alkidowe

Alkid to żywica poliestrowa modyfikowana przez dodanie kwasów tłuszczowych i innych składników. Alkidy pochodzą z polioli i kwasów organicznych, w tym kwasów dikarboksylowych lub bezwodników kwasów karboksylowych i olejów triglicerydowych. Termin alkid kwasów organicznych jest modyfikacją pierwotnej nazwy „alcydy”, alkoholu odzwierciedlającą fakt, że pochodzą one od i . Włączenie kwasu tłuszczowego nadaje tendencję do tworzenia elastycznych powłok. Alkidy stosowane są w farbach , lakierach oraz w formach odlewniczych . Są dominującą żywicą lub spoiwem w większości komercyjnych powłok na bazie oleju. Rocznie produkuje się około 200 000 ton żywic alkidowych. Pierwotne alkidy były związkami glicerolu i kwasu ftalowego sprzedawanymi pod nazwą Glyptal. Sprzedawano je jako zamienniki żywic kopalowych o ciemniejszym zabarwieniu , tworząc w ten sposób lakiery alkidowe o znacznie jaśniejszym kolorze. Z nich opracowano znane dziś alkidy.

Struktura wyidealizowanej żywicy alkidowej pochodzącej z glicerolu i bezwodnika kwasu ftalowego

Produkcja

Żywice alkidowe można podzielić na schnące (w tym półschnące) i nieschnące. Oba typy są zwykle wytwarzane z kwasów dikarboksylowych lub bezwodników, takich jak bezwodnik ftalowy lub bezwodnik maleinowy , oraz polioli , takich jak trimetylolopropan , gliceryna lub pentaerytryt . Alkidy są żywicą syntetyczną i są stosowane w przedmiotach takich jak farby. Nie są tym samym, co żywica pochodząca ze źródeł naturalnych, takich jak rośliny.

W przypadku żywic schnących triglicerydy pochodzą z wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (często pochodzących z olejów roślinnych i roślinnych , np. oleju lnianego ). Te schnące alkidy są utwardzane tlenem z powietrza. Szybkość schnięcia i charakter powłok zależy od ilości i rodzaju użytego oleju schnącego (więcej oleju wielonienasyconego oznacza szybszą reakcję na powietrzu) oraz obecności katalizatorów tzw . Te katalizatory to kompleksy metali , które katalizują sieciowanie miejsc nienasyconych. Szczególnie skuteczne i szeroko stosowane są sole kobaltu .

Żywice alkidowe są wytwarzane w dwóch procesach: procesie kwasów tłuszczowych i procesie alkoholizy lub monoglicerydu. Wyższej jakości, wydajniejsze alkidy są wytwarzane w procesie kwasów tłuszczowych, w którym skład powstałej żywicy może być dokładniej kontrolowany. W tym procesie bezwodnik kwasowy , poliol i nienasycony kwas tłuszczowy są łączone i gotowane razem, aż produkt osiągnie określony poziom lepkości. W ten sposób wytwarza się alkidy na bazie pentaerytrytolu . Bardziej ekonomiczne żywice alkidowe są wytwarzane w procesie alkoholizy lub glicerydów, w których kontrola jakości produktu końcowego nie jest tak najważniejsza. W procesie tym surowy olej roślinny, bogaty w składnik nienasycony, łączy się z dodatkowym poliolem i ogrzewa, aby spowodować transestryfikację triglicerydów do mieszaniny olejów mono- i diglicerydowych. Często używany jest olej sojowy. Do powstałej mieszaniny dodaje się bezwodnik kwasowy, aby uzyskać masę cząsteczkową żywicy w przybliżeniu taki sam produkt, jak w przypadku procesu z kwasami tłuszczowymi. Jednak proces alkoholizy tworzy bardziej losowo zorientowaną strukturę. W celu usunięcia wody powstającej jako produkt uboczny i zwiększenia szybkości reakcji dodaje się nadmiar bezwodnika kwasu ftalowego. W ten sposób usuwa się wodę wraz z nieprzereagowanym kwasem, ogrzewając masę do określonej temperatury. Reakcji nie można tak kontrolować, jak by to było pożądane, więc wprowadzono nowy proces, w którym dodaje się ksylen w celu wytworzenia azeotropu z wodą. Daje to większą kontrolę w niższej temperaturze, a także wytwarza żywice o niższej lepkości, przydatne w wytwarzaniu farb o wysokiej zawartości części stałych. Jest to znane jako proces AZO. W obu przypadkach otrzymany produkt jest żywicą poliestrową, do której wiszące grupy schnącego oleju. Na zakończenie każdego procesu żywica jest oczyszczana, rozcieńczana rozpuszczalnikiem i sprzedawana farb i lakierów .

