Синтез, свойства и использование водорастворимых карбоксилсодержащих олигоэфиров для модификации поверхности пигментов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

УКРАТНСЬКИЙ ДЕгКАЗКИ! Х1ШКО-ТЕХНОЛОПЧНИИ УН1БЕРСИТЕТ

РГ6

0/1

Г, it,

1

На правах рукопису

ШЛРУН О-тана IierpJEHS СИНТЕЗ, ВДАСТИЗОСП ГА БЖОРИСТАКНЯ Б0Д0Р03ЧИНБН

клРБоксиБмтщуша ол;гозг:р:в для уодиф1Кацц

nCBZFXHI ШГМЕпПВ

Спец1альн!сгь G2.G0.0S - XIн1 я вксокомолекулярних спояук

Автореферат

дисерташ! на здосуття нзукового ступени кандидата технхчяих наук

ДнГироготроЕСЬк - 1994

Дисерхащею с рукопис

Робота виконанЕ у Севзродонецькому технолог1чному тститут:

Наукоаий кергвиик: доктор хшгчшх. наук.'_

Кулаков ВЗр'Гй Петровкч

СфЩ1йн1 опонентк: доктор хттчних наук,

просасор, Е6!Ч Юр!й Рахм1ел9В1ч;

нандкдат тбхнптшх наук, Дэрев'янко ?озв Шаала?!внь

Провгдне. пцодриемстзо: СеЕеродонецъке В1дкрите

акц;оы&рне товаристео "Склоннастикг

Еашст вгдбудеться " $ с «/3» на ■

ЗВСГДВНН! СШ1ПаЛ5 30ВВН01 ВЧ8Н05 ради, цифр Д GS.05.G2 Е Украшському Державному хшзко-твхнолопчному УЕ1Б»рСИТвТ1 за адресов: 320005. Дятпропвгровсък-б, пр. Гьгарша, 8. вуд. 22

В диоертшГЕЕ кокка ознайоштися у науконо-техн!чн»Ё бюдк— теш Украшського дэрнавного хшжо-технологччного университету

Автореферат розгсдано " 3 " ¿¿Ъ^Л .зээ^-р.

Втений свкрвтар епацгалхзозвно;

вчено! ради, К.Х.Е., доцент ¿^СХгТ^, Дубшв Б.Л.

t

загалькд хлрлкгэжгт роботй

Актуэльаîсть робок'.. Модафткацхя поверхи! шшэпттв широко вжориставуеться у ecîx прамислово розшиутих. краягах завдсси тому, цо доэволяс ткрсцувати здатшсть шгменпв до диспгргувакня, '.% суш алеть з пл1Екотз1рвши, шдвищуввти агрогативну слйкють птгакгоЕанкх композита та колсрие-гачн! влвстквоо'Л подтэрких катэр1ал1в та покрить на тх основ î .

Основнкки шляхгкз кодифлеацп гювэрхн) лзгмэнт'в s ix обребка гаверхнэзо-ахтавЕЗКи рэчовингки та шкрокапсулювак-НЯ. ЦТ СП0С00И ДОЗЕОЛЯЕТЬ нначко змгнгвяхи повэрхлэв! влвс—

тивост! птгменив, шдзиаувати 1;: спортдаешсть до кшмэр-iioro матер!алу, сдеряувати шгшнтнт комшзицп з ефектом "штэлт". У той га час ипсорисгашш для mat кета в5домих полШэртз ускладнено ткм, що б1льшсть з mix е органороэчин-лими, а из Б9Д9 к твхналапчшт, экологгчним та вконошчкга трудаогюм.

В зв'язку з цш актуальной задачею g розробка мотсупв модифгкацп повврхн! niníeBTíB s використанкям водерозчинких моноэф1р!в дикарбонових кислот та ол1гоэф!р!в, цо одеркують-ся по рэакцтям етеркф1кш1 J та пол1етериф1кец1 ! .но основ! кедефшиткнх монокэр î в : полюлгв, дикарбонових кислот та ix

ОНПДрИДГБ.

Анализ л!тератураос дэких показав, цо Езанмозв'язон влоотиеостой водких -розчтив .з;дсулга сполук, цо використову-ютьел для лодафпсаци доверил шгнзнтгв, s п: дисшргуючои здатнюта визпачвЕий лшэ для незначно? юлькост! повэрхно-во-активких рэчовкв та .полшэр1в. У той ко час для водороз-чинннх палшерпгас матер! ал J в гше! залелиоот! практично В1д-

GJÎIHt. Да E0 дозволяй црогнозувати поввдшку полшертв при шдкфпсацп шгшвтгв, тому цо у вкладку зюдорсзчинЕил. ojii-гоеф!р1в властивостг рсзчишв задевать ви багатьох параметра (pH, Еозврхшшй натяг, концбнтращя та т.н.). Доолпд-ïkeня Елаотивоствй розчишв водорозчинних олггоефтргЕ га îz взаашав'язку s даапвргуич.ш здатшотш мае ввклнве теоретична те практично озвчешя. За нбшого часу у cbîtobîîî пракищ! все ôîJibca вастасування ееоходигь забарвлэння жшм&р1в та лакофарбзжх матергалтв шгмэятними композициями в мотынчнж ефактом. Тому акхуалыим е Д0сд!Д£эеыя могаивост! одартанвя шгментованих кошгобицШ s катал 1чшы ефэктом в використан-ням Еодоразчккшх ojuroßjipis та шзнбчйнея ïx колорискгааиг власаивосхей.-Доо-л1дас9ння у цтй галуз» дозволили тлзспрямо-ваао проводила модафигацт повержш шгмэяив та одэрхувата0 оусяэваи на îz основ? з гюосжгдшшн оотичвкми вле-стиеостя-ш.

Мета робота. Синтез иових водорозчинних диспергаторm та,, ьюди&исвтор m повархш шгматчв, вивчення tx властлвостей та дасшргуяно! здатаэсг! та засгоеування для розробки способу одарканкя шгментяих коююзйцШ з мэтел!чник еф&ктом.

