202561. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkidgyanták katalizátor jelenlétében történő előállítására
HU 202561 A A találmány tárgya, eljárás alkidgyanták katalizátor jelenlétében történő előállítására. A lakkiparban ismert eljárások többségére az a jellemző, hogy a különböző olajhosszúságú, ún. módosított alkidgyantákat katalizátor alkalmazása nélkül állítják elő, polikarbonsavak (pl. ftálsav, maleinsav, illetve ezek - anhidridjei) és többértékű alkoholok (pl. glikolok, glicerin, pentaeritrit) 200- 260 °C hőmérsékleten történő kondenzációja útján. Apoliolokszabadhidroxilcsoportjait jobbára telítetlen vagy részben telített zsírsavakkal vagy növényi olajokkal észterezik vagy átészterezik. (Patton: Alkyd Resin Technology 1962). A vonatkozó szakirodalomban és szabadalmi leírásokban szereplő viszonylag nagyszámú eljárás közül - amelyek során a műgyantagyártás reakcióit valamilyen módon katalizálják - csak kevés terjedt el a gyakorlatban. Florynak a poliészteresítésre vonatkozó (JOCCA, 1972.55,3.) modellreakciók végkövezetkeztetéseként megállapítja, hogy á főzéskor alkalmazott erős savak vagy disavak feleslege gyorsíjta a polikondenzációt. Ez érthető, hiszen a savfelesleg az észterképződés felé tolja el az egyensúlyi folyamatokat, de a savcsoportok visszamaradása lakkipari alkalmazhatóság szempontjából hátrányos, kedvezőtlenül hat a lakk színére és tárolhatóságára. Hasonlóképpen savkatalizátor alkalmazását (ptoluol-szulfonsav) javasolják az 1 258 868 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban és R. Howink: Chemie und Technologie der Kunstoffe (1984) című könyvében. Ismeretes olyan eljárás is (906 232 számú angol szabadalmi leírás), amely alkidgyanták, illetve ezek vinü-kopolimerjeinek előállítására kobalt-naftenátotvagy -oktoátot javasol katalitikus mennyiségben alkalmazni. Számos tanulmány jelent meg olyan matematikailag igazolható modellszámításra építve, amely bizonyos optimális olajalkohol, disav-alkohol arányok betartását javasolja (Lakokras. Mat. 1970,4; 1975,4). Ugyancsak gyártási időcsökkentő módszer a gyártási hőmérséklet növelése (egészen 280 °C-ig). Azonban mind sav-alkohol mólarányok sztöchiometrikus értékekhez történő közelítése, mind pedig a reakcióhőmérséklet megemelése, bár gyorsítja a folyamatok lefutását, de jelentős nehézséget okoz a műgyantagyártás utolsó fázisban, mert a viszkozitás növekedésének sebessége nagyon megnő, és számolni kell a termék gélesedésének veszélyével is. Ugyancsak régóta alkalmazott módszer a polikondenzációs reakciók gyorsítására a különböző fém-oxidok alkalmazása. Gyakori az antimon-, ólom-, és ón-oxidok felhasználása, (2,715,111 és 3,157,618 számú amerikai szabadalmi leírás), azonban c katalizátorok alkalmazásának hátránya, hogy a kész poliészter termékek gyakran elszíneződnek. Ez az elszíneződés ugyan bizonyos f oszforvegyületek, pl. trifenil-foszfit hozzáadásával csökkenthető, azonban a gyakran elemi fémmé redukálódott fém-oxidok finoman eloszolva kiválhatnak a kondenzációs olvadékból és a gyantának nem kívánatos 1 színeződést kölcsönözhetnek. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha alkidgyanták főzésénél katalitikus mennyiségben epoxidált zsírsav vagy alkü-epoxi-karbonsav-észter vagy glicidil-éterek, így 2-etU-hexil-glicidü-éter vagy neopentilglikol-diglicidil-éter vagy pentaeritrit-tetraglicidü-éter, és dibutü-ón-oxid elegyéből képzett kelátot adagolunk a reakció elegyhez, a polikondenzációs szakasz felgyorsul, a savszám csökken és párhuzamosan a viszkozitásemelkedés időbeli szakasza megrövidül, ugyanakkor a keletkezett gyanta elszíneződése megakadályozható. A gyártási idő csökkentése elsősorban az ún. nagy olajhosszúságú, azaz 50% feletti olajtartalmú, nagy viszkozitású alkidgyantáknál eredményez jelentős ráfordítási megtakarítást, hiszen ezeknél a típusoknál a hosszú, esetenként 30-50 órás gyártási idő mellett magas, 230-260 'C közötti hőmérséklet tartására is szükség van. A dibutil-ón-oxidnak, mint katalizátor önmagában való használata jelentős előnnyel jár, azonban hátrányos mellékhatása, hogy a keletkezett gyanta elszíneződik, mivel a mellékreakciókat nem akadályozza meg, hanem inkább elősegíti. Ez a mellékhatás azonban kiküszöbölhető, sőt a gyártási idő további rövidülése tapasztalható, ha a dibutil-ón-oxidból bizonyos mennyiségű epoxidált zsírsavval vagy alkü-epoxikarbonsav-észterrel vagy glicidü-éterrel kelátot képzünk és ezt adagoljuk a polikondenzáció kezdeti közbenső fázisában. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy egy vagy több poliicarbonsavat - anhidridet vagy monokarbonsavat vagy ezek keverékét, és egy vagy több polialkoholt, ahol kívánt esetben a monokarbonsav és a polialkohol egy része triglicerid alakjában van jelen, 160 és 260 °C közötti hőmérsékleten, előnyösen 200 és 230 °C között reagáltatjuk, a reakció során keletkező víz folyamatos eltávolítása mellett. Az eljárást az jellemzi, hogy a reakcióelegyhez - annak össztömegére számítva - 0,2-1,5 tömeg% mennyiségben olyan, 3-12 tömeg% epoxicsoport tartalmú epoxidált olaj, vagy alkil-epoxi-karbonsav-észter vagy 2-etil-hexü-glicidil-éter, vagy pentaeritrit-tetraglicidü-éter vagy neopentilglikolglicidil-éter és dibutil-ón-oxid elegyéből készült kelát, amelyben a komponensek egymásközötti tömegaránya 1:1 és 1:2 közötti, adagolunk, a reakció elegy felfűtése előtt vagy 140-180 °C ömledékhőmérséklet elérése után. Az így előállított alkidgyanta olajtartalma 30-tól 80%-ig terjedhet. Az elegy kondenzációja a fenti hőmérséklet intervallumban, azeotróp vízleválasztás és ismert gázáramoltatás mellett addig történik, amíg a viszkozitás és a savszám az előírt értéket el nem éri. Az eljárásban polialkoholként előnyösen az alábbiakat alkalmazhatjuk: etilénglikol, propilénglikol, butándiol, hexándiol. dimetü-l,3-pentándiol, 2-etil-l,3-pentándiol, dimetilol-ciklohexán.polietilén-propilénglikolok, glicerin, trimetilol-etán, trimetüol-propán, hexán-triol, 1,2,4-bután-triol, pentaeritrit, szorbit, mannit, dipentaeritrit. A polikarbonsavak előnyösen f tálsav, izoftálsav, tcreftálav, hexahidroftálsav, endometilén-tetra-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
