RU2186815C2

RU2186815C2 - Paintwork composition based on aqueous dispersion of alkyd resin

Info

Publication number: RU2186815C2
Application number: RU99108695A
Authority: RU
Original assignee: Пирогов Григорий Алексеевич; Ткаченко Герман Алексеевич; Линькова Любовь Сергеевна
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: varnish-and-paint industry. SUBSTANCE: composition contains 1-5% of alkyd resin A prepared by polycondensation of semibodied or bodied oil, dicarboxylic acid anhydride, and polyethylene glycol with molecular weight 600-1500 at component ratio (30-50):(4-7):(43-65), respectively, characterized by acid number 2-15 mg KOH/g; 20-35% of alkyd resin B prepared by polycondensation of semibodied or bodied vegetable oil, or tall oil fatty acids, pentaerythritol, dicarboxylic acid anhydride, and polyethylene glycol with molecular weight 2000-6000 at component ratio (45-65):(16-25):(19-27): (2.5-9), respectively, characterized by acid number 10-40 mg KOH/g; 0.6-24% of siccative; 24-33% of pigments; and water, the balance. EFFECT: improved aggregation stability and frost resistance. 3 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения лакокрасочных материалов (ЛКМ), в частности к ЛКМ на основе водной дисперсии алкидной смолы для получения лакокрасочных покрытий. The invention relates to a technology for the production of paints and varnishes (LKM), in particular to LKM on the basis of an aqueous dispersion of alkyd resin to obtain coatings.

Известна композиция ЛКМ на основе водной дисперсии алкидной смолы, полученной путем взаимодействия масла с сопряженными двойными связями, ангидрида дикарбоновой кислоты и полиэтиленгликоля с молекулярной массой 600-1200, при этом используют 0,2-0,4 эквивалента ангидрида и 0,4-0,8 эквивалента полигликоля на один эквивалент масла. Полученная смола имеет кислотное число (к.ч.) 9-15 мг КОН/г, удельный вес 1,008-1,050. Одна часть полученной смолы смешивается с 3-4 частями традиционной алкидной смолы, полученной поликонденсацией подсолнечного или льняного масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида или фумаровой кислоты, модифицированной толуилендиизоцианатом. В композицию добавляют пигменты и сиккатив. Покрытия на ее основе имеют хорошую адгезию, стойкость к мелению (пат. США 4071514). A known composition of coatings based on an aqueous dispersion of an alkyd resin obtained by reacting an oil with conjugated double bonds, dicarboxylic acid anhydride and polyethylene glycol with a molecular weight of 600-1200, using 0.2-0.4 equivalent anhydride and 0.4-0, 8 polyglycol equivalents per oil equivalent. The resulting resin has an acid number (r.h.) of 9-15 mg KOH / g, specific gravity of 1.008-1.050. One part of the obtained resin is mixed with 3-4 parts of a traditional alkyd resin obtained by polycondensation of sunflower or linseed oil, pentaerythritol, phthalic anhydride or fumaric acid modified with toluene diisocyanate. Pigments and desiccant are added to the composition. Coatings based on it have good adhesion, resistance to chalking (US Pat. US 4071514).

Однако полученная согласно изобретению лакокрасочная композиция имеет низкую агрегативную устойчивость, по-видимому из-за использования низкомолекулярного полигликоля. However, the paint composition obtained according to the invention has a low aggregate stability, apparently due to the use of low molecular weight polyglycol.

