Alkydharsen nemen een van de leidende posities in als grondstof voor de productie van moderne verven en vernissen. Filmvormende composities op basis daarvan hebben een breed scala aan toepassingen. Coatingeigenschappen zijn afhankelijk van het type harsen en halfafgewerkte lakken. De meest voorkomende zijn gemodificeerde composities, omdat ze hoge decoratieve en beschermende eigenschappen hebben.
Beschrijving
Alkydharsen (of alkyden) zijn esters die het resultaat zijn van de reactie van meerwaardige alcoholen met meerbasische zuren of hun anhydriden. Qua uiterlijk zijn ze een zeer stroperige kleverige massa, waarvan de kleur van donkergeel tot bruin is.
Alkyden worden ook gecombineerd met andere harsen en cellulose (alkyd-ureum-formaldehyde, fenol-alkyd, alkyd-acrylcopolymeren en andere verbindingen). Om de oppervlaktespanning te verminderen, wordt butylalcohol aan hun samenstelling toegevoegd, waardoor het eindproduct gemakkelijker kan worden gegoten.
Chemische samenstelling en classificatie
Alkydharsen worden gesystematiseerd volgens verschillende criteria:
-
Door de aanwezigheid van vetzuren in de samenstelling: ongemodificeerd (ftalaat) en gemodificeerd.
- Op oliegeh alte: vet (>60%), gemiddeld vet (40-60%), mager (35-60%), extra mager (<34%). Vette alkyden worden voornamelijk bereid met drogende oliën.
- Afhankelijk van het type alcohol op basis waarvan de samenstelling wordt verkregen: glyphthalic, xyphthalic, pentaphthalic, etrifthalic.
- Door droogvermogen: drogend en niet-drogend.
- Volgens de methode van oplossen: verdund met organische oplosmiddelen of water.
De chemische samenstelling van alkydhars is een 40-60% oplossing van niet-vluchtige stoffen in organische oplosmiddelen.
Kenmerken
De eigenschappen van alkyden zijn afhankelijk van het type meerwaardige alcohol, de concentratie en de aanwezigheid van andere componenten. Aromatische componenten geven coatings op basis van deze verbindingen hardheid en slijtvastheid, alifatische polyolen - elasticiteit, cycloalifatische structurele eenheden - een balans van kenmerken.
Alkydharsoplossingen worden gekenmerkt door de volgende parameters:
- viscositeit - 35-100 s (volgens VZ-4 viscositeitsmeter);
- molecuulgewicht - 1500-5000 kDa;
- dichtheid - 0,9-1,05 g/cm3;
- de hoeveelheid kaliumhydroxide, de belangrijkste indicator voor de kwaliteit van oliën, is niet meer dan 20.
Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de viscositeit van alkyden af en vice versa. Hoe lager het vetgeh alte van een stof, hoe slechter het oplost in alifatische en nafteenhoudende koolwaterstoffen.
Eigenschappen verbeteren
Ongemodificeerde alkyden vormen harde en broze films, lossen slecht op. Om hun kwaliteiten te verbeteren, worden extra componenten in de samenstelling van het reactiemengsel geïntroduceerd, die de coatings glans, elasticiteit, weerstand tegen water, oplosmiddelen, oliën en verwering geven, het drogen bij kamertemperatuur versnellen en de hechting met het basismateriaal vergroten. Gemodificeerde alkydharsen worden verkregen met lijnzaad, tallolie, tungolie, zonnebloemolie, castorolie, katoenzaadolie, hars, synthetische vetzuren.
Er zijn 3 belangrijke wijzigingsmethoden:
- introductie van monomeren bij de productie van hars;
- door afgewerkte alkyden te laten reageren met modificerende middelen;
- harsen mengen met andere filmvormers.
Ontvangen
Alkyden worden op twee manieren gesynthetiseerd: alcoholyse en vetzuurmethode.
In het eerste geval vindt het proces plaats in 3 fasen:
- Omestering van plantaardige olie of triglyceriden van vetzuren met meerwaardige alcoholen. De chemische reactie vindt plaats bij een temperatuur van 240-260 °C en in aanwezigheid van een katalysator. Voor de productie van glyftaalharsen uit alcoholen wordt glycerine gebruikt, voor etriftaalharsen - etriol, voor pentaftaalharsen - pentaerythritol.
-
Verestering van partiële esters met ftaalzuuranhydride, resulterend in een zure ester.
- Polyesterificatie met waterafgifte en alkydvorming.
De tweede methode voor het produceren van harsen is verestering en polyesterificatie van vetzuuresters en meerwaardige alcoholen.
Alkydverdunners
De volgende koolstofverbindingen dienen als oplosmiddel voor alkydharsen:
- alifatisch (hexaan, heptaan, C6-C12 paraffinen);
- aromatisch (benzeen, oplosmiddel, tolueen, xyleen en andere);
- terpeen (terpentijn);
- gehalogeneerd (trichloorethyleen, tetrachloorethyleen, perchloorethyleen);
- olie (nefras, benzine).
