Alkidne smole zauzimaju jedno od vodećih mjesta kao sirovina za proizvodnju modernih boja i lakova. Kompozicije za stvaranje filma na temelju njih imaju širok raspon primjena. Svojstva premaza ovise o vrsti smola i poluproizvoda lakova. Najraširenije su modificirane kompozicije, jer imaju visoke dekorativne i zaštitne kvalitete.
Opis
Alkidne smole (ili alkidi) su esteri koji nastaju reakcijom polihidričnih alkohola s polibazičnim kiselinama ili njihovim anhidridima. Izgledom su vrlo viskozna ljepljiva masa, čija je boja od tamno žute do smeđe.
Alkidi se također kombiniraju s drugim smolama i celulozom (alkid-urea-formaldehid, fenol-alkidni, alkidno-akrilni kopolimeri i drugi spojevi). Kako bi se smanjila površinska napetost, njihovom sastavu se dodaje butil alkohol, što olakšava izlijevanje gotovog proizvoda.
Kemijski sastav i klasifikacija
Alkidne smole sistematizirane su prema nekoliko kriterija:
- Prisutnošću masnih kiselina u sastavu: nemodificirani (ftalat) i modificirani.
-
Po sadržaju ulja: masno (>60%), srednje masno (40-60%), nemasno (35-60%), ekstra nemasno (<34%). Masni alkidi se uglavnom pripremaju s uljima za sušenje.
- Prema vrsti alkohola na osnovu kojeg se dobiva sastav: gliftalni, ksiftalni, pentaftalni, etriftalni.
- Po mogućnosti sušenja: sušenje i nesušivanje.
- Prema načinu otapanja: razrijeđeno organskim otapalima ili vodom.
Kemijski sastav alkidne smole je 40-60% otopina nehlapljivih tvari u organskim otapalima.
Značajke
Svojstva alkida ovise o vrsti polihidričnog alkohola, njegovoj koncentraciji i prisutnosti drugih komponenti. Aromatične komponente daju premazima na temelju ovih spojeva tvrdoću i otpornost na habanje, alifatski polioli - elastičnost, cikloalifatske strukturne jedinice - ravnoteža karakteristika.
Otopine alkidne smole karakteriziraju sljedeći parametri:
- viskozitet - 35-100 s (prema VZ-4 viskozimetru);
- molekularna težina - 1500-5000 kDa;
- gustoća - 0,9-1,05 g/cm3;
- količina kalijevog hidroksida, koji je glavni pokazatelj kvalitete ulja, nije veća od 20.
Kako temperatura raste, viskoznost alkida opada i obrnuto. Što je manji udio masti u tvari, to se ona gore otapa u alifatskim i naftenskim ugljikovodicima.
Poboljšajte svojstva
Nemodificirani alkidi stvaraju tvrde i lomljive filmove, slabo se otapaju. Kako bi se poboljšale njihove kvalitete, u sastav reakcijske smjese uvode se dodatne komponente koje premazima daju sjaj, elastičnost, otpornost na vodu, otapala, ulja i vremenske uvjete, ubrzavaju sušenje na sobnoj temperaturi i povećavaju prianjanje s osnovnim materijalom. Modificirane alkidne smole dobivaju se korištenjem lanenog sjemena, tallovog ulja, tungovog ulja, suncokretovog ulja, ricinusovog ulja, ulja sjemenki pamuka, kolofonija, sintetičkih masnih kiselina.
Postoje 3 glavne metode modifikacije:
- uvođenje monomera u proizvodnju smole;
- reakcijom gotovih alkida s modificirajućim agensima;
- miješanje smole s drugim tvornicama filma.
Primi
Alkidi se sintetiziraju na dva načina: alkoholizacijom i metodom masnih kiselina.
U prvom slučaju, proces se odvija u 3 faze:
- Transesterifikacija biljnog ulja ili triglicerida njegovih masnih kiselina polihidričnim alkoholima. Kemijska reakcija se odvija na temperaturi od 240-260 °C i u prisutnosti katalizatora. Za proizvodnju gliftalnih smola od alkohola koristi se glicerin, za etriftalne smole - etriol, za pentaftalne smole - pentaeritritol.
- Esterifikacija djelomičnih estera s ftalnim anhidridom, što rezultira kiselim esterom.
- Poliesterifikacija s oslobađanjem vode i stvaranjem alkida.
Druga metoda za proizvodnju smola je esterifikacija i poliesterifikacija estera masnih kiselina i polihidričnih alkohola.
Alkidni razrjeđivači
Sljedeći spojevi ugljika služe kao otapala za alkidne smole:
- alifatski (heksan, heptan, C6-C12 parafini);
- aromatični (benzen, otapalo, toluen, ksilen i drugi);
- terpen (terpentin);
- halogenirani (trikloretilen, tetrakloretilen, perkloretilen);
- ulje (nefras, benzin).
