Исследование свойств водных дисперсий гидроксилсодержащих акрилатов и полиизоцианатов и покрытий на их основе
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
лакокрасочных материалов. Различают первичные и вторичные полиакрилатные дисперсии. Первичные дисперсии получают непосредственно в воде путем эмульсионной полимеризации акриловых мономеров с использованием эмульгаторов. Они характеризуются высокой молекулярной массой полимера и обычно отсутствием растворителя [3] .
Вторичные дисперсии, с другой стороны, получают путем полимеризации соответствующих мономеров в подходящих растворителях. После этого к органическому раствору добавляют нейтрализующий аммиак и воду, что приводит к образованию фаз и образованию дисперсий. Вторичные дисперсии характеризуются средними молекулярными массами полимера и могут содержать до 18% сорастворителя.
Рисунок 1 - Схема получений полиакрилатных дисперсий
Вторичные полиакрилатные дисперсии могут применяться для составления рецептур водных двухупаковочных лакокрасочных материалов, позволяющих получать высококачественные полиуретановые покрытия. В частности, такие свойства, как блеск, химическая стойкость и механическая прочность находится на уровне, сравнимом с аналогичными свойствами покрытий, получаемых из органоразбавляемых двухупаковочных материалов.
Свойства полиакрилатполиолов и полиуретановых покрытий, в которых они применяются, зависят в основном от выбора мономеров, содержания гидроксильных групп, молекулярной массы и температуры стеклования. Молекулярную массу можно в значительной степени регулировать температурой полимеризации, природой и количеством используемого инициатора добавлением регуляторов молекулярной массы, таких как меркаптаны. Температуру стеклования можно изменять за счет выбора жестких и гибких мономеров, а содержание гидроксильных групп - за счет количества гидроксилсодержащего мономера[1].
Полиакрилатполиолы имеют важное значение в технологии полиуретановых покрытий. Благодаря непрекращающимся разработкам этих продуктов в настоящее время на рынке имеется широкий спектр смол для самых разных областей применении, как показано на ряде примеров [5]:
быстросохнущие покрытия для древесины и мебели;
материалы для ремонта автомобилей, к которым предъявляются специальные требования по качеству и соотношению стоимость-эффективность.
автомобильные материалы для конвейерной окраски, характеризующиеся длительной стойкостью покрытий, например, сохранением блеска;
покрытия для пластмасс, обладающие высокой эластичностью и хорошей химической стойкостью;
верхние слои в антикоррозионных покрытиях, обладающие хорошей стойкостью в течение длительного времени.
Сложные полиэфирполиолы
Сложные полиэфирполиолы получают поликонденсацией ди- и поликарбоновых кислот с избытком полиатомных спиртов (полиолов).Наиболее важным промышленно выпускаемыми поликарбоновыми кислотами и их ангидридами для получения сложных полиэфирполиолов являются ароматические кислоты, а именно фталевая и изофталевая кислоты, а также циклоалифатические кислоты, такие как тетрагидрофталевая и гексагидрофталевая кислоты [1].
В качестве полиолов используют алифатические спирты, такие как этиленгликоль, пропандиол-1,2, гександиол-1,6, неопентилгликоль, триметилолпропан, циклоалифатические спирты, такие как 1,4-циклогександиметанол. Кроме того, в качестве реагентов обрыва цепи могут применяться моно-функциональные спирты или карбоновые кислоты, такие как 2-этилгексанол или 2-этилгексановая кислота.
Как уже отмечалось, сложные полиэфирполиолы получают реакцией поликонденсации поликарбоновых кислот с полиолами с отщеплением воды. В основном используются два метода. По первому методу процесс поликонденсации проводят в растворе при температурах от 160 до 260 С. Реакцию проводят в вакууме или в токе инертного газа с целью удаления воды. Второй метод-это азеотропная полиэтерификация, осуществляемая в органическом растворителе, который способствует удалению реакционной воды [2].
Реакцию поликонденсации можно ускорить за счет повышения температуры и количества пропускаемого инертного газ, уменьшением давления и/или добавлением катализаторов, которые особенно полезны на конечных стадиях процесса этерификации. Подходящими катализаторами являются основания, такие как гидроксид лития или соединения олова, например, оксид ди-н-бутилолова. Сложные полиэфирполиолы применяют в качестве связующих для получения лакокрасочных материалов либо без растворителей в виде вязких смол. Либо в виде растворов в органических растворителях. Они также могут применяться в твердом виде или в виде дисперсии в воде.
В водных формах поставки необходимо наличие в полимере достаточного количества гидрофильных центров. Ими могут быть нейтрализованные кислотные группы, которые вводят после завершения реакции поликонденсации путем взаимодействия сложного полиэфирполиола с ангидридами дикарбоновых кислот, например, с ангидридом тетрагидрофталевой кислоты, что сопровождается раскрытием ангидридного кольца. Однако это часто приводит к образованию полиэфиров, нестойких к омылению. Для получения смол, стойких к омылению, карбоксильные группы вводят в структуру за счет применения диметилолпропиновой кислоты и диизоцианатов, например, изофорондиизоцианата.
Свойства сложных полиэфирполиолов и полиуретановых покрытий, для получения которых они применяются, зависят от выбора исходного сырья, молекулярной массы, функциональности. В целом насыщенные сложные полиэфирполилы хорошо