Алкидной представляет собой сложный полиэфир смола , модифицированная путем добавления жирных кислот и других компонентов. [1] Алкиды получают из полиолов и органических кислот, включая дикарбоновые кислоты или ангидрид карбоновой кислоты и триглицеридные масла. Термин алкидной является модификацией оригинального названия «alcid», отражая тот факт , что они получены из алка ohol и органический ас ID с . [2] Включение жирной кислоты вызывает тенденцию к образованию гибких покрытий. Алкиды используются в красках , лаках.и в формах для литья . Они являются доминирующей смолой или связующим в большинстве коммерческих покрытий на масляной основе. Ежегодно производится около 200 000 тонн алкидных смол. [3] Первоначально алкиды представляли собой соединения глицерина и фталевой кислоты, продаваемые под названием Glyptal. [4] Они продавались как заменители копаловых смол более темного цвета , в результате чего создавались алкидные лаки, которые были намного бледнее. Из них были разработаны известные сегодня алкиды.
Производство
Алкидные смолы можно разделить на высыхающие (в том числе полусыхающие) и невысыхающие. Оба типа обычно производятся из дикарбоновых кислот или ангидридов, таких как фталевый ангидрид или малеиновый ангидрид , и полиолов , таких как триметилолпропан , глицерин или пентаэритрит . [5] Алкиды также используются в таких изделиях, как смолы и краски.
Что касается осушающих смол, триглицериды получают из полиненасыщенных жирных кислот (часто получаемых из растительных и растительных масел , например льняного масла ). Эти высыхающие алкиды отверждаются кислородом воздуха. Скорость сушки и природа покрытий зависят от количества и типа используемого олифы (большее количество полиненасыщенного масла означает более быструю реакцию на воздухе) и присутствия катализаторов, так называемых осушителей масла . Эти катализаторы представляют собой комплексы металлов, которые катализируют сшивание ненасыщенных участков. Соли кобальта особенно эффективны и широко используются.
Алкидные смолы производятся двумя способами: процессом жирных кислот и процессом алкоголиза или моноглицерида . Алкиды более высокого качества с более высокими эксплуатационными характеристиками производятся в процессе получения жирных кислот, в котором можно более точно контролировать состав получаемой смолы. В этом процессе ангидрид кислоты , полиол и ненасыщенная жирная кислота объединяются и готовятся вместе до тех пор, пока продукт не достигнет заданного уровня вязкости. Таким образом получают алкиды на основе пентаэритрита . Более экономичные алкидные смолы производятся путем алкоголиза или глицеридного процесса, в котором контроль качества конечного продукта не имеет первостепенного значения. В этом процессе, сырое растительное масло, с высоким содержанием ненасыщенных компонентов, в сочетании с дополнительным полиолом и нагревают , чтобы вызвать переэтерификации из триглицеридов в смесь моно- и диглицеридов масел. Часто используется соевое масло. [6] К полученной смеси добавляют ангидрид кислоты для увеличения молекулярной массы смолы до примерно того же продукта, что и при получении жирных кислот. Однако процесс алкоголиза дает более хаотически ориентированную структуру. Для удаления воды, образующейся в качестве побочного продукта, и для увеличения скорости реакции добавляется избыточный фталевый ангидрид. Таким образом, вода удаляется с непрореагировавшей кислотой путем нагревания массы до определенной температуры. Реакция не так управляема, как хотелось бы, поэтому был введен новый процесс, в котором ксилол добавляют для получения азеотропа с водой. Это дает больший контроль при более низкой температуре, а также дает смолы с более низкой вязкостью, что полезно при изготовлении красок с высоким содержанием сухого остатка. Это известно как процесс AZO. В обоих случаях конечный продукт представляет собой полиэфирную смолу, к которой прикреплены боковые группы олифы. По завершении каждого процесса смола очищается, разбавляется растворителем и продается производителям красок и лаков . [7]
Литье металла
Алкидные или маслоуретановые связующие используются в литье для создания форм на основе песка . Алкидная смола смешивается с полимерным изоцианатом и металлическим осушителем, что ускоряет реакцию. [8] В отличие от других технологий форм без обжига, этот процесс не дает токсичных паров, но формам требуется больше времени для отверждения на воздухе. [9]
Типы покрытий
Алкидные смолы обычно подразделяются на длинные масла, [10] средние масла и короткие масла. [11] Эти термины обозначают длину масла в смоле. [12] Алкиды также модифицируют фенольной смолой , стиролом , винилтолуолом , акриловыми мономерами (для более быстрого высыхания) и изоцианатами для получения модифицированного полиуретаном алкид. Уретановые алкиды производятся путем реакции ОН-групп, остающихся на алкиде, с NCO-группами изоцианата, часто TDI- толуолдиизоцианата . [13] Добавляя определенные модифицирующие смолы, можно производить тиксотропные алкиды для декоративного использования, такие как некапельные краски. Последняя алкидные короткие нефтяные смолы , в которых длина масла укороченная с использованием полимерной цепью , как правило , пробка одноосновной кислоты , такие как бензойная кислота или п - трет -butylbenzoic кислота (Alkydal М 48). У них лучше контролируемое молекулярно-массовое распределение и лучшая долговечность. В алкидных изделиях для декоративного использования добавляют дополнительное масло, чтобы удлинить их и сделать их более прочными. Короткие масляные смолы, используемые в эмалях для запекания, сделаны из невысыхающих насыщенных масел или жирных кислот. Они обычно имеют гораздо более высокие гидроксильные и кислотные числа, чтобы иметь возможность реагировать с гидроксильными группами аминосмол. Эти смеси обычно стабилизируются аминами для предотвращения гелеобразования при хранении.
