ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приготовление и испытание пленкообразующих веществ из "Практикум по общей химической технологии" К пленкообразующим относятся вещества, которые способны прн нанесении их на какую-либо поверхность высыхать с образованием твердой эластичной пленки. Они широко применяются для защиты металлических изделий от коррозии, для окраски различных предметов и сооружений с приданием им красивого внешнего вида, для специальной предохранительной окраски подземных и подводных сооружений, машин, судов, железнодорожного подвижного состава, автотранспорта и т. п. Пленки должны быть хорошо связаны с поверхностью материала, обладать высокой механической прочностью, эластичностью, газо- и водонепроницаемостью, нерастворимостью и неплавкостью. [c.70] Образование пленки из первоначального раствора представляет собой процесс перехода линейных макромолекул в молекулы трехмерной (пространственной) структуры, который большей частью протекает в присутствии катализаторов. Пространственные полимеры образуются связыванием ( сшиванием ) линейных длинных цепей, соединенных друг с другом химическими связями в виде поперечных мостиков из атомов или групп атомов. В полимерах подобного типа сшивающие цепи (мостики) как правило короче во много раз основных цепей. Соединения с трехмерной структурой резко отличаются по своим свойствам от линейных и разветвленных полимеров и при большом количестве связывающих мостиков являются твердыми, неплавкими и не растворимыми в различных растворителях, стойкими по отношению к внешним воздействиям (температура, световые лучи и т. п.). [c.70] Таким образом, получение пленкообразователи в результате реакции полимеризации или поликонденсации в большинстве случаев (в отличие от получения пластмасс) представляет собой жидкостной гомогенный процесс, осущес7вляемый в обогреваемых реакторах смешения. В некоторых случаях, когда один из исход-1 ых реагентов находится в твердой фазе, процесс осложняется расплавлением или растворением его, проводимым в дополнитель- )юм аппарате или в основном реакторе. [c.71] Применение же пленкообразовагелей, заключающееся в образовании готового продукта — защитного покрытия, представляет сложный многофазный процесс, в результате которого жидкая фаза пленкообразователя превращается в гомогенную твердую фазу — при отсутствии дополнительных компонентов — или в твердую массу из нескольких фаз, если к пленкообразователю предварительно добавляют другие ингредиенты — краски, наполнители, пластификаторы и т. п. [c.71] В качестве пленкообразователей могут быть использованы соедииения, которые характеризуются высокой полимеризационной способностью при обычных условиях (или в крайнем случае при небольшом повышении температуры). К таким веществам принадлежат высыхающие масла (главным образом, растительные), эфиры целлюлозы, синтетические и натуральные каучуки, белки (клеи, желатина, казеин), искусственные и природные смолы, некоторые продукты переработки нефти, а также асфальты, пеки, каучук. Большое распространение в качестве пленкообразующих веществ получили лаки, т. е. растворы высокомолекулярных соединений, в том или ином растворителе (спирт, ацетон, бензол, ксилол, скипидар, дихлорэтан и т. д.). Растворитель после нанесения пленки должен легко и быстро испаряться, В зависимости от природы пленкообразователя, а также растворителя различают смоляные или спиртовые лаки, целлюлозные лаки и масляные лаки. Пленкообразующие вещества применяют иногда в чистом виде, но чаще в виде красок и эмалей. Масляными красками называются растертые на олифах суспензии различных минеральных или органических красителей (пигментов). Лаковыми красками, или эмалями, называются пигменты, растертые в лаках. [c.71] Наибольшее значение с точки зрения широкого применения в химической промышленности имеют лаки бакелитовые (на основе феноло-формальдегидных смол), битумные (асфальтовые), перхлор-влниловые, глифталевые и пентафталевые. Эти виды лаков обладают осо высокой устойчивостью по отношению ко многим химическим реагентам. Их свойства и применение подробно описаны в работе 29 (стр. 266). [c.72] В данной работе следует получить высокомолекулярные полиэфирные смолы и лаки на их основе, а также определить некоторые физические и химические свойства смолы и лака. [c.72] Работа заключается в получении одной из смол и приготовлении из нее лака. Смолу подвергают следующим испытаниям определяют температуру размягчения, кислотное и гидроксильное числа . Кислотное число также определяют в исходном полупродукте. Далее смолу растворяют в соответствующем растворителе и определяют скорость высыхания лака при заданных условиях. В качестве простейшего примера приготовляют глифтали, относящиеся к алкидным полиэфирным смолам и являющиеся в настоящее время основным материалом для производства многих лаков. [c.72] Глифталевые и пентафталевые смолы получаются в результате конденсации фталевой кислоты (или ангидрида) и многоатомных спиртов глицерина, пентаэритрита, этиленгликоля и др. [c.72] Процесс образования смолы проходит через две стадии 1) образование сложных эфиров и 2) полимеризация и конденсация ( уварка ) эфиров с образованием высокополимерных соединений (полиэфирной смолы). [c.72] Технологический процесс получения глифталевой смолы линейного строения состоит