stringtranslate.com

Алкид

Алкид – это полиэфирная смола , модифицированная добавлением жирных кислот и других компонентов. [1] Алкиды получают из полиолов и органических кислот, включая дикарбоновые кислоты или ангидрид карбоновой кислоты и триглицеридные масла . Термин « алкид» представляет собой модификацию первоначального названия «алкид», отражающую тот факт, что они являются производными спирта и органических кислот . [2] Включение жирной кислоты придает склонность к образованию гибких покрытий. Алкиды используются в красках , лаках , формах для литья . Они являются доминирующей смолой или связующим веществом в большинстве коммерческих покрытий на масляной основе. Ежегодно производится около 200 000 тонн алкидных смол. [3] Оригинальные алкиды представляли собой соединения глицерина и фталевой кислоты , продаваемые под названием глиптал. [4] Они продавались в качестве заменителей копаловых смол более темного цвета, в результате чего создавались алкидные лаки , которые были намного бледнее по цвету. На основе них были разработаны известные сегодня алкиды.

Структура идеализированной алкидной смолы, полученной из глицерина и фталевого ангидрида.

Производство

Алкидные смолы можно разделить на высыхающие (в том числе полувысыхающие) 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 представляют собой синтетические смолы , используемые в таких изделиях, как краски. Это не то же самое, что смола , полученная из природных источников, таких как растения.

Для высыхающих смол триглицериды получают из полиненасыщенных жирных кислот (часто полученных из растительных и растительных масел , например льняного масла ). Эти высыхающие алкиды отверждаются кислородом воздуха . Скорость высыхания и характер покрытий зависят от количества и типа используемой олифы (чем больше полиненасыщенного масла, тем быстрее реакция на воздухе) и присутствия катализаторов, так называемых агентов сушки масла . Эти катализаторы представляют собой металлокомплексы , которые катализируют сшивку ненасыщенных центров. Соли кобальта особенно эффективны и широко используются. Однако из-за канцерогенности кобальта проводятся исследования по его использованию в алкидах с целью постепенного отказа от него. [6]

Алкидные смолы производятся двумя способами: способом жирных кислот и процессом алкоголиза или моноглицерида . Алкиды более высокого качества и с более высокими эксплуатационными характеристиками производятся в процессе переработки жирных кислот, при котором состав получаемой смолы можно более точно контролировать. 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 способом получают алкиды на основе пентаэритрита . Более экономичные алкидные смолы производятся алкоголизом или глицеридным процессом, при котором контроль качества конечного продукта не имеет первостепенного значения. В этом процессе сырое растительное масло с высоким содержанием ненасыщенных компонентов объединяется с дополнительным полиолом и нагревается, чтобы вызвать переэтерификацию триглицеридов в смесь моно- и диглицеридных масел . Часто используют соевое масло. [7] К полученной смеси добавляется ангидрид кислоты, чтобы получить примерно тот же молекулярный вес смолы, что и при производстве жирных кислот. Однако процесс алкоголиза дает более хаотично ориентированную структуру. Для удаления воды, образующейся в качестве побочного продукта, и увеличения скорости реакции добавляют избыток фталевого ангидрида. Таким образом, вода удаляется вместе с непрореагировавшей кислотой путем нагревания массы до определенной температуры. Реакция не так контролируема, как хотелось бы, поэтому был введен новый процесс, в котором добавляется ксилол для получения азеотропа с водой. Это обеспечивает больший контроль при более низкой температуре, а также дает смолы с более низкой вязкостью, что полезно при изготовлении красок с высоким содержанием сухих веществ. Это известно как процесс AZO. В обоих случаях полученный продукт представляет собой полиэфирную смолу, к которой прикреплены подвесные группы олифы . По завершении каждого процесса смолу очищают, разбавляют растворителем и продают производителям красок и лаков . [8]

Литье металла

Алкидные или маслоуретановые связующие применяются при литье для создания песчаных форм. Алкидную смолу смешивают с полимерным изоцианатом и металлическим сиккативом, что ускоряет реакцию. [9] В отличие от других технологий изготовления форм без обжига, этот процесс не выделяет токсичных паров, но формы требуют больше времени для отверждения на воздухе. [10]

Типы покрытия

Алкидные смолы обычно подразделяются на длинные масла, [11] средние масла и короткие масла. [12] Эти термины обозначают длину масла в смоле. [13] Алкиды также модифицируются фенольной смолой , стиролом , винилтолуолом , акриловыми мономерами (чтобы ускорить их высыхание) и изоцианатами для получения алкида, модифицированного полиуретаном. Уретан-алкиды производятся путем реакции остаточных на алкиде групп ОН с группами NCO из изоцианата , часто ТДИ . [14] Добавляя определенные модифицирующие смолы, можно производить тиксотропные алкиды для декоративного использования, например, в качестве некапающих красок. Новейшие алкиды представляют собой короткие масляные смолы, в которых длина масла укорачивается за счет использования полимерного ограничителя цепи, обычно одноосновной кислоты, такой как бензойная кислота или пара - трет -бутилбензойная кислота (Алкидал М 48). Они имеют лучшее контролируемое распределение молекулярной массы и лучшую долговечность. В алкиды для декоративного использования добавляют дополнительное масло, чтобы удлинить их и сделать более долговечными. Короткие масляные смолы, используемые в эмалях горячей сушки, изготавливаются из невысыхающих насыщенных масел или жирных кислот. Они обычно имеют гораздо более высокие гидроксильные и кислотные числа, чтобы быть способными реагировать с гидроксильными группами аминосмол. Эти смеси обычно стабилизируют аминами, чтобы предотвратить гелеобразование при хранении.

