Алкид - Alkyd

Алкидной представляет собой сложный полиэфир смола , модифицированная путем добавления жирных кислот и других компонентов. Алкиды получают из полиолов и органических кислот, включая дикарбоновые кислоты или ангидрид карбоновой кислоты и триглицеридные масла. Термин алкидной является модификацией оригинального названия «alcid», отражая тот факт , что они получены из алка ohol и органический ас ID с . Включение жирной кислоты вызывает тенденцию к образованию гибких покрытий. Алкиды используются в красках , лаках и в формах для литья . Они являются доминирующей смолой или связующим в большинстве коммерческих покрытий на масляной основе. Ежегодно производится около 200 000 тонн алкидных смол. Первоначальные алкиды представляли собой соединения глицерина и фталевой кислоты, продаваемые под названием Glyptal. Они продавались как заменители копаловых смол более темного цвета , в результате чего алкидные лаки были намного бледнее. Из них были разработаны известные сегодня алкиды.

Структура идеализированной алкидной смолы, полученной из глицерина и фталевого ангидрида

Производство

Основная статья: олифа

Алкидные смолы можно разделить на высыхающие (в том числе полусыхающие) и невысыхающие. Оба типа обычно получают из дикарбоновых кислот или ангидридов, таких как фталевый ангидрид или малеиновый ангидрид , и полиолов , таких как триметилолпропан , глицерин или пентаэритрит . Алкиды также используются в таких изделиях, как смолы и краски.

Для сушильных смол триглицериды получают из полиненасыщенных жирных кислот (часто получаемых из растительных и растительных масел , например льняного масла ). Эти высыхающие алкиды отверждаются кислородом воздуха. Скорость сушки и природа покрытий зависят от количества и типа используемого олифы (большее количество полиненасыщенного масла означает более быструю реакцию на воздухе) и присутствия катализаторов, так называемых осушителей масла . Эти катализаторы представляют собой комплексы металлов, которые катализируют сшивание ненасыщенных участков. Соли кобальта особенно эффективны и широко используются.

Алкидные смолы производятся двумя способами: процессом жирных кислот и процессом алкоголиза или моноглицерида . Алкиды более высокого качества с более высокими эксплуатационными характеристиками производятся в процессе получения жирных кислот, в котором можно более точно контролировать состав получаемой смолы. 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 образом получают алкиды на основе пентаэритрита . Более экономичные алкидные смолы производятся путем алкоголиза или глицеридного процесса, в котором контроль качества конечного продукта не имеет первостепенного значения. В этом процессе, сырое растительное масло, с высоким содержанием ненасыщенных компонентов, в сочетании с дополнительным полиолом и нагревают , чтобы вызвать переэтерификации из триглицеридов в смесь моно- и диглицеридов масел. Часто используется соевое масло. К полученной смеси добавляют ангидрид кислоты для увеличения молекулярной массы смолы примерно до того же продукта, что и в процессе с жирной кислотой. Однако процесс алкоголиза дает более хаотично ориентированную структуру. Для удаления воды, образующейся в качестве побочного продукта, и для увеличения скорости реакции добавляется избыточный фталевый ангидрид. Таким образом, вода удаляется с непрореагировавшей кислотой путем нагревания массы до определенной температуры. Реакция не так управляема, как хотелось бы, поэтому был введен новый процесс, в котором ксилол добавляют для получения азеотропа с водой. Это дает больший контроль при более низкой температуре, а также дает смолы с более низкой вязкостью, что полезно при изготовлении красок с высоким содержанием сухого остатка. Это известно как процесс AZO. В обоих случаях конечный продукт представляет собой полиэфирную смолу, к которой присоединены боковые группы олифы. По завершении каждого процесса смола очищается, разбавляется растворителем и продается производителям красок и лаков .

Литье металла

Алкидные или маслоуретановые связующие используются в литье для создания форм на основе песка . Алкидная смола смешивается с полимерным изоцианатом и металлическим осушителем, что ускоряет реакцию. В отличие от других технологий форм без обжига, этот процесс не дает токсичных паров, но формам требуется больше времени для отверждения на воздухе.

