алкидная смола что это такое
Алкидные смолы
Содержание статьи
Получение алкидных смол:
Алкидные смолы
Получение алкидных смол
Немодифицированная алкидная смола
Немодифицированные алкидные смолы являются твердыми продуктами и плохо растворяются. Они образуют хрупкие пленки, применяются главным образом для приготовления электроизоляционных лаков и клеев. Более широкое применение нашли лаки и эмали на основе модифицированных алкидных смол.
Ниже представлена формула алкиднных (глифталевые смолы) не модифицированных смол.
Модифицированная алкидная смола
Модифицирование алкидных смол осуществляется введением в реакционную смесь канифоли или ненасыщенных жирных кислот. Модифицирование канифолью обеспечивает смоле способность совмещаться с маслами, а модифицирование ненасыщенными жирными кислотами (растительные льняное, тунговое, хлопковое масла) придает покрытиям на основе алкидных смол повышенную светостойкость, а также способность высыхать на воздухе при комнатной температуре. При этом свойства модифицированных маслами алкидных смол зависят от содержания в них масла, то есть от их жирности. С увеличением жирности алкидных смол, увеличиваются эластичность и атмосферостойкость изготовленных на их основе покрытий, но замедляется их высыхание и уменьшаются твердость, глянец и стойкость к действию растворителей и смазочных масел.
Ниже представлена формула алкидных (глифталевые смолы) модифицированных смол
Таблица. Влияние модифицирования на свойства алкидных смол и образуемых ими покрытий.
| Модификатор | Результаты модифицирования | |
|---|---|---|
| положительные | отрицательные | |
| Бензойная к-та и ее производные Ароматич. динзоцианаты Алкоксисилоксаны | ||
Низкомол. эпоксидные смолы Стирол Метакрилаты
Нитраты целлюлозы Хлорированный ПВХ
Ускоряется сушка покрытий, повышаются их твердость и атмосферостойкость Повышаются блеск, твердость, тепло-, атмосфере- и водостойкость покрытий
Ухудшаются атмосферостойкость и мех. св-ва покрытий Ухудшается р-римость смолы в уайт-спирите
Снижается содержание сухого остатка в лаке, ухудшаются атмосферостойкость и эластичность покрытий Снижается содержание сухого остатка в лаке, ухудшается светостойкость покрытий Повышается т-ра сушки покрытий
Применение алкидных смол
Алкидные лаки используются для покрытия деревянных поверхностей, в том числе для паркетных полов. Эмали на основе алкидных смол обладают высокими декоративными и коррозионно-защитными параметрами, применяются для покрытия поверхностей грузовых автомобилей, корпусов приборов, арматуры, используются при изготовлении противокоррозионных грунтовок. Также применение нашли сочетания алкидных смол с другими поликонденсационными и полимеризационными смолами.
Статьи по теме
Алкидная эмульсия
Требования защиты окружающей среды вызвали интерес к алкидным эмульсиям. Стабильные эмульсии можно получить из большинства алкидов при условии, что вязкость смол не слишком большая и прилагаемых сдвиговых сил достаточно для эмульгирования.
Марки эпоксидных смол
Марки эпоксидных смол, виды и применение.
Отвердитель для эпоксидной смолы
Процесс отверждения проходит с раскрытием эпоксигруппы и образованием сначала гидроксильной группы, а затем эфирной группы, то есть происходит процесс этерификации смолы и образования трехмерного полимера.
Отверждение эпоксидных смол
Для отверждения эпоксидных смол применяются соединения двух типов.
Скипидар живичный
Скипидар — бесцветная или желтоватая жидкость с едким запахом, добываемая перегонкой смолы хвойных деревьев с водой и применяемая в медицине и в лакокрасочном производстве.
Литопон
Литопон – это белый пигмент неорганического происхождения, который используется в лакокрасочной промышленности.
Алкидные смолы. Структура, свойства, модификации и применение
Алкидные смолы – это пленкообразующие для лакокрасочных материалов (далее ЛКМ). Они представляют сложные полиэфиры, модифицированные жирными кислотами, растительными маслами или синтетическими карбоксильными кислотами. Молекулы алкидной смолы состоят из разветвленной полиэфирной основы со свободными гидроксильными и карбоксильными группами. Средний молекулярный вес алкидных смол – 2000-9000 г/моль. Структура алкидной смолы в упрощенном виде представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. «Структурная формула алкидной смолы».
Преимущества алкидных смол
Самоотверждение при комнатной температуре.
Возможность регулировки свойств за счет выбора сырья и условий синтеза.
Способствуют смачиванию пигментов и подложки в составе ЛКМ.
