книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980). Т. 2 Развитие отдельных отраслей химической промышленности
.pdfВ производстве эмалей высокопроизводительные бисерные машины непрерывного действия сочетают с быстроходными смесителями (диссоль верами). Применяют тонкую очистку эмалей фильтрацией вместо изго товления их па шаровых мельницах и краскотерочных машинах с очист кой на одиовалковых машинах или центрифугах.
Доля продукции со Знаком качества, выпускаемой в системе ВО
«Союзкраска», |
возросла |
в |
1980 г. по |
сравнению |
с 1975 г. более чем |
в |
||||||
2 раза. |
производства |
лакокрасочных |
материалов |
в |
1980 |
г. составил |
||||||
Объем |
||||||||||||
2,9 |
млн. |
т |
против |
1,6 |
млн. т |
в |
1965 |
г. |
и |
2,4 |
млн. т |
в |
1970 |
г. [3]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Успеху в развитии отечественной лакокрасочной промышленности спо собствовала своевременная организация центра для ведеппя научно-ис следовательских и проектных работ.
ВМоскве на базе лаборатории Краснопресненского лакокрасочного завода в 1927 г. была организована Центральная лаборатория москов ского треста «Лакокраска», которая в 1929 г. переименована в Научноисследовательский институт лаков и красок (НИЛК). В 1943 г. в Моск ве па базе НИЛКа и Ленинградского отделения проектного института Гппроаиплкраска был организован Государственный паучно-исследова- тельскин институт (ГИПИ-4), ныне Государственный научно-исследова тельский и проектный институт лакокрасочной промышленности (ГИПК ЛКП) [4].
Вгоды войны НИЛК был эвакуирован в Челябинск. Его сотрудники
занимались заменой пищевых растительных масел непищевыми, разработ кой рецептур материалов для защитных покрытий самолетов и танков. Проектировщики ИИЛКа составляли проектную документацию для стро ительства Челябинского лакокрасочного завода, а также для фармацев тического завода в Челябинске, где осваивались новые производства фар мацевтических препаратов, краппе необходимых для госпиталей.
Внастоящее время ГИПИ ЛКП —крупный научный центр, головной научно-исследовательский институт отрасли.
ВЛенинграде организованная в септябре 1930 г. контора по проекти
рованию лакокрасочных заводов последовательно именовалась «Лакокрасстрой», «Лакокрасироект», Ленинградское отделение Гнпроапнлкраска и с 1 июля 1974 г.—Ленинградский филиал ГИПИ-4. Научно-исследова тельская часть в Ленинграде существует с 1954 г. В 1963 г. филиал ре организуется в Государственный институт минеральных пигментов (ГИМП) с филиалом в Челябинске, с 1970 г. вновь становится филиалом ГИПИ ЛКП, а с 1976 г. входит в состав Ленинградского НПО «Пигмент».
В 1959 г. в Челябинске создан филиал научной части ГИПИ-4, в ве дении которого находятся расположенные па территории Челябинского лакокрасочного завода опытные цехи двуокиси титана и красных железоокнсиых пигментов., а также опытная установка по утилизации гидро лизной кислоты.
В 1959 г. в Ярославле организован филиал ГИПИ-4.
До начала 20-х годов основными пленкообразующими были раститель ные масла, натуральные олифы и природные смолы. В 20-х годах в оте чественной лакокрасочной промышленности появилось первое синтетиче ское пленкообразующее — нитрат целлюлозы, па основе которого созданы лаки и эмали для быстросохнущих покрытий, наносимых конвейерным способом.
Первыми научно-исследовательскими работами НИЛКа были работы по замене импортных копаловых смол каипфолыо, тунговым и льняным маслами, получению искусственной олифы из нафтеновых кислот, обла гораживанию канифоли, изысканию новых видов и источников сырья, разработке лакокрасочных материалов на основе нитрата целлюлозы.
