Схема получения ацетальдегида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.2.Физико-химические основы технологических процессов

Лакокрасочная продукция в основном применяется в виде так называемых красок, тертых на масле, и красок, тертых на лаках.

Большинство пигментов (сухих красок) подвергается растиранию с пленкообразующими  веществами (олифой, маслами).

Густые  пасты, получаемыё путем растирания на краскотерочных машинах пигментов  с маслом или олифой, называются масляными красками. Перед применением  эти густые ласты разводят олифой или заменителями олифы до необходимого для работы жидкого состояния. Пигменты, тертые на лаках, называются в практике эмалевыми красками; их получают растиранием  пигментов со специально приготовленными  лаками.

Название  эмалевых им дано потому, что при  высыхании они образуют твердый  биестящий слой с высоким глянцем, напоми нающим эмаль. В зависимости  от пленкообразующего вещества получаются: эмалевые краски (на масляных лаках), нитроэмали (на лаках из эфиров целлюлозы) и  спиртоэмали (на спиртовых лаках).

Эмалевые  краски выпускают готовыми к употреблению. Пигменты для растира должны быть предварительно хорошо размолоты и  не содержать крупных частиц.

Тонкость  размола пигментов оказывает  очень большое влияние на качество лакокрасочных покрытий. Чем тоньше размолот пигмент, тем лучше его  кроющая способность (укрывистость) и яркость. Эмали и краски, содержащие тонко измельченные пигменты, дают блестящие покрытия, отличающиеся повышенной механической прочностью.

Пигмент не состоит из отдельных частиц с  ровной свободной поверхностью, а  представляет собой агломерат (комплекс) слипшихся частиц, мельчайшие поры которых поглотили воздух и влагу.

При растирании типментов с пленкообразующим веществом  требуется не только тщательное разрушение агломератов —разъединение слипшихся  частиц и их равномерное распределение  в пленкообразующем веществе, но и  хорошее смачивание последним частиц пигмента. .Полное смачивание частиц пигмента наступает тогда; -когда воздух «и влага совершенно вытесняются из (пор «пленкообразующем веществом. Если при растирании красок (даже при применении пигмента высокой степени измельчения) не получилось (полного -смачивания всех частиц, тс та-кая тертая краска отличается «плохим розливом и плохо защищает металл от коррозии.

Водоэмульсионные  краски.

Водоэмульсионные  пленкообразующие приобрели за последние  годы очень широкое применение. Они  представляют собой систему двух не смешивающихся между собой  жидкостей, характеризующихся тем, что одна из них диспергирована (распределена) в виде мельчайших капелек в другой. Жидкость, образующая капельки, называется дисперсной или внутренней фазой; жидкость, заключающая эти капельки, — дисперсионной средой или внешней фазой. Применение водных эмульсий вызвано рядом соображений: значительной экономией растворителя и частично масла, улучшением условий труда при окраске и пожарной безопасностью. Эмульсии должны быть стабильными и выдерживать длительное хранение, изменение температурного режима, многократное замораживание и оттаивание. При менение нашли безмасляные, масляные, асфальтовые и нитро лаковые эмульсионные краски. Стабильность эмульсии дости гают введением в нее эмульгаторов: желатина, казеина, триэтаноламина, ализаринового масла, мыла и др.

Олифы и  лаки любого состава могут быть подвергнуты  эмульгированию. Эмульсии следует разделить  на два типа: 1) масло (лак) в воде М/В, т. е. эмульсии, которые содержат воду в качестве внешней фазы; это позволяет  разбавлять эмульсии водой и таким  образом регулировать вязкость; 2) вода в масле (лаке) В/М, т. е. эмульсии, у  которых внешней фазой является лак или масло. Вязкость этих эмульсий определяется 
вязкостью лака или масла; от прибавления воды вязкость не меняется, так как эмульсия водой не разбавляется.

Эмульсионные  краски изготовляют как путем  затирания влажных паст на обыкновенных олифах или лаках, так и путем  предварительного эмульгирования олиф или лаков с последующим растиранием  их с сухими пигментами. Эмульгирование олифы или лаков производится без нагревания или при температуре 60°. При постоянной работе мешалки  в олифу или лак постепенно вводят воду. Эмульгатор в зависимости  от растворимости вводят в масло непосредственно или добавляют с водой.