Науковз новизна. Впершэ розроблано сяособи одеркання водорозчинних дисшргзторт та модиф1квтор1в швэрхн! шгиен-tîb, таких юг моноеф*ри малэ ïhoboî ra фтальово! кислот та карбоксилшгщукш ол!гоеф!ри на осноы пентоэритриту, днмэ-таптерэфтвлату га фтальового анпдриду.

Дровадвно дослдавння диспергуючо! здатност-î карбоксил-вмпцуючшс ол1говф!ргв та показана fx шсока бфектиьшсть у EopîBHHHHt з диочиш диопергаторами. Проведэно вивчення не олиавяих' ран!ш ф!зико-хш1чних властивостей водаих розчишв

харбокенлв.'взцувчих елпгоефзрш, що дозволяло визначити оцти-кзльаиа склад олтгоеф.'ру, ксшентрацш та рК розтану, во зв-бесшчують найбыьшу ефэктивнзеть диспергування. Визначено сптимэлъкз умовк процесу диспергування техшчного вугледю рззних марок та орган?чних шгменив рзгнс? будовн. Вкьчено кIнетику диспергування пзгментзв у воднкз розчинзх карбск-силвмщумчкх олзгоефзрзв. Проведено шкроскопг-ше та седи-ментвшйк-э дослтджекня диспергувчо! здатност! карбоксилам !-щувчих олзгоефзрзв, вивчено пронес осадаання ол)гое$яр)в сульфатом алюмШ1ю у всдних роЕчкнах*

■ Показано, що уЕедекня у, волну суспензии иодификованих шгквш'1в злш!н!йовст пудри дозволило оде ржа та композит.', що нзють метел!чний ефект. Розро&леио спосзб одеркэння птгментких композита з метал !чшм ефектом, як! е диеперслсю сум!шI модиф:ковэккх алюмзнзйовс! пудри та тонукг-юго шгмен-ту у пл1вкотв1ркому або пластарясвтор:. Показано високу ефективнють таких композит й для о держания лакофарбних матер!ал!Е та пластинник мае, ео мають метал!чний вфект.

Наукова новизна сдаржзккх ь робот! результата пздтверд-кена р!ивнням про ьидачу патента Росзйсько! федерац!!. Выправлено клопотання на одержання патент!в Украшь

Практична щнязсть. 3 результат! проведений- досшдаекь запропоноЕвно нов! диспергатори шгменпв, як! дозволяать не тIльки доеягти еисоко! дисперсносгI, аде ! зберггага м, зэбезпэчуючи при цьому повну сушсшсть одержаних диспэртй з полшерними матер!алами, ао. забералюються. Бисона ефектив-нIсть запропонованих даспергвторгв шдтвврджена. заключениям Руб!жанського знституту им!чно! технолог!! тв промисловоз екологп. Розроблено нов! шгаентнз пасти та спосю !х одер-кання, шо мзетить у соб) поогпдовну обробку птгмэнтшл час-

Tivoli &ш>пепю£0! кудри та тонуючого шгийнту аодккми роз-чкааж K3poc-KDHJ5BM!söTCoro cwnroegpipy тг сульфату вдкшктя та BtsóKBicy одержано! суслэззп модиф'коЕиЕкд шгменив у алгЕКОхзграэ або пласгафлсагор. Розроблено hqbj лакофарбн! композит ! для покритъ типу -"махал 1к" s використанаяы кср-бохоклЕй1щушсго' сл!Г05ф1ру íiK кодофлсатора.

Показана, що"яанйуф*рк кала г ново! та фтальово! кислот, оетгэзовгн! запропояаьаЕКМ способом, не макть дасвертукяо! сдагкоси до шгигнПБ, еде n¿ практична шкнють ыожэ оути ревизована зккористаннш у anregst невасйчеиих. тхшеффтн яд юно:к8р1Е. Властивсси отьэрджанкх матер! (Шв на оскзе; irojiieSipîE us гаки* кокомарах оначыо перзвакавть влвсзвзосп продукт ib, . одзрг.гши:-: о вщюристанням 1р£д!ц!йних шномер1ь, so шдтЕардзують прикладэкг до дасортац! ! акт»! промаайоьих кщробувакь, зроблэких з умов ах Сзвзродонецьксго ДврхЕвного гкетитуту "Лрадпласт" та актя промислозих наробок, як! про-золились PyöiEaac&MJM вшсржгим акшонерним тазгриствок "Еарззик" для Котогського лакофврОваго заводу.

До захисту збдропозозбяо:

- результата дослгдавнь властивоетей синтезованих ыонсефгрчь но основ! шлвшозого та фтальового внг5дрид;в;

- результата досл1даэнь властивостей та дкспергуючо! здатно-сп водшк розчишв карбокс;1ДВШщукчих олггоэфгртв;

- рззулъТЕТД досшджэнь процзсу одерзгеншз та властзоствй ёодзшс пîгшзктшхх ласт з металгчнш ефэктсгч!.:

- рэкошвдаш! по практичному шровадаэкнэ результат!в досдпдгень;

- розрайка яромкслсвога прсцэсу одорканая шгкдаытнкх компо-зиц!£ з ksv&nt ^eiej eqmíToi:.

Адробащя роботи. Результата роботи, викладэш у дасер-тацп, докладено те обговорено на IV Всесоюзна конфэренш! "Водорозчгщн5 полшери та IX використання" (м. 1ркутсыс, 1991р.).

Публткацгт. ОсновнI результата дослгдкень викладен; у 4 етаттях I тазах доповздей, € ртиення про видвчу патента на винахтд.

Структура та обсяг робота.

Диоертацгйна робота викладэна на 2-39 стор!нквх машинописного тексту, нключве 60 мэлшк!в та 28 таблиць. Робота складаеться з вступу, аналличного огляду л;тератури, онису об'екпв та .метод!в дослдаення, экспериментально! частики, що вмицуе 7 роздшв, висновк!в та рэкомендащй та списку л!тератури, що вмицуе 295 л!гературних' звэрнень до робзт взтчизняшх та закордонних авторзв. У додатку приведено акт*: промислових. випробуванъ.

Освоений обсяг досл!дкень, лривэдених в дан!й дисерта-ц!!, виконано особисго дисертактом.

