Лако-красочные материалы — производство

Нитрат целлюлозы [С6Н702(ОН)3_*(0N02)*]п — продукт нитра­ции хлопковой или древесной целлюлозы.

Получение. Свойства. Применение

Получение. Нитрат целлюлозы получают нитрацией целлю­лозы смесью азотной и серной кислот. При этом азотная кислота этерифицирует целлюлозу по гидроксильным группам, а серная кислота связывает выделяющуюся воду. Количество вводимого в целлюлозу, азота зависит от длительности процесса нитрации и содержания в нитрационной смеси воды. Для лакокрасочной про­мышленности изготавливают нитрат целлюлозы с содержанием азота 10,7—12,2% (масс.) под названием «лаковый коллоксилин».

Получение л а ко в о г-о. ко л л о к с и л и н а. Подготовлен­ную целлюлозу (для марок ВНВА и ПСВМ используют только хлопковую линтерную) обрабатывают в нитраторе смесью состава: азотная кислота 20—25% (масс.), серная кислота 55—60% (масс.), вода 18—20% (масс.) при температуре 30—45 °С. Продолжитель­ность нитрации составляет 20—50 мин в зависимости от темпера­туры ванны.

— При достижении заданной степени нитрации реакционную массу отжимают кислотной смеси, промывают сначала холод­ной, а затем горячей водой для удаления остатков свободных кис­лот, кипятят в растворе соды для разложения сульфатов и других соединений. После удаления примесей получают стабилизиро­ванный коллоксилин, который для снижения вязкости обрабаты­вают водой при температуре ~160 °С под давлением ~7 кгс/см2 в автоклаве. “

В связи с высокой взрыво — и пожароопасностью нитрата цел­люлозы лаковый коллоксилин выпускают с остаточным содержа­нием 25—35% (масс.) водно-спиртовой смеси крепостью 88—89%.

Свойства. По внешнему виду лаковый коллоксилин — твер­дое, белое волокнистое (хлопьевидное) вещество без запаха. Физико-химические, механические и технологические свойства нитратов целллозы, в частности коллоксилина, в значительной мере зависят от степени этерификации (степени замещения). Для лакового коллоксилина степень замещения составляет 2,23—2,40, степень полимеризации 150—300, плотность (при 15°С) 1,655— 1,685 г/см3.

По сравнению с исходной целлюлозой коллоксилин отличается значительно большей стабильностью к действию окислителей и разбавленных кислот, причем последние вызывают его постепен­ную денитрацию. Он легче — омыляется щелочами, чувствителен к воздействию света.. Концентрированная серная кислота раство­ряет коллоксилин на холоду.

Лаковый коллоксилин растворим в этиловом спирте и спирто — толуольных смесях, в кетонах, сложных эфирах. Он нерастворим. в бензоле, четыреххлористом углероде и других неполярных рас­творителях, а также в воде. Лучшим растворителем коллоксилина является ацетон. Если принять продолжительность растворения лакового коллоксилина в ацетоне за единицу, то для метилэтил­кетона она составит 1,7, этилацетата — 2,2, бутилацетата — 6, ци­клогексанона — 15,8, бутилцеллозольва — 34.

Коллоксилин хорошо совмещается с растительными маслами, канифолью, синтетическими пленкообразующими, пластификато­рами сложно-эфирного типа. Он стоек к действию бензина, керо­сина, минеральных масел.

В связи со способностью разлагаться и воспламеняться при нагревании коллоксилин не имеет определенной температуры раз­мягчения. При температуре 90—140 °С коллоксилин разлагается, выделяя окислы азота, нитрилы, формальдегид, муравьиную кис­лоту. Температура воспламенения его 160—190°С.

Основными недостатками лакового коллоксилина являются горючесть, низкая термостойкость и недостаточно высокая свето­стойкость. Однако эти недостатки не препятствуют широкому применению коллоксилина в лакокрасочной промышленности благодаря присущим ему ценным свойствам, особенно способности образовывать быстровысыхающие при обычной температуре по­крытия с хорошими физико-механическими и декоративными свойствами, водостойкостью и глянцем.

Применение. Наибольший интерес для лакокрасочной про — • мышленности представляют низковязкие коллоксилины, позволяю­щие получать лаки и краски с более высоким содержанием неле­тучих веществ. Однако высоковязкие коллоксилины образуют покрытия с более высокими физико-механическими свойствами. Поэтому для получения покрытий с оптимальными свойствами используют обычно смеси коллоксилинов различной вязкости.

Следует отметить, что для лакокрасочных материалов, пред­назначенных для окраски изделий повышенной надежности и по-

а — состав % (масс.); бутилацетат — 25; ‘спирт этиловый —18; спирт бутиловый — 7; этилацетат — 25, толуол—25; б прозрачность раствора (при определении в специальном цилиндре) для марок ВВ, ВВ особый, СВ, СВ особый, НВ, НВ особый не менее 25 см, для остальных ма­рок— не менее 30 см; в — прочность при разрыве свободной пленки, кгс/мм2: для марки ВНВА — не менее 7,5, для марки ПСВМ не менее 7; кэ г — удлинение при растяжении свободной пленки, %: для марки ВНВА — не менее 6,5; для марки ПСВМ. — не менее 6; д число двойных перегн­ем бов свободной пленки для марки ВНВА — не менее 80, для марки ПСВМ — не менее 60.

ставляемых в страны с тропическим климатом, применяют лако­вый коллоксилин, полученный нитрацией хлопковой целлюлозы высшего сорта. . .

В табл. 7.1 приведены нормируемые показатели промышлен­ных марок лакового коллоксилина согласно ГОСТ 5936—73 и ТУ 84-10-41—74 (с индексом особый).

Лаковый коллоксилин высоковязкий мар­ки ВВ используют для приготовления нитролаков и нитроэмалей для кожи, лаков для авиационной промышленности, электроизоля­ционных лаков.

Лаковый коллоксилин средневязкий марки СВ используют для приготовления нитролаков и нитроэмалей для окраски и лакировки изделий из металла и древесины. —

Лаковый коллоксилин низковязкий маркиНВ используют для приготовления нитрогрунтовок и нитрошпатлевок, клеевых композиций.

Лаковый коллоксилин весьма низковязкий марки ВНВ используют для приготовления нитролаков и нитро­эмалей для окраски изделий из металла.

Лаковый коллоксилин весьма н и з к о в я з к и й (высокосортный) марки ВНВА используют для получе­ния нитроэмалей’для окраски кузовов автомобилей.

Лаковый коллоксилин полусекундной вязко­сти марки ПСВ применяют для приготовления нитрошпатле­вок, лаков для отделки мебели и бумаги.

Лаковый коллоксилин полусекундной вязко­сти (мебельный) марки ПСВМ применяют для изготовления нитролаков и нитроэмалей для отделки мебели.