Текучесть красок на основе алкидных смол.
Низкая стоимость – от 75 руб/кг.
Недостатки алкидных смол
Нестойки к воздействию щелочей и кислот.
Охрупчивание, пожелтение покрытий и потеря блеска при эксплуатации покрытий.
Время полного высыхания – более 7 дней.
Алкидные смолы классифицируют по содержанию жирных кислот или масла:
Менее 40% масла – тощие алкиды, растворяются только в ароматических растворителях.
40-60% – алкиды средней жирности, растворяются в смеси алифатических и ароматических растворителей.
60% и выше – жирные алкидные смолы, растворяются в алифатических и в ароматических растворителях.
Окислительная сушка – химическая реакция сшивания остатков жирных кислот кислородом воздуха. В результате окислительной сушки образуются обширные сетчатые структуры через кислородные мостики (рис.2).
Рисунок 2. «Сшитые структуры алкидной смолы через кислородные мостики».
Для ускорения сушки используют сиккативы. Сиккативы – катализаторы, состоящие из органических солей металлов с различной степенью окисления. Распространены соли циркония, кобальта, марганца, свинца. Хрупкость и пожелтение покрытий на основе алкидных смол происходит в результате реакций разложения на кислородных мостиках, что приводит к частичному разрушению сетчатой структуры.
Жирные алкидные смолы высыхают путем окислительной полимеризации и физической сушки (испарение растворителя). При увеличении содержания масла повышается текучесть ЛКМ, эластичность покрытия, смачиваемость пигментов и подложки, снижается скорость начального отверждения, увеличивается жизнеспособность краски и степень сшивки покрытия. Область применения таких смол – строительные краски. Для строительных красок определяющими параметрами считается стойкость к выцветанию и атмосферостойкость. Такие свойства получают на основе подсолнечного, талового и соевого масел. Жирные алкидные смолы на основе соевого масла используются как основа для декоративных красок. Льняное масло в составе алкида приводит к быстрому высыханию покрытия. Однако такие покрытия склонны к сильному пожелтению из-за 50-70% содержания линолевой кислоты, поэтому используются в антикоррозионных грунтовках (под эмаль), выравнивающих составах и печатных красках.
Продолжительная жизнеспособность ЛКМ на основе жирных алкидных смол становится недостатком, когда требуется быстрое отверждение покрытия до подсохшего слоя. Поэтому процентное содержание масла снижают и увеличивают полиэфирную часть. Однако сокращение содержания масла отрицательно влияет на эффективность пленкообразования из-за сокращением количества двойных связей.
Алкиды средней жирности и тощие алкиды используются в промышленных покрытиях для окраски сельскохозяйственных машин и бытовой техники, для ремонта автомобилей, радиаторов и для грунтовок и праймеров.
Взаимодействие среднежирных и тощих алкидов с отвердителем повышает эффективность пленкообразования. В качестве отвердителя используют меламиновые, карбамидные, бензогуанаминовые смолы и полиизоцианаты. Лакокрасочные материалы такого состава называют термореактивными.
Алкидные смолы средней жирности и тощие комбинируют с меламиновыми и карбамидными смолами для покраски рулонного металла и консервной тары. Покрытия характеризуются оптимальным балансом эластичности и твердости, стойки к выцветанию и атмосферным воздействиям.
Если при отверждении полиизоцианатами используют алифатический гексаметилендиизцианат и циклоалифатический изофорондиизоцианат, то в результате получают атмосферостойкие покрытия. В покрытиях для древесины используют ароматические изоцианаты, такие покрытия обладают повышенной твердостью, но не атмосферостойки.
Модифицированные алкидные смолы
Алкидные смолы: состав, назначение, применение и производство лакокрасочных изделий
Алкидные смолы занимают одну из лидирующих позиций в качестве сырья для производства современных лакокрасочных материалов. Пленкообразующие составы на их основе имеют широкую область применения. Свойства покрытий зависят от типа смол и полуфабрикатных лаков. Наибольшее распространение получили модифицированные составы, так как они обладают высокими декоративными и защитными качествами.
Описание
Алкидные смолы (или алкиды) – это сложные эфиры, появляющиеся в результате реакции многоатомных спиртов с многоосновными кислотами или их ангидридами. По внешнему виду они представляют собой высоковязкую липкую массу, цвет которой от темно-желтого до коричневого.
Вам будет интересно: Что такое заносчивость: значение слова, понятие, этимология, звучание и синонимы
Алкиды также сочетают с другими смолами и целлюлозой (алкиднокарбамидоформальдегидные, фенолалкидные, алкидноакриловые сополимеры и прочие соединения). Для снижения поверхностного натяжения в их состав вводят бутиловый спирт, что облегчает розлив готового продукта.
