Alküüdvaigud on kaasaegsete värvide ja lakkide tootmise toorainena ühel juhtival kohal. Nendel põhinevatel kilet moodustavatel kompositsioonidel on lai kasutusala. Katte omadused sõltuvad vaikude ja pooltoodete lakkide tüübist. Kõige levinumad on modifitseeritud kompositsioonid, kuna neil on kõrged dekoratiivsed ja kaitsvad omadused.
Kirjeldus
Alküüdvaigud (või alküüdid) on estrid, mis tekivad mitmealuseliste alkoholide reaktsioonil mitmealuseliste hapete või nende anhüdriididega. Välimuselt on tegemist väga viskoosse kleepuva massiga, mille värvus on tumekollasest pruunini.
Alküüdid kombineeritakse ka teiste vaikude ja tselluloosiga (alküüd-uurea-formaldehüüd, fenool-alküüd, alküüd-akrüülkopolümeerid ja muud ühendid). Pindpinevuse vähendamiseks lisatakse nende koostisele butüülalkoholi, mis muudab valmistoote valamise lihtsamaks.
Keemiline koostis ja klassifikatsioon
Alküüdvaigud süstematiseeritakse mitme kriteeriumi järgi:
-
Rasvhapete olemasolu tõttu koostises: modifitseerimata (ftalaat) ja modifitseeritud.
- Õlisisalduse järgi: rasvane (>60%), keskmise rasvasisaldusega (40-60%), lahja (35-60%), eriti lahja (<34%). Rasvased alküüdid valmistatakse peamiselt kuivatavate õlidega.
- Vastav alt alkoholiliigile, mille alusel koostis saadakse: glüftaal-, ksüftaal-, pentaftaal-, etriftaalhape.
- Kuivatusvõime järgi: kuivatamine ja mittekuivamine.
- Vastav alt lahustamismeetodile: lahjendatud orgaaniliste lahustite või veega.
Alküüdvaigu keemiline koostis on 40–60% mittelenduvate ainete lahus orgaanilistes lahustites.
Funktsioonid
Alküüdide omadused sõltuvad mitmehüdroksüülse alkoholi tüübist, selle kontsentratsioonist ja muude komponentide olemasolust. Aromaatsed komponendid annavad nendel ühenditel põhinevatele katetele kõvaduse ja kulumiskindluse, alifaatsed polüoolid - elastsuse, tsükloalifaatsed struktuuriüksused - omaduste tasakaalu.
Alküüdvaigu lahuseid iseloomustavad järgmised parameetrid:
- viskoossus - 35-100 s (VZ-4 viskosimeetri järgi);
- molekulmass – 1500–5000 kDa;
- tihedus - 0,9-1,05 g/cm3;
- kaaliumhüdroksiidi kogus, mis on õlide kvaliteedi põhinäitaja, ei ületa 20.
Temperatuuri tõustes alküüdide viskoossus väheneb ja vastupidi. Mida madalam on aine rasvasisaldus, seda halvemini see lahustub alifaatsetes ja nafteensetes süsivesinikes.
Atribuutide täiustamine
Modifitseerimata alküüdid moodustavad kõvasid ja rabedaid kilesid, lahustuvad halvasti. Nende omaduste parandamiseks lisatakse reaktsioonisegu koostisesse lisakomponente, mis annavad katetele läike, elastsuse, vastupidavuse veele, lahustitele, õlidele ja ilmastikumõjudele, kiirendavad kuivamist toatemperatuuril ja suurendavad nakkumist alusmaterjaliga. Modifitseeritud alküüdvaigud saadakse linaseemnete, tallõli, tungõli, päevalilleõli, kastoorõli, puuvillaseemneõli, kampoli ja sünteetiliste rasvhapete abil.
On 3 peamist muutmismeetodit:
- monomeeride kasutuselevõtt vaigutootmises;
- valmis alküüdide reageerimisel modifitseerivate ainetega;
- vaikude segamine teiste kilemoodustajatega.
Võta vastu
Alküüde sünteesitakse kahel viisil: alkoholilüüsi ja rasvhapete meetodil.
Esimesel juhul toimub protsess 3 etapis:
- Taimeõli või selle rasvhapete triglütseriidide ümberesterdamine mitmehüdroksüülsete alkoholidega. Keemiline reaktsioon toimub temperatuuril 240-260 °C ja katalüsaatori juuresolekul. Alkoholidest glüftaalvaikude tootmiseks kasutatakse glütseriini, etriftaalvaikude jaoks - etriooli, pentaftaalvaikude jaoks - pentaerütritooli.
- Osaliste estrite esterdamine ftaalanhüdriidiga, mille tulemuseks on happeline ester.
-
Polüesterdamine vee eraldamise ja alküüdi moodustumisega.
Teine vaikude valmistamise meetod on rasvhapete estrite ja mitmehüdroksüülsete alkoholide esterdamine ja polüesterdamine.
Alküüdlahustid
Järgmised süsinikuühendid on alküüdvaikude lahustiteks:
- alifaatsed (heksaan, heptaan, C6-C12 parafiinid);
- aromaatsed (benseen, lahusti, tolueen, ksüleen ja teised);
- terpeen (tärpentin);
- halogeenitud (trikloroetüleen, tetrakloroetüleen, perkloroetüleen);
- õli (nefras, bensiin).