Eteri niskog vrenja (etilni alkohol, etil acetat), glikol eteri, ketoni (aceton) također se mogu koristiti kao razrjeđivači. Butanol je neprikladan za ove svrhe, jer njegove molekule privlače na sebe veliku količinu otapala sadržanog u alkidnim smolama. Mršavi alkidi se otapaju samo u aromatičnim ugljikovodicima, dok se masni alkidi otapaju u alifatskim.
Postoje i smole topive u vodi, na temelju kojih se proizvode premazi na bazi vode (vruće sušeći emajli i temeljni premazi).
Prijava
Glavna namjena alkidnih smola je proizvodnja boja i lakova (LKM). Nemodificirani spojevi koriste se za proizvodnju elektroizolacijskih lakova i ljepila.
Odotopine smole čine poluproizvode i gotove lakove koji se koriste u industriji i svakodnevnom životu.
materijali za boje
Alkidni premazi su najšire korišteni od svih materijala na bazi polikondenzacijskih smola. Budući da pentaeritritol alkohol ima 4 hidroksilne skupine, alkidi koji sadrže pentaeritritol brže stvrdnjavaju i stvaraju sjajnije prevlake. U tom smislu, industrija uglavnom proizvodi lakirane materijale na bazi alkidnih smola pentaftalnog tipa. Upotreba velikog broja aromatičnih komponenti osigurava tvrdoću i otpornost premaza na mehanička opterećenja.
Pigmentirani premazi na bazi alkida dijele se u sljedeće grupe:
- gliftalni (GF), pentaftalni (EF), etriftalni (ET) emajli;
- tla;
- kit.
Alkidne smole koje se suše koriste se kao samostalni tvorci filma za boje i lakove, a one koje se ne suše koriste se u formulacijama s karbamidnim smolama, celuloznim nitratima (za poboljšanje elastičnosti i prianjanja premaza na osnovni materijal).
Svojstva premaza ovise o njihovom kemijskom sastavu. Tako se masnije alkidne smole u organskim otapalima lakše nanose četkom, imaju povećanu elastičnost i otpornost na vremenske uvjete, ali se sporije suše i manje su otporne na mineralna ulja. Maksimalna brzina sušenja tipična je za smole modificirane tungom ili lanenim sjemenom.ulje. Prosječno vrijeme sušenja do lijepljenja za alkidne emajle je 24 sata.
Specifična boja
Alkidne smole, ovisno o sastavu komponente, koriste se u sljedeće svrhe:
- Na bazi benzojeve kiseline (sadržaj ulja 38-50% po masi) - emajli za farbanje poljoprivrednih strojeva, radijatora, popravke automobila. Vrlo otporan na blijeđenje i vremenske uvjete.
- Sadrži 9,12-linolnu i 9,11-linoleinsku kiselinu - popravak opreme.
- Skinny - brzosušeći pojedinačni slojevi, temeljni premazi, boja radijatora.
- Na lanenom ulju i glicerinu - antikorozivni premazi, tiskarske boje. Mogu brzo izblijedjeti kada su izloženi sunčevoj svjetlosti, pa se najčešće koriste u temeljnim premazima i masama za izravnavanje.
- Završni premazi na bazi soje ili tall ulja s dobrom otpornošću na vremenske uvjete.
- Modificirano prirodnim smolama (kolofonijske kiseline) – proizvodnja temeljnih premaza i punila. Spojevi su skloni blijeđenju.
- Modificirano stirenom, akrilatom - temeljni premazi, kitovi, izravnavajuće mase, premazi za bojanje brodova, opreme, limova, drva podvrgnutog jakom mehaničkom naprezanju (lakovi za parket, podni emajli, namještaj); pakiranje emajla u tube. Imaju povećanu otpornost na habanje i elastičnost.
Aspekti okoliša
Budući da alkidne smole sadrže organska otapala, predstavljaju određenu opasnost za ljudsko zdravlje i okoliš. Prilikom lakiranja i lakiranja pomoću materijala za bojenje na njihovoj osnovi potrebno je koristiti osobnu zaštitnu opremu (gas maske, kombinezoni). Slikanje treba obaviti u prostorijama s dovodnom i odsisnom ventilacijom.
Prema stupnju toksičnosti otapala, alkidi se mogu podijeliti u 3 grupe:
- najmanje otrovno (MPC=300-1000 mg/m3) – etil eter, alkohol, benzin;
- srednja toksičnost (MPC=100-200 mg/m3) – aceton, butil eter;
- visoko otrovno (MPC=20-50 mg/m3) – etilen glikol, benzen.
U inozemstvu postoje visoki zahtjevi za ekološkom prihvatljivošću proizvodnje premaza, stoga se trenutno radi na stvaranju materijala s visokim sadržajem suhe tvari i sastava na bazi vode. Međutim, alkidne smole s organskim otapalima još uvijek nadmašuju smole topive u vodi u svojstvima obrade.