В пачале- 40-х годов путем сочетания нитроцеллюлозы с алкидпыми смолами удалось резко улучшить качество н и т р о ц ел л ю л о зн ы х лакокра сочных м ат ери алов. В 1954—1956 гг. сотрудниками ГИПИ-4 разработа на технология суховальцоваппых паст пигментов (пасты СВП). Освое ние и широкое применение СВП в автопптроэмалях, в эмалях по металлу для различных изделий, приборов и машин позволило значительно повы сить блеск и общие декоративныесвойства, укрывнстость, физико-механи ческие и защитные свойства нитроцеллюлозных покрытий.
Первые результаты |
исследовательских работ |
по синтезу ал ки д н ьгх |
см ол опубликованы в |
1934 г. В 1935 г. началось |
промышленное освое |
ние синтеза алкпдпых смол на ярославском лакокрасочном заводе «Победа рабочих» и московском Краснопресненском заводе.
В 1935 г. сотрудником НИЛКа А. А. Болотиным разработан метод синтеза алкпдпых смол непосредственно па основе масел с предваритель ной их переэтерификацпей глицерином, что позволило исключить опера цию выделения жирных кислот и способствовало быстрому развитию промышленного производства алкпдпых смол.
Первыми алкидпыми смолами были глифталевые на основе льняного масла, которые применяли в качестве самостоятельных плепкообразователей вместо масляных и фиксолевых (на оксидированных маслах). За тем появились глифталевые смолы па основе касторового масла (резпловые смолы) и высыхающие глифталевые смолы па основе дегидратирован
ного |
касторового масла. |
Глифталевые |
смолы превосходили по качеству |
||
масляные материалы, |
а |
по атмосферосгойкостп —и |
нитроцеллюлозные. |
||
В |
Ленинградском |
технологическом |
институте им. |
Ленсовета (ЛТИ) |
исследовалась возможность использования при синтезе смол спиртов с большей функциональностью, чем глицерин; в результате разработаны и освоены пептафталевые смолы, превосходящие по качеству глифталевые. К 1945 г. на основе пептафталевых смол начали выпускать эмали естест венной сушки, образующие покрытия с повышенной атмосферостойкостыо
иулучшенными декоративными свойствами. В 1947 г. А. Я. Дринбергу,
Б.Р. Миренскому, Я. Л. Раскину, А. А. Благонравовой и Н. Н. Козло ву присуждена Государственная премия СССР за разработку и про мышленную реализацию новых методов производства синтетических смол, масел и лаков [5].
В 40-х годах в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (МХТИ) начались исследования по синтезу и мо
дификации м о ч е в и н о - и м ел а м и н о -ф о р м а л ъ д еги д н ы х см ол , а в ГИПИ-4
были проведены первые производственные опыты по выпуску плепкообразующих мочевино- и меламино-формальдегидпых смол.
Предложенный в 1944—1945 гг. метод получения тг-грег-бутплфеиола путем алкилирования фенола пзобутиловым спиртом в присутствии сер ной кислоты послужил основой для организации промышленного произ водства алкилфеполов, которое было освоено па заводе «Свободный труд»
в1952 г.
А.М. Лубмаи н Б. И. Ивановым совместно с работниками завода «Победа рабочих» разработаны тощие высыхающие касторовые глифтали. В 1957 г. освоено их промышленное изготовление и производство эма лей на их основе в сочетании с меламино-формальдегпдными смолами. Покрытия из этих эмалей по блеску и водостойкости значительно прево сходят покрытия на основе алкидных смол.
В результате работы, проведенной институтами ГИПИ ЛКП, ВНИИЖ (Всесоюзный научно-исследовательский институт жиров) и НИИТАвтопром (Научно-исследовательский институт по технологии автомобильной промышленности) совместно с ярославским лакокрасочным заводом «Победа рабочих» и Шебекинским химическим комбинатом, в 1964 г. освоено промышленное производство алкидных смол на основе синтетиче ских насыщенных жирных кислот фракций Сю—Сю и Сю—Сю, по лучаемых окислением парафина. На основе смеси указанных смол с вы
сыхающим касторовым алкидом и меламино-формальдегидной смолой до настоящего времени выпускаются эмали, применяемые для окраски ку зовов легковых автомобилей, холодильников, приборов н т. д.