Наиболее близким аналогом к заявляемой лакокрасочной композиции является полимерная композиция для покрытий на основе пентафталевой смолы, полученной поликонденсацией смеси жирных кислот таллового масла, пентаэритрита, фталевого ангидрида, канифоли и полиэтиленгликоля при массовом соотношении компонентов соответственно 49: 18: 18:5:10 с к.ч. 10-20 мг КОН/г. Лакокрасочная композиция содержит, мас.ч:
Пентафталевая смола - 40-60
Сиккатив - 1-3
Вода - 40-60
Композиция может быть пигментирована и модифицирована аминной смолой или эпоксиэфиром. В пентафталевой смоле использован полиэтиленгликоль, однако молекулярная масса его нигде не указана. Необходимость интенсивного перемешивания (применение мешалки со скоростью вращения 1000-3000 об/мин) указывает на значительную трудность эмульгирования. Полученные на основе этой смолы лакокрасочные покрытия имеют время высыхания до степени 3,7-10 час, смываемость 0,5-0,6 г/м² пат. РФ 2703301).The closest analogue to the claimed paint composition is a polymer composition for coatings based on a pentaphthalic resin obtained by polycondensation of a mixture of fatty acids of tall oil, pentaerythritol, phthalic anhydride, rosin and polyethylene glycol with a mass ratio of components of 49: 18: 18: 5: 10 s, respectively. h 10-20 mg KOH / g The paint composition contains, parts by weight:
Pentaphthalic Resin - 40-60
Desiccant - 1-3
Water - 40-60
The composition may be pigmented and modified with an amine resin or epoxy ester. Polyethylene glycol is used in the pentaphthalic resin, but its molecular weight is not indicated anywhere. The need for intensive mixing (the use of a stirrer with a rotation speed of 1000-3000 rpm) indicates a significant difficulty in emulsification. The coatings obtained on the basis of this resin have a drying time up to the degree of 3.7-10 hours, washability 0.5-0.6 g / m ² pat. RF 2703301).

Недостатком данной композиции является также недостаточная агрегативная устойчивость при хранении и низкая морозостойкость. The disadvantage of this composition is also the lack of aggregate stability during storage and low frost resistance.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что лакокрасочная композиция на основе водной дисперсии алкидной смолы, модифицированной полигликолем, включающая сиккатив, пигменты и воду, содержит смесь двух алкидных смол: алкидную смолу В, полученную поликонденсацией полувысыхающего или высыхающего масла, пентаэритрита, ангидрида дикарбоновой кислоты и полиэтиленгликоля с М. м. 2000-6000 при соотношении компонентов соответственно 45-55 : 16-25 : 19-27 : 2,5-9 с к.ч. 10-40 мг КОН/г и алкидную смолу А, полученную поликонденсацией полувысыхающего или высыхающего растительного масла, ангидрида дикарбоновой кислоты и полиэтиленгликоля с М.м. 600-1500 при соотношении компонентов соответственно 30-50 : 4-7 : 43-65 с к.ч. 2-15 мг КОН/г при следующем соотношении компонентов в лакокрасочной композиции, мас.%:
Алкидная смола В - 20-35
Алкидная смола А - 1-5
Сиккатив - 0,6-2,4
Пигменты - 24-36
Вода - Остальное
Для получения алкидных смол в качестве высыхающих и полувысыхающих масел используют льняное, соевое, подсолнечное и др., а также жирные кислоты таллового масла, в качестве полиола - пентаэритрит, глицерин и др., в качестве ангидрида дикарбоновой кислоты - фталевый, малеиновый ангидрид и др. В качестве полиэтиленгликолей используют полиэтиленгликоли с М.м. 600, 1000, 1500, 2000, 6000, 3000 (промышленная марка ПЭГ-68), 5000 (промышленная марка ПЭГ-115). Сиккативы ЖК-1, НФ-1 и др. Пигменты - диоксид титана, кроны, железоокисные и др. Дополнительно в лакокрасочную композицию могут быть введены различные функциональные добавки: смачиватели, загустители, антивспениватели, диспергаторы и др.This goal is achieved in that the paint composition based on an aqueous dispersion of an alkyd resin modified with polyglycol, including desiccant, pigments and water, contains a mixture of two alkyd resins: alkyd resin B obtained by polycondensation of semi-drying or drying oils, pentaerythritol, dicarboxylic anhydride and polyethylene glycol M. m. 2000-6000 with a ratio of components respectively 45-55: 16-25: 19-27: 2.5-9 s.ch. 10-40 mg KOH / g and alkyd resin A obtained by polycondensation of semi-drying or drying vegetable oil, dicarboxylic acid anhydride and polyethylene glycol with M.m. 600-1500 with a ratio of components, respectively, 30-50: 4-7: 43-65 s.h. 2-15 mg KOH / g in the following ratio of components in the paint composition, wt.%:
Alkyd Resin B - 20-35
Alkyd Resin A - 1-5
Desiccant - 0.6-2.4
Pigments - 24-36
Water - Else
To obtain alkyd resins, flaxseed, soybean, sunflower, etc., as well as tall oil fatty acids are used as drying and half-drying oils, pentaerythritol, glycerin, etc. are used as polyol, phthalic, maleic anhydride, etc. are used as dicarboxylic acid anhydride. As polyethylene glycols, polyethylene glycols with M.m. 600, 1000, 1500, 2000, 6000, 3000 (industrial grade PEG-68), 5000 (industrial grade PEG-115). Desiccants ZhK-1, NF-1, etc. Pigments - titanium dioxide, crowns, iron oxide, etc. Additionally, various functional additives can be introduced into the paint composition: wetting agents, thickeners, antifoams, dispersants, etc.