Поскольку основные компоненты алкидного покрытия, то есть жирные кислоты и триглицеридные масла, получают из недорогих возобновляемых ресурсов, стоимость алкидных покрытий остается очень низкой, несмотря на постоянно растущую стоимость нефти, которая является преобладающим источником сырья. большинства других покрытий, таких как винилы , акрилы , эпоксидные смолы и полиуретаны . [15] Типичными источниками олифы для алкидных покрытий являются тунговое масло , льняное масло, подсолнечное масло , сафлоровое масло , масло грецкого ореха , соевое масло , рыбий жир , кукурузное масло , DCO (полученный путем дегидратации касторового масла , создающего полувысыхающее , конъюгированное масло/жирная кислота) и талловое масло (побочный продукт смолистого масла при производстве целлюлозы и бумаги). Невысыхающие/пластифицирующие смолы изготавливаются из касторового, пальмового, кокосового масел и кардуры (синтетическая жирная версатиновая кислота). Обезвоженное касторовое масло когда-то было единственным маслом, разрешенным при производстве смол в Индии; пищевые масла не допускались.

Их можно использовать для создания огнезащитных покрытий. [16]

Гибриды

Как и многие другие смоляные системы и покрытия, алкиды могут быть гибридизированы с другими технологиями производства смол. Одним из примеров могут быть акрилатные алкиды. [17] [18] [19] [20] Хотя уретан-алкиды по сути являются гибридом, новые технологии включают производство отверждаемых влагой полиуретан-алкидов. [21] Также исследовалась прививка материалов на основе кремния на алкиды. [22] В рамках усилий по использованию большего количества переработанных материалов были произведены алкиды, изготовленные из отходов ПЭТ- бутылок. [23] [24]

Водные алкиды

Во всем мире существует общая тенденция создавать смолы и покрытия на водной основе, а не на основе растворителей, поскольку материалы на водной основе считаются экологически безопасными. Таким образом, стали доступны и водорастворимые алкиды. [25] [26] Одним из методов является модификация алкида акрилом, чтобы сделать его водоразлагаемым. [27] Также были изучены методы синтеза акриловых модифицированных водоредуцируемых алкидов для улучшения коррозионных характеристик. [28]