Поскольку основные компоненты алкидного покрытия, то есть жирные кислоты и триглицеридные масла, получены из недорогих возобновляемых источников, стоимость алкидных покрытий остается очень низкой, несмотря на постоянно растущую стоимость нефти , которая является преобладающим источником сырья. большинства других покрытий, таких как винил , акрил , эпоксидные смолы и полиуретаны . [14] Типичными источниками высыхающих масел для алкидных покрытий являются тунговое масло , льняное масло, подсолнечное масло , сафлоровое масло , масло грецкого ореха , соевое масло , рыбий жир , кукурузное масло , DCO ( получают путем обезвоживания касторового масла , которое создает полувысыхающий , конъюгированные, масло / жирная кислота) и талловое масло (побочный продукт смолистого масла при производстве целлюлозы и бумаги). Не высыхающие / пластифицирующие смолы производятся из касторового, пальмового, кокосового масел и кардуры (синтетической жирной универсальной кислоты). Обезвоженное касторовое масло когда-то было единственным маслом, разрешенным для производства смол в Индии; употребление пищевых масел не разрешалось.
Алкиды на водной основе
Во всем мире существует общая тенденция создавать смолы и покрытия на водной основе, а не на основе растворителей, поскольку материалы на водной основе считаются безвредными для окружающей среды. Таким образом, стали доступны и алкидные соединения на водной основе. [15] [16]
Рекомендации
- ^ "Алкидные Смолы" , органическая химия , Elsevier, стр 140-170, 1977,. Дои : 10.1016 / b978-0-12-618502-7.50010-6 , ISBN 978-0-12-618502-7, получено 2021-05-14
- ^ Эллиотт, В.Т. (1993), «Алкидные смолы» , Покрытия поверхности: Сырье, том 1 и их использование , Дордрехт: Springer, Нидерланды, стр. 76–109, DOI : 10.1007 / 978-94-011-1220-8_5 , ISBN 978-94-011-1220-8, получено 2021-05-14
- ^ Фрэнк Н. Джонс. «Алкидные смолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a01_409 .. Опубликовано в Интернете: 15 января 2003 г.
- ^ «Свойства алкидных смол» . polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 .
- ^ Химия и переработка алкидных смол . Химическая компания Монсанто. 1952 г. ASIN BOOOHKKBB6
- ^ «Райххольд | Лакокрасочные материалы» . www.reichhold.com . Проверено 14 мая 2021 .
- ^ "Добавки для покрытий" JH Bielman, Ed. Wiley-VCH, 2000, Вайнхайм. ISBN 3-527-29785-5 .
- ^ «Кобальтовый осушитель красок | Cobalt Cem-All®» . Борчерс . Проверено 15 мая 2021 .
- ^ CW Аммен. Металлическое литье (Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional, 1999) стр. 36. ISBN 978-0-07-134246-9
- ^ "SERKYD S63W70 | Долговечная алкидная смола | Серким" . www.serkimresin.com . Проверено 14 мая 2021 .
- ^ «Свойства алкидных смол» . polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 .
- ^ «Смолы алкидные для красок» . Polynt . Проверено 14 мая 2021 .
- ^ [1] , "Алкидная смола, модифицированная полиуретаном", выпущена 1977-10-05.
- ^ «Основы технологии алкидных смол» . Химическая динамика . 2016-03-29.
- ^ «Синтез алкидных смол на водной основе» . Сентябрь 2017 г.
- ^ Патент США 5,137,965 1992
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с алкидом, на Викискладе?