5.3.2. Водоразбавляемые олигоэфиры

По сравнению с органорастворимыми, водоразбавляемые алкиды по структуре принципиально не отличаются. Но они имеют более низкую молекулярную массу и повышенное содержание гидрофильных (гидроксильных и карбоксильных) групп (кислотное число 50-80, гидроксильное число 150-200 мг КОН/г).

Возможность разбавлять их водой обеспечивается переводом карбоксильных групп в солевую форму основаниями (аммиаком или аминами). При синтезе водоразбавляемых алкидных олигомеров может использоваться то же исходное сырье, что и при синтезе органорастворимых алкидов (масла или их жирные кислоты, синтетические жирные кислоты, глицерин, пентаэритрит, фталевый ангидрид и т. п.). Кроме того, для их получения применяется тримеллитовый ангидрид и двухатомные спирты. Химические основы процесса синтеза водоразбавляемых алкидов такие же, как и при производстве органорастворимых алкидов. Однако специфические показатели готового продукта обуславливают особые требования, предъявляемые к подбору рецептур водоразбавляемых алкидов.

Состав рецептуры определяется в первую очередь функциональностью основного исходного кислотного компонента (фталевый или тримеллитовый ангидрид). В сочетании с фталевым ангидридом необходимо использовать полиатомные спирты (глицерин, пентаэритрит). При получении олигомеров с тримеллитовым ангидридом в качестве спиртов используют глицерин, гликоли или их смеси. Спиртовые компоненты всегда берутся в значительном избытке. При введении большого количества жирнокислотных остатков в состав водоразбавляемых олигомеров ухудшается их гидрофильность. Поэтому с применением растительных масел выпускают только тощие и средние водоразбавляемые алкиды.

Применение тримеллитового ангидрида обеспечивает более равномерное распределение карбоксильных групп в молекуле олигомера, что способствует улучшению водоразбавляемости. Поэтому при использовании тримеллитового ангидрида удается получить более высококачественные водоразбавляемые материалы, чем при применении фталевого ангидрида. Улучшению водоразбавляемости способствует также и введение полиэтиленгликолей, содержащих эфирные кислородные атомы.

Водоразбавляемые алкидные олигомеры выпускаются в виде 60%-ных растворов в органических растворителях, обычно в спиртах (этанол, пропанол, реже бутанол, гликоли, этил - и бутилцеллозольвы). Растворы нейтрализуют аммиаком или третичными аминами. Разбавление водой растворов алкидных олигомеров осуществляется потребителем. Следует иметь в виду, что разбавленные водой растворы недостаточно стабильны и могут расслаиваться при хранении. Низкая стабильность растворов обусловлена гидролизом сложноэфирных связей под действием введенных в раствор оснований. Процесс сопровождается образованием продуктов, неспособных растворяться в воде, например жирных кислот:

Природа основания, использованного для перевода карбоксильных групп в солевую форму, может оказывать влияние на скорость реакции гидролиза. По способности вызывать гидролиз азотистые основания располагаются в ряд

моноэтаноламин < аммиак < триэтаноламин.

Увеличение РН среды приводит к значительному повышению степени гидролиза. Поэтому целесообразно поддерживать РН на относительно низком уровне (не выше 7,5).

Отверждение водоразбавляемых алкидных олигомеров в покрытиях возможно за счет реакции окислительной полимеризации (в том случае, если олигомер получен с применением масел) и за счет дальнейшей поликонденсации по ОН - и СООН-группам при температурах 150-180°С. При этом вначале происходит термическое разложение аммонийных солей и затем уже поликонденсация. Следует отметить, что при отверждении водоразбавляемых олигоэфиров за счет одной окислительной полимеризации покрытия не обладают достаточной водостойкостью, так как в них остается большое количество гидрофильных и карбоксильных групп. Поэтому водоразбавляемые алкиды отверждают обычно в жестком режиме (до 180°С), обеспечивающем протекание процесса поликонденсации.

Водоразбавляемые алкидные олигомеры могут использоваться и в сочетании с водоразбавляемыми олигомерами других типов, например феноло-, карбамидо - и меламиноформальдегидными и др. Материалы на основе таких композиций могут отверждаться и при более низких температурах (»120°С).

В основном водоразбавляемые олигоэфиры и композиции на их основе используются при создании грунтов горячего отверждения. Синтез водоразбавляемых алкидов, независимо от их состава, ведут в расплаве, поскольку присутствие в реакционной массе даже небольших количеств растворителей, не смешивающихся с водой, ухудшает характеристики водоразбавляемых систем на их основе.

Основными стадиями этого периодического процесса являются:

1. синтез олигоэфира;
2. растворение олигоэфира в смешивающихся с водой растворителях;
3. нейтрализация раствора олигомера аммиаком или третичными аминами.

Производство водоразбавляемых олигомеров может осуществляться по схемам, аналогичным рассмотренным нами ранее.