Odlewanie metali

Spoiwa alkidowe lub olejowo-uretanowe stosowane są w odlewnictwie do wykonywania form piaskowych . Żywicę alkidową miesza się z polimerowym izocyjanianem i metaliczną suszką, co przyspiesza reakcję. W przeciwieństwie do innych technologii form bez pieczenia, proces ten nie wytwarza toksycznych oparów, ale formy wymagają dłuższego czasu utwardzania powietrzem.

Rodzaje powłok

Żywice alkidowe są zwykle klasyfikowane jako długi olej, średni olej i krótki olej. Terminy te reprezentują długość oleju w żywicy. Alkidy są również modyfikowane żywicą fenolową , styrenem , winylotoluenem , monomerami akrylowymi (aby przyspieszyć ich wysychanie) i izocyjanianami w celu wytworzenia alkidu modyfikowanego poliuretanem. Uretanowe żywice alkidowe są wytwarzane w reakcji grup OH pozostałych na alkidzie z grupami NCO z izocyjanianu, często TDI toluenodiizocyjanianu . Poprzez dodanie pewnych żywic modyfikujących możliwe jest wytwarzanie tiksotropowych alkidów do zastosowań dekoracyjnych, takich jak farby niekapiące. Najnowsze żywice alkidowe to krótkie żywice olejowe, w których długość oleju jest skracana przez zastosowanie polimerowego stopera łańcucha, zwykle kwasu jednozasadowego, takiego jak kwas benzoesowy lub kwas para - tert -butylobenzoesowy (Alkidal M 48). Mają one lepiej kontrolowany rozkład masy cząsteczkowej i lepszą trwałość. Alkidy do zastosowań dekoracyjnych mają dodatkowy gotowany olej, aby je wydłużyć i uczynić bardziej trwałymi. Żywice krótkoolejowe stosowane w emaliach wypalanych piecowo są wytwarzane z nieschnących olejów nasyconych lub kwasów tłuszczowych. Mają one zazwyczaj znacznie wyższe wartości hydroksylowe i kwasowe, aby mogły reagować z grupami hydroksylowymi żywic aminowych. Mieszaniny te są zwykle stabilizowane aminami, aby zapobiec żelowaniu podczas przechowywania.

Ponieważ główne składniki powłoki alkidowej, tj. kwasy tłuszczowe i oleje trójglicerydowe, pochodzą z tanich surowców odnawialnych, koszt powłok alkidowych pozostaje bardzo niski pomimo stale rosnących kosztów ropy naftowej, która jest głównym źródłem surowców większości innych powłok, takich jak winyle , akryle , epoksydy i poliuretany . Typowymi źródłami schnących olejów do powłok alkidowych są olej tungowy , olej lniany, olej słonecznikowy , olej szafranowy , olej z orzechów włoskich , olej sojowy , olej rybny , olej kukurydziany , DCO (wytwarzany przez odwadnianie oleju rycynowego , który tworzy półschnący, skoniugowany, olej/kwas tłuszczowy) i olej talowy (produkt uboczny oleju żywicznego z produkcji masy celulozowej i papieru). Żywice nieschnące/plastyfikujące są wytwarzane z olejów rycynowego, palmowego, kokosowego i cardury (syntetyczny tłuszczowy kwas wersatyczny). Odwodniony olej rycynowy był kiedyś jedynym olejem dopuszczonym do produkcji żywicy w Indiach; żadne oleje jadalne nie były dozwolone.

Wodorozcieńczalne farby alkidowe

Na całym świecie istnieje ogólna tendencja do formułowania żywic i powłok na bazie wody, a nie na bazie rozpuszczalnika, ponieważ materiały na bazie wody są postrzegane jako przyjazne dla środowiska. W ten sposób dostępne są również wodorozcieńczalne alkidy. Jedną z metod jest akrylowa modyfikacja alkidu, aby uczynić go redukowalnym w wodzie.

