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Introducción

Las resinas alquídicas son los aglutinantes poliméricos a base de aceite de semillas vegetales (VSO) más versátiles. Son materiales a base de poliéster modificados con aceite o ácidos grasos derivados del aceite. Las resinas alquídicas deben sus amplias aplicaciones a su versatilidad y capacidad para diseñar una amplia variedad de propiedades aceptables en términos de uso para la industria de recubrimientos. En la actualidad, los alquidos representan aproximadamente la mitad de todas las resinas consumidas en el campo de los recubrimientos protectores . Químicamente, las resinas alquídicas se han definido como producto de reacción de la polimerización por condensación de alcohol polihídrico, ácido polibásico y ácido graso monobásico (saturado o insaturado; Figura 1). Se clasifican mejor según la cantidad de ácido graso y anhídrido ftálico presentes (Tabla 1) .

La reacción de alquido (Figura 1) se basa en tres bloques de construcción fundamentales básicos:

1. VSO o ácidos grasos correspondientes (en porcentaje): semillas de lino (linolénico/linoleico 40/35), soja (linoleico/oleico 55/28), alto (ácido graso/colofonia 50/40), ricino (ricinoleico/linoleico 90/4), ricino deshidratado (ácido graso conjugado/ricinoleico 80/10), cártamo (linoleico/oleico 59/37), tung (elaeoesteárico/oleico 79/11), coco (saturado/ácido graso monoinsaturado 91/6), así como otros aceites de semillas no tradicionales;

2. Polialcoholes (polioles): glicerol, pentaeritritol, sorbitol, etilenglicol, neopentilenglicol, trimetilol propano y otros; y

3. Ácidos polibásicos (o anhídrido correspondiente): ácidos ftálico, isoftálico, adípico, maleico, fumárico y anhídrido trimelítico .

Las resinas alquídicas tienen buena retención de color, durabilidad en acabados exteriores, buena resistencia a la intemperie y resistencia moderada a humos corrosivos, pero muestran poca resistencia a salpicaduras y derrames químicos, especialmente en medios alcalinos. La estabilidad térmica de estas resinas alcanza los 105°C. Las propiedades de los recubrimientos alquídicos se derivan principalmente de las propiedades de los aceites cocidos utilizados en la fabricación de las resinas. El grado y el tipo de insaturación en los ácidos grasos del aceite de secado tienen un efecto profundo en las propiedades del alquídico acabado. El tiempo de secado, la dureza, el color y la resistividad a la humedad de la resina dependen del grado de insaturación del aceite utilizado . Estos sitios de insaturación son responsables del curado de resinas alquídicas a través del proceso de autooxidación (Figura 2). El proceso crea los radicales libres activos que conducen a la formación de una red reticulada tridimensional. .

Los alquídicos estándar suelen ser alquídicos de aceite de soja y de linaza, que muestran tasas de secado moderadas y más rápidas, respectivamente. El primero tiene una buena retención de color, mientras que el segundo reduce el requisito de retención de color. Los alquídicos a base de aceite de ricino y de soja deshidratados se utilizan para acabados horneados. Estos alquidos en combinación con formaldehído de urea y resina de formaldehído de melamina exhiben un tiempo de cocción más corto y producen una película más dura. Para el color claro y la máxima retención de color, se pueden usar aceites que no se secan, como el coco, el ricino y las semillas de algodón. El alquídico de este tipo no se seca debido al carácter no oxidante del OSV de origen. Deben mezclarse con algunos reticulantes y hornearse con resina de amina, como urea o formaldehído de melamina, a alta temperatura (Figura 3).

Los alquídicos no secantes basados en VSO también se utilizan como plastificantes resinosos y otros polímeros de tipo laca. Tung y oiticica en combinación con otros alquidos basados en VSO muestran un secado más rápido y alcanzan una dureza más temprana. El alquídico a base de aceite de cártamo tiene excelentes propiedades de secado y retención de color . Además de estos, algunos alquilos no tradicionales basados en VSO, como nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), nuez de barbados (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (Samera indica), semillas de niger (Guizotia abyssinica), babul (Acacia arábica), y neem (Azardirachta indica), han sido reportados y utilizados como materiales de recubrimiento . Se ha informado de que el aceite de semilla de tabaco se ha utilizado en la preparación de alquídicos para pinturas de acabado arrugado . El uso de pentaeritritol como alcohol polihídrico produce un secado más rápido, mayor dureza, mejor brillo y mejor resistencia al agua que los alquídicos basados en glicerol de igual contenido de ácidos grasos .

