Alkidne smole zauzimaju jednu od vodećih pozicija kao sirovina za proizvodnju savremenih boja i lakova. Kompozicije za stvaranje filma na njihovoj osnovi imaju široku primjenu. Svojstva premaza zavise od vrste smola i poluproizvoda lakova. Najrasprostranjenije su modificirane kompozicije, jer imaju visoke dekorativne i zaštitne kvalitete.
Opis
Alkidne smole (ili alkidi) su estri koji nastaju reakcijom polihidričnih alkohola sa višebaznim kiselinama ili njihovim anhidridima. Po izgledu su vrlo viskozna ljepljiva masa, čija je boja od tamno žute do smeđe.
Alkidi se takođe kombinuju sa drugim smolama i celulozom (alkid-urea-formaldehid, fenol-alkidni, alkidno-akrilni kopolimeri i druga jedinjenja). Da bi se smanjila površinska napetost, njihovom sastavu se dodaje butil alkohol, što olakšava prelivanje gotovog proizvoda.
Hemijski sastav i klasifikacija
Alkidne smole su sistematizovane prema nekoliko kriterijuma:
- Po prisustvu masnih kiselina u sastavu: nemodifikovani (ftalat) i modifikovani.
-
Po sadržaju ulja: masno (>60%), srednje masno (40-60%), nemasno (35-60%), ekstra nemasno (<34%). Masni alkidi se uglavnom pripremaju sa uljima za sušenje.
- Prema vrsti alkohola na osnovu koje se dobija sastav: gliftalni, ksiftalni, pentaftalni, etriftalni.
- Po mogućnosti sušenja: sušenje i nesušivanje.
- Prema načinu rastvaranja: razrijeđen organskim rastvaračima ili vodom.
Hemijski sastav alkidne smole je 40-60% rastvor neisparljivih materija u organskim rastvaračima.
Karakteristike
Svojstva alkida zavise od vrste polihidričnog alkohola, njegove koncentracije i prisustva drugih komponenti. Aromatične komponente daju premazima na bazi ovih jedinjenja tvrdoću i otpornost na habanje, alifatski polioli - elastičnost, cikloalifatske strukturne jedinice - balans karakteristika.
Rastopine alkidne smole karakteriziraju sljedeći parametri:
- viskozitet - 35-100 s (prema VZ-4 viskozimetru);
-
molekularna težina - 1500-5000 kDa;
- gustina - 0,9-1,05 g/cm3;
- količina kalijum hidroksida, koji je glavni pokazatelj kvaliteta ulja, nije veća od 20.
Kako temperatura raste, viskoznost alkida opada i obrnuto. Što je manji sadržaj masti u supstanci, to se ona gore otapa u alifatskim i naftenskim ugljovodonicima.
Poboljšajte svojstva
Nemodifikovani alkidi formiraju tvrde i lomljive filmove, slabo se rastvaraju. Da bi se poboljšale njihove kvalitete, u sastav reakcione smjese se unose dodatne komponente koje premazima daju sjaj, elastičnost, otpornost na vodu, otapala, ulja i vremenske utjecaje, ubrzavaju sušenje na sobnoj temperaturi i povećavaju prianjanje s osnovnim materijalom. Modifikovane alkidne smole se dobijaju korišćenjem lanenog semena, tallovog ulja, tungovog ulja, suncokretovog ulja, ricinusovog ulja, ulja semena pamuka, kolofonija, sintetičkih masnih kiselina.
Postoje 3 glavne metode modifikacije:
-
uvođenje monomera u proizvodnju smole;
- reakcijom gotovih alkida sa modificirajućim agensima;
- miješanje smole sa drugim formiračima 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. Hemijska reakcija se odvija na temperaturi od 240-260 °C iu prisustvu katalizatora. Za proizvodnju gliftalnih smola od alkohola koristi se glicerin, za etriftalne smole - etriol, za pentaftalne smole - pentaeritritol.
- Esterifikacija parcijalnih estera sa ftalnim anhidridom, što rezultira kiselim esterom.
- Poliesterifikacija sa oslobađanjem vode i formiranjem alkida.
Druga metoda za proizvodnju smola je esterifikacija i poliesterifikacija estera masnih kiselina i polihidričnih alkohola.