Химический состав и классификация
Систематизация алкидных смол осуществляется по нескольким критериям:
По наличию жирных кислот в составе: немодифицированные (фталатные) и модифицированные.
По содержанию масла: жирные (>60 %), средней жирности (40-60 %), тощие (35-60 %), сверхтощие ( Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Алкидные смолы
Полезное
Смотреть что такое «Алкидные смолы» в других словарях:
АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ — АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ, смолы синтетические, продукты реакции некоторых карбоновых кислот с многоатомными спиртами. Алкидные смолы основа эмалевых красок и грунтовок, растворы алкидных смол в органических растворителях алкидные лаки, применяемые для… … Современная энциклопедия
Алкидные смолы — АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ, смолы синтетические, продукты реакции некоторых карбоновых кислот с многоатомными спиртами. Алкидные смолы основа эмалевых красок и грунтовок, растворы алкидных смол в органических растворителях алкидные лаки, применяемые для… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ — синтетические смолы, продукты поликонденсации многоосновных карбоновых кислот с многоатомными спиртами; высоковязкие жидкости. Наиболее распространенные алкидные смолы, получаемые из фталевой кислоты и глицерина или пентаэритрита, называются… … Большой Энциклопедический словарь
Алкидные смолы — Алкидные смолы высоковязкие липкие продукты от светло жёлтого до коричневого цвета. Содержание 1 Получение 2 Свойства 3 Применение … Википедия
алкидные смолы — синтетические смолы, продукты поликонденсации многоосновных карбоновых кислот с многоатомными спиртами; высоковязкие жидкости. Наиболее распространённые алкидные смолы, получаемые из фталевой кислоты и глицерина или пентаэритрита, называемые… … Энциклопедический словарь
АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ — продукты взаимод. многоосновных карбоновых к т, многоатомных спиртов (полиолов) и одноосновных высших жирных к т. Многоосновные к ты используют для синтеза А. с. обычно в виде ангидридов, высшие жирные к ты в виде индивидуальных соед. или в… … Химическая энциклопедия
АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ — олигомерные продукты поликонденсации многоосновных органич. к т, многоатомных спиртов и одноосновных высших жирных к т (гл. обр. входящих в состав растит, масел). Наиболее распространены А. с. из фталевого ангидрида и глицерина (глифталевые… … Большой энциклопедический политехнический словарь
жирные алкидные смолы — riebiosios alkidinės dervos statusas T sritis chemija apibrėžtis Alkidinės dervos, modifikuotos džiūstančiaisiais aliejais ar nesočiosiomis rūgštimis. atitikmenys: angl. fatty alkyd resins rus. жирные алкидные смолы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
СМОЛЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ — СМОЛЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ, полимеры небольшой молекулярной массы (олигомеры); при переработке и применении в результате отверждения превращаются в неплавкие и нерастворимые продукты. Используются в производстве пластмасс, лаков, клеев, герметиков, для… … Энциклопедический словарь
Свойства алкидных смол
Алкидные смолы – высоковязкие липкие сравнительно низкомолекулярные продукты поликонденсации молекулярной массы 1500—5000. Алкидные смолы производят в виде 40— 60%-ных растворов в органических растворителях: ароматических (толуол, ксилол, сольвент-нафта), алифатических (уайт-спирит) или в их смесях. Для улучшения розлива вводят добавки, снижающие поверхностное натяжение (бутанол) и замедляющие испарение растворителей из пленки (этил- и бутилцеллозольв, этилцеллозольвацетат). Растворы алкидных смол в зависимости от их состава, типа растворителя и концентрации имеют следующие показатели:
Поэтому их хранят при 18—25 °С в условиях, исключающих прямое попадание солнечных лучей. Пониженные температуры, особенно ниже 0 °С, нежелательны, так как при этом значительно увеличивается вязкость растворов алкидных смол и затрудняются выгрузка их из тары и транспортировка по трубопроводам.
Исходные вещества для синтеза алкидных смол
Многоатомные спирты. Кроме глицерина и пентаэритрита, применяют триметилолпропан (этриол), три-метилолэтан (метриол), ксилит и др. Функциональность и структура многоатомного спирта существенно влияют на свойства алкидных смол. Так, пентафталевые смолы отличаются от глифталевых более высокой молекулярной массой и большей степенью разветвленности. Это обеспечивает более быстрое высыхание алкидных смол, даже полученных на полувысыхающих маслах, с образованием пленок, характеризующихся повышенной твердостью, водо- и атмосферостойкостью. Чтобы показать влияние строения полиола, можно сравнить свойства фталевых алкидных смол на основе полиолов с одинаковым числом групп —ОН в молекуле: глицерина, триметилолпропана и три-метилолэтана (последние два соединения получают конденсацией формальдегида с масляным и пропионовым альдегидами соответственно). Пленки метриольных и этриольных алкидных смол обладают повышенной твердостью и эластичностью и более длительно сохраняют блеск. Это объясняется неопентильным строением первичных триодов, обеспечивающим более регулярную структуру алкидных смол и меньшую их деструкцию при светостарении.
