Alkydihartseilla on yksi johtavista asemista nykyaikaisten maalien ja lakkojen tuotannon raaka-aineena. Niihin perustuvilla kalvoa muodostavilla koostumuksilla on laaja valikoima sovelluksia. Pinnoitteen ominaisuudet riippuvat hartsien ja puolivalmiiden lakkojen tyypistä. Yleisimpiä ovat muunnetut koostumukset, koska niillä on korkeat koristeelliset ja suojaavat ominaisuudet.
Kuvaus
Alkydihartsit (tai alkydit) ovat estereitä, jotka syntyvät moniarvoisten alkoholien reaktiossa moniemäksisten happojen tai niiden anhydridien kanssa. Ulkonäöltään ne ovat erittäin viskoosia tahmeaa massaa, jonka väri vaihtelee tummankeltaisesta ruskeaan.
Alkydit yhdistetään myös muihin hartseihin ja selluloosaan (alkydi-urea-formaldehydi, fenoli-alkydi, alkydi-akryylikopolymeerit ja muut yhdisteet). Pintajännityksen vähentämiseksi niiden koostumukseen lisätään butyylialkoholia, mikä helpottaa valmiin tuotteen kaatamista.
Kemiallinen koostumus ja luokitus
Alkydihartsit on systematisoitu useiden kriteerien mukaan:
-
Rasvahappojen esiintymisen perusteella koostumuksessa: modifioimaton (ftalaatti) ja modifioitu.
- Öljypitoisuuden mukaan: rasvainen (>60%), keskirasvainen (40-60%), vähärasvainen (35-60%), erittäin vähärasvainen (<34%). Rasvaalkydit valmistetaan pääasiassa kuivausöljyillä.
- Alkoholityypin mukaan, jonka perusteella koostumus saadaan: glyftaalihappo, ksyftaalihappo, pentaftaalihappo, etriftaalihappo.
- Kuivauskyvyn mukaan: kuivuva ja kuivumaton.
- Liuotinmenetelmän mukaan: laimennettuna orgaanisilla liuottimilla tai vedellä.
Alkydihartsin kemiallinen koostumus on haihtumattomien aineiden 40-60 % liuos orgaanisissa liuottimissa.
Ominaisuudet
Alkydien ominaisuudet riippuvat moniarvoisen alkoholin tyypistä, sen pitoisuudesta ja muiden komponenttien läsnäolosta. Aromaattiset komponentit antavat näihin yhdisteisiin perustuvien pinnoitteiden kovuuden ja kulutuskestävyyden, alifaattiset polyolit - elastisuutta, sykloalifaattiset rakenneyksiköt - ominaisuuksien tasapainon.
Alkydihartsiliuoksille on ominaista seuraavat parametrit:
- viskositeetti - 35-100 s (VZ-4-viskosimetrin mukaan);
- molekyylipaino - 1500-5000 kDa;
- tiheys - 0,9-1,05 g/cm3;
- kaliumhydroksidin määrä, joka on öljyjen laadun pääindikaattori, on enintään 20.
Lämpötilan noustessa alkydien viskositeetti pienenee ja päinvastoin. Mitä pienempi aineen rasvapitoisuus on, sitä huonommin se liukenee alifaattisiin ja nafteenisiin hiilivetyihin.
Paranna ominaisuuksia
Modifioimattomat alkydit muodostavat kovia ja hauraita kalvoja, liukenevat huonosti. Niiden ominaisuuksien parantamiseksi reaktioseoksen koostumukseen lisätään lisäkomponentteja, jotka antavat pinnoitteille kiiltoa, elastisuutta, veden, liuottimien, öljyjen ja sään kestävyyttä, nopeuttavat kuivumista huoneenlämpötilassa ja lisäävät tarttuvuutta perusmateriaaliin. Modifioidut alkydihartsit saadaan käyttämällä pellavansiemeniä, mäntyöljyä, tungöljyä, auringonkukkaöljyä, risiiniöljyä, puuvillansiemenöljyä, hartsia ja synteettisiä rasvahappoja.
On olemassa 3 päämuokkaustapaa:
- monomeerien käyttöönotto hartsin tuotannossa;
- saattamalla valmiit alkydit reagoimaan modifiointiaineiden kanssa;
- hartsien sekoittaminen muiden kalvonmuodostajien kanssa.
Vastaanota
Alkydit syntetisoidaan kahdella tavalla: alkoholilyysillä ja rasvahappomenetelmällä.
Ensimmäisessä tapauksessa prosessi tapahtuu 3 vaiheessa:
- Kasviöljyn tai sen rasvahappojen triglyseridien transesteröinti moniarvoisilla alkoholeilla. Kemiallinen reaktio tapahtuu lämpötilassa 240-260 °C ja katalyytin läsnä ollessa. Glyftaalihartsien valmistukseen alkoholeista käytetään glyseriiniä, etriftaalihartseille - etriolia, pentaftaalihartseille - pentaerytritolia.
- Osittaisten esterien esteröinti ftaalihappoanhydridillä, jolloin saadaan hapan esteri.
- Polyesteröinti veden vapautumisen ja alkydin muodostuksen kanssa.
Toinen menetelmä hartsien valmistamiseksi on rasvahappoesterien ja moniarvoisten alkoholien esteröinti ja polyesteröinti.
Alkydiohenteet
Seuraavat hiiliyhdisteet toimivat alkydihartsien liuottimina:
- alifaattinen (heksaani, heptaani, C6-C12-parafiinit);
- aromaattinen (bentseeni, liuotin, tolueeni, ksyleeni ja muut);
- terpeeni (tärpätti);
- halogenoitu (trikloorietyleeni, tetrakloorietyleeni, perkloorietyleeni);
- öljy (nefras, bensiini).
