Az alkidgyanták a modern festékek és lakkok gyártásának nyersanyagaként az egyik vezető pozíciót foglalják el. Az ezeken alapuló filmképző kompozíciók széles körben alkalmazhatók. A bevonat tulajdonságai a gyanták és félkész lakkok típusától függenek. A legelterjedtebbek a módosított kompozíciók, mivel kiváló dekoratív és védő tulajdonságokkal rendelkeznek.
Leírás
Az alkidgyanták (vagy alkidok) olyan észterek, amelyek többértékű alkoholok és többbázisú savak vagy ezek anhidridjei reakciójából származnak. Külsőleg erősen viszkózus, ragadós massza, színe sötétsárgától barnáig terjed.
Az alkidokat más gyantákkal és cellulózzal is kombinálják (alkid-karbamid-formaldehid, fenol-alkid, alkid-akril kopolimerek és egyéb vegyületek). A felületi feszültség csökkentése érdekében összetételükhöz butil-alkoholt adnak, ami megkönnyíti a késztermék öntését.
Kémiai összetétel és osztályozás
Az alkidgyanták több szempont szerint vannak rendszerezve:
- Az összetételben lévő zsírsavak jelenlétével: módosítatlan (ftalát) és módosított.
-
Olajtartalom szerint: zsíros (>60%), közepesen zsíros (40-60%), sovány (35-60%), extra sovány (<34%). A zsíros alkidokat főként szárító olajokkal állítják elő.
- Az alkohol típusától függően, amely alapján az összetételt megkapják: gliftál, xiftál, pentaftál, etriftál.
- Szárítási képesség szerint: száradó és nem száradó.
- Az oldás módja szerint: szerves oldószerekkel vagy vízzel hígítva.
Az alkidgyanta kémiai összetétele nem illékony anyagok 40-60%-os szerves oldószerekben készült oldata.
Jellemzők
Az alkidok tulajdonságai a többértékű alkohol típusától, koncentrációjától és egyéb összetevők jelenlététől függenek. Az aromás komponensek ezeken a vegyületeken alapuló bevonatokat adnak keménységet és kopásállóságot, alifás poliolokat - rugalmasságot, cikloalifás szerkezeti egységeket - a jellemzők egyensúlyát.
Az alkidgyanta oldatokat a következő paraméterek jellemzik:
- viszkozitás - 35-100 s (VZ-4 viszkoziméter szerint);
- molekulatömeg - 1500-5000 kDa;
- sűrűség - 0,9-1,05 g/cm3;
- a kálium-hidroxid mennyisége, amely az olajok minőségének fő mutatója, nem haladja meg a 20-at.
A hőmérséklet emelkedésével az alkidok viszkozitása csökken, és fordítva. Minél alacsonyabb egy anyag zsírtartalma, annál rosszabbul oldódik az alifás és nafténes szénhidrogénekben.
Tulajdonságok javítása
A módosítatlan alkidok kemény és törékeny filmeket képeznek, rosszul oldódnak. Minőségük javítása érdekében további komponenseket visznek be a reakcióelegy összetételébe, amelyek fényességet, rugalmasságot, víz-, oldószer-, olaj- és időjárásállóságot biztosítanak, felgyorsítják a szobahőmérsékleten történő száradást, és növelik a tapadást az alapanyaggal. A módosított alkidgyantákat lenmag, tallolaj, tungolaj, napraforgóolaj, ricinusolaj, gyapotmagolaj, gyanta, szintetikus zsírsavak felhasználásával állítják elő.
3 fő módosítási mód létezik:
- monomerek bevezetése a gyantagyártásban;
- kész alkidok reagáltatásával módosítószerekkel;
- gyanták keverése más filmképző anyagokkal.
Fogadás
Az alkidokat kétféleképpen állítják elő: alkoholízissel és zsírsav módszerrel.
Az első esetben a folyamat 3 szakaszban zajlik:
- Növényi olaj vagy zsírsavainak trigliceridjei többértékű alkoholokkal történő transzészterezése. A kémiai reakció 240-260 °C hőmérsékleten és katalizátor jelenlétében megy végbe. A gliftálgyanták alkoholokból történő előállításához glicerint használnak, etriftál gyantákhoz - etriolt, pentaftál gyantákhoz - pentaeritrit.
- Részleges észterek észterezése ftálsavanhidriddel, ami savas észtert eredményez.
- Poliészterezés vízleválasztással és alkidképzéssel.
A gyanták előállításának második módszere a zsírsav-észterek és többértékű alkoholok észterezése és poliészterezése.
Alkid hígítók
A következő szénvegyületek szolgálnak oldószerként alkidgyantákhoz:
- alifás (hexán, heptán, C6-C12 paraffinok);
- aromás (benzol, oldószer, toluol, xilol és mások);
- terpén (terpentin);
- halogénezett (triklór-etilén, tetraklór-etilén, perklór-etilén);
- olaj (nefras, benzin).