Многоосновные кислоты.
В небольших количествах применяют терефталевую кислоту в виде диметиловых эфиров. Замена фталевого ангидрида дифеновой кислотой, получаемой окислением фенантрена, обеспечивает повышенную твердость пленок алкидных смол, синтезированных с повышенным содержанием одноосновных жирных кислот, по сравнению с твердостью пленок алкидных смол на основе фталевой кислоты. Для интенсификации синтеза алкидных смол 10—15 мол. % фталевого ангидрида заменяют малеиновым. Благодаря наличию двойной связи малеиновый ангидрид не только этерифицируется, но и присоединяется по двойным связям жирных кислот, что обусловливает также улучшение цвета смолы. Алкидные смолы на основе хлорэндикового ангидрида образуют пленки, обладающие пониженной горючестью. См. также Кислоты карбоновые и их производные
Масла растительные.
Степень непредельности и расположение двойных связей в жирных кислотах, входящих в состав растительных масел, влияют на скорость высыхания алкидных смол и способность пленок сохранять блеск. В ряду тунговое (ойтисиковое)→ льняное→дегидратированное касторовое→соевое→подсолнечное→касторовое сырое→кокосовое снижается скорость высыхания алкидных смол, ухудшается и менее длительно сохраняется блеск пленок. Светостойкость пленок алкидных смол на основе указанных масел в данном ряду возрастает. Поэтому в зависимости от требуемых свойств алкидные смолы синтезируют на основе различных масел.
Например, если высыхающие алкидные смолы предназначены для изготовления материалов для подготовительных слоев (грунты, шпатлевки), не подвергающихся действию УФ-света, то применяют льняное или тунговое масло, а при изготовлении эмалей для атмосферостойких покрытий — дегидратированное касторовое, соевое или подсолнечное. См. также Масла растительные.
Заменители масел.
Вместо растительных масел для синтеза отдельных типов алкидных смол применяют жирные кислоты таллового масла — отхода целлюлозно-бумажной промышленности, или синтетические насыщенные одноосновные жирные кислоты. Жирные кислоты таллового масла получают ректификацией последнего; они содержат в основном олеиновую и линолевую кислоты, соотношение между которыми зависит от природы древесины и района ее произрастания. Отечественные жирные кислоты таллового масла, производимые в северных районах, содержат до 70% линолевой кислоты. Поэтому для синтеза высыхающих алкидных смол жирные кислоты таллового масла — высококачественное и одновременно дешевое сырье.
Синтетические насыщенные одноосновные жирные кислоты с линейной цепью (фракции С10— С13 и С10— С16 ), получаемые окислением парафина, применяют вместо кокосового и сырого касторового масел для синтеза невысыхающих алкидных смол, которые в сочетании с меламино-формальдегидными смолами образуют пленки, обладающие высокой светостойкостью в атмосферных условиях и устойчивостью при горячей сушке. Однако адгезия таких алкидных смол несколько пониженная, в связи с чем их применяют в смеси со смолами на основе касторового масла.
Синтетические насыщенные одноосновные жирные кислоты с разветвленной цепью у α-углеродного атома получают оксосинтезом из олефинов, окиси углерода и воды, а также другими методами и применяют для синтеза невысыхающих алкидных смол, отличающихся от смол на основе синтетических насыщенных одноосновных жирных кислот с линейной цепью высокой адгезией. Следовательно, такие алкидные смолы можно применять без добавок маслосодержащих смол. Недостаток жирных кислот с α-разветвленной цепью — трудность этерификации в принятых для синтеза алкидных смол условиях. Поэтому их вводят в реакцию в виде глицидиловых эфиров.
Получение алкидных смол
Химизм процесса. Основная реакция при синтезе алкидных смол – полиэтерификация, например в случае синтеза глифталевой смолы:
где R — алкил; m >2. При синтезе жирных и очень жирных алкидных смол протекает также полимеризация по двойным связям одноосновных жирных кислот. Степень полимеризации зависит от числа и расположения двойных связей и достигает наибольшего значения при применении кислот с тремя сопряженными двойными связями (входят в состав тунгового и ойтисикового масел). При синтезе алкидных смол в условиях сравнительно высоких температур (260—280 °С) происходят побочные реакции: деструкция полиолов и образование простых эфиров полиолов.
