Химия и технология пленкообразующих веществ: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. М. Ф. Сорокин, 3. А. Кочнова, Л. Г. Шодэ. —М.: Химия. 1989.—480 с., ISBN 5—7245—0242—9
Второе издание учебника (1-е изд. — 1981 г.) переработано в соответствии с новой программой курса «Химия и технология пленкообразующих веществ». Приведены сведения о пленкообразующих веществах и системах. Подробно рассмотрены механизмы химических реакций, протекающих при синтезе отдельных видов полимеров и олигомеров. Описаны технологические процессы производства, свойства и области применения различных пленкообразующих веществ., Рассмотрены основные тенденции в развитии лакокрасочных материалов и технологии их производства.
Для студентов химико-технологических вузов, специализирующихся по технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий.
Табл. 35. Ил. 122. Библиогр.: 90 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......
В в.е д е н и е ................. 9 -
Глава .1. Основные принципы синтеза пленкообразующих веществ
и пленкообразующие системы......... 13
1.1. Общие сведения о пленкообразующих веществах ... 13
1.2. Классификация полимеров и реакций их синтеза ... 18
1.3. Реакции поликонденсации и полиприсоединения ... 20
1.3.1. Основные типы реакций поликонденсации .... 20
1.3.2. Катализ реакции поликонденсации...... 25
1.3.3. Кинетика поликонденсации. Равновесие в реакциях поликонденсации ............ 27
1.3.4. Молекулярно-массовое распределение при поликонденсации .............. 28
1.3.5. Трехмерная поликонденсация ........ 33
1.3.6. Реакции полиприсоединения........ 35
1.3.7. Технологические способы проведения поликонденсации
и полиприсоединения.......... 36
1.4. Реакции полимеризации........... 41-
1.4.1. Общие положения. Термодинамика полимеризации 41
1.4.2. Радикальная полимеризация........ 45
1.4.3. Радикальная сополимеризация...... 53
1.4.4. Ионная полимеризация......... 57
1.4.4.1. Катионная полимеризация...... 58
1.4.4.2. Анионная полимеризация....... 61
1.4.4.3. Ионно-координационная полимеризация ... 64
1.4.5. Технологические способы проведения реакции полимеризации .............. 67
1.5. Химические превращения полимеров....... 73
1.6. Основные типы пленкообразующих систем..... 76
1.6.1. Растворы пленкообразующих в органических растворителях .......... .... 77
: 1.6.2. Полимерные органодисперсии....... 84
1.6.3. Водные дисперсии полимеров....... 88
1.6.4. 100%-ные пленкообразующие системы..... 92
1.6.4.1. Порошковые пленкообразующие системы . . 92
1.6.4.2. Системы без растворителей...... 94
1.6.4.3. Активные мономеры, образующие полимер на подложке ........... 95
1.7. Процессы формирования пленок (покрытий) из пленкообразующих систем............. 95
1.7.1. Пленкообразующие системы на основе полимеров . . 95
3
1.7.2. Пленкообразующие системы на основе реакционно-способных олигомеров. Формирование сетчатых структур ............... 97
Глава 2. Полиэфиры, полиамиды, полиимиды....... 109
2.1. Механизм реакций карбоновых кислот и их производных
с нуклеофильными агентами......... 110
2.2. Сложные полиэфиры (олигоэфиры) ....... 114
2.2.1. Основные закономерности процесса поликонденсации
при синтезе олигоэфиров ......... 116
2.2.2. Немодифицированные олигоэфиры...... 122
2.2.2.1. Олигоэфиры для полиуретанов..... 122
2.2.2.2. Олигоэфиры для материалов с высоким содержанием основного вещества...... 124
2.2.2.3. Олигоэфиры на основе терефталевой кислоты 125
2.2.3. Ненасыщенные олигоэфиры........ 128
2.2.3.1. Олигоэфирмалеинаты ........ 128
2.2.3.2. Олигоэфиракрилаты........ 137
2.2.3.3. Ненасыщенные олигоэфиры, отверждаемые УФ-
и радиационным облучением...... 138
2.2.4. Модифицированные олигоэфиры (алкиды)..... 140