. ОБ'бКТИ ТА МЕГОДИ ДОСЛГДКЕНЬ

Об'актами дослздяень були водорогчинш моноеф!ри дккар-боноЕих кислот та олзгоеф1ри р!зно! будови, як! були вшрше синтезован! у дан!й роботI з використанням нелефтитних традщ!йки7. мономер?в, таких як мвяешовий та фтальовий анг'дрида, втиленгл!коль, 'дшетилвнгл!коль та прошленгл!-коль. Еивчення даспергуючог здатностг сшзт^зованих продукт 1 в проводили на р:зноман!тних шгментвх таких клаезз, . як фталоц1ан!нов1, кубов1, тио!нд!гоIда 3, антрах!нонов!, азо-п!гмвнти та 1н. 3 мэтою розробки шгментниг композите та матер! ал № з меташчним- ефектом використано вляшшйову

в

пудру. При одэржада! лаксфарбшх композиций з метал 1чним ефектом використовуваш мелашно-алшдний, нгтратцвлюлозний, алкIдно-ст5рольниЗ, пол!уретановий та !нш лаки.

- Диспертуюча здатшсть водоа розчин!в синтезованих продукт!в оц1ЕЕвалась по швидност1 зшт розшру частинок, щй досягавться при дагагергуваш!. Розм!р частинок визначали за допомогою м!кроскопу. Адсорбцш ол!гоеф!ру на повэрхн! шгыенту оц1нювали по змгнанню концантрац! I водного розчину' ол1говф!ру. Процеси осадаення ол!гобф!р!в 1з водчих розчишв дошпдаували за дономогов лабораторного фотоэлектричного адсбрбщомвтр-нвфвлоштру. Колористкча! характеристики вод-еих шгшнтних паст Еивчали ка кодьоровишрювальному прилад! "Сгоктротон". У робот! шкористовано х!мгчн! (кислотна число, пдроксильна число, число омилэчня) та ф!зико-х!М!чнт (вбултскошя, в!скозшетр1я, кондуктометра та т.) метода дослтдкень та фIзкко-мэхан1чн1 матоди випробувань далшерних натер!ад!в (визначення мяшост!, укрив?стост!, твердост!, в'язкост! та тн.).

СИНТЕЗ ТА ДОСШДШШ В0Д0Р03ЧИНШХ М0ДИФ1КАТ0Р1В.

. Синтез та досшдаення мокоеф;рт мал9!ново! та фтальово! кислот

Синтезовано моновф!ри мзлетново! (ЫК) та фтальово! (ФК) кислот 3 гл! колями ргзно? х1шчн0г будош. Розроблвний у робот! спос!б одернання таких продукт!в вшщуе проведения рвакцП вэятих у еквимолекулярному сп1ЕЗ!дношенн! анпдридтв та гл!колей при оптшальнШ для _ кожно! пари реагент]в температур! за такий час, цо забэзлечуе р!ан!сть кислотного числа рвакц!йно! сум!ш! та теоретичного кислотного числа

сIдпсвтдного ионоефгру. У таблиц! I приведено пвра?лэтри провесу шштозу ртзпих ?.!оноеф1р!в.

ТаОлиня 1

Пяраиэгри продесу синтезу р!зних коноефгр;в

.кл Мокоефтр Температура, ТривалгсТЬ,

п/п синтезу, К хвилики

2. МоковтиленглIкольмалаIнат 353 10

2. Моно атиленглIкольфталат 423 1

3. Монопрош лвнгл псольмалэ гнат •чОо 55

4. НонопрошленглIкольфталат 423 15

5. . ¡!окод 16ТИЛ0ЕГЛ! коль?ш лэ! нат 373 10

5. Мокод!етиленгл! кольфталат 423 1

7. Моногл!церинфталат 433 5

Оптимальна текпэрвтура синтезу визначасться температурою 'плавления в1дяоз!леого внпдриду. Продукта синтез!3 е в'яз-шиш прозорими бэзкольоровимп або ов!тло-жовтими р!лигами. Хш/чшй тал ¡а показу с, яго ем; от карбоксильних та пдрок-скльеих груп в!диов1дае теоретично розрахованому по структурно формул! дзяого кокоэф!ру. РозробЛеНИЙ ПрОЦЭС зд1йсню-етьоя бэзлэрэрзно шляхом подач! розплав!в аиг!дрид!в у реактор бентрорвнот дн, у який подаоться такая пояерэдньо на-■ гртй глгноль. Швмдна рэанц!я ми: кошонэнтсш забэзпэчуе кокдквють ад!йсввнна безпэрэрвного процзоу та одеркання р!дкого продукту- ШОТ1ЙВИХ складу, структур! та шсост!. Таню} спосгб, крга цього, дозволяв виключкти енергетичш еи-грати на кристалгзацш, луснувавня та розфаеовку онг?дрид;в га отршувати моноэф!ри бззпосэрадньо нз схемах одэржання антдрздт.

Синтез та дослгдаення карбоксилам!щук.чих ол!гобф;р;в, ШДИфПСОЕВЕИХ фтвльовш 8НГ 2 ДргУЮА'

Розроблэно процес синтезу модиф!коБаних ол1гоеф1рт, що

зынцус двз стадп:

I) синтез г1цроксиышшцувчого олтгоефгру:

О О СН„СЕ

--I -

• 2 СЕЭ-СЙ)-^^}~Ь-СНШ3 * 3 но-сн,-с-сн,-он -►

^^ ¿н=он

сн2оа о _1 о сн,он о о снаон

¿НЯШ ^^ ¿Н-ОК ¿НаОй

2) обробка одэрканого ол1гоеф1ру фтальовим анпдридом: СНгШ о о сн2он о о СН2ОН

¿НаШ ^^ ¿К20К ^^ ¿Н2ОН -

о

^ в

ск2ов о о сн3ок о о CH-.gr

¿н2ое сн2ок сн20к

о

где: й = ; * ~н •

НО-С-к и

8 ^

На шрш!й етади викорисговували пентаерктрит (НЕ) як основний компонент та дкметилтерефталат (ЖГФ) за кисло гний • компонент. Мольна сп.'взгдношення. вгааднгас мономер!в складало ДМГФ:ПЕ=2:3. На друпй стадп хфоцесу одерканий продукт об-робляли фтальовим ангидридом (ФА), шлыасть котрого склада-

ла I, 2, 3, 5 та 7 нолей не 2 юля ДМТФ чи 3 моля ПЕ, Одер-кано тверд? смолопод!бн! розчиив! у вод! при нейтрал! зац! ? злегка ковтуват! або прозор! рвчовини. У таблиц? 2 приведено ушви синтезу та характеристики одержаних продукт!в.

