Alkidinės dervos užima vieną iš pirmaujančių pozicijų kaip šiuolaikinių dažų ir lakų gamybos žaliava. Plėvelę formuojančios kompozicijos jų pagrindu turi platų pritaikymo spektrą. Dangos savybės priklauso nuo dervų ir lakų pusgaminių tipo. Labiausiai paplitusios modifikuotos kompozicijos, nes jos pasižymi aukštomis dekoratyvinėmis ir apsauginėmis savybėmis.
Aprašymas
Alkidinės dervos (arba alkidai) yra esteriai, susidarantys reaguojant daugiabrikiams alkoholiams su daugiabazinėmis rūgštimis arba jų anhidridais. Išvaizda jie yra labai klampi lipni masė, kurios spalva nuo tamsiai geltonos iki rudos.
Alkidai taip pat derinami su kitomis dervomis ir celiulioze (alkido-karbamido-formaldehidu, fenolio-alkidu, alkidų-akrilo kopolimerais ir kitais junginiais). Siekiant sumažinti paviršiaus įtempimą, į jų sudėtį pridedama butilo alkoholio, todėl gatavą produktą lengviau išpilti.
Cheminė sudėtis ir klasifikacija
Alkidinės dervos susistemintos pagal kelis kriterijus:
-
Dėl riebalų rūgščių sudėties: nemodifikuota (ftalatas) ir modifikuota.
- Pagal aliejaus kiekį: riebus (>60%), vidutinio riebumo (40-60%), liesas (35-60%), ypač liesas (<34%). Riebaliniai alkidai daugiausia ruošiami naudojant džiovinimo aliejų.
- Pagal alkoholio rūšį, kurios pagrindu gaunama kompozicija: gliftalio, ksiftalio, pentaftalio, etriftalio rūgštis.
- Pagal džiovinimo galimybes: džiovinimas ir nedžiovinimas.
- Pagal tirpinimo būdą: skiedžiamas organiniais tirpikliais arba vandeniu.
Alkidinės dervos cheminė sudėtis yra 40–60 % nelakių medžiagų tirpalas organiniuose tirpikliuose.
Funkcijos
Alkidų savybės priklauso nuo daugiabriaunio alkoholio rūšies, jo koncentracijos ir kitų komponentų buvimo. Aromatiniai komponentai suteikia šių junginių pagrindu pagamintoms dangoms kietumą ir atsparumą dilimui, alifatiniai polioliai – elastingumą, cikloalifatiniai struktūriniai vienetai – charakteristikų balansą.
Alkidinės dervos tirpalai pasižymi šiais parametrais:
- klampumas - 35-100 s (pagal VZ-4 viskozimetrą);
- molekulinė masė – 1500–5000 kDa;
- tankis - 0,9-1,05 g/cm3;
- kalio hidroksido, kuris yra pagrindinis aliejų kokybės rodiklis, kiekis ne didesnis kaip 20.
Kylant temperatūrai, alkidų klampumas mažėja ir atvirkščiai. Kuo mažesnis medžiagos riebalų kiekis, tuo blogiau ji tirpsta alifatiniuose ir nafteniniuose angliavandeniliuose.
Patobulinkite savybes
Nemodifikuoti alkidai sudaro kietas ir trapias plėveles, blogai tirpsta. Siekiant pagerinti jų savybes, į reakcijos mišinio sudėtį įvedami papildomi komponentai, kurie suteikia dangoms blizgesio, elastingumo, atsparumo vandeniui, tirpikliams, alyvoms ir atmosferos poveikiui, pagreitina džiūvimą kambario temperatūroje ir padidina sukibimą su pagrindine medžiaga. Modifikuotos alkidinės dervos gaunamos naudojant sėmenis, talo aliejų, tungų aliejų, saulėgrąžų aliejų, ricinų aliejų, medvilnės sėklų aliejų, kanifoliją, sintetines riebalų rūgštis.
Yra 3 pagrindiniai modifikavimo būdai:
- monomerų įvedimas į dervų gamybą;
- reaguojant gatavus alkidus su modifikuojančiomis medžiagomis;
- dervų maišymas su kitais plėvelės formuotojais.
Gauti
Alkidai sintetinami dviem būdais: alkoholizės ir riebalų rūgščių metodu.
Pirmuoju atveju procesas vyksta 3 etapais:
- Augalinio aliejaus arba jo riebiųjų rūgščių trigliceridų transesterifikavimas daugiahidročiais alkoholiais. Cheminė reakcija vyksta 240-260 °C temperatūroje ir dalyvaujant katalizatoriui. Gliftalio dervoms iš alkoholių gaminti naudojamas glicerinas, etriftalio dervoms - etriolis, pentaftalio dervoms - pentaeritritolis.
- Dalinių esterių esterifikavimas ftalio anhidridu, todėl susidaro rūgštinis esteris.
-
Poliesterifikacija su vandens išsiskyrimu ir alkidų susidarymu.
Antrasis dervų gamybos būdas yra riebalų rūgščių esterių ir polihidroksilių alkoholių esterinimas ir poliesterifikavimas.
Alkidiniai skiedikliai
Šie anglies junginiai naudojami kaip alkidinių dervų tirpikliai:
- alifatinis (heksanas, heptanas, C6-C12 parafinai);
- aromatiniai (benzenas, tirpiklis, toluenas, ksilenas ir kt.);
- terpenas (terpentinas);
- halogenintas (trichloretilenas, tetrachloretilenas, perchloretilenas);
- alyva (nefras, benzinas).
