close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9043

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9043
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) C 09D 167/08
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЛАКОВЫХ ПОКРЫТИЙ
НА ОСНОВЕ АЛКИДНЫХ СМОЛ
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) RU 2203295 C2, 2003.
SU 478844, 1975.
SU 334231, 1972.
SU 1141104 A, 1985.
SU 658141, 1979.
JP 4-108876 A, 1992.
RU 2026314 C1, 1995.
(21) Номер заявки: a 20040652
(22) 2004.07.09
(43) 2006.02.28
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Крутько Эльвира Тихоновна; Прокопчук Николай Романович;
Глоба Анастасия Ивановна (BY)
(57)
Композиция для лакового покрытия, включающая алкидную смолу и модификатор,
отличающаяся тем, что содержит алкидную смолу, полученную с использованием ангидрида 5,6-бензбицикло[2,2,2]октанон-8-дикарбоновой-2,3 кислоты формулы
CO
CH2
O C
O,
CO
а в качестве модификатора содержит олигомалеимидогидроксифенилен формулы
BY 9043 C1 2007.04.30
HC
CH
OC
CO
N
OH
n,
где n означает 3 или 4,
в количестве 0,1-0,5 % от массы алкидной смолы.
Изобретение относится к области пленкообразующих композиционных полимерных
материалов на основе алкидных смол и может быть использовано на предприятиях машиностроительного комплекса и других отраслей промышленности для получения антикоррозионных влагозащитных покрытий металлических изделий.
BY 9043 C1 2007.04.30
Алкидные смолы являются наиболее широко распространенным типом пленкообразующих веществ, применяемых в лакокрасочной промышленности. Варьирование свойств
покрытий на их основе достигается в значительной мере за счет большого разнообразия
модификаторов [1].
Известны алкидные смолы, полученные путем поликонденсации многоатомных спиртов с ангидридом бицикло(2,2,2)-окт-5-ен-2,3-дикарбоновой кислоты и растительными
маслами [2]. Имея высокие физико-механические характеристики, покрытия на основе
этих смол имеют недостаточную атмосферостойкость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является состав для лакокрасочных покрытий на основе эмали "Пентал",
содержащей в качестве модифицирующей добавки раствор жидкого бутадиеннитрильного
карбоксилсодержащего каучука СКН-26-1А в ксилоле [3]. Этот состав, предназначенный
для защиты от атмосферной коррозии металлоконструкций железнодорожного транспорта, характеризуется повышенной атмосферо- и морозостойкостью, высокой эластичностью, хорошо высыхает.
Однако лаковые покрытия на основе такого состава имеют недостаточную поверхностную твердость, водостойкость, адгезию к стеклу и металлам.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физико-механических свойств и
влагостойкости лаковых покрытий на основе алкидных смол, повышение их адгезии к металлическим поверхностям.
Поставленная задача достигается тем, что в композиции для лаковых покрытий на основе алкидных смол, включающей модификатор, в качестве исходного ангидрида для получения алкидных смол используют ангидрид 5,6-бензбицикло-[2,2,2]октанон-8дикарбоновой-2,3 кислоты (АББК), имеющий следующую формулу:
CO
CH2
O C
O,
CO
а в качестве модификатора композиция содержит олигомалеимидогидроксифенилен
(ОМГФ) формулы:
HC
CH
OC
CO
N
OH
n,
где n = 3-4,
в количестве 0,1-0,5 % от массы алкидной смолы.
Использование АББК для синтеза алкидных смол позволяет получать алкиды с улучшенными физико-механическими свойствами, которые могут быть использованы для получения защитных и лакокрасочных покрытий, обладающих высокой твердостью, водостойкостью и хорошей адгезией, а дополнительное введение в композицию модификатора ОМГФ - обеспечивает повышение коррозионной устойчивости металлических поверхностей к воздействию влаги.
Получение алкидных смол осуществляют путем поликонденсации АББК с многоатомными спиртами (глицерином, пентаэритритом, триметилолпропаном и др.) в присутствии
2
BY 9043 C1 2007.04.30
различных количеств, например, льняного масла при 210-215 °С в течение 2,5-6,5 ч. Получают светло-желтую смолу с кислотным числом 11,9-66 мг КОН/г, хорошо растворимую в ацетоне, ксилоле, диметилформамиде. Эта смола при добавлении модификатора
ОМГФ способна отверждаться при нагревании с образованием трехмерных продуктов.