Будова синтэзованих продуктов шдгверджуеться двкида елемактного анал!зу та практичним зб!гом молехулярних мае, визначених методом ебулзоскопи тв роврвховаккх по приведе-н?й структурн!й формул!.

У синтезах на лершзй стад!! замзеть ДОТФ мокна викорис-товуьати ФА, що дозволяе Е!дмовитись в!д двфзттного мономеру ! ьживати продукт р'тчизнякогс Еиробкиптва. Дослздетко влаотивост! таких ол'гойфзрзв, визкачена "х структура. Показано, до ртзниця у будов! ол!гоеф!р!в на ДМТФ I ФА, ао складаеться у лолокекн: (орто- чи пара), у якому бекзольне к! лы!5 входить у лан-лег ол1го*ф!ру, повинна братися до уьаги при випробуванн! IX дкепаргуючо' здаткостз.

Таблиця 2

Парамэтри процесу синтезу та властивост! МОДИфЗКОВаНИХ КЕрбОКСИЛВШшуЮЧИХ ОЛ!ГОеф!р!Б

А» П/П Стад!! процесу Характеристики олтгоефгру

1 стад:я 2 стацгя К.Ч., е.ч.,

ГО х9 а т.год. ФА Т« К Т,ХБ. мг КОН/Г мг КОН/г мг КОН/г

1. ' 513 8 1 433 30 69,2 477,3 345,4

О Л. 513 8 л «С 433 25 120,5 346,5 350,6

3. 513 7,5 3 433 20 150,2' 250,7 353,3'

> —1 . 313 8 5 433 13. 200,3 115,0 360,1

5. 513 7,5 7 433 12 опп г 33,0 363,0

ВИВЧЕ8КК даСПЕРГЛНО? ЗДШЮСТГ ВОДОКЗЗРМЕНЖ ЩЕИМКАТ0Р1Б

Випробувзння диспэргуьчо! зд&тностз прозоззим за допомо-го» бюлоггчного мифоскопу "Б г о лам" зг зб!льшвнням у 600 раз!в. ОцТнку розмтру частинок шгменту, шс дистаргуеться, зд!йснззвали по змш! сэреднього дзаметру частинок агрега?!в, до зустр!чаяться у пол! зору у ход! дистаргув&нкя.

Показано, шо моноеф!ри Ж та СК та этилен-, прошла е- ' д 1 е тяангл 5 колей не ейявляють аиепзргуячкх ьластивоет&г. Нвзначне знижэння розмгру частинок агрегат?® сб!дчигь 'про те, цо хоча ыокоеф!ри мають у сзотЯ структур! гголярн! карбоксильш груш, будоза 1х молекул на забззшчуе дифгль-ност!, тск5то подв1йно! СПОр1ДНеНОСТ! : ДО Г!ДрОф!ЛЬНО! ; до г1дрофобно! повврхн!, яка самэ робить рзчоалку д;спвргато-рск.

Зб!ЛЬ!е9еня дк уГЛврОДНОГО лэнхдога, так I к!лькоот1 по-лярних груп у молекул! сголуки шляхом використання багато-атомного спирту, такого як шнтаерктрит, шды-щуе здатнють продукта зменш/ввти розм'р агрегат!ь шгмвктннх часгикск.

йайкраш результата вкязкди модифтковак: СА олтгоеф;рк на основ! ДМГФ <або ФА> та ПЕ. ?1зна кгльктсть модиф:ку«зчого •ГА, ш,о взодиться у рвехц5"йну суша, э ота*, ! ь структуру ол!говф!ру, повинна забезгочувати р!зну пдрофтльнтсть сив-тээованих продукт!в, а внасл!дох нього ! ртзну дидюргукчу здатаЮть. Вшробувано ол!го&ф1р-л, модаф! кован! двома (ОЕ-2), трьома (ОБ-3), п'ятж (02-5) та с:ма (СБ-?) молями 5А у розрахунку на 2 моля ДМТФ чи 3 »эля ПЕ. СШгоеф1р, мода-ф!ковавий одним молем ФА, даа несхабтльн! водн! розчияи, ь зв'язку з чим його випробування визнано недощлыжм.

На мал. I приведено змтну розшру шгкгнтгвих агрегетгь у ход: диспергувазяя у 55-еих розчгшах р5взз«х ол*гс«?Зчр31 для техшчного вуглешо. Як можгга бачити, найкращу дкспвргут— чу зквтшсть мае ол!гоеф:р 02-5. Заикення чи шяьикеккл К1ЛВКОСТ1 ЗЗЛИ2ПК1Е ФА у х!шчн!Й структур! ол1гоеф:ру приводить до зниження дист=ргусчо1 зхзткост;. Кргу цього, зна£-Л9НО, Е0 ВОДЕ! рОЗЧИНИ ОЕ-5 ТВ СЕ-7 МВЕТЬ СХКЛЬпТСГЪ до структуруваныя при зберекенн!, шо ыдбувветьск завдяк;: чсо-цгацп ix дуг© полярних молекул та приводить до логзрзення диспергух'чо! здахност!. Гак! недолгкк перешкодхають.Биксрис-танкю ыих ол!гоеф:р:в як гкспергаторгв.

т, хеилие

Р! ЗНИШ5 у диенеРГУЮЧ1Й ЗДЭТНООТ? КврбОКСИЛВМ ИЩТПЧИХ ОЛ '1 ~ гоеф!р!в кокка пояснити ртзкицен у змии г!дроф1лько-пдро-фобного балансу 1х молекул. В таблиц! 3 приведено значения ДГПБ пс. 'амон1й-карбоксилатннм та гтдроксилъким групак. роз-рахован! нами по структурвим формулам о;лгоеф!р!в рззно) б>-дози.

