Лако-красочные материалы — производство

Получение, свойства и применение полиамидов. Полиамидами называют гетероцепные полимеры, в основной цепи которых по­вторяются амидные группы —С—NH—.

О

Полиамиды получают поликонденсацией полиамиНов с мно­гоосновными карбоновыми кислотами или полимеризацией лак­тамові

ПH2N — (СН2)Х — NH2 + пНООС — R — СОО."

Полиамин дикарбоновая

Кислота

—* Н — [- NH — (СН2)Х — NH — СО — R — СО -]„ — ОН;

Полиамид

П HN-CO Н — [- NH — (СН2)х — СО -]П — ОН.

(СН2)Х

Лактам полиамид

В качестве исходных продуктов могут использоваться как алифатические, так и ароматические полиамины и поликарбо — новые кислоты. Ароматические соединения способствуют полу­чению более термостойких полимеров, но с меньшими эластич­ностью, водо — и морозостойкостью.

Высокомолекулярные полиамиды обычно применяются в производстве синтетических волокон. В лакокрасочной промыш­ленности полиамиды находят ограниченное применение из-за плохой растворимости в органических растворителях, низкой водостойкости и невысокой адгезии к металлам. Вследствие пло­хой растворимости полиамиды используются в качестве пленко­образующих в основном в порошковых композициях.

Полученные из этих композиций покрытия обладают высо­кой механической устойчивостью, удовлетворительной стой­
Костью к действию химических реагентов, минеральных масел и органических растворителей. Серьезным недостатком полиамид­ных покрытий является их низкая водостойкость.

Более широко в технологии лаков и красок используются низкомолекулярные полиамиды в качестве отвердителей эпок­сидных полимеров.

Технология получения полиамидных отвердителей. Исходны­ми продуктами для их получения служат полиамины (полиэти — лештолиамин, этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетр — амин) и метиловые эфиры жирных кислот высыхающих масел. Такие полиамиды обычно имеют молекулярную массу 1000—■ 3500, обладают эластичностью и хорошо растворяются в рас­творителях.

Получают полиамидные отвердители в несколько техноло­гических стадий: метанолиз растительного масла (чаще всего соевого), димеризация метиловых эфиров жирных кислот мас­ла, поликонденсация эфиров жирных кислот и полиамина.

Ниже приведены схемы химических реакций, протекающих по отдельным стадиям процесса.

Метанолиз растительного масла:

СН2 — О — СО — R CH-O-CO-R + ЗСНзОН СН2 — О — СО — R

СН2- ОН I

СН-ОН + 3RCOOCH, I 3

СН2-ОН

Глицерин метиловые эфиры жирных кислот

Димеризация метиловых эфиров жирных кислот:

СН3- (СН2)5 — СН = СН — СН = СН — (СН2)7 — СО — О — СН3 + + СН3- (СН2)7 — СН = СН — (СН2)7 — СО — О — СН3 —-

Сн3 — (СН2)5 — СН — СН = СН — СН — (СН2)7 — со — о — сн3 СНз — (СН2)7 — СН СН — (СН2)7 — со — о — сн3

В общем виде молекулу полученного димеризовэнного мети­лового эфира можно представить следующим образом:

Реакция получения полиамида может быть представлена в виде:

О О

II II,

ПН3С — О — С — R — С — О — СН3 + (n + 1)H2N — R — NH2

О О

S=SH2N-R-NH-[-C-R-C-NH-R’-NH-]n-H+2nCH3OH

На рис. 2.5 приведена принципиальная технологическая схе­ма получения полиамида.

Метанолиз масла осуществляют в реакторе 1, снабженном рубашкой для подогрева реакционной массы. В реактор 1 загружают гидрокснд натрия из мерника 7, а воду и метанол — соответственно через счетчики 6 и 5. После получения (при перемешивании) щелочного раствора метанола в реактор 1 загружают растительное масло из мерника 4, нагревают содержимое реакто­ра до 65—75 °С и проводят метанолиз в течение 3—4 ч.

По окончании метаиолиза температуру в реакторе понижают до 30 °С и дают массе отстояться. Нижний слой — раствор метанола в глицерине — сливают, а из верхнего (метиловые эфнры) отгоняют при остаточном давле­нии 70—80 кПа и 100 °С метанол, который собирают в вакуум-приемнике 9. После охлаждения реакционной массы до 40—50 °С ее нейтрализуют серной кислотой, подаваемой из мерника 10, и промывают горячей водой до нейтральной реакции. Затем под вакуумом проводят осушку, собирая отог­нанную воду в вакуум-приемнике 9. Метиловые эфнры перекачивают в реак­тор 2 с электроиндукционным обогревом, в котором проводят их димериза — цию при 285—295 °С. Во избежание окислительных процессов в реактор подается инертный газ, а в реакционную массу вводится антиоксидант — антрахинон. Реакция димеризации продолжается в течение 1 сут., и по ее завершении отгоняют под вакуумом мономерные эфиры, собираемые в. вакуум-приемнике 14.

Димеризованные эфиры из реактора 2 перекачивают насосом 15 в реак­тор 3 для получения полиамида. Процесс ведут в токе азота. После загрузки димеризованных эфиров в реактор подают полиэтиленполиамин из мерника 16 и постепенно повышают температуру до 200 °С. По мере образования полиамида постепенно отгоняют метанол в вакуум-приемник 19. Окончание реакции образования полиамида определяют по количеству отогнанного метанола.

По завершении процесса отгоняют избыточный полиэтиленполиамин.