Alkydharze nehmen als Rohstoff für die Herstellung moderner Farben und Lacke eine der führenden Positionen ein. Darauf basierende filmbildende Zusammensetzungen haben ein breites Anwendungsspektrum. Beschichtungseigenschaften hängen von der Art der Harze und halbfertigen Lacke ab. Am weitesten verbreitet sind modifizierte Zusammensetzungen, da sie hohe dekorative und schützende Eigenschaften haben.
Beschreibung
Alkydharze (oder Alkyde) sind Ester, die aus der Reaktion von mehrwertigen Alkoholen mit mehrbasigen Säuren oder deren Anhydriden entstehen. Sie sind optisch eine hochviskose klebrige Masse, deren Farbe von dunkelgelb bis braun reicht.
Alkyde werden auch mit anderen Harzen und Cellulose kombiniert (Alkyd-Harnstoff-Formaldehyd, Phenol-Alkyd, Alkyd-Acryl-Copolymere und andere Verbindungen). Um die Oberflächenspannung zu verringern, wird ihrer Zusammensetzung Butylalkohol zugesetzt, was das Gießen des fertigen Produkts erleichtert.
Chemische Zusammensetzung und Einstufung
Alkydharze werden nach mehreren Kriterien systematisiert:
-
Durch das Vorhandensein von Fettsäuren in der Zusammensetzung: unmodifiziert (Phthalat) und modifiziert.
- Nach Ölgeh alt: fettig (>60%), mittelfett (40-60%), mager (35-60%), extra mager (<34%). Fettalkyde werden hauptsächlich mit trocknenden Ölen hergestellt.
- Je nach Art des Alkohols, auf dessen Grundlage die Zusammensetzung erh alten wird: Glyphthalsäure, Xyphthalsäure, Pentaphthalsäure, Etrifthalsäure.
- Durch Trocknungsfähigkeit: Trocknen und Nichttrocknen.
- Je nach Auflösungsmethode: verdünnt mit organischen Lösungsmitteln oder Wasser.
Die chemische Zusammensetzung von Alkydharz ist eine 40-60%ige Lösung von nichtflüchtigen Substanzen in organischen Lösungsmitteln.
Funktionen
Die Eigenschaften von Alkyden hängen von der Art des mehrwertigen Alkohols, seiner Konzentration und dem Vorhandensein anderer Komponenten ab. Aromatische Komponenten verleihen Beschichtungen auf Basis dieser Verbindungen Härte und Verschleißfestigkeit, aliphatische Polyole - Elastizität, cycloaliphatische Struktureinheiten - ausgewogene Eigenschaften.
Alkydharzlösungen werden durch folgende Parameter charakterisiert:
- Viskosität - 35-100 s (nach VZ-4 Viskosimeter);
- Molekulargewicht - 1500-5000 kDa;
- Dichte - 0,9-1,05 g/cm3;
- die Menge an Kaliumhydroxid, das der Hauptindikator für die Qualität von Ölen ist, beträgt nicht mehr als 20.
Mit zunehmender Temperatur nimmt die Viskosität von Alkyden ab und umgekehrt. Je geringer der Fettgeh alt einer Substanz ist, desto schlechter löst sie sich in aliphatischen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen.
Eigenschaften verbessern
Unmodifizierte Alkyde bilden harte und spröde Filme, lösen sich schlecht auf. Zur Verbesserung ihrer Eigenschaften werden in die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches zusätzliche Komponenten eingebracht, die den Beschichtungen Glanz, Elastizität, Wasser-, Lösungsmittel-, Öl- und Witterungsbeständigkeit verleihen, die Trocknung bei Raumtemperatur beschleunigen und die Haftung zum Grundmaterial erhöhen. Modifizierte Alkydharze werden aus Leinsamen, Tallöl, Tungöl, Sonnenblumenöl, Rizinusöl, Baumwollsamenöl, Kolophonium, synthetischen Fettsäuren gewonnen.
Es gibt 3 Hauptmodifikationsmethoden:
- Einführung von Monomeren in die Harzherstellung;
- durch Umsetzung fertiger Alkyde mit Modifizierungsmitteln;
- Mischen von Harzen mit anderen Filmbildnern.
Empfangen
Alkyde werden auf zwei Arten synthetisiert: Alkoholyse und Fettsäuremethode.
Im ersten Fall erfolgt der Prozess in 3 Stufen:
- Umesterung von Pflanzenöl oder Triglyceriden seiner Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen. Die chemische Reaktion findet bei einer Temperatur von 240-260 °C und in Gegenwart eines Katalysators statt. Zur Herstellung von Glyphthalsäureharzen aus Alkoholen wird Glycerin verwendet, für Etrifthalsäureharze - Etriol, für Pentaphthalsäureharze - Pentaerythritol.
- Veresterung partieller Ester mit Phthalsäureanhydrid zu einem sauren Ester.
- Polyesterung unter Wasserabgabe und Alkydbildung.
Das zweite Verfahren zur Herstellung von Harzen ist die Veresterung und Polyveresterung von Fettsäureestern und mehrwertigen Alkoholen.
Alkydverdünner
Als Lösungsmittel für Alkydharze dienen folgende Kohlenstoffverbindungen:
- aliphatisch (Hexan, Heptan, C6-C12-Paraffine);
- aromatisch (Benzol, Lösungsmittel, Toluol, Xylol und andere);
- Terpen (Terpentin);
- halogeniert (Trichlorethylen, Tetrachlorethylen, Perchlorethylen);
- Öl (Nefras, Benzin).