В1950 г. впервые в Советском Союзе промышленное освоение произ водства аминоформальдегидиых смол организовано на Краснопресненском лакокрасочном заводе в Москве. В 1954 г. на заводе «Победа рабочих» пущен цех но производству карбамидных смол. По мере освоения произ водства мочевино- и меламипо-формальдегпдпых смол совершенствовался их способ получения, создавались новые типы смол и материалов [6].
В1957 г. организовано промышлеппое производство алкндио-эпокепд- пых смол и материалов па их основе, а также сополимеров алкидных смол со стиролом, в 1959 г. —сополимеров алкидных смол с эфирами метакрпловой кислоты. Алкидно-акриловые смолы значительно превосхо дят алкидпые смолы по скорости отверждения, водо-, свето- и атмосферостойкости покрытий. В это же время отработана и внедрена на многих заводах технология синтеза алкидов в среде растворителя с азеотропной отгонкой реакционной воды.
Промышленное производство водоразбавляем ы х п лен кообразо вател ей —
пептафталевой смолы и малеипизировапного льняпого масла —было ос воено в 1964 г. на заводе «Победа рабочих».
Новым направлением явились работы, проведенные в 1962—1966 гг., по изучению способа получения, химического состава, условий совмеще ния и отверждения водорастворимых мочевино- и меламино-формальде- гидных смол. В 1970—1971 гг. разработан технологический процесс по лучения стабильных и нетоксичных лаковых водорастворимых смол этого типа. Выпуск водорастворимой мочевино-формальдегпдной смолы ВМЧ-4 для изготовления водоразбавляемого окупочиого грунта марки ПФ-033 освоен на заводе «Победа рабочих». Впоследствии в ГИПИ ЛКП созданы новые водоразбавляемые смолы и лакокрасочные материалы на их основе.
Широкие исследования проведены в области синтеза н ен а сы щ ен н ы х п о л и эф и р о в (полиэфнрмалеипатов) и технологии их производства. Произ водство полиэфирных лаков впервые в стране освоено в 1959 г. заводами
«Победа рабочих» п Рижским лакокрасочным. На основе этих смол с на чала 60-х годов в СССР производятся высококоицентрироваииые лакокрасочпые материалы для окраски мебели.
В 1954 г. в ГИПИ ЛКП создан технологический процесс получения лаковой эп о к си д н о й см олы Э -4 0 , па основе которой разработаны твердые смолы других марок, а также эпоксидио-тиокольпые композиции, отверж даемые изоцианатами, позволившие вырабатывать на их основе хими чески стойкие эмали. Проводилась работа по синтезу полиамидных отвердптелей для эпоксидных смол. Полиамидный отвердитель ПО-ЗОО в настоящее время выпускается Охтинским НПО «Пластполпмер» (Лепинград).
В1964 г. освоена технология эпоксидных смол на ярославском заво де «Свободный труд».
Впоследние годы эпоксидные смолы используют как материал для получения лаков, не содержащих органических растворителей, и приго товления порошковых красок.
Созданы эпоксидпо-пековые композиции (с уменьшенным расходом
растворителей) для защиты от коррозии морских нефтепромысловых уста новок, нефтеналивных судов, подводной части морских судов и подзем ных магистралей.
Исследования в области производства и применения порошковых кра сок па основе эпоксидных смол начаты в ЛТИ им. Ленсовета и продол жены в ГИПИ ЛКП и НПО «Лакокраспокрытпе».
Развитие производства осповпых типов эпоксидных смол связано с организацией производства дифенилолпропана (4,4-дноксидпфепилпро- папа). Технологический процесс его получения разработан в ГИПИ ЛКП. Освоение производства дифенилолпропана на заводе «Свободный труд» закончено в 1965 г.
В ГИПИ ЛКП в 1947 г. разработаны технологические процессы по лучения ряда промежуточных продуктов для синтеза полиуретанов, а так же лаков на их основе. К числу первых п оли урет ановы х лакокрасочпых м ат ери алов относятся двухкомпопептпые лаки холодной и горячей сушки.