Таблшя 2

Значения МТБ для ол!гоэф!рт р!зно! будови на основ! даГФ

п/п Позначення ол!гоэф!ру Ыольне сшвв1дко-швння ДМТФ:ЕЕ:ФА д1ТБ-С0СШь

1. • ОЕ-1 2:3:1 ' -611,75 -2,24

2. ОЕ-2 2:3:2 -292,37 -46,48

3. ОЕ-3 2:3:3 -183,57 -108,30

А. ОЕ-5 2:3:5 -91,51 -371,80

5.' ОЕ-7 2:3:7 -28,60 -1535,00

Еяпробування сшгоеф!р!в, синтезованкх при вш;ористанн1-ФА зашсгь ДМТФ, показало практичну адекватнють обох зраз-к!в ол1гоеф;р!в. Крив! змтви розшру агрэгат!в у ход! дас-шргування практично зб!гавться, як зб!гаються ! розрахован! значения МТБ. Б!льш напрукений ланциг !з зв'язками по о-по-локэнню бензольного К!льця у ланцш! у випадкувФА не шливас на полярнють та' дифглъшсть молекул ол!гоеф!р!в га обумов-люе однаков! властивост! ол!гоеф!р!в 1з зв'язкаш бензольного К!льця у п-полоеэнн! для ДМТФ.

Одержан! дан! зидтвердаують ран!ш зроблений висновок про вакливють давних значэнь ДГГВ по полярним групам. Влизыс! значения та Л1ТВзабезпечують стаб!льн!сть

водних розчиз!в карбоксилвшщуючих ол!гоеф!р!в та !х високу

«к

ди'сп&ргувчу здвтэ!стъ- Вздмишсть ев в ДГГВ зменшуе поверх-шву вктивнють ол!гоеф!ру хим б!льш&, чим б!льше р!зниця

«ив ¿пъ-ахт* 13 ^-ш-

дасшргузма здатшсть 1юдаф!ковашх ол1гоеф!р1в визначе-

на нами при портвпянн! 12 з трвдгцтйниш дяспергаторами, та-, ними як диошргатори Н5 та СО, на Шгквнтах ргзнхсс груп, цо вIдрIзпяються хштчного природою та будового. В присутност; в!домих диспзргаторзв но вдэсться досягти ровм!ру чвстияок мокло 10 мкм, тод! яс а середовиц) водного розчиву карбоксилам Iщуючого од!гоеф1ру подр1бнэння прстпсае практично до шшмалъного розшру агрегаты - 1,5 шсм .{мал. 2).

аагр> мкм

20

10

Мал. 2. Валезшють розмтру час-типок агрегат г в техничного вуг-лецю К354 в!д тривалсст! дис-пергування у серэдориец 5^-шк водних розчин!в: дасшргатору ® (I); диспэргатору СС (2); карбоксилшищуючого од!гоеф!ру ОЕ-3 (3) 4 -

40 80 120 160 200 т. хвшмн

,Використання ол!гоеф!ру забезпечуе пост1йне знитання розмтру частинок, що дозволяв В1днести його до класичнгас диспергатор!в, д!я яких вкявляеться через адсорбцио .на пэ-верхк: тгтпту. Максимальна адсорбц!я досягасться при вд-

' ч

користвннг розведених (2-5^-них) розчишв ол!г,рмер!в, забез-печуючих найкращу здатшсть до змочування та, диспэргуючу здатшсть. Оптимальна концентращя розчину вствновлена по залежностям питомо! електрично1 провздност!, в'язкостз та поверхневого натягу розчину в!д концентрат I. Так! залежнсс-г! дня карбонсилвм!щуючих ол1гоеф!р1в приведен! на кал. 3.

Мал. S. Зал-кяосп щ;тсю* «лектрично! прозгдноcti (а), псьерхнеьсго натягу ¡6), к;-кемахично! в'язкостз (б)

БСЕШП pOS4JS:S KSpÖOKCiin-БМГЩУшЧ/П ОЛ Г ГОс-í' * p*S ВГД'

ix кснзентрапп íI - GS-I; s - CE—3 i

Кайб1лъша електрична проЕ:днтсть характерна для резчику олгговфгру С2-3, що вмгцуе найбгльшу к?льк1сть карбоксильних

груп серед вшробуваних та мае найб1льш близыс! значения та ДГГБВисока стушнь юшзацп олтгоэфтру та, зпдво до цього, велика споргднешсть до полярного роз-чинника, яким е вода, обумовлшть високу електричну прозтд-шсть роэчину ОЕ-3. Максимум електрично? провгдност; припадав на концентрацио 7,2%, зверх яко! у розчин! спостер!га-аться шдвищена всощац!я молекул олтгоефзру.

Залекшсть поверхнввого натягу розчшпв показус, ¡но введения карбоксилвмтщуичих ол!гоеф!р!в знижуе цей показкик у порIеняннI з водою. Зкинення поверхЕевого катягу засвгд^ус про те, що ол!гоеф!рк истъ розглялвти як ггаБерхнево-актиБН! речовини з юкогенким! кярбоксилыэгми трупами. НайЗ!льЕ вфективнов концентрат ею з точки зору змочування поверхн: шгментв сл!д ввзжвти 2-5?. для олтгоефтру ОЕ-З.

Для нього характерна незяачне шдвищекня в'язкост! . до кокцентрацп гО-ЕБ*. а потм р;зке л шдоЕцення, що св!д-чить про сильну взаемодтю асошаттв молекул ол1гоеф]ру, яка знижуе !х рухливють у розчин!.

Оптимальной слгд ввэиати концентрации розчику 2-5%. яка забезшчуе найкрасу здаткють до змочування та в!дсутн!сть небвзпеки асошаци молекул. Гака концентрат я мае бути виз-нанв за оптимальнх не т!льки на основ! вивчейня властивостей водних розчин!в лд!гоеф!р1в, але й по результатам диспергу-вання п!гмект!в у таких розчинах (мал. 4).