2.2.4.1. Химические основы синтеза алкидов . . . 146
2.2.4.2. Структура и свойства алкидных олигомеров 154
2.2.4.3. Процессы пленкообразования лакокрасочных материалов на основе алкидных олигомеров 163
2.2.4.4. Технологические процессы получения алкидных олигомеров........... 164
2.2.4.5. Свойства и применение алкидных лакокрасочных материалов......... 168
2.2.5. Алкидностирольные и алкидноакриловые сополимеры 169
2.3. Полиамиды.............. 171
2.4. Полиимиды.............. 178
Глава 3. Феноло-, карбамиде- и меламиноформальдегидные олигомеры 181
3.1. Фенолоформальдегидные олигомеры....... 184
3.1.1. Основное исходное сырье......... 185
3.1.2. Основные закономерности синтеза фенолоформальдегид-
ных олигомеров........... 187
3.1.3. Основные типы фенолоформальдегидных олигомеров 200
3.1.4. Немодифицированные фенолоформальдегидные олигомеры.............. 201
3.1.4.1. Спирторастворимые фенолоформальдегидные олигомеры........... 201
3.1.4.2. Маслорастворимые фенолоформальдегидные олигомеры........... 207
3.1.5. Модифицированные фенолоформальдегидные олигомеры 210
3.1.5.1. Фенолоформальдегидные олигомеры, этерифици-рованные спиртами........211
3.1.5.2. Продукты взаимодействия фенолоформальдегидных олигомеров с канифолью (фенольнока-нифольные аддукты)........213
3.L5.3. Фенолоформальдегидные олигомеры, модифицированные маслами........214
3.1.5.4. Технологические процессы производства модифицированных фенолоформальдегидных олигомеров ............215
3.1.6. Водорастворимые и водоразбавляемые фенолоформ- .
альдегидные олигомеры.........218
3.2. Карбамидо- и меламиноформальдегидные олигомеры . . 221
3.2.1. Исходное сырье и основные виды олигомеров . . . 221
3.2.2. Основные закономерности синтеза карбамидоформаль-дегидных олигомеров..........222
3.2.3. Основные закономерности синтеза меламиноформальде-гидных олигомеров..........230
3.2.4. Технология процессов получения карбамиде- и мел-аминоформальдегидных олигомеров......238
3.2.5. Лакокрасочные материалы на основе карбамиде- и меламиноформальдегидных олигомеров ..... 243
Глава 4. Кремнийорганические полимеры........248
4.1. Общие сведения о полиорганосилоксанах и "их свойствах 248
4.2. Исходное сырье и химические основы синтеза полиоргано-силоксанов...............250
4.3. Технологические процессы получения полиорганосилоксано-вых пленкообразующих и кремнийорганических лаков на
их основе...............257
4.4. Модификация полиорганосилоксанов.......261
4.5. Кремнийорганические лакокрасочные материалы и процессы
их отверждения............. 262
Глава 5. Эпоксидные олигомеры...........264
5.1. Строение и химические реакции эпоксидной (а-оксидной)
группы.................265
5.2. Эпоксидные пленкообразующие и методы их получения . . 267 5.2.1. Получение эпоксидных пленкообразующих на основе
протонодонорных соединений........267
5.2.1.1. Диановые эпоксидные олигомеры .... 269
5.2.1.2. Эпоксидированные новолачные олигомеры (по-лиэпоксиды)....... . . . 279
5.2.1.3. Алифатические эпоксидные олигомеры . . . 281
5.2.2. Получение эпоксидных пленкообразующих эпоксидиро-ванием непредельных соединений ....... 284
5.2.2.1. Циклоалифатические эпоксидные соединения
5.2.3. Получение эпоксидных пленкообразующих полимеризацией и сополимеризацией непредельных мономеров, содержащих эпоксидную группу.......
286 288
5.2.4. Этерифицировэнные диановые эпоксидные олигомеры 289
5.3. Процессы отверждения эпоксидных пленкообразующих . .. 296
5.3.1. Сшивающие отвердители......... 296
5.3.1.1. Отвердители аминного типа...... 296 j
5.3.1.2. Кислотные отвердители....... 301 \
5.3.1.3. Изоцианатные отвердители...... 304 .;
5.3.1.4. Феноло-, карбамидо- и меламиноформальдегид-
ные олигомеры.......... 305 j
. . . 307-
5.3.2. Отвердители каталитического действия ....
