Лако-красочные материалы — производство

Олигоэфиры для полиуретановых покрытий представляют со­бой разветвленные продукты с функциональными гидроксиль­ными группами, за счет которых в дальнейшем и происходит взаимодействие указанных олигоэфиров с полиизоцианатами, приводящее к образованию полиуретанов (см. гл. 6).

Олигоэфиры этой группы получают обычно на основе Дикар- боновых кислот (или их ангидридов) и смеси двух — и трех­атомных спиртов. В рецептуру вводят кислотные компоненты — фталевый ангидрид, адипиновую и другие алифатические дикар — боновые кислоты. Из спиртов используют глицерин, гликоли и триметилолпропан.

Функциональность по гидроксильным группам, молекуляр­ная масса и разветвленность сложных олигоэфиров являются важными параметрами, определяющими степень сшивки, струк­туру и свойства полиуретанов. Обычно для получения полиуре­танов используют слаборазветвленные олигомеры с молекуляр-

НОЙ массой 500—1500 И СО — Таблица 2.1 держанием гидроксильных групп 2,3—4,6%.

Учитывая особую чувст­вительность изоцианатов к побочным реакциям, для получения полиуретанов желательно использовать осушенные олигоэфиры, не содержащие свободных кар­боксильных групп и с боль­шой степенью чистоты (см. гл. 6). Карбоксильные груп­пы и вода вызывают некон­тролируемое расходование изоцианатных групп на про­текание побочных процессов, что нарушает заданное соотноше­ние N00: ОН. Кроме того, выделяющийся при взаимодействии изоцианатов с водой диоксид углерода приводит к появлению пузырей в пленках. В связи с этим при синтезе олигоэфиров вводятся ограничения по кислотному числу и содержанию воды. Для получения гидроксилсодержащих олигоэфиров применяют­ся рецептуры с избытком спиртовых компонентов. Примеры не­которых рецептур приведены в табл. 2.1.

Некоторого варьирования структуры молекул олигоэфиров, в частности характера расположения гидроксильных групп в них, можно добиться, изменяя порядок загрузки исходных ком­понентов в ходе процесса. Так, если вести процесс в две стадии, загружая вначале бифункциональные компоненты, а затем по- лиатомный спирт, то можно получить олигоэфир следующей структуры:

ОН ОН Г О О ТОО ОН ОН

II II II II II II

СН2—СН—СН2—О—].—с—I?—С—О—И—О—_]„—с—и—сосн2—сн—сн2

Свойства полиуретановых лакокрасочных материалов на ос­нове гидроксилсодержащих олигоэфиров и области их примене­ния подробно изложены в гл. 6.

Олигоэфиры для полиуретанов выпускают обычно в виде растворов в циклогексаноне. Процесс их производства состоит из следующих основных стадий:

1) синтез олигоэфира;

2) осушка полученного олигоэфира;

3) растворение олигоэфира в циклогексаноне.

Синтез олигоэфира проводят азеотропным способом, обес­печивающим наиболее полное удаление воды. Наличие допол­нительной операции осушки обусловлено целевым назначением олигоэфира.

Типовая схема производства олигоэфиров для полиуретанов представлена на рис. 2.4.

Синтез олигоэфира проводят в реакторе с электроиндукционным обегре — вом 9 в одну или две стадии. Процесс ведут при перемешивании при 210 °С с одновременной отгонкой реакционной воды в разделительный сосуд 6 в виде азеотропной смеси с ксилолом. Отогнанный с водой ксилол при этом постоянно возвращается в реактор 9. Контроль процесса ведут по кислотно­му числу. По окончании процесса синтеза в том же аппарате проводят опе­рацию сушки. С этой целью к реакционной массе добавляют новую порцию ксилола через жидкостной счетчик 3 и проводят отгонку остатков воды в виде азеотропной смеси в вакуум-приемник 5. Растворение олигоэфиров в циклогексаноне (до получения раствора с заданным содержанием основного вещества) проводят в смесителе 12, в который олигоэфир, предварительно охлажденный до 180 °С, сливается самотеком при перемешивании под слой растворителя. Готовый раствор очищают на фильтре 15.