Matalalla kiehuvia eettereitä (etyylialkoholi, etyyliasetaatti), glykolieettereitä, ketoneja (asetoni) voidaan käyttää myös ohenteina. Butanoli ei sovellu näihin tarkoituksiin, koska sen molekyylit houkuttelevat itseensä suuren määrän alkydihartsien sisältämää liuotinta. Laihaat alkydit liukenevat vain aromaattisiin hiilivetyihin, kun taas rasvaalkydit liukenevat alifaattisiin.
On myös vesiliukoisia hartseja, joiden pohj alta valmistetaan vesiohenteisia pinnoitteita (kuumakuivuvia emaleja ja pohjamaaleja).
Hakemus
Alkydihartsien päätarkoitus on maalien ja lakkojen (LKM) valmistus. Modifioimattomia yhdisteitä käytetään sähköeristyslakkojen ja liimojen valmistukseen.
Alkaenhartsiratkaisut valmistavat puolivalmiita ja valmiita lakkoja, joita käytetään teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä.
Maalimateriaalit
Alkydipinnoitteet ovat laajimmin käytettyjä polykondensaatiohartseihin perustuvia materiaaleja. Koska pentaerytritolialkoholissa on 4 hydroksyyliryhmää, pentaerytritolia sisältävät alkydit kovettuvat nopeammin ja tuottavat kiiltävämpiä pinnoitteita. Tässä suhteessa teollisuus tuottaa pääasiassa pentaftaalityyppisiin alkydihartseihin perustuvia maalimateriaaleja. Useiden aromaattisten komponenttien käyttö varmistaa pinnoitteiden kovuuden ja mekaanisen rasituksen kestävyyden.
Alkydipohjaiset pigmentoidut pinnoitteet jaetaan seuraaviin ryhmiin:
- glyftaali (GF), pentaftaali (EF), etriftaali (ET) emalit;
- maaperä;
- kitti.
Kuivuvia alkydihartseja käytetään itsenäisinä kalvonmuodostajina maaleissa ja lakoissa, ja kuivumattomia hartseja käytetään koostumuksissa, joissa on karbamidihartseja, selluloosanitraatteja (pinnoitteiden elastisuuden ja tarttuvuuden parantamiseksi perusmateriaaliin).
Pinnoitteiden ominaisuudet riippuvat niiden kemiallisesta koostumuksesta. Siten rasvaisemmat alkydihartsit orgaanisissa liuottimissa ovat helpompia levittää siveltimellä, niillä on lisääntynyt elastisuus ja säänkestävyys, mutta ne kuivuvat hitaammin ja kestävät vähemmän mineraaliöljyjä. Suurin kuivumisnopeus on tyypillinen tungilla tai pellavansiemenillä modifioiduille hartseille.öljy. Alkydiemaalien keskimääräinen kuivumisaika on 24 tuntia.
Erityinen maalaus
Alkydihartseja käytetään komponentin koostumuksesta riippuen seuraaviin tarkoituksiin:
- Perustuu bentsoehappoon (öljypitoisuus 38-50 painoprosenttia) - emalit maatalouskoneiden, jäähdyttimien, autojen korjauksiin. Erittäin haalistumaton ja säänkestävä.
- Sisältää 9,12-linolihappoa ja 9,11-linolihappoa - laitekorjaus.
- Skinny - nopeasti kuivuvat kertakerrokset, pohjamaalit, patterimaalit.
- Pellavansiemenöljylle ja glyseriinille - korroosionestopinnoitteet, painomusteet. Voi haalistua nopeasti auringonvalossa, joten niitä käytetään useimmiten pohja- ja tasoitusaineissa.
- Soija- tai mäntyöljypohjaiset pintamaalit, jotka kestävät hyvin säätä.
- Muokattu luonnonhartseilla (hartsihapoilla) – pohjamaalien ja täyteaineiden tuotanto. Yhdisteet ovat alttiita haalistumaan.
- Muokattu styreenillä, akrylaatilla - pohjamaalit, kitit, tasoitusaineet, laivojen maalauspinnoitteet, laitteet, metallilevyt, voimakkaalle mekaaniselle rasitukselle altistuva puu (parkettilakka, lattiaemali, huonekalut); emalien pakkaaminen putkiin. Niillä on lisääntynyt kulutuskestävyys ja joustavuus.
Ympäristönäkökohdat
Koska alkydihartsit sisältävät orgaanisia liuottimia, ne aiheuttavat tietyn vaaran ihmisten terveydelle ja ympäristölle. Maali- ja lakkatyötä tehtäessä niihin perustuvia maalimateriaaleja käyttäen on käytettävä henkilökohtaisia suojavarusteita (kaasunaamarit, haalarit). Maalaus tulee tehdä huoneissa, joissa on tulo- ja poistoilmanvaihto.
Liuottimien myrkyllisyystason mukaan alkydit voidaan jakaa 3 ryhmään:
- vähiten myrkyllisin (MPC=300-1000 mg/m3) – etyylieetteri, alkoholi, bensiini;
- keskimääräinen myrkyllisyys (MPC=100-200 mg/m3) – asetoni, butyylieetteri;
- erittäin myrkyllinen (MPC=20-50 mg/m3) – etyleeniglykoli, bentseeni.
Ulkomailla pinnoitteiden valmistuksen ympäristöystävällisyydelle asetetaan korkeat vaatimukset, joten parhaillaan tehdään töitä korkean kuiva-ainepitoisuuden ja vesiohenteisten koostumusten luomiseksi. Orgaanisia liuottimia sisältävät alkydihartsit ovat kuitenkin prosessointiominaisuuksiltaan parempia kuin vesiliukoiset hartsit.