" i
5.4. Эпоксидные лакокрасочные материалы...... 311
Глава 6. Полиуретаны.............. 315
6.1. Строение и химические реакции изоцианатной группы . . 316
6.2. Сырье и полупродукты для полиуретановых лакокрасочных материалов.............. 323
6.3. Полиуретановые лакокрасочные материалы ...... 326
Г 6.3.1. Двухупаковочные лакокрасочные материалы на основе
полиизоцианатов и лолиолов . . . . . . . 326
6.3.2. Полиуретановые лакокрасочные материалы, отверждае-
мые влагой воздуха.......... 329
6.3.3. Одноупаковочные лакокрасочные материалы на основе блокированных изоцианатов........ 331
6.3.4. Уралкиды, уретановые масла и уретанакрилаты . . 332
6.4. Технология получения полиуретановых лакокрасочных материалов и полупродуктов .......... 336
Глава 7. Пленкообразующие, получаемые по реакциям полимеризации и полимераналогичных превращений...... 341
7.1. Полимеры на основе непредельных углеводородов . . . 342
7.1.1. Полиэтилен............. 342
7.1.2. Полипропилен............ 346
7.1.3. Жидкие углеводородные каучуки...... 348
\ 7.2. Галогенсодержащие полимеры ......... 352
7.2.1. Галогенсодержащие полимеры, получаемые радикальной полимеризацией и сополимеризацией , . . . 352
7.2.1.1. Полимеры и сополимеры винилхлорида . . 352
7.2.1.2.. Политетрафторэтилен........ 357
7.2.1.3. Политрифторхлорэтилен . . . . . . . 359
7.2.2. Галогенсодержащие полимеры, получаемые химической модификацией..........• 360
7.2.2.1. Хлорированный поливинилхлорид (перхлорвинил) .............361
7.2.2.2. Хлорированный полиэтилен...... 363
'; 7.2.2.3. Сульфохлорированный полиэтилен .... 365
7.2.2.4. Хлоркаучук........... 366
391 392
; 7.2.3. Полимеры на основе акриловой и метакриловой кислот и их производных.......... 368
7.2.4. Поливинилацетат и продукты его полимераналогичных превращений........• • • • 376
7.2.4.1. Поливинилацетат......... 376
7.2.4.2. Продукты полимераналогичных , превращений поливинилацетата......... 379
7.2.5. Инден-кумароновые олигомеры....... 385
7.2.6. Нефтеполимерные смолы......... 389
Глава 8. Природные соединения и продукты их переработки
8.1. Растительные масла и продукты их переработки
8.1.1. Масла и их классификация........392
8.1.2. Очистка масел............396
8.1.3. Химические свойства триглицеридов......398
8.1.4. Переработка растительных масел......401
8.1.4.1. Химические основы процессов переработки растительных масел........• 401
8.1.4.2. Пленкообразование растительных масел . . 407
8.1.4.3. Продукты переработки растительных масел и
их использование в лакокрасочных материалах 413
8.1.5. Сиккативы........... . . . 423
8.2. Природные смолы........" . . . . 426
8.2.1. Канифоль и продукты ее переработки.....426
8.2.2. Другие природные смолы........430
; 8.3. Битумы...............432
8.4. Эфиры целлюлозы............436
8.4.1. Физические и химические свойства целлюлозы . . 436
8.4.2. Химические основы получения эфиров целлюлозы . . 437
4.47
437
8.4.2.1. Сложные эфиры целлюлозы...... ъз<
8.4.2.2. Простые эфиры целлюлозы . . . . . . 442
8.4.3. Технологические процессы получения эфиров целлюлозы ............. ... 444
8.4.4. Лакокрасочные материалы на основе эфиров целлюло-
............ 446
зы
Глава 9. Охрана окружающей среды при производстве пленкообразующих веществ '.............448
9.1. Характеристика сточных вод и газовых выбросов, образующихся при производстве пленкообразующих веществ . . . 449
9.2. Основные принципы обезвреживания сточных вод и газовых выбросов.............452
9.3. Схемы очистки сточных вод и газовых выбросов при производстве пленкообразующих веществ.......457
Заключение............. . . . 462
Рекомендательный библиографический список . . 467
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга — второе переработанное и дополненное издание одноименной книги тех же авторов, вышедшей в 1981 г. Так же как и в первом издании, многочисленным и разнообразным технологическим процессам получения полимеров и пленкообразующих композиций на их основе предпосланы обобщающие сведения о механизме и кинетике соответствующих реакций. Химия высокомолекулярных соединений излагается с позиций органической и физической химии, что, как показал опыт, способствует углублению знаний студентов и развивает у них творческий подход к работе инженера-технолога, необходимый в условиях научно-технического прогресса.