Madala keemistemperatuuriga eetreid (etüülalkohol, etüülatsetaat), glükooleetreid, ketoone (atsetoon) võib kasutada ka vedeldajatena. Butanool ei sobi nendeks eesmärkideks, kuna selle molekulid tõmbavad endasse suure koguse alküüdvaikudes sisalduvat lahustit. Lahjad alküüdid lahustuvad ainult aromaatsetes süsivesinikes, rasvalküüdid aga alifaatsetes.
Samuti on olemas vees lahustuvad vaigud, mille alusel toodetakse veepõhiseid katteid (kuumkuivavad emailid ja kruntvärvid).
Rakendus
Alküüdvaikude põhieesmärk on värvide ja lakkide (LKM) tootmine. Modifitseerimata ühendeid kasutatakse elektriisolatsioonilakkide ja liimide tootmiseks.
Alatesvaigulahustega valmistatakse pool- ja viimistletud lakke, mida kasutatakse tööstuses ja igapäevaelus.
Värvimaterjalid
Alküüdkatted on polükondensatsioonivaikudel põhinevatest materjalidest kõige laialdasem alt kasutatavad. Kuna pentaerütritooli alkoholil on 4 hüdroksüülrühma, kõvenevad pentaerütritooli sisaldavad alküüdid kiiremini ja annavad läikivama katte. Sellega seoses toodab tööstus peamiselt pentafta altüüpi alküüdvaikudel põhinevaid värvimaterjale. Suure hulga aromaatsete komponentide kasutamine tagab katete kõvaduse ja vastupidavuse mehaanilisele pingele.
Alküüdidel põhinevad pigmentkatted jagunevad järgmistesse rühmadesse:
- glüftaal (GF), pentaftaal (EF), etriftaal (ET) emailid;
- mullad;
- kitt.
Kuivavaid alküüdvaikusid kasutatakse iseseisvate kilemoodustajatena värvide ja lakkide jaoks ning mittekuivavaid vaiku kasutatakse karbamiidvaikude ja tselluloosnitraatidega preparaatides (et parandada katte elastsust ja nakkumist alusmaterjaliga).
Katete omadused sõltuvad nende keemilisest koostisest. Seega on rasvasemad alküüdvaigud orgaanilistes lahustites lihtsam pintsliga peale kanda, neil on suurenenud elastsus ja ilmastikukindlus, kuid kuivavad aeglasem alt ja vähem vastupidavad mineraalõlidele. Maksimaalne kuivamiskiirus on tüüpiline tung- või linaseemnetega modifitseeritud vaikudele.õli. Alküüdemailide keskmine kuivamisaeg on 24 tundi.
Spetsiifiline värvimine
Alküüdvaikusid kasutatakse olenev alt komponendi koostisest järgmistel eesmärkidel:
- Bensoehappe baasil (õlisisaldus 38-50% massist) - emailid põllutöömasinate, radiaatorite värvimiseks, autode remondiks. Väga pleekimis- ja ilmastikukindel.
- Sisaldab 9,12-linoolhapet ja 9,11-linoolhapet – seadmete remont.
- Skinny – kiiresti kuivavad ühekordsed värvid, krundid, radiaatorivärv.
- Linaseemneõlil ja glütseriinil – korrosioonivastased katted, trükivärvid. Võib päikesevalguse käes kiiresti tuhmuda, seetõttu kasutatakse neid kõige sagedamini kruntvärvides ja tasandusmassides.
- Hea ilmastikukindlusega soja- või tallõlipõhised pealislakid.
- Modifitseeritud looduslike vaikudega (kampolhapetega) – kruntvärvide ja täiteainete tootmine. Ühendid on altid pleekimisele.
- Muudetud stüreeniga, akrülaadiga - krundid, pahtlid, tasandussegud, katted laevade värvimiseks, seadmed, plekk, tugevale mehaanilisele pingele allutatud puit (parketilakid, põrandaemailid, mööbel); emailide pakendamine torudesse. Neil on suurenenud kulumiskindlus ja elastsus.
Keskkonnaaspektid
Kuna alküüdvaigud sisaldavad orgaanilisi lahusteid, kujutavad need endast teatud ohtu inimeste tervisele ja keskkonnale. Värvi- ja lakitööde tegemisel nende baasil valmistatud värvimismaterjale kasutades on vajalik kasutada isikukaitsevahendeid (gaasimaskid, kombinesoonid). Värvimine peaks toimuma sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooniga ruumides.
Sõltuv alt lahustite toksilisuse tasemest võib alküüdid jagada 3 rühma:
- kõige vähem mürgine (MPC=300-1000 mg/m3) – etüüleeter, alkohol, bensiin;
- keskmine toksilisus (MPC=100-200 mg/m3) – atsetoon, butüüleeter;
- väga mürgine (MPC=20-50 mg/m3) – etüleenglükool, benseen.
Välismaal on pinnakatete valmistamisel kõrged nõuded keskkonnasõbralikkusele, seetõttu käib praegu töö kõrge kuivainesisaldusega materjalide ja veepõhise koostisega materjalide loomisel. Siiski on orgaaniliste lahustitega alküüdvaigud töötlemisomadustelt paremad kui vees lahustuvad vaigud.