Laagkokende ethers (ethylalcohol, ethylacetaat), glycolethers, ketonen (aceton) kunnen ook als verdunners worden gebruikt. Butanol is niet geschikt voor deze doeleinden, omdat zijn moleculen een grote hoeveelheid van het oplosmiddel in alkydharsen naar zich toe trekken. Magere alkyden lossen alleen op in aromatische koolwaterstoffen, terwijl vette alkyden oplossen in alifatische.
Er zijn ook in water oplosbare harsen, op basis waarvan watergedragen coatings worden geproduceerd (warmdrogende lakken en primers).
Toepassing
Het belangrijkste doel van alkydharsen is de productie van verven en vernissen (LKM). Ongemodificeerde verbindingen worden gebruikt voor de vervaardiging van elektrisch isolerende vernissen en lijmen.
Vanharsoplossingen maken halfafgewerkte en afgewerkte vernissen die worden gebruikt in de industrie en het dagelijks leven.
Verfmaterialen
Alkydcoatings zijn de meest gebruikte van alle materialen op basis van polycondensatieharsen. Omdat pentaerythritolalcohol 4 hydroxylgroepen heeft, harden alkyden die pentaerythritol bevatten sneller uit en produceren ze glanzendere coatings. In dit opzicht produceert de industrie voornamelijk lakmaterialen op basis van alkydharsen van het pentaftaal-type. Het gebruik van een groot aantal aromatische componenten zorgt voor de hardheid en weerstand van coatings tegen mechanische belasting.
Gepigmenteerde coatings op basis van alkydhars zijn onderverdeeld in de volgende groepen:
- glyphthalic (GF), pentaphthalic (EF), etrifthalic (ET) email;
- bodems;
- putty.
Drogende alkydharsen worden gebruikt als onafhankelijke filmvormers voor verven en vernissen, en niet-drogende worden gebruikt in formuleringen met carbamideharsen, cellulosenitraat (om de elasticiteit en hechting van coatings aan het basismateriaal te verbeteren).
Eigenschappen van coatings zijn afhankelijk van hun chemische samenstelling. Zo zijn dikkere alkydharsen in organische oplosmiddelen gemakkelijker aan te brengen met een kwast, hebben ze een verhoogde elasticiteit en weersbestendigheid, maar drogen ze langzamer en zijn ze minder goed bestand tegen minerale oliën. De maximale droogsnelheid is typisch voor harsen die zijn gemodificeerd met tung- of lijnzaad.olie. De gemiddelde droogtijd voor alkydlakken is 24 uur.
Specifiek lakwerk
Alkydharsen worden, afhankelijk van de samenstelling van de componenten, voor de volgende doeleinden gebruikt:
- Op basis van benzoëzuur (oliegeh alte 38-50% van het gewicht) - email voor het schilderen van landbouwmachines, radiatoren, autoreparaties. Zeer licht- en weerbestendig.
- Bevat 9,12-linolzuur en 9,11-linolzuur - reparatie van apparatuur.
- Mager - sneldrogende enkele lagen, primers, radiatorverf.
- Op lijnolie en glycerine - anti-corrosie coatings, drukinkten. Kan snel vervagen bij blootstelling aan zonlicht, dus worden ze het meest gebruikt in primers en egaliseermiddelen.
- Aflak op basis van sojabonen of tallolie met goede weersbestendigheid.
- Gewijzigd met natuurlijke harsen (harszuren) - productie van primers en vulstoffen. Verbindingen zijn gevoelig voor vervaging.
- Gewijzigd met styreen, acrylaat - primers, plamuren, egalisatiemiddelen, coatings voor het schilderen van schepen, uitrusting, plaatwerk, hout dat wordt blootgesteld aan sterke mechanische belasting (parketvernissen, vloeremail, meubels); verpakking van email in buizen. Ze hebben een verhoogde slijtvastheid en elasticiteit.
Milieuaspecten
Aangezien alkydharsen organische oplosmiddelen bevatten, vormen ze een zeker gevaar voor de menselijke gezondheid en het milieu. Bij het uitvoeren van verf- en lakwerkzaamheden met daarop gebaseerde verfmaterialen is het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen (gasmaskers, overalls) noodzakelijk. Schilderen moet worden gedaan in kamers met toevoer- en afvoerventilatie.
Volgens het toxiciteitsniveau van oplosmiddelen kunnen alkyden in 3 groepen worden verdeeld:
- de minst giftige (MPC=300-1000 mg/m3) – ethylether, alcohol, benzine;
- gemiddelde toxiciteit (MPC=100-200 mg/m3) – aceton, butylether;
- zeer giftig (MPC=20-50 mg/m3) – ethyleenglycol, benzeen.
In het buitenland worden hoge eisen gesteld aan de milieuvriendelijkheid van de productie van coatings, daarom wordt er momenteel gewerkt aan het creëren van materialen met een hoog geh alte aan droge stof en watergedragen samenstellingen. Alkydharsen met organische oplosmiddelen presteren echter nog steeds beter dan in water oplosbare harsen wat betreft verwerkingseigenschappen.
