Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Меламиноформальдегидные смолы

Это один из наиболее распространенных типов аминосмол, применяемых в производстве лакокрасочных материалов. Их получают поликонденсацией ме - ламина с формальдегидом и последующей этерификацией моноспиртами, например метанолом, н-бутанолом, изо-бутанолом. В зависимости от строения и свойств их можно разделить на три большие группы:

• низкомолекулярные, этерифицированные метанолом;

• относительно низкомолекулярные, этерифицированные бутанолом с не­большим количеством свободных метилольных групп («имино»-типы);

• частично бутанолизированные смолы с разной молекулярной массой.

Наиболее известными в первой группе являются меламиноформальдегид­ные смолы, этерифицированные метанолом. Они отличаются «идеализирован­ной» структурой, как показано на рис. 2.33 на примере гексаметоксиметилме - ламиновых (ГМММ) смол.

ГМММ-смолы, как правило, являются водоразбавляемыми. Их поставляют в состоянии от жидкого до воскоподобного при 100%-ной концентрации. Так как реакция взаимодействия метилольных и гидроксильных групп протекает медленно, для их отверждения необходима достаточно высокая температура
(180 - 200°С) или кислотные катали­заторы, в качестве которых чаще ис­пользуют сульфоновую кислоту, ре­же - эфиры фосфорной кислоты или ее соли с аминами. Наиболее часто применяют сочетание катализа и по­вышенных температур. Получаемые покрытия отличаются относительно высокой атмосферостойкостью, эластичностью и хорошей адгезией.

Несмотря на наличие в структуре ГМММ-смол шести реакционноспособных групп, в процессе отверждения эффективно участвуют лишь три функциональ­ные группы.

Так как ГМММ-смолы являются низкомолекулярными (молекулярная масса составляет 390,4), они легко растворяются и позволяют получать лакокрасочные материалы с высоким сухим остатком. Но при этом необходимо учитывать влия­ние других компонентов состава. ГМММ-смолы применяют для производства ла­кокрасочных материалов горячей сушки, используемых в промышленности для окраски автомобилей, листовой стали (жести), пружин и других изделий.

Примеры торговых марок ГМММ-смол [5]: 1_имра1 066, 068 (ВАЭР Ав), Маргепа! МР 900, 904 (воЮйа Zianova), Суше! 301, 303 (Су1ес), Реэ^епе 745, 747 (БоМа Мопэапк)).

Кроме того, существуют низкомолекулярные меламиноформальдегидные смолы, этерифицированные бутанолом, которые применяют в лакокрасочных материалах кислотного отверждения, а также в сочетании с другими смолами, например алкидными, для изготовления автоэмалей. Реакционная способность и совместимость меламиноформальдегидных смол могут быть оптимизирова­ны за счет сочетания различных этерифицирующих агентов, например метано­ла и бутанола, взятых в определенных соотношениях.

Примеры торговых марок [5]: 1_имра1 044 (ВАЭР Ай) - этерифицирована бу­танолом, Реэ^епе 753, 755 (БоЮНа Мопва^о), Суте11168 (Су1ес) - смешанная этерификация.

Вторая группа смол - относительно низкомолекулярные, высокоэтерифи - цированные, содержащие свободные ЫН-группы («имино»-тип), значительно более реакционноспособные, чем высокометилолизированные, полностью за­мещенные (первый тип). При обычных условиях отверждения (120 - 160°С) они не требуют кислотных катализаторов, хотя в принципе не исключается их при­менение. Высокая реакционная способность этих смол связана с большой ак­тивностью 1МН-групп, ускоряющих отверждение двумя путями: за счет взаимо­действия с соседними метилолэфирными группами в результате отщепления спирта и катализирующего влияния на реакцию метилольной группы, приводя­щую к образованию метилолэфирных мостиков.

Хотя меламиноформальдегидные смолы этого типа имеют несколько мень­шую молекулярную массу, чем смолы предыдущей группы, их сочетания с гид­роксилсодержащими модификаторами при заданной рабочей вязкости мате­риала имеют несколько меньшее содержание нелетучих веществ. Эти продук­ты поставляют, как правило, в виде спиртовых растворов (чаще всего в бута - ноле) с массовой долей нелетучих веществ 70 - 90%. Вследствие низкой сте­пени метилирования содержание формальдегида в торговой форме этих смол обычно незначительное; в процессе горячей сушки отщепляется также мень­шее количество формальдегида, чем в случае других типов меламинофор - мальдегидных смол.

Примеры торговых марок [5]: Luwipal 072 (BASF AG), Maprenal MF 927 (Solutia Vianova), Cymel 323, 325, 327 (Cytec), Setamine MS 152 (AKZO Resins) - смолы, этерифицированные метанолом.

Luwipal 018 (BASF AG), Maprenal MF 3611,3615 (Solutia Vianova), Cymel 1158

(Cytec), Setamine US 138 и US 146 (Akzo Resins)- смолы, этерифицирован­ные бутанолом.

Высокомолекулярными типами этих смол являют­ся Luwipal 014 (BASF AG) и Maprenal MF 580 (Solutia Vianova).

Частично этерифици­рованные меламиноформальдегидные смолы со свободными метилольными группами (рис. 2.35) в зависимости от соотношения формальдегида и мелами - на, а также степени этерификации имеют различную молекулярную массу, но обычно более высокую, чем у меламиноформальдегидных смол других типов. Они также отличаются от последних вязкостью и реакционной способностью. Смолы этого типа отверждаются в результате взаимодействия метилольных и гидроксильных групп с образованием пространственных структур. Эти группы способны также реагировать с этерифицированными метилольными группами. При температуре отверждения 120 - 160°С применения кислотных катализато­ров не требуется. Их можно использовать в составах, предназначенных для по­лучения покрытий при температурах до 100°С, но активизация процесса отве­рждения достигается обычно введением кислотных катализаторов.

Можно получать также высокомолекулярные аминные смолы, формирую­щие покрытия за счет физических процессов испарения растворителей. Смо­лы с высоким содержанием свободных метилольных групп, формирующие по­крытия путем образования диметиленэфирных мостиков (самоотверждающие- ся), образуют покрытия с низкой кислотостойкостью; кроме того, при нагрева-

НИИ в процессе отверждения они выделяют большее количество свободного формальдегида, что делает их неудобными при применении.

Примеры торговых марок [5]: 1_илфа1 012, 016 (ВАвР Ав), Маргепа! МР 590 (ЭоЮйа Zianova). Высокомолекулярными типами являются 1_имра1 010, 013 (ВАБР Ав), Маргепа! МР 650 (8о1и1!а Zianova).