Эмульсионные  составы на основе асфальтов представляют диоперсии асфальта в воде. Асфальтовые  эмульсионные краски обладают высокими защитными свойствами, водо- и газонепроницаемостью.

Нитролак  в определенных условиях также образует эмульсию. В этом, случае представляют интерес эмульсии типа лак в воде, так как при этом очень вязкий нитролак с высокимсодержанием нелетучих  может быть превращен с помощью небольшого количества воды в низковязкую эмульсию. Это свойство позволяет значительно повысить содержание коллок силина в лаке.

Эмульгированные нитролаки являются новым продуктом. Они имеют ряд преимуществ  перед обычными нитролаками: а) снижается  пожарная опасность, б) снижается стоимость  вследствие замены части растворителя водой, в) появляется возможность применения влажного коллоксилина и введения ,в  эмульсию больших количеств нитроцеллюлозы.

Наряду  с указанными эмульсионными лаками и красками в последнее время  появились эмульсии на основе различных  полимеризационных смол: поливинил  цетатные эмульсии, эмульсии на основе поливинилхлорида, пат и сти рольные эмульсии и др.

Водоэмульсионная  краска на основе бутадиен-стирольного  латекса представляет собой суспензию  пигмента с бутадиенстирольным латексом (связующее) с обавлением диспергаторов, эмульгаторов, защитного коллоида, загустителя, фунгицндов и антикоррозийных  агентов. Применяется для внутренней окраски помещения по дереву, штукатуріке  и другим строительным материалам. Краска может наноситься по зашпаклеванным и незашпаклеванным поверхностям.

Рецептура краски в сырье приведена ниже:

Компоненты	Краска белая	Краска голубая
Бутадиеи-стнрольный латекс	16,65	16,00
Литопон	27,5	27,5
Тальк	5,3	5,3
Цинковые белила	1,3	1,3
Канифольное мыло (30%-ное)	0,3	0,3
Гексаметафосфат натрия	0,2	0,2
Карбокси метилцеллюлоза	0,9	0,9
Нитрит натрия	0,1	0,1
Вода	47,7	47,7
Ультрамарин	—	0,65
Пентахлорфенолят натрия	0,05	0,05

 

Процесс получения водоэмульсионной краски состоит в тщательном перемешивании  латекса с пигментной дисперсией. В готовой краске определяют однородность и содержание сухого остатка, который  должен составлять 50±2%; если сухого остатка  больше, краску разбавляют водой.

Приготовление пигментной дисперсии сводится к  следующему. В замесочную машину загружают  раствор карбоксимегилцеллюлозы, добавляют  водный раствор гексаметафосфата натрия, канифольное мыло, раствор нитрита .натрия и другие компоненты, массу тщательно размешивают и затем в нее постепенно добавляют пигмент. Размешивание 'продолжают до получения однородной массы. Затем массу (перетирают 1—2 раза на краскотерочной машине.

Раствор карбоксиметилцеллюлозы получают путем  растворения в воде, нагретой до 50—60°, карбоксиметилцеллюлозы и лентахлорфенолята  натрия.

Канифольное мыло приготовляют следующим образом. В аппарат, снабженный шаровой рубашкой и мешалкой, загружают канифоль и  нагревают до температуры 80° до полного  растворения канифоли. В расплавленную  канифоль постепенно, при перемешивании, добавляют раствор едкого натра. Омыление проводят при температуре 80° в течение 2 час., до получения  прозрачного раствора. Содержание сухого остатка в канифольном мыле должно быть 30—31%.

• Водоэмульсионные пленкообразующие системы

— Основные технологические характеристики полимерных дисперсий

Качество  водоэмульсионных пленкообразующих систем и воз- 
можности их использования в производстве лакокрасочных ма- 
териалов определяются следующими свойствами: устойчивостью, 
пленкообразующей способностью, поверхностным натяжением, 
реологическими характеристиками (вязкость, тиксотропия), со- 
держанием нелетучих веществ.

Устойчивость. В производстве водоэмульсионных лакокра- 
сочных материалов используют дисперсии лиофобного типа, т. е. такие, в которых полимер (дисперсная фаза) практически не имеет сродства к воде: не растворяется в ней и заметно не набухает. Такие дисперсии неустойчивы: они быстро расслаиваются. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость.

