Лако-красочные материалы — производство

Интенсивное развитие нефтеперерабатывающей промышленно­сти в 60—70-х годах способствовало появлению новой группы пленкообразующих — нефтеполимерных смол. Нефтепо­лимерные смолы представляют собой олигомерные алифатиче­ские и (или) ароматические углеводороды.

Сырьем для углеводородных смол являются жидкие продук­ты пиролиза (ЖПП)—побочные продукты, образующиеся при переработке нефтепродуктов или природного газа с целью по­лучения этилена и некоторых других газообразных углеводоро­дов. Количество образующихся ЖПП зависит от условий про­изводства, состава нефтепродуктов или газа и обычно состав­ляет 20—40% (масс.) от исходных веществ.

Жидкие продукты пиролиза представляют собой смесь насы­щенных и ненасыщенных алифатических, циклоалифатических и ароматических С5—Си углеводородов: бензола, толуола, этил — бензола, ксилолов, изопрена, диметилбутадиена, различных ал — канов, циклопентадиена, дициклопентадиена, стирола, а-метил — стирола, винилтолуола, индена и др.

Часто исходным сырьем для нефтеполимерных смол явля­ются отдельные фракции ЖПП, кипящие в указанных ниже температурных интервалах:

Температура. Температура,

Кипения. °С Фракция кипения, ‘С Фракция

30—70 С5 130—200 С8—С10

30—200 С5—С, о 150—190 С8—С9

130—150 С8

Использование в качестве исходного сырья различных фрак­ций ЖПП предопределяет разнообразие химического состава и свойств выпускаемых товарных марок нефтеполимерных смол. В зависимости от содержания основных ненасыщенных соедине­ний, входящих в эти фракции, нефтеполимерные смолы могут быть по своему составу преимущественно алкеновыми, диено­выми, циклопентадиеновыми, стирольными, стирол-инденовыми олигомерами.

Технологический процесс производства нефтеполимерных

Смол состоит из двух стадий:

1) сополимеризация непредельных углеводородов в среде органического растворителя, роль которого выполняют предель­ные углеводороды, входящие в ЖПП;

2) отгонка «летучей части», состоящей из углеводородов предельного характера, остатков непрореагировавших непре­дельных мономеров и низкомолекулярных продуктов сополиме — ризации.

Сополимеризацию проводят как по ионному, так и по ради­кальному механизмам.

По ионному механизму сополимеризацию проводят при тем­пературе <100°С в присутствии металлического натрия, силь­ных протонных кислот, галогенидов металлов, катализаторов Циглера — Натта. Длительность процесса составляет 15— 30 мин.

Сополимеризация по радикальному механизму в присутствии инициаторов проводится в температурном интервале 70—130 °С при атмосферном или повышенном давлении; в отсутствие ини­циаторов — при 200—280 °С под давлением. Продолжительность процесса составляет несколько часов. Содержание основного вещества в реакционной смеси после сополимеризации состав­ляет 35—40% (масс.).

Условия отгонки «летучей части» оказывают существенное влияние на характеристики получаемых нефтеполимерных смол: с уменьшением температуры и длительности отгонки получаются более светлые и менее тугоплавкие смолы. При прочих равных условиях смолы, полученные сополимеризацией по радикально­му механизму, светлее, чем по ионному.

Нефтеполимерные смолы имеют среднечисловую молекуляр­ную массу до 1500. В зависимости от углеводородного состава и молекулярной массы нефтеполимерных смол, а также степени отгонки «летучей части» их температура размягчения изменя­ется в интервале 50—150 °С. Смолы, полученные на основе диеновых, алкеновых и циклодиеновых фракций, являются, как правило, более легкоплавкими по сравнению со смолами на ос­нове стирольных и инденовых фракций ЖПП. Для нефтеполи­мерных смол характерно практическое отсутствие полярных кислородсодержащих групп (кислотное число не превышает 1—2, эфирное число — 5 мг КОН/г). Ненасыщенность нефтепо­лимерных смол зависит от состава исходных фракций ЖПП и метода сополимеризации и может колебаться в довольно широ­ких пределах (от 10 до 300 г 12 г/100 г). Для нефтеполимерных смол на основе С8—Сю-фракции йодные числа составляют 20— 60 г 12/100 г.

Нефтеполимерные смолы хорошо растворяются в аромати­ческих углеводородах, скипидаре, бутилацетате, частично или

Полностью растворяются в парафиновых углеводородах и ке — тонах, не растворяются в низших спиртах. Нефтеполимерные смолы совмещаются с олигомерами различных типов, при этом совместимость в каждом конкретном случае определяется хи­мическим составом смол.

Процессы пленкообразования нефтеполимерных смол изуче­ны недостаточно. По имеющимся данным пленкообразование нефтеполимерных смол протекает за счет физического «высыхания» (т. е. за счет испарения растворителя) и сопро­вождается окислением и полимеризацией по двойным связям, однако трехмерного полимера при этом не образуется.

Разнообразие химического состава, строения и свойств неф­теполимерных смол предопределяет различные способы и об­ласти их применения.

Нефтеполимерные смолы широко используются как само­стоятельные пленкообразующие вещества, а также в компози­циях с самыми разнообразными видами других пленкообразую­щих, в том числе с каучуками, растительными маслами, алкид — ными олигомерами. Их используют не только в традиционных органорастворимых лакокрасочных материалах, но и в водо­эмульсионных.

Как самостоятельные пленкообразующие нефтеполимерные смолы применяются для быстросохнущих покрытий с высокими твердостью, водо — и химической стойкостью. К их недостаткам следует отнести низкую эластичность и плохую адгезию. Компо­зиционные материалы с нефтеполимерными смолами лишены указанных недостатков.