^ Żywice alkidowe , chemia organiczna, tom. 29, Elsevier, 1977, s. 140–170, doi : 10.1016/b978-0-12-618502-7.50010-6 , ISBN 978-0-12-618502-7 , dostęp 14.05.2021
Bibliografia _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 978-94-011-1220-8 , pobrano 2021-05-14
Bibliografia _ „Żywice alkidowe”. Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a01_409 . . Opublikowano w Internecie: 15 stycznia 2003 r.
^ „Właściwości żywic alkidowych” . polimerdatabase.com . Źródło 2021-05-14 .
^ Chemia i przetwarzanie żywic alkidowych . Firma Chemiczna Monsanto. 1952. ASIN BOOOHKKBB6
^ „Reichhold | Produkty powłokowe” . www.reichhold.com . Źródło 2021-05-14 .
^ „Dodatki do powłok” JH Bielman, wyd. Wiley-VCH, 2000, Weinheim. ISBN 3-527-29785-5 .
^ „Kobaltowa suszarka do farb | Cobalt Cem-All®” . Borchery . Źródło 2021-05-15 .
Bibliografia _ Odlewanie metali (Nowy Jork: McGraw-Hill Professional, 1999) str. 36. ISBN 978-0-07-134246-9
^ "SERKYD S63W70 | Żywica alkidowa z długim olejem | Serkim" . www.serkimresin.com . Źródło 2021-05-14 .
^ „Właściwości żywic alkidowych” . polimerdatabase.com . Źródło 2021-05-14 .
^ „Żywice alkidowe do farb” . Polint . Źródło 2021-05-14 .
^ [1] , „Żywica alkidowa modyfikowana poliuretanem”, wydana 1977-10-05
^ „Podstawy technologii żywic alkidowych” . Dynamika chemiczna . 2016-03-29. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2021-05-14.
^ „Synteza żywic alkidowych na bazie wody” . Wrzesień 2017 r. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2021-05-14.
^ Patent USA 5137965 1992
^ Büyükyonga, Özge Naz; Akgün, Nagihan; Acar, Işıl; Güçlü, Gamze (2017-01-01). „Synteza czteroskładnikowej, modyfikowanej akrylem, wodorozcieńczalnej żywicy alkidowej: badanie wpływu stopnia rozcieńczenia na właściwości folii i zachowania termiczne” . Journal of Coatings Technology and Research . 14 (1): 117–128. doi : 10.1007/s11998-016-9835-z . ISSN 1935-3804 .

Linki zewnętrzne

Media związane z alkidem w Wikimedia Commons

[1] Żywice alkidowe , chemia organiczna, tom. 29, Elsevier, 1977, s. 140–170, doi : 10.1016/b978-0-12-618502-7.50010-6 , ISBN 978-0-12-618502-7 , dostęp 14.05.2021

[2] Bibliografia _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 978-94-011-1220-8 , pobrano 2021-05-14

[ullmann-3] Bibliografia _ „Żywice alkidowe”. Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a01_409 . . Opublikowano w Internecie: 15 stycznia 2003 r.

[4] „Właściwości żywic alkidowych” . polimerdatabase.com . Źródło 2021-05-14 .

[5] Chemia i przetwarzanie żywic alkidowych . Firma Chemiczna Monsanto. 1952. ASIN BOOOHKKBB6

[6] „Reichhold | Produkty powłokowe” . www.reichhold.com . Źródło 2021-05-14 .

[7] „Dodatki do powłok” JH Bielman, wyd. Wiley-VCH, 2000, Weinheim. ISBN 3-527-29785-5 .

[8] „Kobaltowa suszarka do farb | Cobalt Cem-All®” . Borchery . Źródło 2021-05-15 .

[9] Bibliografia _ Odlewanie metali (Nowy Jork: McGraw-Hill Professional, 1999) str. 36. ISBN 978-0-07-134246-9

[10] "SERKYD S63W70 | Żywica alkidowa z długim olejem | Serkim" . www.serkimresin.com . Źródło 2021-05-14 .

[11] „Właściwości żywic alkidowych” . polimerdatabase.com . Źródło 2021-05-14 .

[12] „Żywice alkidowe do farb” . Polint . Źródło 2021-05-14 .

[13] [1] , „Żywica alkidowa modyfikowana poliuretanem”, wydana 1977-10-05

[14] „Podstawy technologii żywic alkidowych” . Dynamika chemiczna . 2016-03-29. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2021-05-14.

[15] „Synteza żywic alkidowych na bazie wody” . Wrzesień 2017 r. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2021-05-14.

[16] Patent USA 5137965 1992

[17] Büyükyonga, Özge Naz; Akgün, Nagihan; Acar, Işıl; Güçlü, Gamze (2017-01-01). „Synteza czteroskładnikowej, modyfikowanej akrylem, wodorozcieńczalnej żywicy alkidowej: badanie wpływu stopnia rozcieńczenia na właściwości folii i zachowania termiczne” . Journal of Coatings Technology and Research . 14 (1): 117–128. doi : 10.1007/s11998-016-9835-z . ISSN 1935-3804 .