В 1955—1956 гг. выпущены небольшие количества электроизоляцион ных полиуретановых лаков. В последующие годы освоено производство полиэфиров с различными молекулярной массой, разветвленностью и со держанием ОН-группы, а также производство гидроксилсодержащего ак рилового сополимера.
Среди изоцианатных сшивающих агептов следует отметить отечест венный оригииальпый способ получения полпизоцианатбиурета, а так же разработку технологии дпэтилеигликольуретапа. Получены двухком плектные лаки и эмаль для окраски вагонов, эмаль для пассажирских самолетов, мебельные лаки и др. [7]. Созданы одпокомпоиептпые урета новые лакокрасочные материалы, отверждаемые влагой воздуха.
В 50-х годах в ГИПИ ЛКП созданы спирт ораст ворим ы е л а к и вместо шеллачных. На основе сополимера метилметакрилата с бутилметакрилатом разработана технология лака АС-583, выпускаемого в настоящее вре
мя. Дальнейший |
прогресс в производстве а к р и л о в ы х лакокрасочных м а |
т ери алов связан |
с разработкой сополимеров бутилметакрилата с ме |
такриламидом, акрилонитрилом и метакриловой кислотой, на основе ко торых создай широкий ассортимент лаков, грунтов и эмалей (~20 марок).
Освоепне новых прогрессивных методов окраски изделий привело к необходимости разработки водоразбавляемых лакокрасочных материалов. Созданы новые термоотверждаемые водоразбавляемые пленкообразователи: масляио-стирольпые, алкидпо-уретаиовые, акриловые, эпоксидноалкидпые и др. Из лакокрасочных материалов на их основе следует от метить эмали и грунтовки для автомобильной промышленности, эмаль для окраски электробытовых приборов, грунтовку и эмаль для окраски скальных конструкций и др., а также комплекс водоразбавляемых ма териалов (грунтовка, грунт-шпатлевка, эмаль) для окраски автомобилей.
В результате исследований, проведенных в ЛТИ им. Ленсовета, ГИМПе, широкое развитие получило направление по созданию во д н о д и с п е р с и о н н ы х к р а с о к . В 1959 г. на заводе им. Д. И. Менделеева (Ленин град) впервые выпущепы воднодисперсионные краски на основе диспер сии полишшплацетата, а затем —на основе сополимера винилацетата с бутплмалеииатом и др. Серия марок красок разработана на основе ети- рол-бутадиеиового и акрилатиого латексов. Воднодисперсионные краски, будучи экологически полноценными, одновременно позволяют сократить потребление растительных масел. Эти краски, например, использованы для реставрации Екатерининского и Павловского дворцов, Большого теат ра СССР, ряда зданий Московского Кремля и т. д.
Большое внимание уделялось разработке п рот и вокоррози он н ы х и п ро - т ивообраст аю щ их к р а со к для судов. В 50-е годы в Ленинградском филиа ле ГИПИ-4 вместо судовых покрытий на масляно-смоляной основе созда ны н внедрены новые, более эффективные лакокрасочные материалы (например, фосфатирующпе грунтовки, негорючие со сниженной токсич ностью корабельные краски, а также противокоррозионные* краски на основе сополимеров винилхлорида А-15 и А-15-0 различных цветов для защиты подводной и надводной частей судов).
В начале 60-х годов начато производство противообрастающей эмали па основе хлорированного поливинилхлорида. Созданы противообрастающпе покрытия со сроком службы до 3—4 лет, а также покрытия для за щиты ватерлинии скоростных судов, атмосферостойкие покрытия и др. В ГИМПе разработаны и освоены промышленностью водостойкие грун товки, эмали и водобензостойкие грунтовки и эмали, не содержащие ор ганических растворителей, для топливных цистерн, пефтеналивиых судов.
Дальнейшее развитие получили работы по повышению качества х у д о ж ест венны х к р а со к . Разработаны методы получения желтых и красных кадмиевых пигментов с повышенной чистотой цвета и красящей способ ностью, усовершенствованы методы получения кобальтовых, марганцевых и природных пигментов, технология изготовления красных железоокисиых пигментов. Получены художественные краски па основе новых пленко образующих (дисперсии полпвипилацетата и его сополимеров), пеитаэритритовых эфиров жирных кислот подсолнечного масла и т. д.