Композиция, нанесенная на металлическую или стеклянную подложку, образует после отверждения прочную пленку, обладающую высокой поверхностной твердостью, хорошей
адгезией, и обеспечивает повышенную коррозионную устойчивость металлических поверхностей к воздействию влаги за счет обеспечения компонентами барьерного и адгезионного механизма защитного действия покрытия в присутствии ангидридной компоненты
алкидной смолы (АББК) и модификатора - ОМГФ.
Композиция содержит алкидную смолу, полученную поликонденсацией АББК с продуктами этерификации многоатомных спиртов растительными маслами, и модификатор
(ОМГФ) в количестве 0,1-0,5 % от массы алкидной смолы.
Получение композиции включает синтез лаковой основы с последующим введением
модификатора - ОМГФ.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.
Пример 1.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,84 г (0,053 моль) глицерина, 8,38 г рафинированного льняного масла и 0,0132 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла. Контроль за ходом реакции переэтерификации
осуществляют путем контроля растворимости реакционной смеси в этиловом спирте.
Реакция считается законченной, когда отобранная проба полностью растворима в этиловом спирте (объемное соотношение продукта реакции и этилового спирта 1:10). Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 215 °С 2,5 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 66 мг КОН/г, в
которую вводят 0,1 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 2.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,84 г (0,053 моль) глицерина, 13,03 г рафинированного льняного масла и 0,0178 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 4 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 46 мг КОН/г, в
которую вводят 0,3 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 3.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,84 г (0,053 моль) глицерина, 19,54 г рафинированного льняного масла и 0,0243 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 5 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 12,3 мг КОН/г, в
которую вводят 0,5 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 4.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
6,41 г (0,048 моль) триметилолпропана, 9,04 г рафинированного льняного масла и 0,0154 г
РbО. Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до
полной переэтерификации льняного масла.
3
BY 9043 C1 2007.04.30
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 4 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 48,8 мг КОН/г, в
которую вводят 0,1 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 5.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
6,41 г (0,048 моль) триметилолпропана, 14,07 г рафинированного льняного масла и 0,0205 г
РbО. Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до
полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 5,5 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 12,3 мг КОН/г,
в которую вводят 0,2 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 6.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
6,41 г (0,048 моль) триметилолпропана, 14,52 г рафинированного льняного масла и 0,0211 г
РbО. Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до
полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 14,52 г (0,06 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 6,5 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 11,19 мг КОН/г,
в которую вводят 0,3 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 7.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,08 г (0,03 моль) пентаэритрита, 16,6 г рафинированного льняного масла и 0,0195 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 12,1 г (0,05 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 3 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 46,0 мг КОН/г, в
которую вводят 0,1 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 8.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,08 г (0,03 моль) пентаэритрита, 27,95 г рафинированного льняного масла и 0,028 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 12,1 г (0,05 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 4 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 12,3 мг КОН/г, в
которую вводят 0,25 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Пример 9.
В реактор, снабженный мешалкой, термометром и газовводной трубкой, помещают
4,08 г (0,03 моль) пентаэритрита, 42,6 г рафинированного льняного масла и 0,042 г РbО.
Смесь нагревают при перемешивании в токе инертного газа при 250 °С 30-40 мин до полной переэтерификации льняного масла.
Реакционную смесь охлаждают до 200 °С, вводят в реактор 12,1 г (0,05 моль) АББК и
нагревают при 210 °С 45 ч. Получают светло-желтую вязкую смолу с к.ч. 7,5 мг КОН/г, в
которую вводят 0,5 % ОМГФ от массы алкидной смолы.
Образцы композиций для лаковых покрытий на основе алкидных смол и ОМГФ, полученных в примерах 1-9, растворяли в ксилоле или диметилформамиде, прибавляли 1 %
(от массы смолы) сиккатива № 64, наносили в виде пленки на металлические и стеклянные пластинки, отверждали при комнатной температуре или при 105 °С, затем подвергали
4
BY 9043 C1 2007.04.30
испытаниям, определяли физико-механические и другие свойства лаковых покрытий в соответствии с техническими условиями на продукцию лакокрасочной промышленности.
Продолжительность высыхания лаковых покрытий при 100-105 °С составляла 30-45 мин,
при 18-23 °С - 8-10 ч. Адгезию к стеклу полученных образцов лаковых покрытий определяли по методу клина, а к металлическим подложкам - по методу решетчатого надреза в
соответствии с ГОСТ 15140-78.
Подготовка образцов к испытаниям для определения характеристик пленки получаемого покрытия по внешнему виду, эластичности, адгезии, твердости проводили по ГОСТ
8832-76. Внешний вид определяли после охлаждения визуально при рассеянном свете.
