Алкиды

Алкиды стали одними из самых первых синтетических полимеров, которые начали применять в технологии покрытий. Выяснилось, что преобразование жирных кислот масел или масел в структуру сложного полиэфира является очень полезной процедурой. Таким образом, значительно улучшаются механические качества, долговечность и скорость высыхания данных связующих, по сравнению с масляносмоляными связующими и маслами.

 

Хотя сейчас для более суровых условий эксплуатации на рынке представлены более сложные полимеры с улучшенными качествами, алкиды все еще занимают свою нишу в сфере производства пленкообразователей. Это объясняется тем, что для производства алкидов применяется возобновляемое природное сырье. Также не стоит забывать о возможности производства самых разных композиций.

 

Жирные алкиды, которые иногда применяют в сочетании с другими модифицированными алкидами для того, чтобы увеличивать уровень твердости пленок или изменять реологические качества, являются главным типом пленкообразователей в органорастворимых лакокрасочных материалах для декоративных покрытий. Тощие алкиды все еще применяются в больших количествах в производстве лакокрасочных материалов горячей сушки для автомобильной промышленности. На производстве их также применяют в комбинации с меламиноформальдегидными отверждающимися смолами.

 

Масла не могут взаимодействовать с полиэфиром. Именно поэтому включить их в структуру алкида не представляется возможным. Для этого требуется специальная модификация, которая реализуется заблаговременно. Можно применять жирные кислоты, которые получаются омылением масел, особенно при использовании глицерина. Впрочем, это достаточно дорогостоящий метод.

 

Разработан и пользуется очень большой популярностью моноглицеридный метод. Он подразумевает модификацию масла на первом этапе. В данном случае глицерин и масло берутся в молярном соотношении 2:1. Они начинают взаимодействовать при температуре около 240 градусов оп Цельсию в присутствии главного катализатора (свинцового глета, гидроксида натрия и др.), образуя «моноглицерид», моноэфир жирной кислоты и глицерина.

 

На практике реакция до завершения не доходит. Именно поэтому в продукте присутствует равновесная смесь веществ, которая включает в себя моно и диглицериды, полиол и масло. Если в реакции применяется другой полиол вместо глицерина, к примеру,  пентаэритрит для жирных алкидов, таким же образом реализуют этап получения «моноглицерида» с таким количеством полиола, чтобы на данном этапе получить главный продукт с двумя гидроксильными группами.

 

Отдельного описания заслуживает проверка достаточной глубины реакции. Ее анализируют на основе растворимости в спирте – в нем не должно быть никаких выделений свободного масла. В определенных ситуациях с такими полиолами, как пентаэритрит, проверка растворимости хороших результатов не дает. Именно поэтому реакцию следует проводить в не большом объеме в широкогорлой колбе. В ней должны быть правильно подобранные пропорции полиосновной кислоты и «моноглицерида». Это делается для реализации проверки возможности получения нужного конечного продукта без риска образования геля. Определенные виды масел нельзя выдерживать при повышенной температуре на данном этапе долгое время. Также важно отметить, что важно свести к общему стандарту время реакции и скорость нагрева. Это поможет обеспечить предсказуемое и воспроизводимое поведение на следующем этапе. 

 

Синтез конечного пленкообразователя реализуют посредством прибавления дополнительного количества полиола и двухосновной кислоты на этапе «уплотнения». На данном этапе идет реакция полиэтерификации; воду, которая образуется в качестве побочного продукта, должна быть удалена. Данная реакция приводит к тому, что постепенно начинает формироваться структура полимера (алкида). Таким образом, это сопровождается ростом уровня вязкости. Реакцию в растворителе проводят до тех пор, пока не удастся достигнуть нужного уровня вязкости продукта при определенной температуре и концентрации. 

 

Моноглицеридный метод, который описан выше, используют для того, чтобы получать жирные алкиды. «Жирнокислотный» метод чаще используется для образования менее жирных алкидов, для которых вместо глицерина нужны другие полиолы. Данный метод отличается большей простотой. Он подразумевает прямую загрузку всех компонентов, включая жирную кислоту (не масло).

 

Впрочем, возможны также и другие методы, к примеру, ацидолиз. В этом случае сначала масло реагирует с полиосновной кислотой до взаимодействия с полиолом. Данный метод широкого распространения не получил. Если в структуру алкида требуется включить тунговое масло, использование моноглицеридного метода является очень опасным. Все дело в том, что в этом случае возможно чрезмерно повысить уровень вязкости. Возможным вариантом является применение смеси жирной кислоты с маслом. К примеру, проводят в одну стадию реакцию смеси тунгового масла со значительным количеством жирной кислоты, полиола и двух основной кислоты. Если уровень концентрации низок, то при такой переработке характерна переэтерификация масла на уровне, который является достаточным для обеспечения его взаимодействия с полиэфиром и образования прозрачного конечного продукта.

 

Также предлагается метод производства алкидов, который заключается в постепенном (ступенчатом) добавлении компонентов. Это предоставляет возможность обеспечивать достижение более предпочтительного молекулярного веса и распределения реакционноспособных групп. При этом улучаются некоторые качества продукта. Считается, что данный метод является особенно эффективным в случае синтеза алкидных смол на таловом масле.