Alkydhartser intar en av de ledande positionerna som råvara för tillverkning av moderna färger och fernissor. Filmbildande kompositioner baserade på dem har ett brett användningsområde. Beläggningsegenskaperna beror på typen av hartser och halvfärdiga lacker. De mest utbredda är modifierade kompositioner, eftersom de har höga dekorativa och skyddande egenskaper.
Description
Alkydhartser (eller alkyder) är estrar som härrör från reaktionen av flervärda alkoholer med flerbasiska syror eller deras anhydrider. Till utseendet är de en mycket trögflytande klibbig massa, vars färg är från mörkgul till brun.
Alkyder kombineras också med andra hartser och cellulosa (alkyd-urea-formaldehyd, fenol-alkyd, alkyd-akrylsampolymerer och andra föreningar). För att minska ytspänningen tillsätts butylalkohol till deras sammansättning, vilket gör det lättare att hälla den färdiga produkten.
Kemisk sammansättning och klassificering
Alkydhartser är systematiserade enligt flera kriterier:
-
Genom närvaron av fettsyror i sammansättningen: omodifierad (ftalat) och modifierad.
- Efter oljeh alt: fet (>60%), medelfett (40-60%), mager (35-60%), extra mager (<34%). Fettalkyder framställs huvudsakligen med torkande oljor.
- Beroende på vilken typ av alkohol på basis av vilken sammansättningen erhålls: glyftalsyra, xyftalsyra, pentaftalsyra, etriftalsyra.
- Genom torkförmåga: torkning och icke-torkning.
- Enligt upplösningsmetoden: utspädd med organiska lösningsmedel eller vatten.
Den kemiska sammansättningen av alkydharts är en 40-60 % lösning av icke-flyktiga ämnen i organiska lösningsmedel.
Funktioner
Alkydernas egenskaper beror på typen av flervärd alkohol, dess koncentration och närvaron av andra komponenter. Aromatiska komponenter ger beläggningar baserade på dessa föreningar hårdhet och slitstyrka, alifatiska polyoler - elasticitet, cykloalifatiska strukturella enheter - en balans av egenskaper.
Alkydhartslösningar kännetecknas av följande parametrar:
- viskositet - 35-100 s (enligt VZ-4 viskosimeter);
- molekylvikt - 1500-5000 kDa;
- densitet - 0,9-1,05 g/cm3;
- mängden kaliumhydroxid, som är huvudindikatorn på kvaliteten på oljor, är inte mer än 20.
När temperaturen ökar minskar alkydernas viskositet och vice versa. Ju lägre fetth alt ett ämne har, desto sämre löser det sig i alifatiska och nafteniska kolväten.
Förbättra egenskaper
Omodifierade alkyder bildar hårda och spröda filmer, löser sig dåligt. För att förbättra deras kvaliteter införs ytterligare komponenter i reaktionsblandningens sammansättning, som ger beläggningarna glans, elasticitet, motståndskraft mot vatten, lösningsmedel, oljor och väderpåverkan, påskyndar torkning vid rumstemperatur och ökar vidhäftningen med basmaterialet. Modifierade alkydhartser erhålls med linfrö, tallolja, tungolja, solrosolja, ricinolja, bomullsfröolja, kolofonium, syntetiska fettsyror.
Det finns tre huvudsakliga modifieringsmetoder:
- introduktion av monomerer i hartsproduktion;
- genom att reagera färdiga alkyder med modifieringsmedel;
- blandning av hartser med andra filmbildare.
Receive
Alkyder syntetiseras på två sätt: alkoholys och fettsyrametoden.
I det första fallet sker processen i 3 steg:
- Omförestring av vegetabilisk olja eller triglycerider av dess fettsyror med flervärda alkoholer. Den kemiska reaktionen sker vid en temperatur på 240-260 °C och i närvaro av en katalysator. För framställning av glyftalhartser från alkoholer används glycerin, för etriftalhartser - etriol, för pentaftalhartser - pentaerytritol.
- Förestring av partiella estrar med ftalsyraanhydrid, vilket resulterar i en sur ester.
-
Polyesterifiering med vattenavgivning och alkydbildning.
Den andra metoden för att framställa hartser är förestring och polyesterifiering av fettsyraestrar och flervärda alkoholer.
Alkydförtunning
Följande kolföreningar fungerar som lösningsmedel för alkydhartser:
- alifatisk (hexan, heptan, C6-C12 paraffiner);
- aromatisk (bensen, lösningsmedel, toluen, xylen och andra);
- terpen (terpentin);
- halogenerad (trikloretylen, tetrakloretylen, perkloretylen);
- olja (nefras, bensin).