Типы покрытий

Алкидные смолы обычно подразделяются на длинные масла, средние масла и короткие масла. Эти термины представляют собой длину масла в смоле. Алкиды также модифицируют фенольной смолой , стиролом , винилтолуолом , акриловыми мономерами (чтобы они быстрее высыхали) и изоцианатами для получения модифицированного полиуретаном алкид. Уретановые алкиды производятся путем реакции ОН-групп, остающихся на алкиде, с NCO-группами изоцианата, часто TDI- толуолдиизоцианата . Добавляя определенные модифицирующие смолы, можно производить тиксотропные алкиды для декоративного использования, такие как некапельные краски. Последняя алкидные короткие нефтяные смолы , в которых длина масла укороченная с использованием полимерной цепью , как правило , пробка одноосновной кислоты , такие как бензойная кислота или п - трет -butylbenzoic кислота (Alkydal М 48). У них лучше контролируемое молекулярно-массовое распределение и лучшая долговечность. В алкидных изделиях для декоративного использования добавляют дополнительное масло, чтобы удлинить их и сделать их более прочными. Короткие масляные смолы, используемые в эмалях для запекания, изготавливаются из невысыхающих насыщенных масел или жирных кислот. Они обычно имеют гораздо более высокие гидроксильные и кислотные числа, чтобы иметь возможность реагировать с гидроксильными группами аминосмол. Эти смеси обычно стабилизируются аминами для предотвращения гелеобразования при хранении.

Поскольку основные компоненты алкидного покрытия, то есть жирные кислоты и триглицеридные масла, получены из недорогих возобновляемых источников, стоимость алкидных покрытий остается очень низкой, несмотря на постоянно растущую стоимость нефти , которая является преобладающим источником сырья. большинства других покрытий, таких как винил , акрил , эпоксидные смолы и полиуретаны . Типичными источниками высыхающих масел для алкидных покрытий являются тунговое масло , льняное масло, подсолнечное масло , сафлоровое масло , масло грецкого ореха , соевое масло , рыбий жир , кукурузное масло , DCO ( получают путем обезвоживания касторового масла , которое создает полувысыхающие, сопряженные, масло / жирная кислота) и талловое масло (побочный продукт смолистого масла при производстве целлюлозы и бумаги). Не высыхающие / пластифицирующие смолы производятся из касторового, пальмового, кокосового масел и кардуры (синтетической жирной универсальной кислоты). Обезвоженное касторовое масло когда-то было единственным маслом, разрешенным для производства смол в Индии; употребление пищевых масел не разрешалось.

Алкиды на водной основе

Основная статья: смолы на водной основе

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 алкидные соединения на водной основе.

Рекомендации

  1. ^ "Алкидные Смолы" , органическая химия , Elsevier, стр 140-170, 1977,. Дои : 10.1016 / b978-0-12-618502-7.50010-6 , ISBN 978-0-12-618502-7, получено 2021-05-14
  2. ^ Эллиотт, В.Т. (1993), «Алкидные смолы» , Поверхностные покрытия: Сырье, том 1 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 2021-05-14
  3. ^ Фрэнк Н. Джонс. «Алкидные смолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a01_409 .. Опубликовано в Интернете: 15 января 2003 г.
  4. ^ «Свойства алкидных смол» . polyderdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 .
  5. ^ Химия и обработка алкидных смол . Химическая компания Монсанто. 1952 г. ASIN BOOOHKKBB6
  6. ^ "Reichhold | Покрытия" . www.reichhold.com . Проверено 14 мая 2021 .
  7. ^ "Добавки для покрытий" JH Bielman, Ed. Wiley-VCH, 2000, Вайнхайм. ISBN  3-527-29785-5 .
  8. ^ "Кобальтовый осушитель красок | Cobalt Cem-All®" . Борчерс . Проверено 15 мая 2021 .
  9. ^ CW Аммен. Металлическое литье (Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional, 1999) стр. 36. ISBN  978-0-07-134246-9
  10. ^ "SERKYD S63W70 | Алкидная смола Long Oil | Серким" . www.serkimresin.com . Проверено 14 мая 2021 .
  11. ^ «Свойства алкидных смол» . polyderdatabase.com . Проверено 14 мая 2021 .
  12. ^ «Алкидные смолы для красок» . Polynt . Проверено 14 мая 2021 .
  13. ^ [1] , "Алкидная смола, модифицированная полиуретаном", выпущена 1977-10-05. 
  14. ^ «Основы технологии алкидных смол» . Химическая динамика . 2016-03-29.
  15. ^ «Синтез алкидных смол на водной основе» . Сентябрь 2017 г.
  16. ^ Патент США 5,137,965 1992

Внешние ссылки