ШдвиЕення концентрат! збигьшуе час диспергуваняя I не дас одеркати м!н:мальниЯ розм!р чаотинок агрегапв. Не го-в'язако з тин, що у розввдених розчинах молекули ол!гоеф!ру мають б!льшу рухлив!сть завдяки б!льш!Й в!дстан! М!Ж ними I, внасл!док цього, менш!й м!жмолекулярн!й взаемодп. Знииення концвнтрац!I ол!гоеф:ру нихчв оптимально! попршуе диспергу-

ючу здатнють' зэбдяйи дедостатнсст* молекул сл1гоеф!ру звдля здтаснеЕЕЯ ефэктиБзаго руйнування агрегат те.

fias. Л. Змтка рознзру частинск агрегат!в тбгн;.=т;ого вуглеи» К354 Eis Tw5F.s.~02Ti диедергуван-

Нй Ь ВОДНИК рогчЕ-шзх ОЛ1ГОвф1рП; pîSHO! конлентрап;i íi —2S; £ — 555; 3 - IDS; 4 - 15Г; 5 - 20%)

3

40 30 Ï20 ISO Г.30

rí.» ХЕИЛгТН

3MIHB poSMipy 43C5ÎEÎOK йГрсГОХ ТЬ у 20Я! д>:<яггргугаЕг;л «

сист'-к з pîssuM twrc'ioM тме»:чког£ вуглыл. К-354 у дкеперс:î приведена на нал. С. '

Мал. 5. ЗелеЕЕГСГп розктру часгк-нок агрегат 13 тахкгчкого ьуглецк К354 ьц коннеятраитт глгмеь:ту у

ШГМ5КТН!£ I73CTÎ ( ТрЯБйЛ!СГЬ ДИС-

л«ргування - I година )

20. 25 30 35-

с, S

Оптимально» кощенгрдцгеь яхплэнзу У си.оге:Л визяачено 25Х мае. При 61ЛЫ21Й концоЕтрацП шгмзнту ^югшргуванкя

приводить до рхзкого п?ДЕИщвння к!лькост! високодиснероних частшюк у систем!, що мають валикий запас повэрхнаво! внвт>-- гп та здатк! браги участь у вторикних процесах агрегацп часпшок. концентратя шгкенту ке забезпвчус бфенгнв-

яо! ¡гдрадач! зр!за:очих кэхан!чких зусиль, шо змвнъшувтъ рсз-стввання (дисипатю) вявргп.

При диспергувашп у водних роз чинах ваклиЕ-? значения мае рК, який вкзначае.здатнГсть ол:го-5ф?ру переходит в роз чин, а текск стаб:льнзсть розчкну. Зкайдеко, що кайбглъпш дисшр-гуюча здзтшетъ розчкк!& ол!гоеф!р!в досягасться при низьких значениях рК. характорних для початку дгапззону рН, у якому ол!гоаф!р серэходить до розчику, тобто 5-5,5 ол. рК. Цд обу-мовлено тим, що при таких рН олгговф.'р мае найб.-лкгу рухо-м!сть макромолекул, а, бнэсл!док цього, б!льэу здатнгегь до проникяаккя у пори та ьикротрюки п'гмэнткгж агрегат!», со приводить до руйнуваккя останнгх.

У робот! ДОКЛЗДКО ВИВЧ6НО пр0Ц9С ДИСПвргуВЗКНЯ р!ЗНЗ'1Х марок твхшчного вуглешо у присутност! карбоксилам гщуючих ол!гоеф;р!в. Так! марки в!др!зня?:ться способом виробництва, якгй визкачэе рН водно! витяяки. розмш частикок та стушкь розвинзкост! агрегат!б. Характеристики процесу диспергування приведен: у таблиц! 4.

Експерименти показукть, цо диспергування протткае у дв! стад! 1 - шнздку та нов!льну. Показано, що лугап домтшки сприяить !оя!зац!1 карбоксильних груп, шдвищенни чдатност? ол!говф!ру розчинятися у вод! I кращому пшникнеккю в п;г-менттп агрегати та в!докремленню !х один в!д одного. Карбок-силвм1!дуючий ол!говф!р звбэзпечуе одзркання стабглызю: дис-шрс!й, тод! як Б1домо, що дисперо!? тегкгтаого вуглешо схильн! до флонуляцИ ! готребують спэщально! отаб!л!вац!!.

Характеристики процесу диспэргувашя

п/п

Марка ТУ

[йггсма

¡го-

!вэрх-

ея*,

!Ы2/Г

Масля-

не

число, ЮТ г

иН ¡водно} ейтяк-|КИ

Констании швкдкостз дкспергувення,

кд^т"

Кд2-10

Ттешалзсгь дисяовгувгн-

ЗВ1Ш-1

1. тзоо 45 8,61 7.83 2,57 80

2. • пзоз 15 - 82 7,20 8.53 3,75 60

О« гж» 34 ВЗ 9,03 9..02 4,36 45

4. П514 100 6,95 8,00 2,74 70

О. П324 83 102 7,21 7,75 о Г2С. 50

6. _ П234 107 93 6,78 , ^ 1J 1,30 165

7. К334 112" 99 3,50 2,13 0,86 195

■ Е;шчэно кшэтаку дисшргування р}аакх шгмэнтзв у водних розчинахкарбохсилвшцуючих олзгоефзрзв в приеутностз з у вздзутЕоет! 01серу, знаЁдэно кзлькзскз характеристика проце-су дасЕвргувшая та показано, то швидкючь перло1 стадзз для ус!х видробуваних шгмэнтзв у 3-10 раззв" для систем баз бз-сару та в 2-4 раза для вмзщуючмх бзсэр систем перебзлыиуе овидкзсть друго! стад!!. Суттввий вклад у уповзльканкя .пронесу еносять вторжжз процеси агрэгацп подрЗбнених частикок вуглецз, цо мавть великий запас повархнево! енергзз. Але постзйнэ зквнаення розмзру частпнок в процвсз дисшргувазня С31дчить про пэревагу дезвгрегацЗ! над флокуляц!аю, цо-пояс-назгься адсорбцзею диспвргвтора на поверхнз шгкент!Е. Духи вазушвш е збэрекэння досягнутого бисокого ступзн.ч дисперс-ност! твхн1чпого вуглэгро.

' Садякевтацзйк© дослзджвнкя дасдергуачо! здатност! олз-гоеф!р;в по в!днозенню до ртшх пзгмэкив шдтвэрдшга шсо-ку IX бф&ктивнють у сроцэоах диопэргування.