Žemai verdantys eteriai (etilo alkoholis, etilo acetatas), glikolio eteriai, ketonai (acetonas) taip pat gali būti naudojami kaip skiedikliai. Butanolis šiems tikslams netinka, nes jo molekulės pritraukia daug alkidinėse dervose esančio tirpiklio. Liesieji alkidai tirpsta tik aromatiniuose angliavandeniliuose, o riebaliniai alkidai – alifatiniuose.
Yra ir vandenyje tirpių dervų, kurių pagrindu gaminamos vandens pagrindu pagamintos dangos (karštai džiūstantys emaliai ir gruntai).
Programa
Pagrindinė alkidinių dervų paskirtis – dažų ir lakų (LKM) gamyba. Nemodifikuoti junginiai naudojami elektros izoliaciniams lakams ir klijams gaminti.
Nuodervos tirpalai gamina pusgaminius ir gatavus lakus, naudojamus pramonėje ir kasdieniame gyvenime.
Dažų medžiagos
Alkidinės dangos yra plačiausiai naudojamos iš visų medžiagų, kurių pagrindą sudaro polikondensacinės dervos. Kadangi pentaeritritolio alkoholis turi 4 hidroksilo grupes, alkidai, kurių sudėtyje yra pentaeritrito, greičiau kietėja ir sukuria blizgesnes dangas. Šiuo atžvilgiu pramonė daugiausia gamina dažų medžiagas, kurių pagrindą sudaro pentaftalio tipo alkidinės dervos. Naudojant daug aromatinių komponentų, užtikrinamas dangų kietumas ir atsparumas mechaniniam poveikiui.
Pigmentinės dangos alkidų pagrindu skirstomos į šias grupes:
- gliftalio (GF), pentaftalio (EF), etriftalio (ET) emaliai;
- dirvožemiai;
- glaistas.
Džiovinančios alkidinės dervos naudojamos kaip nepriklausomos dažų ir lakų plėvelės formuotojos, o nedžiūstančios – karbamidinių dervų ir celiuliozės nitratų sudėtyje (kad būtų pagerintas dangų elastingumas ir sukibimas su pagrindine medžiaga).
Dangų savybės priklauso nuo jų cheminės sudėties. Taigi riebesnės alkidinės dervos organiniuose tirpikliuose lengviau tepamos šepetėliu, turi padidintą elastingumą ir atsparumą oro sąlygoms, tačiau lėčiau džiūsta ir yra mažiau atsparios mineralinėms alyvoms. Didžiausias džiovinimo greitis būdingas dervoms, modifikuotoms tungu arba sėmenų sėmenimis. Alyva. Vidutinis alkidinių emalių džiūvimo laikas yra 24 valandos.
Specialus dažymas
Alkidinės dervos, priklausomai nuo sudedamųjų dalių sudėties, naudojamos šiems tikslams:
- Benzenkarboksirūgšties pagrindu (alyvos kiekis 38-50 % masės) - emaliai žemės ūkio mašinų, radiatorių dažymui, automobilių remontui. Labai atsparus blukimui ir oro sąlygoms.
- Sudėtyje yra 9,12-linolo ir 9,11-linolo rūgščių – įrangos remontas.
- Skinny – greitai džiūstantys vienkartiniai sluoksniai, gruntai, radiatoriaus dažai.
- Ant sėmenų aliejaus ir glicerino – antikorozinės dangos, spaudos dažai. Gali greitai išblukti veikiant saulės spinduliams, todėl dažniausiai naudojami gruntuose ir išlyginamuose mišiniuose.
- Sojų pupelių arba talo aliejaus pagrindu pagaminti viršutiniai sluoksniai, gerai atsparūs oro sąlygoms.
- Modifikuota natūraliomis dervomis (kanifolijos rūgštimis) – gruntų ir užpildų gamyba. Junginiai linkę blukti.
- Modifikuota stirenu, akrilatu - gruntai, glaistai, išlyginamieji mišiniai, dangos, skirtos dažyti laivams, įrangai, skarda, stiprių mechaninių įtempių veikiama mediena (parketo lakai, grindų emaliai, baldai); emalių pakavimas vamzdeliuose. Jie padidino atsparumą dilimui ir elastingumą.
Aplinkosaugos aspektai
Kadangi alkidinėse dervose yra organinių tirpiklių, jos kelia tam tikrą pavojų žmonių sveikatai ir aplinkai. Atliekant dažymo ir lakavimo darbus naudojant dažymo medžiagas jų pagrindu, būtina naudoti asmenines apsaugos priemones (dujokaukes, kombinezonus). Dažyti reikėtų patalpose, kuriose yra tiekimo ir ištraukiamoji ventiliacija.
Pagal tirpiklių toksiškumo lygį alkidai gali būti suskirstyti į 3 grupes:
- mažiausiai toksiškas (MPC=300-1000 mg/m3) – etilo eteris, alkoholis, benzinas;
- vidutinis toksiškumas (MPC=100-200 mg/m3) – acetonas, butilo eteris;
- labai toksiškas (MPC=20-50 mg/m3) – etilenglikolis, benzenas.
Užsienyje keliami aukšti dangų gamybos ekologiškumo reikalavimai, todėl šiuo metu vyksta darbai kuriant medžiagas su dideliu sausųjų medžiagų kiekiu ir vandens mišiniais. Tačiau alkidinės dervos su organiniais tirpikliais apdirbimo savybėmis vis tiek pranoksta vandenyje tirpias dervas.