Alacsony forráspontú éterek (etil-alkohol, etil-acetát), glikol-éterek, ketonok (aceton) is használhatók hígítóként. A butanol erre a célra alkalmatlan, mivel molekulái magukhoz vonzzák az alkidgyantákban található oldószer nagy mennyiségét. A sovány alkidok csak aromás szénhidrogénekben oldódnak, míg a zsíros alkidok az alifásokban.
Léteznek vízben oldódó gyanták is, amelyek alapján vízbázisú bevonatok készülnek (melegen száradó zománcok és alapozók).
Alkalmazás
Az alkidgyanták fő célja festékek és lakkok (LKM) gyártása. A módosítatlan vegyületeket elektromos szigetelő lakkok és ragasztók gyártásához használják.
Kitólgyantaoldatokkal félkész és kész lakkokat készítenek az iparban és a mindennapi életben.
Festékanyagok
Az alkid bevonatok a legszélesebb körben használt polikondenzációs gyanta alapú anyagok. Mivel a pentaeritrit-alkohol 4 hidroxilcsoportot tartalmaz, a pentaeritrit tartalmazó alkidok gyorsabban kikeményednek, és fényesebb bevonatot képeznek. E tekintetben az ipar főként pentaftál típusú alkidgyanta alapú festékanyagokat gyárt. A nagyszámú aromás komponens használata biztosítja a bevonatok keménységét és mechanikai igénybevétellel szembeni ellenállását.
Az alkid alapú pigmentált bevonatok a következő csoportokba sorolhatók:
- gliftál (GF), pentaftál (EF), etriftál (ET) zománcok;
- talajok;
- gitt.
A száradó alkidgyantákat a festékek és lakkok független filmképzőjeként használják, a nem száradó gyantákat pedig karbamidgyantákkal, cellulóz-nitrátokkal (a bevonatok rugalmasságának és az alapanyaghoz való tapadásának javítására) tartalmazó készítményekben.
A bevonatok tulajdonságai a kémiai összetételüktől függenek. Így a szerves oldószerekben lévő zsírosabb alkidgyanták könnyebben felvihetők ecsettel, nagyobb a rugalmasságuk és az időjárásállóságuk, de lassabban száradnak és kevésbé ellenállnak az ásványi olajoknak. A maximális száradási sebesség a volfrával vagy lenmaggal módosított gyantákra jellemző.olaj. Az alkidzománcok átlagos száradási ideje 24 óra.
Speciális fényezés
Az alkidgyantákat az összetevő összetételétől függően a következő célokra használják:
- Benzoesav alapú (olajtartalom 38-50 tömeg%) - zománcok mezőgazdasági gépek, radiátorok festésére, autójavításra. Nagyon fakulás- és időjárásálló.
- 9,12-linolsavat és 9,11-linolsavat tartalmaz - berendezések javítása.
- Skinny - gyorsan száradó egyrétegű rétegek, alapozók, radiátorfestékek.
- Lenmagolajon és glicerin - korróziógátló bevonatok, nyomdafestékek. Napfény hatására gyorsan fakulnak, ezért leggyakrabban alapozókban és kiegyenlítő anyagokban használják.
- Szójabab vagy tallolaj alapú fedőlakkok jó időjárásállósággal.
- Természetes gyantákkal (gyanta savakkal) módosított – alapozók és töltőanyagok gyártása. A vegyületek hajlamosak a fakulásra.
- Sztirollal, akriláttal módosítva - alapozók, gittek, kiegyenlítő anyagok, bevonatok hajók, berendezések festéséhez, fémlemezek, erős mechanikai igénybevételnek kitett fa (parkettalakk, padlózománc, bútor); zománcok csomagolása tubusba. Megnövelt kopásállósággal és rugalmassággal rendelkeznek.
Környezetvédelmi szempontok
Mivel az alkidgyanták szerves oldószereket tartalmaznak, bizonyos veszélyt jelentenek az emberi egészségre és a környezetre. Az ezeken alapuló festési anyagokkal végzett festési és lakkozási munkák során egyéni védőfelszerelés (gázálarc, overall) használata szükséges. A festést befúvó és elszívó szellőzéssel ellátott helyiségekben kell elvégezni.
Az oldószerek toxicitási szintje szerint az alkidok 3 csoportba oszthatók:
- a legkevésbé mérgező (MPC=300-1000 mg/m3) – etil-éter, alkohol, benzin;
- közepes toxicitás (MPC=100-200 mg/m3) – aceton, butil-éter;
- nagyon mérgező (MPC=20-50 mg/m3) – etilénglikol, benzol.
Külföldön magas követelményeket támasztanak a bevonatok gyártásának környezetbarát jellegével szemben, ezért jelenleg is folyik a munka a magas szárazanyag-tartalmú és vizes összetételű anyagok létrehozásán. A szerves oldószereket tartalmazó alkidgyanták azonban feldolgozási tulajdonságaiban még mindig felülmúlják a vízben oldódó gyantákat.
