Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов
НИТРАТ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Нитрат целлюлозы [С6Н702(ОН)э-*(0Ы02)х]п — продукт нитрации хлопковой или древесной целлюлозы.
Получение. Свойства. Применение
Получение. Нитрат целлюлозы получают нитрацией целлюлозы смесью азотной и серной кислот. При этом азотная кислота этерифицирует целлюлозу по гидроксильным группам, а серная кислота связывает выделяющуюся воду. Количество вводимого в целлюлозу, азота зависит от длительности процесса нитрации и содержания в нитрационной смеси воды. Для лакокрасочной промышленности изготавливают нитрат целлюлозы с содержанием азота 10,7—12,2% (масс.) под названием «лаковый коллоксилин».
Получение л а ко в о г-в. ко л л о к с и л и н а. Подготовленную целлюлозу (для марок ВНВА и ПСВМ используют только хлопковую линтерную) обрабатывают в нитраторе смесью состава: азотная кислота 20—25% (масс.), серная кислота 55—60% (масс.), вода 18—20% (масс.) при температуре 30—45 °С. Продолжительность нитрации составляет 20—50 мин в зависимости от температуры ванны.
При достижении заданной степени нитрации реакционную массу отжимают о^ кислотной смеси, промывают сначала холодной, а. затем горячей водой для удаления остатков свободных кислот, кипятят в растворе соды для разложения сульфатов и других соединений. После удаления примесей получают стабилизированный коллоксилин, который для снижения вязкости обрабатывают водой при температуре ~160°С под давлением ~7 кгс/см2 в автоклаве. “
В связи с высокой взрыво - и пожароопасностью нитрата целлюлозы лаковый коллоксилин выпускают с остаточным содержанием 25—35% (масс.) водно-спиртовой смеси крепостью 88—89%.
Свойства. По внешнему виду лаковый коллоксилин — твердое, белое волокнистс^е (хлопьевидное) вещество без запаха. Физико-химические, механические и технологические свойства нитратов целллозы, в частности коллоксилина, в значительной мере зависят от степени этерификации (степени замещения). Для лакового коллоксилина степень замещения составляет 2,23—2,40, степень полимеризации 150—300, плотность (при 15°С) 1,655— 1,685 г/см3.
По сравнению с исходной целлюлозой коллоксилин отличается значительно большей стабильностью к действию окислителей и разбавленных кислот, причем последние вызывают его постепенную денитрацию. Он легче - омыляется щелочами, чувствителен к воздействию света.. Концентрированная серная кислота растворяет коллоксилин на холоду.
Лаковый коллоксилин растворим в этиловом спирте и спирто- толуольных смесях, в кетонах, сложных эфирах. Он нерастворим в бензоле, четыреххлористом углероде и других неполярных растворителях, а также в воде. Лучшим растворителем коллоксилина является ацетон. Если принять продолжительность растворения лакового коллоксилина в ацетоне за единицу, то для метилэтил - кетона она составит 1,7, этилацетата — 2,2, бутилацетата — 6, ци - клогексанона — 15,8, бутилцеллозольва — 34.
Коллоксилин хорошо совмещается с растительными маслами, канифолью, синтетическими пленкообразующими, пластификаторами сложно-эфирного типа. Он стоек к действию бензина, керосина, минеральных масел.
В связи со способностью разлагаться и воспламеняться при нагревании коллоксилин не имеет определенной температуры размягчения. При температуре 90—140 °С коллоксилин разлагается, выделяя окислы азота, нитрилы, формальдегид, муравьиную кислоту. Температура воспламенения его 160—190°С.
Основными недостатками лакового коллоксилина являются горючесть, низкая термостойкость и недостаточно высокая светостойкость. Однако эти недостатки не препятствуют широкому применению коллоксилина в лакокрасочной промышленности благодаря присущим ему ценным свойствам, особенно способности образовывать быстровысыхающие при обычной температуре покрытия с хорошими физико-механическими и декоративными свойствами, водостойкостью и глянцем.
Применение. Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют низковязкие коллоксилины, позволяющие получать лаки и краски с более высоким содержанием нелетучих веществ. Однако высоковязкие коллоксилины образуют покрытия с более высокими физико-механическими свойствами. Поэтому для получения покрытий с оптимальными свойствами используют обычно смеси коллоксилинов различной вязкости.
Следует отметить, что для лакокрасочных материалов, предназначенных для окраски изделий повышенной надежности и по-
|
Таблица 7.1. Нормируемые показатели промышленных марок лакового коллоксилина
|
|
А — состав % (масс.): бутилацетат — 25; 'спирт этиловый —18; спирт бутиловый — 7; этилацетат — 25, толуол—25; б прозрачность раствора (при определении в спепиальном цилиндре) для марок ВВ, ВВ особый, СВ, СВ особый, НВ, НВ особый не менее 25 см, для остальных марок— не менее 30 см; в — прочность при разрыве свободной пленки, кгс/мм2: для марки ВНВА — не менее 7,5, для марки ПСВМ не менее 7; г — удлинение при растяжении свободной пленки, %: для марки ВНВА — не менее 6,5; для марки ПСВМ — не менее 6; д число двойных переги* бов свободной пленки для марки ВНВА — не менее 80, для марки ПСВМ — не менее 60. |
Ставляемых в страны с тропическим климатом, применяют лаковый коллоксилин, полученный нитрацией хлопковой целлюлозы высшего сорта. . .
В табл. 7.1 приведены нормируемые показатели промышленных марок лакового коллоксилина согласно ГОСТ 5936—73 и ТУ 84-10-41—74 (с индексом особый).
Лаковый коллоксилин высоковязкий марки ВВ используют для приготовления нитролаков и нитроэмалей для кожи, лаков для авиационной промышленности, электроизоляционных лаков.
Лаковый коллоксилин средневязкий марки СВ используют для приготовления нитролаков и нитроэмалей для окраски и лакировки изделий из металла и древесины. -
Лаковый коллоксилин низковязкий марки НВ используют для приготовления нитрогрунтовок и нитрошпатлевок, клеевых композиций.
Лаковый коллоксилин весьма низковязкий марки ВНВ используют для приготовления нитролаков и нитроэмалей для окраски изделий из металла.
Лаковый коллоксилин весьма низковязкий (высокосортный) марки ВНВА используют для получения нитроэмалей'для окраски кузовов автомобилей.
Лаковый коллоксилин полусекундной вязкости марки ПСВ применяют для приготовления нитрошпатлевок, лаков для отделки мебели и бумаги.
Лаковый коллоксилин полусекундной вязкости (мебельный) марки ПСВМ применяют для изготовления нитролаков и нитроэмалей для отделки мебели.
