Alkydharpikser indtager en af de førende positioner som råmateriale til produktion af moderne maling og lak. Filmdannende sammensætninger baseret på dem har en bred vifte af anvendelser. Belægningsegenskaber afhænger af typen af harpiks og halvfabrikata. De mest udbredte er modificerede sammensætninger, da de har høje dekorative og beskyttende egenskaber.
Description
Alkydharpikser (eller alkyder) er estere, der er et resultat af omsætningen af polyvalente alkoholer med polybasiske syrer eller deres anhydrider. I udseende er de en meget tyktflydende klæbrig masse, hvis farve er fra mørkegul til brun.
Alkyder kombineres også med andre harpikser og cellulose (alkyd-urinstof-formaldehyd, phenol-alkyd, alkyd-acryl-copolymerer og andre forbindelser). For at reducere overfladespændingen tilsættes butylalkohol til deres sammensætning, hvilket gør det lettere at hælde det færdige produkt.
Kemisk sammensætning og klassificering
Alkydharpikser er systematiseret efter flere kriterier:
-
Ved tilstedeværelsen af fedtsyrer i sammensætningen: umodificeret (phthalat) og modificeret.
- Efter olieindhold: fedt (>60%), medium fedt (40-60%), magert (35-60%), ekstra magert (<34%). Fedtealkyder fremstilles hovedsageligt med tørrende olier.
- I henhold til den type alkohol, som sammensætningen er opnået på grundlag af: glyphthalsyre, xyphthalsyre, pentaphthalsyre, etrifthalsyre.
- Ved tørreevne: tørring og ikke-tørrende.
- Ifølge opløsningsmetoden: fortyndet med organiske opløsningsmidler eller vand.
Den kemiske sammensætning af alkydharpiks er en 40-60 % opløsning af ikke-flygtige stoffer i organiske opløsningsmidler.
Funktioner
Alkydernes egenskaber afhænger af typen af polyvalent alkohol, dens koncentration og tilstedeværelsen af andre komponenter. Aromatiske komponenter giver belægninger baseret på disse forbindelser hårdhed og slidstyrke, alifatiske polyoler - elasticitet, cycloalifatiske strukturelle enheder - en balance af egenskaber.
Alkydharpiksopløsninger er karakteriseret ved følgende parametre:
- viskositet - 35-100 s (ifølge VZ-4 viskosimeter);
- molekylvægt - 1500-5000 kDa;
- densitet - 0,9-1,05 g/cm3;
- mængden af kaliumhydroxid, som er den vigtigste indikator for kvaliteten af olier, er ikke mere end 20.
Når temperaturen stiger, falder viskositeten af alkyder og omvendt. Jo lavere fedtindhold et stof er, jo dårligere opløses det i alifatiske og naphtheniske kulbrinter.
Forbedre egenskaber
Umodificerede alkyder danner hårde og sprøde film, opløses dårligt. For at forbedre deres kvaliteter indføres yderligere komponenter i reaktionsblandingens sammensætning, som giver belægningerne glans, elasticitet, modstandsdygtighed over for vand, opløsningsmidler, olier og vejrlig, accelererer tørring ved stuetemperatur og øger vedhæftningen med basismaterialet. Modificerede alkydharpikser opnås ved at bruge linfrø, tallolie, tungolie, solsikkeolie, ricinusolie, bomuldsfrøolie, kolofonium, syntetiske fedtsyrer.
Der er 3 hovedmodifikationsmetoder:
- introduktion af monomerer i harpiksproduktion;
- ved at reagere færdige alkyder med modificerende midler;
- blanding af harpiks med andre filmdannere.
Modtag
Alkyder syntetiseres på to måder: alkoholyse og fedtsyremetode.
I det første tilfælde foregår processen i 3 trin:
- Transesterificering af vegetabilsk olie eller triglycerider af dens fedtsyrer med polyvalente alkoholer. Den kemiske reaktion finder sted ved en temperatur på 240-260 °C og i nærværelse af en katalysator. Til fremstilling af glyphthalharpikser fra alkoholer anvendes glycerin, til etrifthaliske harpikser - etriol, til pentaphtalharpikser - pentaerythritol.
- Esterificering af partielle estere med phthalsyreanhydrid, hvilket resulterer i en sur ester.
- Polyesterificering med vandfrigivelse og alkyddannelse.
Den anden metode til fremstilling af harpikser er esterificering og polyesterificering af fedtsyreestere og polyvalente alkoholer.
Alkydfortyndere
Følgende kulstofforbindelser tjener som opløsningsmidler til alkydharpikser:
- aliphatisk (hexan, heptan, C6-C12 paraffiner);
- aromatisk (benzen, opløsningsmiddel, toluen, xylen og andre);
- terpen (terpentin);
- halogeneret (trichlorethylen, tetrachlorethylen, perchlorethylen);
- olie (nefras, benzin).