Alkidni razrjeđivači
Sljedeća jedinjenja ugljika služe kao rastvarači za alkidne smole:
- alifatski (heksan, heptan, C6-C12 parafini);
- aromatični (benzen, rastvarač, toluen, ksilen i drugi);
- terpen (terpentin);
- halogenirani (trikloretilen, tetrahloretilen, perhloretilen);
- ulje (nefras, benzin).
Eteri niskog ključanja (etil alkohol, etil acetat), glikol eteri, ketoni (aceton) se takođe mogu koristiti kao razređivači. Butanol je neprikladan za ove svrhe, jer njegove molekule privlače na sebe veliku količinu otapala sadržanog u alkidnim smolama. Posni alkidi se rastvaraju samo u aromatičnim ugljovodonicima, dok se masni alkidi rastvaraju u alifatičnim.
Postoje i smole rastvorljive u vodi, na osnovu kojih se proizvode premazi na bazi vode (vruće sušeći emajli i prajmeri).
Prijava
Glavna namjena alkidnih smola je proizvodnja boja i lakova (LKM). Nemodifikovana jedinjenja se koriste za proizvodnju elektroizolacionih lakova i lepkova.
Odotopine smole čine poluproizvode i gotove lakove koji se koriste u industriji i svakodnevnom životu.
Materijal za bojenje
Alkidni premazi su najrasprostranjeniji od svih materijala na bazi polikondenzacionih smola. Budući da pentaeritritol alkohol ima 4 hidroksilne grupe, alkidi koji sadrže pentaeritritol brže očvršćavaju 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 se koriste kao samostalne filmske forme za boje i lakove, a one koje se ne suše se koriste u formulacijama sa karbamidnim smolama, celuloznim nitratima (za poboljšanje elastičnosti i prianjanja premaza na osnovni materijal).
Svojstva premaza zavise od njihovog hemijskog sastava. Tako se masnije alkidne smole u organskim rastvaračima 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 je tipična za smole modificirane tungom ili lanenim sjemenom.ulje. Prosečno vreme sušenja do lepljenja za alkidne emajle je 24 sata.
Specifična farba
Alkidne smole, u zavisnosti od sastava komponenti, koriste se u sledeće svrhe:
- Na bazi benzojeve kiseline (sadržaj ulja 38-50% po težini) - emajli za farbanje poljoprivrednih mašina, radijatora, popravke automobila. Veoma otporan na blijeđenje i vremenske prilike.
- Sadrži 9,12-linolnu i 9,11-linolnu kiselinu - popravak opreme.
- Skinny - brzosušeći pojedinačni slojevi, prajmeri, boja radijatora.
- Na lanenom ulju i glicerinu - antikorozivni premazi, štamparske boje. Mogu brzo izblijedjeti kada su izloženi sunčevoj svjetlosti, pa se najčešće koriste u prajmerima i masama za izravnavanje.
- Završni premazi na bazi soje ili tall ulja sa dobrom otpornošću na vremenske uslove.
- Modificirano prirodnim smolama (kolofonijske kiseline) – proizvodnja prajmera i punila. Jedinjenja su sklona blijeđenju.
- Modificirano stirenom, akrilatom - prajmeri, kitovi, izravnavajuće mase, premazi za farbanje brodova, opreme, limova, drveta izloženog jakom mehaničkom naprezanju (lakovi za parket, podni emajli, namještaj); pakovanje emajla u tube. Imaju povećanu otpornost na habanje i elastičnost.
Aspekti životne sredine
Budući da alkidne smole sadrže organske rastvarače, one predstavljaju određenu opasnost za ljudsko zdravlje i životnu sredinu. Pri izvođenju boja i lakova korištenjem lakiranih materijala na njihovoj osnovi potrebno je koristiti osobnu zaštitnu opremu (gas maske, kombinezoni). Farbanje se vrši u prostorijama sa dovodnom i izduvnom ventilacijom.
Prema stepenu toksičnosti rastvarača, alkidi se mogu podijeliti u 3 grupe:
- najmanje toksično (MPC=300-1000 mg/m3) – etil etar, alkohol, benzin;
- srednja toksičnost (MPC=100-200 mg/m3) – aceton, butil eter;
- visoko toksično (MPC=20-50 mg/m3) – etilen glikol, benzen.
U inostranstvu 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 sa organskim rastvaračima i dalje nadmašuju smole rastvorljive u vodi u svojstvima obrade.