В области н е о р га н и ч е с к и х пигм ент ов разработан непрерывный метод получепия желтых и лимонных свинцовых кронов, метод получения свинцово-молибдатиых кронов и силикохромата свинца.
На Ростовском химическом заводе разработана технология ультрама рина непрерывным способом во вращающейся муфельной печи (обжиг
шихты).
Исследования по созданию новых пленкообразователей и лакокрасоч ных материалов проводятся в ГИПИ ЛКП и его филиалах, в Ленинград
ском НПО «Пигмент», НПО «Лакокраспокрытне», на соответствующих кафедрах ряда вузов, а также в центральных лабораториях крупнейших лакокрасочных заводов. Они направлепы па повышение качества покры тий и эффективности использования лакокрасочпых материалов в различ ных отраслях народного хозяйства. Это достигается (параллельно с по вышением экологической полноценности лакокрасочных материалов) пу тем дальнейшего развития лакокрасочпых систем, пе содержащих растворителе]’! или содержащих их в незначительном количестве, разра ботки подоразбавляемых лакокрасочпых материалов, порошковых красок.
Важнейшей1народнохозяйственной задачей является экономия дефи цитных и идов сырья, в том числе пищевых растительпых масел. Сниже нию расхода масел при производстве лакокрасочных материалов способ ствуют налаживание п развертываниепроизводства прогрессивных мате риалов ни основе безмасляных спптетпческпх плепкообразователей (полиуретанов, иолиэпокспдов, полпакрилатов, полиэфиров и др.).
Увеличение срока службы лакокрасочных покрытий на основе маслосодержащих плепкообразователей такжеявляется реальной возможностью снижения расхода растительпых масел. Плепкообразователп (в частности, маслосодержащие алкидпые смолы) модифицируют полисилоксапамп, эпоксидами, акрилатами и другими смолами и мономерами; это значи тельно повышает качество и долговечность покрытий, в результате чего отпадает необходимость часто производить ремонтные работы.
В ГИПИ Л КП, Ленинградском НПО «Пигмент» и ряде ведущих цент ральных заводских лабораторий отрасли проведены работы по прямой за мене пищевых масел, используемых при производстве алкпдных смол, непищевыми продуктами: высшими изомерными карбоновыми кислотами, синтетическими жирными кислотами нормального строения, жирными кислотами таллового масла, низкомолекулярными каучуками, биожпром. Получаемые на основе таких плепкообразователей покрытия не уступа ют, а в ряде случаев превосходят по свойствам материалы па основе тра диционных алкидных смол. Это касается покрытий, содержащих алкидпые смолы, модифицированные а-разветвленпымп высшими пзомерпымп карбо-
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (В % К ИТОГУ) * |
|
|
|
|||
Продукция |
1965 г. |
1970 г. |
1975 г. |
1980 г. |
||
Прогрессивные виды лаков, эмалей и раст |
48,5 |
48,8 |
54,9 |
6 2 |
,4 |
|
ворителей |
|
|
|
|
|
|
лаки и эмали па основе конденсационных |
28,3 |
28,6 |
34,2 |
3 8 |
,7 |
|
смол |
|
|
|
|
|
|
лаки и эмали на оспове полпмеризацноп- |
4 ,0 |
3 |
,6 |
3 ,8 |
5 ,1 |
|
пых смол и растворители к ним |
|
|
|
|
|
|
порошковые краски |
— |
— |
— |
0 |
,3 |
|
лаки и эмали па оспове эфиров целлюло |
14,7 |
14,5 |
14,1 |
14,6 |
||
зы и растворители к ним |
|
|
|
|
|
|
водоэмульсионные краски |
0 ,9 |
1 |
,8 |
2 ,7 |
3 |
,7 |
Тертые краски и олифы |
51,5 |
51 |
,2 |
45,1 |
3 7 ,6 |
* По данным ГШИТЭХТТМа.