Lavtkogende ethere (ethylalkohol, ethylacetat), glycolethere, ketoner (acetone) kan også bruges som fortynder. Butanol er uegnet til disse formål, da dets molekyler tiltrækker en stor mængde af opløsningsmidlet indeholdt i alkydharpikser. Magre alkyder opløses kun i aromatiske kulbrinter, mens fede alkyder opløses i alifatiske.
Der findes også vandopløselige harpikser, på grundlag af hvilke der fremstilles vandbårne belægninger (varmtørrende emaljer og primere).
Application
Hovedformålet med alkydharpikser er fremstilling af maling og lak (LKM). Umodificerede forbindelser anvendes til fremstilling af elektriske isolerende lakker og klæbemidler.
Fraharpiksløsninger fremstiller halvfabrikata og færdige lakker, der bruges i industrien og hverdagen.
Malematerialer
Alkydbelægninger er de mest udbredte af alle materialer baseret på polykondensationsharpikser. Da pentaerythritolalkohol har 4 hydroxylgrupper, hærder alkyder, der indeholder pentaerythritol hurtigere og producerer mere blanke belægninger. I denne henseende producerer industrien hovedsageligt malingsmaterialer baseret på alkydharpikser af pentaphthal-typen. Brugen af et stort antal aromatiske komponenter sikrer belægningernes hårdhed og modstandsdygtighed over for mekanisk belastning.
Pigmenterede belægninger baseret på alkyder er opdelt i følgende grupper:
- glyphthalic (GF), pentaphthalic (EF), etrifthalic (ET) emaljer;
- jord;
- spartelmasse.
Tørrende alkydharpikser bruges som uafhængige filmdannere til maling og lak, og ikke-tørrende anvendes i formuleringer med carbamidharpikser, cellulosenitrater (for at forbedre elasticiteten og vedhæftningen af belægninger til basismaterialet).
Belægningernes egenskaber afhænger af deres kemiske sammensætning. Således er federe alkydharpikser i organiske opløsningsmidler lettere at påføre med en børste, har øget elasticitet og vejrbestandighed, men tørrer langsommere og er mindre modstandsdygtige over for mineralolier. Den maksimale tørrehastighed er typisk for harpikser modificeret med tung eller linfrø.olie. Den gennemsnitlige tør-til-klæbetid for alkyd-emaljer er 24 timer.
Specifik maling
Alkydharpikser, afhængigt af komponentsammensætningen, anvendes til følgende formål:
- Baseret på benzoesyre (olieindhold 38-50 vægtprocent) - emaljer til maling af landbrugsmaskiner, radiatorer, bilreparationer. Meget falmende og vejrbestandig.
- Indeholder 9,12-linolsyre og 9,11-linolsyre - reparation af udstyr.
- Skinny - hurtigtørrende enkeltlag, primere, radiatormaling.
- På linolie og glycerin - anti-korrosionsbelægninger, trykfarver. Kan falme hurtigt, når de udsættes for sollys, så de bruges oftest i primere og udjævningsmasser.
- Sojabønne- eller talloliebaserede topcoats med god vejrbestandighed.
- Modificeret med naturlige harpikser (harpikssyrer) – produktion af primere og fyldstoffer. Forbindelser er tilbøjelige til at falme.
- Modificeret med styren, akrylat - primere, spartelmasser, udjævningsmasser, belægninger til maling af skibe, udstyr, metalplader, træ udsat for stærk mekanisk belastning (parketlakker, gulvemaljer, møbler); emballering af emaljer i rør. De har øget modstandsdygtighed over for slid og elasticitet.
Miljøaspekter
Da alkydharpikser indeholder organiske opløsningsmidler, udgør de en vis fare for menneskers sundhed og miljøet. Ved udførelse af maling- og lakarbejde ved hjælp af malingsmaterialer baseret på dem, er det nødvendigt at bruge personlige værnemidler (gasmasker, overalls). Maling bør udføres i rum med indblæsning og udsugning.
I henhold til opløsningsmidlernes toksicitetsniveau kan alkyder opdeles i 3 grupper:
- den mindst giftige (MPC=300-1000 mg/m3) – ethylether, alkohol, benzin;
- medium toksicitet (MPC=100-200 mg/m3) – acetone, butylether;
- meget giftig (MPC=20-50 mg/m3) – ethylenglycol, benzen.
I udlandet er der høje krav til miljøvenlighed ved fremstilling af belægninger, derfor arbejdes der i øjeblikket på at skabe materialer med et højt indhold af tørstof og vandbårne sammensætninger. Alkydharpikser med organiske opløsningsmidler klarer sig dog stadig bedre end vandopløselige harpikser med hensyn til forarbejdningsegenskaber.