Als Verdünnungsmittel können auch niedrigsiedende Ether (Ethylalkohol, Ethylacetat), Glykolether, Ketone (Aceton) verwendet werden. Butanol ist für diese Zwecke ungeeignet, da seine Moleküle große Mengen des in Alkydharzen enth altenen Lösungsmittels an sich ziehen. Magere Alkyde lösen sich nur in aromatischen Kohlenwasserstoffen auf, während fetth altige Alkyde sich in aliphatischen auflösen.
Es gibt auch wasserlösliche Harze, auf deren Basis wässrige Lacke hergestellt werden (Heißlacke und Grundierungen).
Bewerbung
Der Hauptzweck von Alkydharzen ist die Herstellung von Farben und Lacken (LKM). Unmodifizierte Verbindungen werden zur Herstellung von Elektroisolierlacken und Klebstoffen verwendet.
VonHarzlösungen stellen halbfertige und fertige Lacke her, die in Industrie und Alltag verwendet werden.
Lackmaterialien
Alkydlacke sind die am weitesten verbreiteten aller Materialien auf Basis von Polykondensationsharzen. Da Pentaerythritolalkohol 4 Hydroxylgruppen hat, härten Alkyde, die Pentaerythritol enth alten, schneller aus und erzeugen glänzendere Beschichtungen. In dieser Hinsicht stellt die Industrie hauptsächlich Lackmaterialien auf Basis von Alkydharzen vom Pentaphthalsäuretyp her. Die Verwendung einer Vielzahl aromatischer Komponenten sichert die Härte und Widerstandsfähigkeit der Beschichtungen gegenüber mechanischer Beanspruchung.
Pigmentierte Lacke auf Basis von Alkyden werden in folgende Gruppen eingeteilt:
- Glyphthalsäure (GF), Pentaphthalsäure (EF), Etrifthalsäure (ET) Emaille;
- Böden;
- kitt.
Trocknende Alkydharze werden als eigenständige Filmbildner für Farben und Lacke verwendet, nichttrocknende in Formulierungen mit Carbamidharzen, Cellulosenitraten (zur Verbesserung der Elastizität und Haftung von Beschichtungen auf dem Grundmaterial).
Eigenschaften von Beschichtungen hängen von ihrer chemischen Zusammensetzung ab. So lassen sich fettere Alkydharze in organischen Lösemitteln leichter mit dem Pinsel auftragen, haben eine erhöhte Elastizität und Witterungsbeständigkeit, trocknen aber langsamer und sind weniger beständig gegen Mineralöle. Die maximale Trocknungsgeschwindigkeit ist typisch für mit Tung oder Leinsamen modifizierte Harze. Öl. Die durchschnittliche Trocknungszeit für Alkydlacke beträgt 24 Stunden.
Sonderlackierung
Alkydharze werden je nach Zusammensetzung der Komponenten für folgende Zwecke eingesetzt:
- Auf der Basis von Benzoesäure (Ölgeh alt 38-50 Gew.-%) - Lacke zum Lackieren von Landmaschinen, Heizkörpern, Autoreparaturen. Sehr licht- und witterungsbeständig.
- Enthält 9,12-Linol- und 9,11-Linolsäure - Gerätereparatur.
- Skinny - schnell trocknende Einzelanstriche, Grundierungen, Heizkörperlack.
- Auf Leinöl und Glyzerin - Korrosionsschutzbeschichtungen, Druckfarben. Können bei Sonneneinstrahlung schnell verblassen, daher werden sie am häufigsten in Grundierungen und Spachtelmassen verwendet.
- Decklacke auf Sojabohnen- oder Tallölbasis mit guter Witterungsbeständigkeit.
- Modifiziert mit Naturharzen (Kolophoniumsäuren) – Herstellung von Grundierungen und Füllern. Verbindungen neigen zum Ausbleichen.
- Styrolmodifiziert, Acrylat - Grundierungen, Spachtelmassen, Spachtelmassen, Anstriche für Schiffsanstriche, Geräte, Bleche, mechanisch stark beanspruchte Hölzer (Parkettlacke, Fußbodenlacke, Möbel); Verpackung von Emails in Tuben. Sie haben eine erhöhte Abriebfestigkeit und Elastizität.
Umweltaspekte
Da Alkydharze organische Lösungsmittel enth alten, stellen sie eine gewisse Gefahr für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar. Bei Farb- und Lackierarbeiten mit darauf basierenden Lackmaterialien ist die Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (Gasmaske, Overall) erforderlich. Das Streichen sollte in Räumen mit Zu- und Abluft erfolgen.
Nach der Toxizität von Lösungsmitteln können Alkyde in 3 Gruppen eingeteilt werden:
- am wenigsten toxisch (MPC=300-1000 mg/m3) – Ethylether, Alkohol, Benzin;
- mittlere Toxizität (MPC=100-200 mg/m3) – Aceton, Butylether;
- sehr giftig (MPC=20-50 mg/m3) – Ethylenglykol, Benzol.
Im Ausland werden hohe Anforderungen an die Umweltfreundlichkeit bei der Herstellung von Lacken gestellt, daher wird derzeit an Materialien mit hohem Trockensubstanzgeh alt und wasserbasierten Zusammensetzungen gearbeitet. Dennoch übertreffen Alkydharze mit organischen Lösungsmitteln wasserlösliche Harze in den Verarbeitungseigenschaften.