новыми кислотами. В ГИПИ ЛКП разработаны на основе таких алкидов рецептуры эмалей для окраски автомобилей, лаков для отделки мебели, музыкальных инструментов, а ташке металлизированных пластмасс, эма лей п грунтовок для окраски алюминиевых конструкций.
Произошли существенные сдвиги в структуре производства лакокра сочной продукции: доля прогрессивных видов продукции возросла с 54,9% в 1975 г. до 62,4% в 1980 г., тогда как доля тертых красок и олиф снизилась соответственно с 45,1 до 37,6% (см. таблицу).
Производство пигментов несколько снизилось в основном за счет со кращения объема производства цинковых белил и литопона, а доля дву окиси титана в общем объеме производства белых пигментов увеличи лась.
Увеличение выпуска лакокрасочных материалов и существенное из менение структуры их производства привели к некоторому сокращению потребления растительных масел.
В СССР разработана технология низкомолекулярных синтетических каучуков, используемых в производстве олиф и алкидных лаков для за мены пищевого масла. Применение таких каучуков в рецептурах олифы оксоль и комбинированных олиф позволяет сократить расход масел на 20—30%. Олифы, модифицированные каучуками, по свойствам аналогич ны традиционным материалам и могут использоваться в масляных крас ках различного назначения.
При синтезе алкидных смол естественной сушки, используемых в про изводстве грунтовых и атмосферостойких эмалей, вместо пищевых масел могут быть применены продукты переработки отходов (соапстоков), об разующихся при рафинации пищевых масел на масложировых заводах. Эти продукты переработки можно использовать также для производства сиккативов взамен масел и нафтеновых кислот.
Лакокрасочные покрытия будущего должны быть долговечными (срок службы 15—25 лет), что обусловливает необходимость разработки прин ципиально новых и модифицированных лакокрасочных материалов. Будут внедряться модифицированные водоэмульсионные краски, водораствори мые лакокрасочные материалы, порошковые краски и разрабатываться высокопроизводительные безопасные и экономичные методы нанесения покрытий.
Для развития лакокрасочной промышленности необходимы высоко квалифицированные кадры.
С целью подготовки инженеров и научных работников для лакокра сочной промышленности в 1930 г. при МХТИ им. Д. И. Менделеева ор ганизована кафедра технологии лаков и красок, которой в течение мпогих лет руководил профессор В. С. Киселев.
Кафедра технологии лаков и красок в ЛТИ им. Ленсовета создана в 1932 г.
К концу девятой пятилетки специалистов-лакокрасочпиков начали го товить на специализированных кафедрах в вузах различных городов стра ны, в том числе в Ярославском политехническом институте, Ивановском химико-техиологическом институте, Калининском политехническом ин ституте, Казанском химико-технологическом институте и др. Лакокрасочников со средним техническим образованием готовят 5 техникумов.
*
За годы Советской власти лакокрасочная промышленность прошла боль шой путь развития.
Достигнутый уровепь техники п технологии и имеющиеся мощности позволяют решать сложные задачи обеспечения народного хозяйства ла кокрасочной продукцией. Однако развитие отрасли сдерживается еще зна чительным потреблением пищевого сырья —растительных масел, глице рина и др. Поэтому резкое снижение потребления пищевого сырья, широкое применение синтетических заменителей является важнейшей народнохозяйственной задачей с точки зрения не только увеличения выпуска и улучшения качества эмалей и красок, но и более полного обес печения населения продуктами питания. Основную часть лакокрасочных материалов и пигментов выпускают предприятия Министерства химиче ской промышленности СССР. Значительная часть масляных красок, олиф, зштропродукции изготавливается лакокрасочными производствами местной промышленности союзных и автономных республик, а также предприятиями пищевой, электротехнической, лесохимической и других
отраслей народного хозяйства.
Лакокрасочная промышленность обеспечивает своей продукцией практически все отрасли народного хозяйства. Ассортимент превосходит
200наименований.
Всвете решений XXVI съезда КПСС перед лакокрасочной промыш
ленностью стоит задача «более полно удовлетворять потребности народ ного хозяйства в ...лакокрасочных материалах» и всемерно повышать их качество [8].