Пленкообразующие свойства алкидных смол зависят главным образом от степени полиэтерификации, которая, в свою очередь, определяется избытком одного из многофункциональных реагентов. Избыток многоосновной кислоты нежелателен, так как наличие свободных групп —СООН исключает возможность применения алкидных смол в сочетании с пигментами основного характера, например с окисью цинка. В этом случае образуются цинковые мыла, не растворимые в органических растворителях, применяемых для растворения алкидных смол. В результате этого значительно возрастают вязкости грунтов и эмалей (вплоть до желатинизации). Кроме того, пленки алкидных смол с цинковыми мылами становятся матовыми. На практике всегда применяют избыток многоатомного спирта, который характеризуют избытком групп —ОН в рецептуре алкидных смол и вычисляют по формуле:
где С — избыток групп —ОН (в %); Ек — сумма эквивалентных масс кислот (многоосновных и одноосновных) в рецептуре алкидных смол; Ес — сумма эквивалентных масс многоатомных спиртов в рецептуре алкидных смол.
Следовательно, изменением содержания одноосновных жирных кислот (агент обрыва цепи) можно регулировать степень полиэтерификации. Таким образом, при синтезе алкидных смол из фталевого ангидрида с увеличением функциональности полиола следует увеличить жирность алкидных смол. На практике, если глифталевые смолы на основе трех-функционального глицерина можно синтезировать с жирностью до 50%, то жирность пентафталевых смол на основе четырехфункционального пентаэритрита увеличивают минимум до 60%. Степень полиэтерификации при производстве алкидных смол контролируют по двум показателям:
Технология.
В зависимости от применяемых исходных веществ алкидные смолы синтезируют жирнокислотным методом (на основе жирных кислот, выделенных из растительных масел) или алкоголизным и ацидолизным методами (на основе нерасщепленных растительных масел). При получении алкидных смол жирнокислотным методом процесс проводят в одну стадию при 220—240 °С и одновременной загрузке всех компонентов. Преимущества этого метода — одностадийность, отсутствие потерь полиолов, возможность применения любых полиолов и даже полного исключения глицерина, проведение синтеза при сравнительно низких температуpax, в результате чего получаются светлые алкидные смолы, и, что особенно важно, получение близких по составу отдельных партий смол при промышленном выпуске. При алкоголизном, или моноглицеридном, методе процесс проводят в две стадии. Вначале масла подвергают алкоголизу в присутствии 0,05-0,1% (от массы масла) щелочных катализаторов (КОН, NaOH, Na2CO3) при 240—245° С в случае использования глицерина или при 255—260°С в случае пентаэритрита. Затем полученную смесь неполных эфиров жирных кислот и полиолов этерифицируют фталевым ангидридом при 240—260 °С. Ацидолизный метод —также двухстадийный процесс с предварительной переэтерификацией масел изофталевой кислотой при 260— 270 °С и с последующей этерификацией полученных смешанных кислых полиэфиров изофталевой и жирных кислот полиолами при 240—260 °С. Ацидолизным методом алкидные смолы из фталевой кислоты не получают, т. к. она легко отщепляет воду и переходит в ангидрид.
Потери глицерина возрастают пропорционально содержанию в нем воды,а пентаэритрита — пропорционально содержанию формиата кальция. Поэтому глицерин должен содержать не более 2% воды, а пентаэритрит — не более 0,03% золы.
Выделяющуюся при полиэтерификации воду в производстве алкидных смол удаляют двумя способами:
1) способом сплавления, или блочным способом, то есть барботированием азота или двуокиси углерода через реакционную смесь со скоростью 0,04—3,0 м 3 /мин на 1 м 3 смолы;
Агеотропный способ по сравнению с блочным имеет следующие преимущества:
Недостатки этого способа:
По количеству выделившейся реакционной воды рассчитывают теоретический выход алкидных смол. Поскольку при синтезе алкидных смол применяют избыток полиола, то реакционную воду рассчитывают по рецептурным количествам фталевого ангидрида и жирных кислот. Так, при взаимодействии с полиолом 1% фталевого ангидрида выделяется 0,12% воды, а при реакции 1% жирных кислот —0,064%. При синтезе алкидных смол на основе нерасщепленных масел учитывают воду, выделяемую только при реакции фталевого ангидрида с полиолом.
Модификация алкидных смол
Химическую модификацию осуществляют в процессе синтеза алкидных смол двумя различными способами.