Процес диспергування п!гмэнт!в в присутност! карбок-силвмицуючих ол!го9ф!р!в супроводзкуеться створенкям навкруги птяентних частинок адсорбцюнного шару ол!гоеф:ру з наступ-ною його зшивкош по карбоксильним групвм солязди тшвалент-них металтв. Осаджувачем ол!гоеф;ру був вибраний сульфат 8ЛШ1НШ у виг ляд! 2%-ного водного розчину. Нефэломвтричне досл1дж&ння процесу осадивши ол1гоэф!р!в дозволило визначи-ТИ 1ВД9КСИ зм!ш м'аксимальшх ттенсивностей св!тлорозс!ян-ня та рад!усов осадзкених частинок ! рекомендувати викорис-тання ол!Говф!ру ОЕ-3, який забезпечуе у систем! найбкчьш р!ВЕОМ1рЕКЙ розподгл частинок по розшрем.

Комплексна досл1дкення влаотивостей ол!гоэф!р!в на основ! ДОГФ (або ФА) та ПЕ^модифЖоваыих ртзною к!льк!стю фа, дозволило встановити, що найкращ! властивост! !<гае ол!гоэф!р ОЕ-3 при концантрац!1 5%. Особливо треба шдкреслити, що процес зд!йсшоеться у водних серэдовищах, що скорочуе витра-ти промислового процесу та покращуе умови його зд!йснення. Кооцэрвац!я адсорбовакого ол!гоеф!ру сульфатом алюм!н№ сприяе за1ф!плення ол!гоеф!ру на поверзш! п!гмент!в внасл!-док переходу ол!гоэф!ру у водонерозчинний стан.

досягдашш процесу одеежаннн водних шгменгних паст 3 жгшчним ефектом • - •

Властивост! карсоксклвмщуючого ол!гоеф!ру були вико-риатан! для розробки процесу одерзкання шплэнтних паст з ефактом "метал1к", п!гментованих алюмшШовою пудрою та то-нуючим шгментом. При цьому вакливе значения мае досл!даення дкепаргування кольорових шгменпв в дрисугноои алюшшйо-во! пудри. Визначено умови (сп!вв!дношення А1-пудра:тонуючий шгмент, концантрац!я пасти по ол!гоеф!ру та по шгмвнту.

трдвалють процвсу та !н.), при яких досягавться достатшй етушнь диспэргуваяня кольорового п!гмэнту та втдсутшсть руйнувавня алнгл!Е1йових лусок. Колористичш вилробування одарзаних паст показали, що тривалють дисгоргування не ГО-ШННа ШрвбТЛЬШУЕаГИ 3 ГОДИНИ, ШСЛЯ чого 30Ш1ШН1Й виг ляд нзфарбок попршусться. Вивчення процесу взаемодп АЬ-цудри а олгговфтров дозволило визначити, цо формування шцного ад-сорбщйного шару ол!говф!ру на доверхн! алпмтшйово! пудри зашкчуеться за 2-3 години. Проведен! дослтдавння дозволили розробити ефективний спостб сукупного диспергування алюм!н1-йово! пудри та кольорового шгмвнту, який забезпвчуЕ опти-мальк! показники якост! зафарблэних пол!мерних матер1ал1е. Показано, що металгчний вфект може бути досятнутий при сшв-вгдношенн! А1-пудра:тонуютай: шгмект 2:1 - 4:1. При цьому пол терн 1 матер!али мокуть мати ту чи 5ншу васиченють ко-льору, цо визначазться кольором та ктлькютю орган!чного чи нэорган!чного тонуичого ШГМ6НТУ.

Одержан! запропонованим способом водн! шгмэнтн! сус-пэнз! 1. не сум!сн! з органорозчинними полмершми системами або з розшавами пол!мвр1Б, тому наш вккористаш фляшинг-процес (в!дбив!са води), який дозволив бвзпосерэдньо перевести дйопергован! птгмэнти у лак шпвкоутворювача або р!дкий пластифЖатор. Розроблено рецептури лакофарбних композищй з метал?чним афэктом на основ! р!зноман!тних лак:в-пл)вкоутво-рлвач1в та визначено ф1зико-мэхашчн1 властивоет! покрить,

I - ■ •

що одержан! з тх звстосуваныям.

Знайдэно, що хоча моноеф!ри малешово! та фтальово! кислот нэ виябляють диспергуачих властивостей, вони можуть ви-ступати як ефективн! мономари тл!кондзнсац!йдах продес!в. Ненаскчеш ол!гоеф!ри на !х основ! дають отвэрджвн!. продукта

з -виоокиод О! еикэ-?»хап1чняки показяикеш: руйнуоте напру-::кнея - 119 !Я1а, тодт кк тип продукта па основ 1 !кдив!ду-алгагх iiGKovraptB дэгль 100 1.511а, иодуль прукност! при зпоп складаз 3200 та "SCO ШЬ втдповгдпо.

D И О Я О В К И I. Рсзроблэно та охарактеризовано noai водорозчизн! одIговори на QCE031 пентаэритриту, даштилтврефтолпту та фТЭЛЬОЕОГО ЗКПДрИДУ, ¡ДО ЕИКЕЛЯЮТЬ при Еикористаяя! Я1С диспергатори та иодифисатори бгльшу ефэктизнють в пор J внякн I з юнувчими дисягергаторами. • 3. Впвчено зластивосзч (олектрична пров1дшсть, в'язШсть, позерхкевий натяг) еодких розчишв хврбоксилвмицуючих ол!гоефipjB то показано !х ззвемозв'язок з диспаргувчою здатнютв.

3. Знайдено огптмалъш пзрекэтрл процасу диспергувэння шг-ггант!в у сэрэловкпи водакх розчингв нарбоксилвмлцуючих ол;гоэф!р!з, а самэ: концентрат и диспергугочого розчину по олтгсофтру, рН розчину, концентрат в оуспенз1! по .шп.'энту.

4. Досшднено процес диспергувакня'р!Енкх марок техшчного вутлэцю у еодеих розчинах КарбОКСИЛЕМ1ЩуЮЧИХ 0Л1Г0Эф1р!В

• та зстве0вл9е0, ео характер дом ток у техшчвому вугле-цп, i, як .сл I дство, рН його водно i суспензи, вшива е на вввдвиоть диспергувакня: кпсл! домиззси знижують офэктив-пзсть пооцэсу, лугзп сприяготь вначноцу його прискорэнна.

