Les résines alkydes occupent l'une des principales positions en tant que matière première pour la production de peintures et vernis modernes. Les compositions filmogènes à base de ceux-ci ont une large gamme d'applications. Les propriétés du revêtement dépendent du type de résines et de vernis semi-finis. Les plus répandues sont les compositions modifiées, car elles ont de hautes qualités décoratives et protectrices.
Description
Les résines alkydes (ou alkydes) sont des esters résultant de la réaction d'alcools polyhydriques avec des acides polybasiques ou leurs anhydrides. En apparence, il s'agit d'une masse collante très visqueuse, dont la couleur va du jaune foncé au brun.
Les alkydes sont également associés à d'autres résines et à la cellulose (alkyde-urée-formaldéhyde, phénol-alkyde, copolymères alkyde-acrylique et autres composés). Pour réduire la tension superficielle, de l'alcool butylique est ajouté à leur composition, ce qui facilite le coulage du produit fini.
Composition chimique et classification
Les résines alkydes sont systématisées selon plusieurs critères:
- Par la présence d'acides gras dans la composition: non modifié (phtalate) et modifié.
- Par teneur en huile: gras (>60 %), gras moyen (40-60 %), maigre (35-60 %), extra-maigre (<34 %). Les alkydes gras sont principalement préparés avec des huiles siccatives.
- Selon le type d'alcool à base duquel la composition est obtenue: glyphthalique, xyphtalique, pentaphtalique, étriphtalique.
- Par capacité de séchage: séchage et non séchage.
- Selon la méthode de dissolution: dilué avec des solvants organiques ou de l'eau.
La composition chimique de la résine alkyde est une solution à 40-60% de substances non volatiles dans des solvants organiques.
Caractéristiques
Les propriétés des alkydes dépendent du type d'alcool polyhydrique, de sa concentration et de la présence d'autres composants. Les composants aromatiques confèrent aux revêtements basés sur ces composés dureté et résistance à l'usure, polyols aliphatiques - élasticité, unités structurelles cycloaliphatiques - un équilibre de caractéristiques.
Les solutions de résine alkyde sont caractérisées par les paramètres suivants:
- viscosité - 35-100 s (selon le viscosimètre VZ-4);
- poids moléculaire - 1500-5000 kDa;
- densité - 0,9-1,05 g/cm3;
- la quantité d'hydroxyde de potassium, qui est le principal indicateur de la qualité des huiles, ne dépasse pas 20.
Lorsque la température augmente, la viscosité des alkydes diminue et vice versa. Plus la teneur en matières grasses d'une substance est faible, plus elle se dissout dans les hydrocarbures aliphatiques et naphténiques.
Améliorer les propriétés
Les alkydes non modifiés forment des films durs et cassants, se dissolvent mal. Pour améliorer leurs qualités, des composants supplémentaires sont introduits dans la composition du mélange réactionnel, qui confèrent aux revêtements brillance, élasticité, résistance à l'eau, aux solvants, aux huiles et aux intempéries, accélèrent le séchage à température ambiante et augmentent l'adhérence avec le matériau de base. Les résines alkydes modifiées sont obtenues à partir de graines de lin, de tall oil, d'huile de tung, d'huile de tournesol, d'huile de ricin, d'huile de coton, de colophane, d'acides gras synthétiques.
Il existe 3 principales méthodes de modification:
- introduction de monomères dans la production de résine;
- en faisant réagir des alkydes finis avec des agents modificateurs;
- mélange de résines avec d'autres agents filmogènes.
Recevoir
Les alkydes sont synthétisés de deux manières: par alcoolyse et par la méthode des acides gras.
Dans le premier cas, le processus se déroule en 3 étapes:
- Transestérification d'huile végétale ou de triglycérides de ses acides gras avec des alcools polyhydriques. La réaction chimique a lieu à une température de 240-260 °C et en présence d'un catalyseur. Pour la production de résines glyphthaliques à partir d'alcools, la glycérine est utilisée, pour les résines étriphtaliques - étriol, pour les résines pentaphtaliques - pentaérythritol.
- Estérification d'esters partiels avec de l'anhydride phtalique, donnant un ester acide.
- Polyestérification avec libération d'eau et formation d'alkyde.
La deuxième méthode de production de résines est l'estérification et la polyestérification d'esters d'acides gras et d'alcools polyhydriques.
Diluants alkydes
Les composés carbonés suivants servent de solvants pour les résines alkydes:
- aliphatique (hexane, heptane, paraffines C6-C12);
- aromatique (benzène, solvant, toluène, xylène et autres);
- terpène (térébenthine);
- halogéné (trichloroéthylène, tétrachloroéthylène, perchloroéthylène);
- pétrole (nefras, essence).