Агрегативно неустойчивые дисперсии в качестве пленкообразующих систем не используются или подвергаются предварительной стабилизации.

Стабилизацию  водных эмульсий полимеров осуществляют 
путем введения в систему поверхностно-активных веществ (ПАВ) ионогенного (соли алкилкарбоновых кислот, алкилсульфаты, четвертичные аммониевые соединения) и не ионогенного типа (алкил- и арилпроизводные полиоксиэтилена; алкил- и ариловые эфиры).

Эмульсии, стабилизированные ионогенными  ПАВ, теряют аг- 
регативную устойчивость при добавлении некоторых смешиваю- 
щихся с водой неэлектролитов (спирты, ацетон и др.) и электролитов. Интенсивность коагулирующего воздействия электролитов возрастает с увеличением заряда коагулирующего иона.

При стабилизации эмульсий неионогенными ПАВ электроли- 
ты не оказывают коагулирующего действия. Однако такие дис- 
персии склонны к коагуляции при нагревании.

Агрегативная  устойчивость водной дисперсии полимера силь- 
но зависит от степени насыщенности границы глобулы полимера— вода молекулами ПАВ, которая варьируется в процессе получения латекса в зависимости от его технического назначения. Водные эмульсии, используемые в производстве лакокрасочных материалов, подвергаются значительным механическим воздействиям, в результате которых увеличивается число контактов частиц дисперсной фазы (полимера). В том случае, когда поверхности этих частиц будут плохо «защищены» молекулами 
ПАВ, может произойти коагуляция за счет слипания частиц по «оголенным» участкам их поверхности.

Установлено, что если поверхность глобул полимера насыщена ПАВ более чем на 60%, такой латекс может быть использован в производстве красок.

Агрегативная  устойчивость водных эмульсий полимера при замораживании может уменьшаться. При охлаждении эмульсии ниже 0°С происходит образование кристаллов льда воды, образующей дисперсионную среду. Поскольку при замерзании объем воды увеличивается, кристаллы начинают сдавливать дисперсные частицы. До тех пор, пока адсорбционные оболочки ПАВ не разрушаются, эмульсия сохраняет агрегативную устойчивость и после размораживания. В том случае, когда молекулы 
ПАВ способны удерживать воду даже при очень низких температурах, прочность адсорбционных оболочек ПАВ сохраняется.

Пленкообразующая  способность. Формирование покрытия из водной эмульсии происходит в результате ее коагуляции на подложке. Обычно это происходит в процессе удаления воды из тонкого слоя эмульсии.

       1                           2                              3                                  4

           

Рис. 4.1. Схема процесса пленкообразования  из эмульсии полимера при испарении  воды:

I — исходная  эмульсия; II — промежуточный гель; III— пленка: А — стабилизация- Б —•синерезис; В — аутогезиоиные  процессы

На первом этапе происходит увеличение объемного содержания полимера в слое и сближение частиц дисперсной фазы.

После испарения  основного количества воды образуется промежуточный гель (рис. 4.1). При  этом глобулы еще окружены адсорбционно-гидратными оболочками и укладываются в наиболее компактные структуры.

На втором этапе происходит сжатие (синерезис) промежуточного геля, сопровождающееся дальнейшим удалением воды и разрушением адсорбционно-гидратных оболочек ПАВ.

В результате происходит деформация глобул, и они  постепенно приходят в более тесный контакт друг с другом. Если деформируемость частиц полимера невелика, межфазная граница может не исчезнуть полностью.

На третьей  стадии пленкообразования происходит полная ликвидация физических границ между полимерными частицами.

Этот  процесс становится возможным только при условии сегментальной подвижности молекул полимера. Диффузия макро-молекулярных сегментов через межглобулярное пространство определяется его строением и температурой процесса. Обычно звенья полимеров приобретают подвижность при температуре выше температуры стеклования.

Таким образом, водная эмульсия полимера может рассмат- 
риваться как пленкообразующая система в том случае, когда пленкообразование возможно при температуре около или выше температуры стеклования. При невыполнении этого условия приходится вводить в систему различные добавки (пластификаторы, растворители, мягчители), способствующие увеличению сегментальной подвижности полимера.