготовления растворимых в воде масел, для замены спирта в косметической и парфюмерной промышленности.

Сложные эфиры уксусной кислоты (ацетаты). Ацетаты — основ­ные растворители, которые применяются в производстве нитролаков. Их синтез осуществляют путем взаимодействия уксусной кислоты с соответствующим спиртом в присутствии водоотнимающих веществ.

Метилацетат (уксусно-метиловый эфир, 132°С) смешивает­ся с водой (1 : 3), хорошо растворяет нитроцеллюлозу, ацетилцеллю­лозу и простые эфиры целлюлозы; часто применяется вместо ацетона как растворитель при изготовлении нитролаков.

Этилацетат (уксусно-этиловый эфир) — один из лучших низко — кипящих растворителей. Применяется в производстве нитролаков. Скорость его испарения меньше, чем ацетона. Температура кипения составляет 77,15°С.

Нормальный бутилацетат (уксусно-бутиловый эфир, Ттп 125— 126°С) — растворитель для нитролаков; по качеству близок к аллилаце — тату, но обладает менее резким и менее стойким запахом по сравне­нию с ним.

Циклогексанолацетаты — это уксусные эфиры циклогексанола и метилциклогексанола; не смешиваются с водой, но хорошо смешива­ются с легкокипящими растворителями, хорошо растворяют нитро­целлюлозу, испаряются медленнее аллилацетата (прибавление ацето­на ускоряет испарение). Растворы нитроцеллюлозы в циклогексанол — ацетатах значительно более вязкие, чем в аллилацетате. Их исполь­зуют в нитролаках в комбинации с высыхающими маслами, например в лаках для кожи. Температура кипения циклогексанолацетата 170— 177°С, а метилциклогексанолацетата 175-195°С.

1,4- Диоксан — хороший растворитель для эфиров целлюлозы и ис­кусственных смол, применяемых в производстве нитроцеллюлозных и ацетилцеллюлозных лаков. Из-за высокой токсичности применяется крайне ограниченно. Температура кипения 95-105°С.

5.1.5. Спирты. Метиловый спирт (метанол) образуется из окиси углерода и водорода при высоких давлениях и температурах в присут­ствии катализаторов, а также при сухой перегонке древесины. Смеши­вается с водой, этиловым спиртом и эфиром; хорошо растворяет неко — торыё смолы, масла; в смеси с ацетоном растворяет нитроцеллюлозу. Метанол — яд, прием его внутрь вызывает слепоту и смерь. Применяет­ся в этой связи ограниченно. Температура кипения 64,7°С.

Этиловый спирт (этанол) получают путем брожения крахмалосо­держащих или сахаристых веществ, а также синтезируют из этилена. Спирт гигроскопичен, смешивается с водой во всех соотношениях. Этиловый спирт хорошо растворяет шеллак, сандарак, канифоль. Применяется для получения спиртовых лаков и как разбавитель для нитролаков. Температура кипения 78,3°С.

Нормальный бутиловый спирт (бутанол) получают брожением крахмала. Он широко применяется в лакокрасочном производстве (хорошо растворяет масла и многие искусственные смолы) для полу­чения бутилацетате (растворителя нитроцеллюлозы), дибутилфталата (пластификатора) и как разбавитель для нитролаков.

Бутанол, введенный как растворитель в лак, способствует улуч­шению розлива лака на окрашиваемой поверхности, улучшает блеск пленки, препятствует помутнению и побелению пленки. Температура кипения 114-118°С.

Амиловый спирт получают из сивушного масла, в котором он со­держится до 70%. Является хорошим растворителем для многих смол, улучшает способность лаков разливаться на поверхности, применяет­ся для получения амилацетата (грушевый эфир). Температура кипе­ния 137,8°С.

Гексалин хорошо растворяет смолы и масла, получают его гидриро­ванием фенола. Не растворяя нитроцеллюлозы, он способствует раство­рению ее другими растворителями. Температура кипения 155-162°С.

Метшгексалин получается гидрированием крезолов. По свойст­вам схож с гексалином, но меньше испаряется из лаковых пленок. Температура кипения 170-180°С.

5.1.6. Хлорсодержащие растворители. Хлорбензол (монохлор­бензол) — трудновоспламеняемая жидкость, смешивающаяся со мно­гими растворителями и маслами. Хлорбензол растворяет этилцеллю — лозу и многие смолы. Применяется для получения лаков на основе полихлорвиниловых и перхлорвиниловых полимеров. Температура кипения 132°С.

Дихлорэтан хорошо растворяет полихлорвиниловые и другие синте­тические пленкообразователи, жиры, воски. Дихлорэтан применяют в смеси со спиртом как разбавитель в нитролаках, как растворитель при производстве перхлорвиниловых, масляных и-глифталевых лаков.

Обязательное требование к этому растворителю — отсутствие в нем свободных кислот. Пары дихлорэтана высокотоксичны. Темпера­тура кипения 83,7°С.

5.1.7. Нитропарафины. Нитропарафины представляют собой смеси продуктов обработки природных газов (метана, этана, пропана, бутана) азотной кислотой. По растворяющей способности нитропара­фины близки к бутил — и амилацетатам, но значительно дешевле их и менее воспламеняемы.

В смеси со спиртом нитропарафины применяются в качестве рас­творителей для нитро — и ацетилцеллюлозы.

По скорости испарения нитропарафины занимают среднее поло­жение между толуолом и бутилацетатом. Они менее токсичны, чем бензол, но более вредны, чем бутилацетат. Температура кипения 101—151°С.

5.1.8. Азот — и серосодержащие растворители. Ы^’-Диметил — формамид является единственным растворителем фторопласта-2 и фторопласта-2М, полиакрилонитрила. Применяется в смывках.

N-Метилтрролидон обладает высокой растворяющей способно­стью, неограниченно смешивается с водой, также обладает понижен­ной горючестью. Используется в качестве растворителя для очистки химической аппаратуры от отложения полимеров и в смывках.

N-Формилморфолин используется в качестве экстрагента арома­тических углеводородов.

Диметилсульфоксид применяется как добавка для повышения морозостойкости красок, а также для растворения и удаления остат­ков полимеров из аппаратуры при производстве пенополиуретанов.

Диметилсульфоксид стабилен, не вызывает коррозии аппаратуры из углеродистой стали.

Сульфолан (тетраметиленсульфон) — твердое вещество, раство­римое в воде, этиловом спирте, бензоле, ацетоне. Малотоксичен, гигроскопичен. Может применяться взамен фенола, диэтиленгли­коля, дипропиленгликоля при экстракции ароматических углево­дородов.

5.1.9. Смесевые технические растворители. В промышленности выпускается большой ассортимент смесевых растворителей. Основ­ные марки и состав таких растворителей приведены в многочислен­ных справочниках.

В ряде случаев для разбавления лакокрасочных материалов, имеющих одинаковую пленкообразующую основу, используются различные растворители. Это объясняется технологическими особен­ностями применения лакокрасочных материалов в различных отрас­лях промышленности, связанными с методами нанесения, способами сушки покрытий и т. д.

Вместе с тем, не всегда оправданно применение большого числа растворителей. Возможна их частичная унификация.