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.
-сн,-о-сн, А" 2 3 Сн3-о-сн2 и СН-О-СНз ''ы N N I I |
Рис. 2/66. I ексаметоксиметилмеламин |
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
/ |
R—О-СН. ^СНг N 2 N^N R~°~c%AAn''h Н ch2-o-r |
О—R или —N |
(Cytec), Setamine US 138 и US 146 (Akzo Resins)- смолы, этерифицированные бутанолом.
I |
Рис. 2.34. «Имино»-меламиноформальдегидная смола |
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).