5. Внзяачэпо шкотичн! законсм1ркост! ггроцесу диспергування органIчего: шгазнттв ргзних груп та х1М1чно! будови у боднкх розчинах карбоксилвшвдших олггоеф1р?в та вокз-ЗЕНО, '0,0 0СТШШ1 ДОЗВОЛЯЭТЬ К9 Т1ЛЫШ ДОСЯГТИ ВИООКО!

Iff

дисперсность алэ I зберлгти и на досягнутому piBHJ.

6. Показано, ер карбоксилвмицувч; олггоеф!рк, що адсорбу-ЮТЬСЯ 3 ВОДЗИХ рОЗЧШПВ на ГОБерХЕ! аЛЮМ!Н1ЙОБОГ пудри, сприкють специф!чному розподьту модифшовашх шгментних часткнок у пол)мерн!й матриц! та досягненню металгчногс ефекту.

7. Еивчено внлив алим!н!йово! пудри на здвтк!сть до диспер-гування тонуязчого шгменту, що дозволило розробити он-тимальний спос1б одер&аннк кольорових комшзиЩй з мета-л!чним ефектом, який забездачуе максимвльну дисперсшсть тонуючого шгшнту.

8. Досл1дкено колористшдп характеристики розроблених шгментних композит» з ме?а.п1ЧЕИм ©фектом, визначено оптимальны сп!ЕВ!днощення тонуючий шгмент:алюмзы!йоБ8 пуд-.-ра, а також оптимальяу к!льк!сть ол!гоеф!ру, що вводиться у композиции для модиф!каци поверхн! П1ГМЭНТ!В.

9. Розроблено спос!б одержання моноеф!р!в дикарбонових кислот та гл!колей та показано, ¡цо синтезован! на и основ! ненасичен! ол!гоеф!ри мають шсля отвердження властивос-п набагато крапп. шж властивост! ол!гоеф!р!в, одерка-них при використанш малеютвого та фтвльового анпдрк-

Д1В.

10. Розроблено сшхЛбодержання шгментних ласт з метал!чним ©фактом для шгмвнтуваная лакофарбних матер! ешб та за-барвленыя пластичних мае.

11."Розроблено склад лакофарбних композиЩй з метал!чним ефектом ка основ! р!зноман1тних пл!вкотв!рних. Осяовний зм1ст дасертащ i опубл!ковано- в сл!дувчих роботах:

1. Свойства отвервденных ненасыщенных олигоэфиров/ B.S.Mac-

лоз, Е.П.Шарун, Л.П.Зубкова и др.// Пластические кассы.- 1989.- $1С.~ С.47-48.

2. Синтез жидких мономеров'для поликондвнсацконшя процессов/ Е.П.Шарун, З.Т.Мякухина, Н.Н.Власова и др.// Дэп. в УкрНШГГИ.- .¡гЗЗЗ-УкЭО.- 1950.- 3 с.

3. Свойства водных растворов карбоксилсодержещих олигогфи-ров/ Е.П.Шарун, В.Т.Мякухина, О.П.Кудюков и др./'/ Яурн. прикл. хим.- 1993.- 355.- С.1190-1394.

4. Диспергирующая способность карбоксилсодержащих олигоэфи-ров/ Е.П.Шарун, В.Т.Мякухина, Ю.П.Кудюков и др.// Лако-

■ красочны© кате риалы.- 1994.- ;аз.- С. 20-23.

5. Решение о выдаче патента по заявке .№027686/04 от 22.01.92 (Россия). Ненасыщенный мономер'на основе малек-новой кислоты для олигозфяров и способ его получения/ Ю.П.Кудюков, В.3.Наслои, Е.П.Шарун и др.

5. Е.П.Шарун, Ю.П.Кудюков, В.Т.Мякухина и др. Использование водорастворюлых карбсксилсодэрнапдах олигозфиров в процессах получения пигментных паст // Тез. докл. IV Всесо-юзн. конф. "Водорастворимые полимера и их применение". -Иркутск,- 1991,- С.65

АННОТАЦИЯ Шарун Е.П. Синтез, свойства и применение водорастворимых карбоксилсодерхащих олигозфиров для модификации повэргчости пигментов.

Диссертация на соискание ученой степени > кандидата технических наук по специальности 02.00.05 - химия высокомолекулярных соединений, Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 1994.

I

Зацищается 3 научных работ, которые содержат теоретические исследования синтеза и свойств водорастворимых карбоксилсс-

деркаших олигоэфиров, возможности их использования б качества кодификаторов поверхности пигментов, а такие результаты экспериментальных исследований. Установлено, что свойства аодннх растворов карооксилсодеркащих олигозфкров определяют их диспергирующую способность, найдены оптимальные параметры процесса диспергирования гигментов в их среде. Осуществлены оштно-прсшшлекшв испытания предложенных моноафиров и оли-поэфиров, приводятся данные их аффективности б процессе эксплуатации.

S U К М A R Y

Sharun Е.Р. Synthesis, properties and using oi water-soluble csrboxyl-containing oligoesters for surface modification 'of pigments. Dissertation, Candidate of Science (Technics), speciality 25.CO.06 - Chemistry of Highmolecular Compounds, Sevsrodon-ots}; Technological Institute. Severodonetsk, 1994.

The five scientific works are being defended. They contain the theoretical studies of the synthesis and the properties of the water-soluble carboxyl-contfining oligosE-ters, the possibilities of their using as modifiestors of the pigment Furiace and the results of the experimental investigations.

There have been established the properties of the ^ater solution of the carboxyl-containing oligoesters phlch determine their dispersive ability. The optimal pararaetres oi the. pigment dispersing process have besn found. The experimental-industrial testa of the proposed sonoesters and olygoss-ters have been carried out, the data of their effactivity in tha exploitation process have been cited.

КлзчоБ! слова: карбоксиламГщуюч! ол!говф!ри, водороз-чизшгеть, дношргуюча здаткють, модкф!кацЗя, шгменти.