Les éthers à bas point d'ébullition (alcool éthylique, acétate d'éthyle), les éthers de glycol, les cétones (acétone) peuvent également être utilisés comme diluants. Le butanol ne convient pas à ces fins, car ses molécules attirent à elles une grande quantité du solvant contenu dans les résines alkydes. Les alkydes maigres ne se dissolvent que dans les hydrocarbures aromatiques, tandis que les alkydes gras se dissolvent dans les aliphatiques.
Il existe également des résines solubles dans l'eau, sur la base desquelles sont fabriqués des revêtements à base d'eau (émaux et apprêts à séchage à chaud).
Demande
Le but principal des résines alkydes est la production de peintures et de vernis (LKM). Les composés non modifiés sont utilisés pour la fabrication de vernis et d'adhésifs isolants électriques.
Depuisles solutions de résine permettent de fabriquer des vernis semi-finis et finis utilisés dans l'industrie et la vie quotidienne.
Matériaux de peinture
Les revêtements alkydes sont les plus utilisés de tous les matériaux à base de résines de polycondensation. Étant donné que l'alcool de pentaérythritol possède 4 groupes hydroxyle, les alkydes contenant du pentaérythritol durcissent plus rapidement et produisent des revêtements plus brillants. A cet égard, l'industrie produit principalement des matériaux de peinture à base de résines alkydes de type pentaphtalique. L'utilisation d'un grand nombre de composants aromatiques assure la dureté et la résistance des revêtements aux contraintes mécaniques.
Les revêtements pigmentés à base d'alkydes sont répartis dans les groupes suivants:
- émaux glyphthaliques (GF), pentaphtaliques (EF), etrifthaliques (ET);
- sols;
- mastic.
Les résines alkydes siccatives sont utilisées comme agents filmogènes indépendants pour les peintures et les vernis, et celles non siccatives sont utilisées dans les formulations avec des résines de carbamide, des nitrates de cellulose (pour améliorer l'élasticité et l'adhérence des revêtements au matériau de base).
Les propriétés des revêtements dépendent de leur composition chimique. Ainsi, les résines alkydes plus grasses dans des solvants organiques sont plus faciles à appliquer au pinceau, ont une élasticité et une résistance aux intempéries accrues, mais sèchent plus lentement et sont moins résistantes aux huiles minérales. La vitesse de séchage maximale est typique des résines modifiées avec de l'abrasin ou des graines de lin.huile. Le temps de séchage moyen des émaux alkydes est de 24 heures.
Peinture spécifique
Les résines alkydes, selon la composition du composant, sont utilisées aux fins suivantes:
- À base d'acide benzoïque (teneur en huile 38-50% en poids) - émaux pour la peinture de machines agricoles, radiateurs, réparations automobiles. Très résistant à la décoloration et aux intempéries.
- Contenant des acides 9,12-linoléique et 9,11-linoléique - réparation d'équipements.
- Skinny - couches simples à séchage rapide, apprêts, peinture de radiateur.
- Sur l'huile de lin et la glycérine - revêtements anti-corrosion, encres d'imprimerie. Peuvent s'estomper rapidement lorsqu'ils sont exposés au soleil, ils sont donc le plus souvent utilisés dans les apprêts et les composés de nivellement.
- Topcoats à base de soja ou de tall oil avec une bonne résistance aux intempéries.
- Modifié avec des résines naturelles (acides colophanes) - production d'apprêts et de charges. Les composés sont sujets à la décoloration.
- Modifié avec du styrène, de l'acrylate - apprêts, mastics, enduits de nivellement, revêtements pour la peinture de navires, équipements, tôles, bois soumis à de fortes contraintes mécaniques (vernis pour parquets, émaux pour sols, meubles); conditionnement des émaux en tubes. Ils ont une résistance accrue à l'abrasion et à l'élasticité.
Aspects environnementaux
Étant donné que les résines alkydes contiennent des solvants organiques, elles présentent un certain danger pour la santé humaine et l'environnement. Lors de travaux de peinture et de vernis avec des matériaux de peinture à base de ceux-ci, il est nécessaire d'utiliser un équipement de protection individuelle (masques à gaz, combinaisons). La peinture doit être effectuée dans des pièces dotées d'une ventilation d'alimentation et d'extraction.
Selon le niveau de toxicité des solvants, les alkydes peuvent être divisés en 3 groupes:
- le moins toxique (MPC=300-1000 mg/m3) – éther éthylique, alcool, essence;
- toxicité moyenne (MPC=100-200 mg/m3) – acétone, éther butylique;
- hautement toxique (MPC=20-50 mg/m3) – éthylène glycol, benzène.
À l'étranger, les exigences en matière de respect de l'environnement pour la production de revêtements sont élevées. Par conséquent, des travaux sont actuellement en cours pour créer des matériaux à haute teneur en matière sèche et des compositions à base d'eau. Cependant, les résines alkydes avec des solvants organiques surpassent toujours les résines solubles dans l'eau en termes de propriétés de traitement.