Рекомендации

  1. ^ Алкидные смолы, Органическая химия, том. 29, Elsevier, 1977, стр. 140–170, doi : 10.1016/b978-0-12-618502-7.50010-6, ISBN. 978-0-12-618502-7, получено 14 мая 2021 г.
  2. ^ Эллиотт, WT (1993), «Алкидные смолы», Поверхностные покрытия: Том 1, сырье 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 14 мая 2021 г.
  3. ^ Фрэнк Н. Джонс. «Алкидные смолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a01_409. ISBN 978-3527306732.. Опубликовано в Интернете: 15 января 2003 г.
  4. ^ «Свойства алкидных смол». www.polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 г.
  5. ^ Химия и обработка алкидных смол . Химическая компания Монсанто. 1952.АСИН БУОХККББ6
  6. ^ Холстед, Джошуа (апрель 2023 г.). «Расширенное применение и повышение долговечности алкидных покрытий с использованием высокоэффективных катализаторов». ПокрытияТех . 20 (3): 45–55 – через Американскую ассоциацию покрытий.
  7. ^ "Райххольд | Покрытия" . www.reichhold.com . Проверено 14 мая 2021 г.
  8. ^ «Добавки для покрытий» Дж. Х. Бильман, Ред. Wiley-VCH, 2000, Вайнхайм. ISBN 3-527-29785-5 . 
  9. ^ «Кобальтовая сушилка для красок | Cobalt Cem-All®» . Борчерс . Проверено 15 мая 2021 г.
  10. ^ CW Аммен. Металлическое литье (Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional, 1999), с. 36. ISBN 978-0-07-134246-9 . 
  11. ^ "SERKYD S63W70 | Алкидная смола с длинным маслом | Серким" . www.serkimresin.com . Проверено 14 мая 2021 г.
  12. ^ «Свойства алкидных смол». www.polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 г.
  13. ^ «Алкидные смолы для красок». Полинт . Проверено 14 мая 2021 г.
  14. ^ [1], «Алкидная смола, модифицированная полиуретаном», выпущено 5 октября 1977 г. 
  15. ^ «Основы технологии алкидных смол». Химическая динамика . 29 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 г.
  16. ^ Абд Эль-Вахаб, Х.; Абд Эль-Фаттах, М.; Абд Эль-Халик, Н.; Казлаучюнас, Алжи (01 января 2015 г.). «Синтез и применение новой модифицированной реактивной огнестойкой алкидной смолы на основе тетрабромфталевого ангидрида в качестве лака для поверхностных покрытий». Журнал технологий и исследований покрытий . 12 (1): 97–105. doi : 10.1007/s11998-014-9615-6. ISSN  1935-3804. Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 08 марта 2023 г.
  17. ^ Шардон, Фабьен; Денис, Максин; Негрелл, Клэр; Кайоль, Сильвен (01 февраля 2021 г.). «Гибридные алкиды: блестящий путь к достижению передовых свойств?». Прогресс в области органических покрытий . 151 : 106025. doi : 10.1016/j.porgcoat.2020.106025 . ISSN  0300-9440.
  18. ^ Хофланд, Реклама (1 апреля 2012 г.). «Алкидные смолы: от низов до живых и здоровых». Прогресс в области органических покрытий . Алкиды XXI века. 73 (4): 274–282. doi : 10.1016/j.porgcoat.2011.01.014. ISSN  0300-9440.
  19. ^ Джоукар-Дерисс, Мехрнуш; Карлссон, Ола Дж. (24 сентября 2004 г.). «Морфология и размеры капель алкидно-акриловых гибридов с высоким содержанием сухих веществ». Коллоиды и поверхности А: Физико-химические и инженерные аспекты . 245 (1): 115–125. doi :10.1016/j.colsurfa.2004.07.003. ISSN  0927-7757.
  20. ^ Дзичковски, Джейми; Соучек, Марк Д. (1 сентября 2010 г.). «Новый класс акрилатных алкидов». Журнал технологий и исследований покрытий . 7 (5): 587–602. doi : 10.1007/s11998-009-9237-6. ISSN  1935-3804. Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 9 марта 2023 г.
  21. ^ Наик, РБ; Малванкар, штат Нью-Йорк; Махато, ТК; Ратна, Д.; Хастак, РС (1 июля 2014 г.). «Новая отверждаемая влагой сверхразветвленная уретан-алкидная смола для нанесения покрытий». Журнал технологий и исследований покрытий . 11 (4): 575–586. doi : 10.1007/s11998-013-9561-8. ISSN  1935-3804. Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 08 марта 2023 г.
  22. ^ Чакраборти, Руби; Татте, Мрунал; Соучек, Марк Д. (1 декабря 2009 г.). «Новый подход к прививке силоксанов к алкидам». Журнал технологий и исследований покрытий . 6 (4): 471–481. doi : 10.1007/s11998-008-9155-z. ISSN  1935-3804. Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 14 марта 2023 г.
  23. ^ Дживан Чавушоглу, Ферда; Ачар, Ишил (01 марта 2023 г.). «Синтез уретан-модифицированных алкидных смол на основе ПЭТ из промежуточных продуктов деполимеризации бывших в употреблении ПЭТ-бутылок: свойства покрытия и термическое поведение». Журнал технологий и исследований покрытий . 20 (2): 741–761. doi : 10.1007/s11998-022-00705-y. ISSN  1935-3804.
  24. ^ Спасоевич, премьер-министр; Панич, В.В.; Джунузович, СП; Маринкович, А.Д.; Вуртман, AJJ; Лоос, К.; Попович, И.Г. (16 июля 2015 г.). «Высокоэффективные алкидные смолы, синтезированные из использованных ПЭТ-бутылок». РСК Прогресс . 5 (76): 62273–62283. дои : 10.1039/C5RA11777A . ISSN  2046-2069.
  25. ^ «Синтез алкидных смол на водной основе». Сентябрь 2017 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 г.
  26. ^ Патент США 5 137 965, 1992 г.
  27. ^ Буюкёнга, Озге Наз; Акгюн, Нагихан; Ачар, Ишил; Гючлю, Гамзе (01 января 2017 г.). «Синтез четырехкомпонентной водоразбавляемой алкидной смолы, модифицированной акрилом: исследование влияния коэффициента разбавления на свойства пленки и термическое поведение». Журнал технологий и исследований покрытий . 14 (1): 117–128. doi : 10.1007/s11998-016-9835-z. ISSN  1935-3804.
  28. ^ Айнали, Фиген; Сакар, Гюркан; Коджигит, Элиф Суна; Кадес, Альпер (01 ноября 2023 г.). «Синтез водоразбавляемой алкидной смолы, модифицированной акрилом: повышение коррозионной стойкости лакокрасочных составов». Журнал технологий и исследований покрытий . 20 (6): 2007–2017. дои : 10.1007/s11998-023-00795-2. ISSN  1935-3804.

Внешние ссылки