Las modificaciones de resinas alquídicas se llevan a cabo continuamente para lograr propiedades de resistencia mecánica y química mejoradas y estos sistemas encuentran un amplio campo de aplicación como recubrimientos protectores contra la corrosión. La modificación con monómero acrílico, como estireno, metacrilato de metilo, tolueno de vinilo y otros, ha sido realizada ampliamente por los investigadores a través de la insaturación para mejorar el rendimiento de las resinas hasta el nivel deseado . El copolímero de anhídrido co-maleico de metil metacrilato modificado con semillas de lino y aceite de semilla de caucho, a través de grupos funcionales, se utiliza como resinas de co-curado con resina de formaldehído de melamina para preparar composiciones de recubrimiento de tipo horneado, mientras que el alquido a base de aceite Albizia benthmedium proporciona resina curada a temperatura ambiente, con propiedades de película superiores . La modificación del alquídico con caucho clorado resultó en una mejor adhesión, así como en una mejor resistencia a los ácidos, álcalis y al agua. La cloración de soja y alquido a base de A. benthoil se transforma en un formador de película no convertible y secante al aire con propiedades mecánicas mejoradas . Los alquídicos de tope de cadena de Argemona fraccionada con solvente y el aceite de semilla de caucho se utilizan para el alquídico especial . Las películas a base de aceite de semilla de caucho calentadas muestran una excelente resistencia a la solución ácida y salina. Su combinación con la resina líquida de formaldehído de la cáscara de anacardo ha mejorado la capacidad de secado y la resistencia química . La resina alquídica modificada con fenol mejora la retención de brillo, así como la resistencia al agua y a los álcalis. También se han desarrollado alquilos a base de agua horneados y secados al aire a partir de diferentes OSV que tienen propiedades similares a sus contrapartes a base de solventes y se han encontrado aplicaciones en pinturas y recubrimientos . Además, las resinas alquídicas se pueden modificar con epóxicos y poliuretanos u otras resinas termoplásticas para proporcionar recubrimientos de mejor rendimiento. Por ejemplo, los aceites de uretano se preparan reaccionando diglicéridos con diisocinato de tolueno. Los aceites resultantes se utilizan en la preparación de resinas alquídicas o como aditivos para recubrimientos. Además de estos, también se preparan otros alquídicos, como alquídico modificado con imida, alquídico modificado con amida, resina alquídica a base de anhídrido tetracloroftálico con propiedades ignífugas, modificación de ceteno y anhídrido acético con grupos hidroxilos terminales de alquídicos, resina alquídica con cromato de zinc, resina alquídica con fosfito de trifenilo con propiedades de color y secado mejoradas, alquídicos sin aceite, preparación de laca de resina alquídica pigmentada endurecible con luz ultravioleta (UV) y anhídrido maleico-aducto de ciclopentadieno en preparados alquídicos .

En los últimos años, debido a las preocupaciones relacionadas con el consumo de energía y la contaminación ambiental, las regulaciones y legislaciones que nos dirigen hacia el «desarrollo sostenible» y las innovaciones, los esfuerzos se están centrando en el desarrollo de (i) materiales ambientalmente benignos «más ecológicos» (ii) con mejores características de rendimiento para satisfacer las demandas actuales. Se están utilizando tecnologías respetuosas con el medio ambiente, como las de alto contenido de sólidos, hiperbranqueado, transmitido por agua y curable por rayos UV, para eliminar el uso y/o la generación de productos químicos peligrosos y emisiones nocivas para el medio ambiente. Para mejorar el rendimiento, se está logrando la inclusión de cargas nanométricas como nanoreforcionamientos. En este contexto, el mundo de los alquidos también ha sido testigo de mayores modificaciones, como el cambio a alquidos con alto contenido de sólidos, hiperbramados, a base de agua y curables por rayos UV (Figura 1). En nuestros artículos de revisión recientes, hemos descrito los alquilos y sus modificaciones en términos de mejoras de propiedades y enfoques amigables con el medio ambiente, que ocurrieron en la última década . Este manuscrito proporciona una breve descripción de los avances recientes favorables al medio ambiente que han tenido lugar en el campo de los alquidos y también se centra en las propiedades y características de rendimiento de los nanocompuestos alquídicos con alto contenido de sólidos, hiperbramados y transmitidos por el agua, junto con las áreas inexploradas en el campo y las posibles direcciones de investigación futuras.