СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАКОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНСЕРВНОЙ ТАРЫ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 678.6, 667.6

Устиновская М.А., Апанович Н.А., Кочнова З.А.

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАКОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНСЕРВНОЙ ТАРЫ

Устиновская Мария Александровна, магистрант 2 курса кафедры ЛКМ, e-mail: masyanya1101@yandex.ru Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Россия, 125047, Москва, Миусская пл., д. 9.

Апанович Николай Алексеевич, к.х.н., доцент, директор по развитию бизнеса ЛКМ ОАО «Котласский химический завод», г. Коряжма, e-mail: apanovichn@mail.ru

Кочнова Зоя Алексеевна, д.х.н., профессор, консультант ОАО «Котласский химический завод», г. Коряжма.

Эпоксиднофенольные композиции являются одними из наиболее востребованных материалов, предназначенных для лакирования пищевой консервной тары. Однако, эпоксидно-фенольным композициям присущ и ряд недостатков. Одним из основных является низкая стабильность эпоксидно-фенольных материалов при хранении, обусловленная процессами ассоциации и структурообразования в системе, что выражается в значительном нарастании вязкости при хранении. В работе оценены причины нестабильности эпоксидно-фенольных композиций, применяемых для лакирования белой жести. Показан вклад каждой олигомерной составляющей.

Ключевые слова: кэн-коатинг, эпоксидно-фенольные композиции, лакирование жести.

SPECIFIC FEATURES OF LACQUER COMPOSITIONS FOR PROTECTION OF CANNING CONTAINERS

Ustinovskaya M.A., Apanovichn N.A, Kochnova Z.A.

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

JSC «Kotlas chemical plant», Koryazhma

Epoxy phenolic compositions are one of the most demanded materials intended for varnishing offood canning container. However, epoxy phenolic compositions have a number of disadvantages. One of the main is the low stability of epoxy phenolic materials during storage, due to the processes of Association and structure formation in the system, which is expressed in a significant increase in viscosity during storage. The causes of instability of epoxy-phenolic compositions used for varnishing white tin are estimated. The contribution of each oligomeric component is shown.

Keywords: can-coating, epoxy-phenolic compositions, tin plating

Эпоксидно-фенольные композиции являются одними из наиболее востребованных материалов, предназначенных для лакирования пищевой консервной тары [1,2]. Покрытия на основе этих композиций должны обладать целым рядом ценных свойств, таких как хорошая стойкость к агрессивным средам, устойчивость к штамповке, адгезионная прочность, способность к вытяжке при высокой твердости. Эти материалы относятся к материалам горячей сушки, а формирование покрытий происходит в присутствии катализаторов кислотного типа [3]. Однако, подобным материалам присущ и ряд недостатков, которые, в основном, обусловлены самопроизвольными процессами вторичной ассоциации и конгломерации, протекающими в эпоксидно-фенольных материалах, визуально это наблюдается при нарастании вязкости таких материалов при хранении. Естественно, что эти побочные процессы не только приводят к изменению вязкости материалов при хранении, но, что гораздо опаснее, они приводят к изменению морфологии покрытия при его отверждении, что выражается в появлении большого многообразия поверхностных дефектов. Поэтому на качество эпоксидно-фенольных материалов значительное влияние оказывает как выбор олигомерной составляющей, так и типа каталитической системы. При этом необходимо обратить внимание, как на

количественное соотношение этих компонентов, так и на их качественные характеристики.

Процесс совмещения эпоксидной и фенолформальдегидной смол в присутствии различных каталитических систем не является тривиальной задачей из-за большого количества физических процессов (ассоциации, конгломерации и т.п.), происходящих самопроизвольно в растворах этих смол. Поэтому становится очевидной важность постановки задачи, позволяющей оценить природу нарастания вязкости в эпоксидно-фенольных композициях.

Для решения данной задачи были оценено взаимодействие ортофосфорной кислоты с различными типами эпоксидиановых и фенолформальдегидных олигомеров, при условиях, моделирующих как процесс производства эпоксидно-фенольных композиций, так и условия их хранения. В результате исследования влияния ортофосфорной кислоты на поведение растворов различных эпоксидиановых смол оказалось, что при ее введении вязкость этих растворов постепенно увеличивается даже при температуре около 200С (рис. 1). При этом динамика нарастания вязкости напрямую зависит от содержания этой кислоты в растворе эпоксидиановой смолы (рис. 2) Эти данные подтверждаются результатами турбидиметрического титрования раствора эпоксидной смолы Э-05К

(рис.3). Так, по этим данным видно, что при добавлении ортофософрной кислоты молекулярная масса олигомерной составляющей возрастает практически в полтора раза по сравнению с исходной.

О 470

& 320

ТС

И

220 170

-с

Ш

150

200

100

время, сут

□ ШШИШЙ, 6щф/к:йез:Щва4„ЙЦ:К'С=бЬ:4а}':

-о-.о-. йег 667-(ОПФ-1 , ¡йМШШ НЗР04, (ЗЦЯ£=60:Д0)

Рис.1. Изменение условной вязкости во времени для эпоксидно-фенольных систем при добавлении ортофосфорной кислоты и без добавления (время форконденсации 1,5 часа)

7,0

а

/

В у"' :

\

1

1

У

30

Ж Щ время, мин

120

150

—*—•— содержание ортофосфорной кислоты 0',7Жмасс. 0'бг^й7,|

-О—о— гп.г-^^-.'-прт^^п - пицц тслотуОД^;нэ;ф-|от {ШМ^йШ^!

:;:;де)1ханиб о^тдф.оеф'орной кислоты Р'ДЗ^^сс^^т'-ШО^Щ^?)

Рис. 2. Изменение вязкости раствора эпоксидиановой смолы при введении различных количеств ортофосфорной кислоты при 120°С

В то же время при оценке влияния ортофосфорной кислоты на изменение фенолформальдегидных смол оказалось, что вязкость линейно увеличивается, особенно при нагревании до 1200С (рис. 4), но ее изменения не велико, всего на 10-15% от исходной массы.

оНъемнэи доля исадятдпя (зсцы-

I р'ТИ ре: и?С=6р .4', з; »:4 «э

-0—^ <:«::; » м ЭЦНХ&^с иного! С ]31 иэ>

Рис. 3. Кривые турбидиметрического титрования раствора смолы Э-05к с ортофосфорной кислотой и без кислоты

Рис. 4. Изменение вязкости раствора фенолформальдегидной смолы при введении различных количеств ортофосфорной кислоты при 120°С

Таким образом, можно сделать вывод, что основной вклад в нарастание молекулярной массы эпоксидно-фенольных композиций вносит реакция взаимодействия эпоксидной смолы с ортофосфорной кислотой при хранении.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ, Соглашение о предоставлении субсидии № 14.574.21.0180, уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI57417X0180. Список литературы

1.Жебровский В.В. и др. Лакокрасочные материалы для защиты металлической консервной тары. - М.: Химия, 1987. -109 с.

2.Жаворонок Е. С., Кочнова З. А. Промышленные феноло-, карбамидо-, меламино-, гуанаминоформальдегидные олигомеры: структура, методы анализа, свойства и применение - М.: Изд-во МИТХТ, 2013. -351 с.

3. Кочнова 3.А., Жаворонок Е.С., Чалых А.Е. Эпоксидные смолы и отвердители: Промышленные продукты. М.: ООО«Пэйнт Медиа», 2006. -200 с.