Алкидную смолу В получают следующим образом: в реактор загружают жирные кислоты таллового масла, полиол, ПЭГ с М.м. 2000-6000, ангидрид дикарбоновой кислоты, поликонденсацию ведут при температуре 240-260^oС, заканчивая ее при достижении к.ч. 10-40 мг КОН/г и условной вязкости 60%-ного раствора смолы в кислоте 50-250 с. В случае использования растительного масла сначала проводят алкоголиз пентаэритритом и полиэтиленгликолем до совместимости пробы реакционной массы с этанолом (1:5 объем). Затем добавляют ангидрид дикарбоновой кислоты, после чего проводят поликонденсацию до к.ч. 10-40 мг КОН/г и условной вязкости 60%-ного раствора в ксилоле 100-250 с.Alkyd resin B is prepared as follows: tall oil fatty acids, polyol, PEG with M.m. are loaded into the reactor. 2000-6000, dicarboxylic acid anhydride, polycondensation is carried out at a temperature of 240-260 ^o C, ending it when reaching k.ch. 10-40 mg KOH / g and a conditional viscosity of a 60% solution of resin in acid 50-250 s. In the case of using vegetable oil, alcoholization is first carried out with pentaerythritol and polyethylene glycol until the samples of the reaction mixture are compatible with ethanol (1: 5 volume). Then dicarboxylic acid anhydride is added, after which polycondensation is carried out up to 10-40 mg KOH / g and a conditional viscosity of 60% solution in xylene 100-250 s.

Для изготовления алкидной смолы А к растительному маслу, предпочтительно льняному, добавляют полиэтиленгликоль с М.м. 600-1500, малеиновый ангидрид, и массу постепенно нагревают до 240-260^oС. При достижении реакционной массой температуры 240^oС начинают контролировать совместимость смолы с водой. С этой целью на стекло наносят каплю реакционной массы и 2-3 капли воды, размешивают стеклянной палочкой, синтез ведут до получения прозрачного раствора на стекле и к. ч. 2-15 мг КОН/г. Алкидные смолы А и В могут быть изготовлены азеотропным или блочным способом.For the manufacture of alkyd resin A, polyethylene glycol with M.m. is added to vegetable oil, preferably linseed oil. 600-1500, maleic anhydride, and the mass is gradually heated to 240-260 ^o C. When the reaction mass reaches a temperature of 240 ^o With begin to control the compatibility of the resin with water. For this purpose, a drop of the reaction mass and 2-3 drops of water are applied to the glass, stirred with a glass rod, the synthesis is carried out until a clear solution is obtained on the glass, and 2–15 mg KOH / g are obtained. Alkyd resins A and B can be made azeotropic or block method.