Определение эластичности пленки проводили по ГОСТ 6806-78, диаметр стержня по шкале гибкости -1 мм; определение твердости пленки производили по ГОСТ 5233-89 на стеклянной пластинке. Данные по составу и свойствам лаковых покрытий приведены в табл. 1.
Таблица 1
Состав и свойства лаковых покрытий
Об- Состав смолы ТолщиВодостойкость
Появление
разцы Спиртона
Тверржавчины на
Адгезия,
для
железной плавой
Жир- покры- дость,
При
При
г/мм
при- компо- ность
тия,
отн.ед. 20 °С, ч. 60 °С, ч.
стине при 20 °С
мера
мм
в воде, сутки
нент
1
Г
30
0,04
0,98
6,0
781
>90
300 ч без
2
Г
40
0,03
0,94
5,0
758
>90
видимых
3
Г
50
0,05
0,65
5,5
718
>90
измене7
ПЭ
50
0,06
0,86
10,5
525
80
ний
8
ПЭ
60
0,05
0,84
11,0
489
75
По примеру № 1
1*
1,0
0,60
4,0
580
62
220 ч без
прототипа
видимых
По примеру № 3
2*
0,9
0,48
5,8
614
58
изменепрототипа
ний
По примеру № 6
3*
0,75
0,42
6,5
621
57
прототипа
Примечание: Г - глицерин, ПЭ - пентаэритрит.
* - приведены свойства образцов покрытий на основе алкидных смол, описанных в [3],
определенные авторами данного изобретения экспериментально.
Кислотным компонентом для всех образцов служат АББК, модифицирующим компонентом - ОМГФ.
Как видно из табл. 1, твердость лаковых покрытий в зависимости от типа спиртового
компонента, степени жирности алкидной смолы и содержания ОМГФ составляла 0,65-0,98,
что в большинстве случаев существенно превышает значение данной характеристики для
известной немодифицированной композиции [3]. Предлагаемая композиция обладает влагостойкостью при 60 °С до 11 ч, при 20 °С влагостойкость превышает 300 ч, что существенно лучше этого показателя для известной композиции [3] - до 6,5 и 220 ч соответственно.
Адгезия покрытий на основе предлагаемой композиции достигает 781 г/мм, что значительно выше адгезии известной композиции на основе алкидных смол (621 г/мм).
Опыты по термостарению лаковых покрытий (образцы 3, 7, 8) при температуре 180 °С
в воздушной атмосфере в течение 60 ч показали, что в указанных условиях видимых изменений покрытий не наблюдается. Прочность при ударе для всех образцов не менее 80 см
при массе груза 1 кг; прочность при изгибе - 1 мм; теплостойкость при 150 °С составляет 20 ч.
Светостойкость лаковых покрытий определяли по изменению внешнего вида и показателей твердости и эластичности покрытий до и после УФ-облучения.
5
BY 9043 C1 2007.04.30
Пластинки с нанесенным и высушенным покрытием облучали в камере ртутнокварцевой лампой ПРК-2 на расстоянии 30 см при температуре 30 °С в течение 120 ч.
Состав алкидных смол и физико-механические показатели лаковых покрытий до и после УФ-облучения приведены в табл. 2. Прочность при изгибе до и после облучения в течение 120 ч составляет 1 мм.
Таблица 2
Состав алкидных смол и физико-механические показатели лаковых покрытий
до и после УФ-облучения
Физико-механические показатели
лаковых покрытий
Состав смолы
Пример
3
8
9
КислотСод.
ный
Спиртовой Жирность,
ОМГФ,
компо- компонент
%
%
нент
АББК
Г
50
0,5
АББК
ПЭ
60
0,25
АББК
ПЭ
30
0,5
Твердость до
облучения,
отн. ед.
Твердость после
облучения в теч.
120 ч, отн. ед.
0,69
0,81
0,87
0,72
0,84
0,88
Данное изобретение может быть использовано на машиностроительных предприятиях
Республики Беларусь и за ее пределами: Минском автомобильном заводе, Минском тракторном заводе, Белорусском автомобильном заводе, Ульяновском и Горьковском автозаводах и других предприятиях для защиты поверхностей металлических изделий от
коррозии.
Источники информации:
1. Сорокин М.Ф., Шодэ Л.Т., Кочнова З.А. Химия и технология пленкообразующих
веществ. - М.: Химия, 1981. - С. 125-132.
2. А.с. 334231, МПК C 08G 17/06, C 08G 17/14, 1972.
3. Патент RU 2203295, МПК7 С 09D 5/08, 109/02, 167/08 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
103 Кб
Теги
by9043, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа