5.13.3. Лакокрасочные материалы на основе полиуретановых пленкообразователей

Полиуретановые пленкообразователи используют для получения высококачественных покрытий с хорошей адгезией к различным подложкам. Повышение адгезии объясняется наличием в полимере свободных групп –N=C=O, которые за счет гидроксильных групп подложки образуют с ней прочную связь.

Покрытия на основе полиуретанов высокостойки к истиранию, термо- и морозостойкие, обладают хорошим блеском, хорошими диэлектрическими свойствами. По стойкости к различным агрессивным воздействиям (газы, кислоты, щелочи, ароматические углеводороды и др.) они превосходят большинство известных покрытий.

Недостатки полиуретановых лакокрасочных составов – повышенная токсичность, сравнительная дороговизна, пожелтение покрытий. Пожелтение покрытия вызывается различными причинами, одна из которых связана с наличием в них свободных легкоокисляющихся аминогрупп.

Полиуретановые лаки и эмали используются преимущественно для окраски самолетов, подвижного состава железнодорожного транспорта, мебели, кожи, паркета, изделий из цветных металлов и пр.

Классификация полиуретановых лакокрасочных материалов может быть представлена схемой.

Одноупаковочные

Уралкиды, уретановые масла, уретан-

акрилаты

Полиизоцианат + полиол

Преполимер с группами

N=C=O, отверждаемый влагой воздуха

Блокированный изоцианат + полиол

Отверждение по реакции групп N=C=O с водой

Отверждение по реакции групп N=C=O и ОН

Отверждение по двойным связям

Большинство неорганических пигментов непригодны для композиций, содержащих свободные изоцианаты, ввиду присутствия примесей влаги, кислот и т.п. Кроме того, свинцовые пигменты и окись цинка катализируют реакции изоцианатных групп. Для полиуретановых эмалей разработаны специальные марки пигментов (двуокиси титана, железоокисных пигментов, сажи и пр.).

5.13.4. Технология получения полиизоцианата-биурета

В отечественной промышленности выпускается алифатический полиизоцианат-биурет, на основе гексаметилендиизоцианата. Это продукт взаимодействия 3 молей гексаметилендиизоцианата с 1 молем воды:

Синтез ведут при избыточном количестве изоцианата, который подавляет побочные реакции образования полимочевин. Гексаметилендиизоцианат и вода плохо смешиваются друг с другом, поэтому воду вводят в смеси с растворителями (диоксаном или ацетоном). Из-за избытка гексаметилендиизоцианата содержание его в реакционной смеси после окончания процесса составляет 4050%. Мономер удаляют до его содержания в целевом продукте не более 11,5%. Это обусловлено как высокой токсичностью гексаметилендиизоцианата, так и необходимостью регенерации дорогостоящего и дефицитного мономера. Его удаляют в тонкопленочных роторных испарителях при 120160С и остаточном давлении 0,260,40 кПа.

Технологическая схема производства полиизоцианата-биурета представлена на рис.53. В реактор 9, снабженный пароводяной рубашкой, загружают гексаметилендиизоцианат и нагревают до 135137С. Затем порциями подают 50%-ную водно-ацетоновую смесь с таким расчетом, чтобы мольное соотношение диизоцианата и воды в реакционной массе составляло 31. Реакция экзотермична, поэтому во избежание перегрева предусмотрено охлаждение реактора водой. По окончании процесса полиизоцианат-биурет отфильтровывают на патронном фильтре 16 от нерастворимых побочных продуктов реакции и отгоняют от него непрореагировавший гексаметилендиизоцианат в тонкопленочном роторном испарителе 5 при постепенном подъеме температуры от 110 до 160С и остаточном давлении 0,260,67 кПа.

Отогнанный гексаметилендиизоцианат собирают в вакуум-приемниках 12 и 13, а полиизоцианат-биурет, не содержащий остаточного гексаметилендиизоцианата,  в приемниках 10 и 11. Затем полиизоцианат-биурет растворяют в смеси органических растворителей (этилгликольацетат и ксилол) в смесителе 20 при 45С. Фильтруют от механических примесей на патронном фильтре 22 и отправляют на фасовку.

Рис. 53. Технологическая схема производства полиизоцианата-биурета:

1, 2  объемные мерники; 3, 6, 14  конденсаторы; 4  подогреватель;

5  тонкопленочный роторный испаритель; 7, 8  жидкостные счетчики;

9  реактор с пароводяной рубашкой; 10, 11  приемники полиизоцианата-биурета; 12, 13  вакуум-приемники; 15, 21  шестеренчатые насосы,;

16, 22  патронные фильтры; 17, 18  промежуточные емкости; 19  насос-дозатор; 20  смеситель