Lågkokande etrar (etylalkohol, etylacetat), glykoletrar, ketoner (aceton) kan också användas som thinner. Butanol är olämpligt för dessa ändamål, eftersom dess molekyler drar till sig en stor mängd av lösningsmedlet som finns i alkydhartser. Magra alkyder löses endast i aromatiska kolväten, medan fettalkyder löses i alifatiska.
Det finns också vattenlösliga hartser, på basis av vilka vattenburna beläggningar produceras (varmtorkande emaljer och primers).
Application
Det huvudsakliga syftet med alkydhartser är tillverkning av färger och fernissor (LKM). Omodifierade föreningar används för tillverkning av elektriska isolerande lacker och lim.
Frånhartslösningar gör halvfärdiga och färdiga lacker som används i industrin och vardagen.
Färgmaterial
Alkydbeläggningar är de mest använda av alla material baserade på polykondensationshartser. Eftersom pentaerytritolalkohol har 4 hydroxylgrupper härdar alkyder som innehåller pentaerytritol snabbare och ger glansigare beläggningar. I detta avseende producerar industrin huvudsakligen lackmaterial baserade på alkydhartser av pentaft altyp. Användningen av ett stort antal aromatiska komponenter säkerställer beläggningarnas hårdhet och motståndskraft mot mekanisk påfrestning.
Pigmenterade beläggningar baserade på alkyder delas in i följande grupper:
- glyphtalic (GF), pentaphtalic (EF), etrifthalic (ET) emaljer;
- jordar;
- spackel.
Torkande alkydhartser används som oberoende filmbildare för färger och lacker, och icke-torkande sådana används i formuleringar med karbamidhartser, cellulosanitrater (för att förbättra elasticiteten och vidhäftningen av beläggningar till basmaterialet).
Beläggningarnas egenskaper beror på deras kemiska sammansättning. Fetare alkydhartser i organiska lösningsmedel är alltså lättare att applicera med pensel, har ökad elasticitet och väderbeständighet, men torkar långsammare och är mindre resistenta mot mineraloljor. Den maximala torkhastigheten är typisk för hartser modifierade med tung eller linfrö.olja. Den genomsnittliga torktiden för alkydemaljer är 24 timmar.
Specifik lackering
Alkydhartser, beroende på komponentsammansättningen, används för följande ändamål:
- Baserat på bensoesyra (oljeh alt 38-50 viktprocent) - emaljer för målning av jordbruksmaskiner, radiatorer, bilreparationer. Mycket blekning och väderbeständig.
- Innehåller 9,12-linolsyra och 9,11-linolsyra - reparation av utrustning.
- Skinny - snabbtorkande enkla lager, primers, radiatorfärg.
- På linolja och glycerin - rostskyddsbeläggningar, tryckfärger. Kan blekna snabbt när de utsätts för solljus, så de används oftast i primers och utjämningsmassor.
- Sojabön- eller talloljebaserade topplacker med bra väderbeständighet.
- Modifierad med naturliga hartser (kolofoniumsyror) – tillverkning av primers och fyllmedel. Föreningar är benägna att blekna.
- Modifierad med styren, akrylat - primers, kitt, avjämningsmassa, beläggningar för målning av fartyg, utrustning, plåt, trä som utsätts för stark mekanisk påfrestning (parkettlacker, golvemaljer, möbler); förpackning av emaljer i tuber. De har ökat motståndskraft mot nötning och elasticitet.
Miljöaspekter
Eftersom alkydhartser innehåller organiska lösningsmedel utgör de en viss fara för människors hälsa och miljön. När du utför färg- och lackarbete med lackmaterial baserade på dem är det nödvändigt att använda personlig skyddsutrustning (gasmasker, overaller). Målning bör ske i rum med till- och frånluft.
Beroende på graden av toxicitet hos lösningsmedel kan alkyder delas in i 3 grupper:
- den minst giftiga (MPC=300-1000 mg/m3) – etyleter, alkohol, bensin;
- medium toxicitet (MPC=100-200 mg/m3) – aceton, butyleter;
- mycket giftig (MPC=20-50 mg/m3) – etylenglykol, bensen.
Utlands ställs höga krav på miljövänligheten vid tillverkning av beläggningar, därför pågår just nu ett arbete med att skapa material med hög h alt av torrsubstans och vattenburna kompositioner. Men alkydhartser med organiska lösningsmedel överträffar vattenlösliga hartser i bearbetningsegenskaper.