Описанию химии и технологии отдельных видов пленкообразующих веществ в книге предшествует изложение основных сведений о химии высокомолекулярных соединений, их структуре, свойствах и методах получения. Наряду с теоретическими положениями химии высокомолекулярных соединений в гл. 1 приводятся также некоторые практические сведения о пленкообразующих веществах и пленкообразующих системах, путях их получения и использования. Эти сведения представлены лишь в объеме, необходимом для лучшего усвоения основного материала книги, изложенного в последующих главах.
В предлагаемом учебнике широко использованы положения, развитые Г. Штаудингером, В. Карозерсом, Г. Марком, П. Фло-ри, В. А. Каргиным, которые сыграли важную роль в развитии современных представлений о высокомолекулярных соединениях, а также основоположниками отечественной науки о пленкообразующих веществах — А. Я. Дринбергом и В. С. Киселевым.
Для облегчения усвоения материала приводятся аппаратур-но-технологические схемы. Авторы намеренно несколько отошли от принятых в ГОСТ формализованных изображений отдельных аппаратов, руководствуясь принципом большей наглядности, столь необходимой при первом ознакомлении с технологическими процессами получения пленкообразующих веществ.
Авторы надеются, что их книга окажется полезной инженерам и научным работникам, занимающимся получением и применением лакокрасочных материалов. Она, возможно, не лишена недостатков, и авторы с благодарностью примут все критические замечания и пожелания.
Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность профессору М. М. Могилевичу за ценные критические замечания и полезные советы, высказанные при просмотре рукописи, которые были учтены при подготовке ее к изданию.
ВВЕДЕНИЕ
После Великой Октябрьской социалистической революции в нашей, стране стали по существу заново создаваться такие важнейшие отрасли тяжелой промышленности, как машино- и станкостроение, химическая промышленность, энергетика и другие отрасли промышленности. Быстрыми темпами развивалась строительная индустрия. Все это обусловило, в свою очередь, необходимость создания лакокрасочной промышленности, без продукции которой не может обойтись ни одна отрасль народного хозяйства.
В дореволюционной России лаки и краски производились лишь на нескольких небольших заводах и мастерских кустарного типа. В основном выпускались масляные краски и эмали, при получении которых использовались главным образом растительные масла (в том числе пищевые) и природные смолы. За годы советской власти лакокрасочная промышленность прошла большой путь развития. При этом для отечественной лакокрасочной промышленности характерно не только увеличение валового выпуска, но и существенное изменение структуры ассортимента лакокрасочной продукции: значительное увеличение "доли синтетических пленкообразующих, а также появление новых типов лакокрасочных материалов (воднодисперсионные, порошковые краски и т. д.).
Использование синтетических пленкообразующих позволило значительно расширить сырьевую базу лакокрасочной промышленности, а также создать новые, более совершенные лакокрасочные материалы, которые принципиально невозможно получить на основе только природных продуктов. Использование синтетических пленкообразующих позволило, в частности, решить , проблему получения долговечных атмосфере-, термо- и химически стойких покрытий с высокими декоративными свойствами, отвечающими возросшим требованиям современной техники. К. их числу в первую очередь следует отнести материалы на основе'полиэфиров, эпоксидных олигомеров, олигоуретанов, олигоорганосилоксанов, политетрафторэтилена и некоторых других.
Многоассортиментная лакокрасочная продукция выпускается на крупных, оснащенных современным оборудованием предприятиях, которые построены заново либо реконструированы.
В настоящее время лакокрасочная отечественная промышленность продолжает развиваться высокими темпами. Определена программа ее развития, согласно которой предполагается увеличение общего объема производства лакокрасочной продукции, совершенствование ее ассортимента, дальнейшее улучшение качества и повышение долговечности лакокрасочных материалов, уменьшение доли некоторых видов сырья, и прежде
п
Цена: 150руб.