из сплавления фталевого ангидрида с глицерином при ПО—130° С, этерификации до образования моноэфира и поликонденсации при 150—160° С. Стадии химических реакций этерификации и поликонденсации с образованием линейных полимеров происходят в обогреваемом реакторе в гомогенной среде сначала в расплаве реагентов, а затем в расплаве низкомолекулярных полимерных продуктов реакции. Этот гомогенный процесс осложнен гетерогенной стадией подвода реагентов — растворением твердого фталевого ангидрида в глицерине. Конечная стадия — застывание полученной смолы происходит в приемниках. Реактор снабжен мешалкой и обогревается высококипяш,им органическим теплоносителем. [c.73] полученные растворением глифталевой (или пентафтале-вой) смолы, в органическом растворителе после нанесения на металлическую поверхность и термообработки образуют твердые полимерные пленки пространственной структуры. Однако глифталевые и пентафталевые смолы редко применяются в чистом виде для изготовления лаков, так как сравнительно плохо растворимы в растворителях и дают хрупкие и недостаточно стойкие к коррозии пленки. Поэтому для покрытий применяют обычно глифталевые и пентафталевые смолы в различных композициях, т. е. модифицированные жирными кислотами растительных масел, смоляными кислотами канифоли и т. п. Такие покрытия в результате совместной полиэтерификации и поликонденсации компонентов хорошо растворимы в органических растворителях, совмещаются с пластификаторами и маслами и дают сравнительно прочную и эластичную пленку. [c.73] Каждые полчаса из реакционной массы отбирают пробу для определения кислотного числа. Конец процесса определяют по затвердеванию пробы смолы в холодном состоянии. Для этого через 1,0—1,5 ч от начала опыта каждые 10 мин отбирают из смеси стеклянной палочкой каплю смолы и переносят ее на холодную поверхность. Если проба смолы быстро затвердевает при охлаждении, образуя гладкую бусинку, то отбор проб прекращают и нагревание ведут еще в течение 30—40 мин-. После этого смолу в горячем состоянии выливают на жестяной лист. Полученную по охлаждении твердую стеклообразную смолу, растворимую в различных растворителях, анализируют на кислотное число, гидроксильное число и температуру размягчения. Основную же массу смолы собирают, взвешивают и растворяют в спирто-бензольной смеси для получения лака. [c.74] Растворение проводят в колбе, снабженной обратным холодильником, при небольшом нагревании на водяной бане в течение 1 ч. Для получения лака берут 30 г смолы и 70 г спирто-бензольной смеси (50 г спирта и 20 г бензола или 35 г спирта и 35 г бензола). Затем определяют время высыхания приготовленного лака (стр. 79). [c.74] При проведении работы берут в стакан 74 г фталевого ангидрида и 31 г гликоля и обрабатывают их таким же образом, как и в первом случае при получении смолы из фталевого ангидрида и глицерина. Температуру смеси постепенно поднимают до 180° С. При этой температуре смесь выдерживают в течение примерно 2—3 ч. При дальнейшем нагревании масса постепенно превращается в смолу, затвердевающую при охлаждении. [c.75] Конец процесса определяют по застыванию пробы смолы при охлаждении. Для этого под конец реакции отбирают палочкой небольшое количество смолы на лист жести и охлаждают ее. Когда взятая проба при охлаждении затвердевает, процесс заканчивают. Затем всю смолу выливают в горячем состоянии на жестяной лист и дают ей охладиться. В дальнейшем смолу анализируют и используют для получения лака так же, как и в предыдущем примере. [c.75] Для получения смолы в небольшой стеклянный стакан помещают 50 г фталевого ангидрида и 23 г химически чистого пентаэритрита. Смесь нагревают при непрерывном помешивании, постепенно повышая температуру до 180—200° С. Неоднородная вначале смесь через некоторое время становится однородной, а затем переходит в некристаллизующийся сироп. Когда температура смеси достигнет 180° С, продолжают варку при этой температуре еще 45 мин и затем нагревание прекращают. [c.76] Берут стеклянной палочкой пробу смолы и испытывают ее на затвердевание при комнатной температуре. Когда проба смолы затвердеет при охлаждении, варку смолы прекращают и в дальнейшем продолжают работу, как указано в первом примере. [c.76] Для получения модифицированной смолы берут 35,5 г касторового масла (в котором предварительно затерто 0,5 г глета), 20 г глицерина и 35,5 г фталевого ангидрида. Опыт проводят в колбе, снабженной мешалкой и термометром, установленной на асбестовой сетке и нагреваемой горелкой или электрической плиткой. Вначале загружают в колбу глицерин и касторовое масло. Нагревают смесь до 100—130° С и при перемешивании отдельными порциями загружают в колбу фталевый ангидрид. Затем в течение первых 20—30 мин повышают температуру до 150° С, а в течение следующих 20—30 мин — до 180—190° С. Нагревают смесь при этой температуре и при интенсивном размешивании до исчезновения отдельных слоев (в начале реакции касторовое масло накапливается в верхнем слое, а глицерин и фталевый ангидрид — в нижнем). Затем температуру повышают до 210—220° С и уваривают смолу до получения густой вязкой прозрачной массы. [c.76] Полученный лак смешивают с нитршаком (в количестве 20 6 модифицированного глифталевого лака от общей массы). Затем определяют время высыхания полученного лака (стр. 79). [c.77] Вернуться к основной статье