Для получения водной дисперсии алкидных смол, смолу А после ее синтеза в реакторе охлаждают до 80-70^oС и сливают в смеситель, предварительно загрузив в него воду (на 1 часть смолы А берут 0,6-0,8 частей воды) и половину рецептурного количества алкидной смолы В. Перемешивание в смесителе ведут до получения однородной дисперсии, которую затем разбавляют водой до получения 50%-ной водной дисперсии алкидных смол.To obtain an aqueous dispersion of alkyd resins, resin A after its synthesis in the reactor is cooled to 80-70 ^o C and poured into the mixer, pre-loading water into it (0.6-0.8 parts of water are taken per 1 part of resin A) and half prescription amount of alkyd resin B. Mixing in the mixer is carried out until a homogeneous dispersion is obtained, which is then diluted with water to obtain a 50% aqueous dispersion of alkyd resins.

Способ получения лакокрасочной композиции заключается в следующем. В быстроходный смеситель-диссольвер (п=800-1500 об/мин) загружают расчетное количество воды, половину рецептурного количества 50%-ной дисперсии алкидных смол А и В и остаток рецептурного количества алкидной смолы В, функциональные добавки и при перемешивании добавляют рецептурное количество пигмента. После 30-40 мин перемешивания из быстроходного смесителя пигментную пасту для перетира подают в бисерную мельницу. A method of obtaining a paint composition is as follows. The calculated amount of water, half the prescription amount of the 50% dispersion of alkyd resins A and B and the remainder of the prescription amount of alkyd resin B, functional additives are added to the high-speed dissolver mixer (n = 800-1500 rpm), and the prescription amount of pigment is added with stirring . After 30-40 minutes of mixing from a high-speed mixer, the pigment paste for grinding is fed into a bead mill.

Составление лакокрасочной композиции осуществляют в смесителе (п=60-120 об/мин) путем загрузки оставшейся половины рецептурного количества водной дисперсии алкидных смол А и В, пигментной пасты, сиккатива и перемешивания до однородности. The composition of the paint and varnish composition is carried out in a mixer (n = 60-120 rpm) by loading the remaining half of the prescription amount of an aqueous dispersion of alkyd resins A and B, pigment paste, desiccant and mixing until smooth.

В табл.1, 2, 3 приведены рецептуры алкидных смол, лакокрасочных композиций на основе этих смол, а также показатели свойств лакокрасочных композиций и покрытий на их основе. Tables 1, 2, 3 show the formulations of alkyd resins, paint and varnish compositions based on these resins, as well as the properties of paint and varnish compositions and coatings based on them.

В табл.2 приведены контрольные примеры 7 и 8 с раздельным использованием алкидной смолы А и алкидной смолы В. Как видно из табл.3, лакокрасочные композиции по прототипу и контрольным примерам имеют неудовлетворительную агрегативную устойчивость и морозостойкость по сравнению с композициями, полученными по заявляемому изобретению. Table 2 shows the control examples 7 and 8 with separate use of alkyd resin A and alkyd resin B. As can be seen from table 3, the paint compositions of the prototype and control examples have poor aggregate stability and frost resistance compared with the compositions obtained according to the claimed invention .

Claims

A paint and varnish composition based on an aqueous dispersion of an alkyd resin obtained by polycondensation of a mixture of vegetable oil or its fatty acids, dicarboxylic anhydride and polyethylene glycol containing desiccant, pigments and water, characterized in that it contains a mixture of alkyd resins - alkyd resin B obtained by polycondensation of a half-dry or drying vegetable oil or tall oil fatty acids, pentaerythritol and polyethylene glycol with M.m. 2000-6000 with a component ratio of 45-55: 16-25: 19-27: 2.5-9, respectively, including 10-40 mg KOH / g, and alkyd resin A obtained by polycondensation of a drying or semi-drying vegetable oil, dicarboxylic acid anhydride and polyethylene glycol with M.m. 600-1500 with a ratio of these components, respectively, 30-50: 4-7: 43-65 with a part of 2-15 mg KOH / g, with a ratio of components in the paint composition, wt.%:
Alkyd Resin B - 20-35
Alkyd Resin A - 1-5
Desiccant - 0.6-2.4
Pigments - 24-36
Water - Remains