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» собой модификацию первоначального названия «алкид», отражающую тот факт, что они являются спирта производными и органических кислот представляет . [2] Включение жирной кислоты придает склонность к образованию эластичных 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. Из них были разработаны известные сегодня алкиды.
Производство
[ редактировать ]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. Они не то же самое, что смолы, полученные 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. пентаэритрита Таким способом получают алкиды на основе . Более экономичные алкидные смолы производятся алкоголизом или глицеридным процессом, при котором контроль качества конечного продукта не имеет первостепенного значения. процессе сырое растительное масло с высоким содержанием ненасыщенных компонентов объединяется с дополнительным полиолом и нагревается, чтобы вызвать переэтерификацию триглицеридов В этом в смесь моно- и диглицеридных масел. Часто используют соевое масло. [7] К полученной смеси добавляется ангидрид кислоты, чтобы получить молекулярную массу смолы примерно такой же, как и в процессе получения 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 ксилол добавляется для получения азеотропа с водой. Это обеспечивает больший контроль при более низкой температуре, а также позволяет получать 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 подвесные прикреплены группы олифы. По завершении каждого процесса смолу очищают, разбавляют растворителем и продают производителям красок и лаков . [8]
Литье металла
[ редактировать ]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 формования без запекания, этот процесс не выделяет токсичных паров, но формам требуется больше времени для отверждения на воздухе. [10]
Типы покрытия
[ редактировать ]Алкидные смолы обычно классифицируются как длинные масла, [11] средняя нефть и короткая нефть. [12] Эти члены представляют 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 в состоянии 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 основным 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 , дегидратированное касторовое масло (в котором обезвоживание превращает отдельные связи его жирных кислот в двойные связи, некоторые из них сопряжены, образуя полувысыхающее масло) и талловое масло (смолистое масло, побочный продукт целлюлозно-бумажного производства). Невысыхающие/пластифицирующие смолы производятся из касторового, пальмового, кокосового масел и кардуры. [16] [17] (собственное название синтетического эфира версатиновой кислоты). Обезвоженное касторовое масло когда-то было единственным маслом, разрешенным при производстве смол в Индии; пищевые масла не допускались. [ нужна ссылка ]
Их можно использовать для создания огнезащитных покрытий. [18]
Гибриды
[ редактировать ]Как и многие системы смол и покрытия, алкиды могут быть гибридизированы с другими технологиями производства смол. Одним из примеров являются акрилатные алкиды. [19] [20] [21] [22] Хотя уретан-алкиды по сути являются гибридом, новые технологии включают производство отверждаемых влагой полиуретан-алкидов. [23] Также исследовалась прививка материалов на основе кремния на алкиды. [24] В рамках усилий по использованию большего количества переработанных материалов были произведены алкиды, изготовленные из отходов ПЭТ- бутылок. [25] [26]
Водные алкиды
[ редактировать ]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. [27] [28] Один из методов — модифицировать алкид акрилом, чтобы сделать его водоразлагаемым. [29] Также были изучены методы синтеза водоредуцируемых алкидов, модифицированных акрилом, для улучшения коррозионных характеристик. [30]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Алкидные смолы , Органическая химия, вып. 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.
- ^ Эллиотт, WT (1993), «Алкидные смолы» , Поверхностные покрытия: Том 1, сырье и их использование , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 76–109, номер документа : 10.1007/978-94-011-1220-8_5 , ISBN 978-94-011-1220-8 , получено 14 мая 2021 г.
- ^ 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.
- ^ «Свойства алкидных смол» . www.polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ Химия и переработка алкидных смол . Химическая компания Монсанто. 1952. АСИН БУОХККББ6
- ^ 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.
- ^ «Райххольд | Покрытия» . www.reichhold.com . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ «Добавки для покрытий» Дж. Х. Бильман, Ред. Wiley-VCH, 2000, Вайнхайм. ISBN 3-527-29785-5 .
- ^ «Кобальтовый сиккатив для красок | Cobalt Cem-All®» . Борчерс . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ CW Аммен. Металлическое литье (Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional, 1999), с. 36. ISBN 978-0-07-134246-9
- ^ «SERKYD S63W70 | Алкидная смола Long Oil | Серким» . www.serkimresin.com . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ «Свойства алкидных смол» . www.polymerdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ «Алкидные смолы для красок» . Полинт . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ [1] , «Алкидная смола, модифицированная полиуретаном», выпущено 5 октября 1977 г.
- ^ «Основы технологии алкидных смол» . Химическая динамика . 29 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 г.
- ^ Херзенаут, Марсело. «Новый путь к гидроксильным функциональным эмульсиям» . Лакокрасочная промышленность . Проверено 26 февраля 2024 г.
- ^ «Глицидиловый эфир Cardura™ E10P» . Специальная химия . Проверено 26 февраля 2024 г.
- ^ 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. дои : 10.1007/s11998-014-9615-6 . ISSN 1935-3804 . Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 08 марта 2023 г.
- ^ 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 .
- ^ Хофланд, Ад (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 .
- ^ Джоукар-Дерис, 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 .
- ^ Дзичковски, Джейми; Соучек, Марк Д. (1 сентября 2010 г.). «Новый класс акрилатных алкидов» . Журнал технологий и исследований покрытий . 7 (5): 587–602. дои : 10.1007/s11998-009-9237-6 . ISSN 1935-3804 . Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 9 марта 2023 г.
- ^ Наик, РБ; Малванкар, штат Нью-Йорк; Махато, ТК; Ратна, Д.; Хастак, РС (01 июля 2014 г.). «Новая влагоотверждаемая гиперразветвленная уретан-алкидная смола для нанесения покрытий» . Журнал технологий и исследований покрытий . 11 (4): 575–586. дои : 10.1007/s11998-013-9561-8 . ISSN 1935-3804 . Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 08 марта 2023 г.
- ^ 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. дои : 10.1007/s11998-008-9155-z . ISSN 1935-3804 . Архивировано из оригинала 14 марта 2023 г. Проверено 14 марта 2023 г.
- ^ 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. дои : 10.1007/s11998-022-00705-y . ISSN 1935-3804 .
- ^ 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 .
- ^ «Синтез водных алкидных смол» . Сентябрь 2017 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 г.
- ^ Патент США 5,137,965, 1992 г.
- ^ 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. дои : 10.1007/s11998-016-9835-z . ISSN 1935-3804 .
- ^ Айнали, Фиген; Сакар, Гюркан; Коджигит, Элиф Суна; Кадес, Альпер (01 ноября 2023 г.). «Синтез акрилово-модифицированной водоредуцируемой алкидной смолы: 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
[ редактировать ]
СМИ, связанные с Алкидом , на Викискладе?
