a környezetbarát alkid Nanokompozitok legújabb fejleményei a “zöldebb” bevonatok felé

Bevezetés

az alkidgyanták a legsokoldalúbb növényi magolaj (VSO) alapú polimer kötőanyagok alkalmazások keresése festékek és bevonatok ipar. Poliészter alapú anyagok, amelyeket olajjal vagy olajból származó zsírsavakkal módosítanak. Az alkidgyanták széles körű alkalmazhatóságuknak köszönhetik sokoldalúságukat és képességüket arra, hogy a Bevonatipar számára elfogadható tulajdonságok széles skáláját tervezzék. Az alkidok a védőbevonatok területén felhasznált összes gyanta körülbelül felét teszik ki . Kémiailag az alkidgyanták meghatározása többértékű alkohol, többbázisú sav és egybázisú zsírsav (telített vagy telítetlen; 1.ábra) kondenzációs polimerizációjának reakcióterméke. Legjobban a jelen lévő zsírsav és ftálsavanhidrid mennyisége alapján osztályozhatók (1. táblázat).

az alkid reakciója (1. ábra) három alapvető alapvető építőelemen alapul:

1. VSO vagy megfelelő zsírsavak (százalékban): lenmag (linolén/linolsav 40/35), szójabab (linolsav/olajsav 55/28), magas (zsírsav/gyanta 50/40), ricinolsav/linolsav 90/4), dehidratált ricinusolaj (konjugált zsírsav/ricinolsav 80/10), pórsáfrány (linolsav/olajsav 59/37), tung (elaeosztearinsav/olajsav 79/11), kókuszdió (telített/egyszeresen telítetlen zsírsav 91/6), valamint más nem hagyományos magvak olajok;

2. többértékű alkoholok (poliolok): glicerin, pentaeritrit, szorbit, etilénglikol, neopentilglikol, trimetilol-propán és mások; és

3. Többbázisú savak (vagy megfelelő anhidrid): ftálsav, izoftálsav, adipinsav, maleinsav, fumársavak és trimellitsavanhidrid .

az alkidgyanták jó színmegtartással, tartóssággal rendelkeznek a külső felületeken, jó időjárási ellenállással és mérsékelt ellenállással a maró füstökkel szemben, de gyenge ellenállást mutatnak a kémiai fröccsenéssel és kiömléssel szemben, különösen lúgos közegben. Ezeknek a gyantáknak a hőstabilitása 105cc-ig terjed . Az alkidbevonatok tulajdonságai elsősorban a gyanták gyártásához használt szárítóolajok tulajdonságaiból származnak. A szárítóolaj zsírsavak telítetlenségének mértéke és típusa mély hatással van a kész alkid tulajdonságaira. A gyanta száradási ideje, keménysége, színe és nedvességállósága a felhasznált olaj telítetlenségének mértékétől függ . Ezek a telítetlen helyek felelősek az alkidgyanták automatikus oxidációs folyamaton keresztüli kikeményedéséért (2.ábra). A folyamat létrehozza az aktív szabad gyököket, amelyek háromdimenziós térhálósított hálózat kialakulásához vezetnek. .

a standard alkidok általában szójabab és lenolaj alkidok, amelyek mérsékelt és gyorsabb szárítási sebességet mutatnak. Az előbbi jó színmegtartással rendelkezik, míg az utóbbi csökkenti a színmegtartás követelményét. Dehidratált ricinus és szójaolaj alapú alkidokat használnak a sült felületekhez. Ezek az alkidok karbamid-formaldehiddel és melamin-formaldehid gyantával kombinálva rövidebb sütési időt mutatnak, és keményebb fóliát eredményeznek. A világos szín és a maximális színvisszatartás érdekében nem szárító olajok, például kókuszdió, ricinus és gyapotmagok használhatók. Az ilyen típusú alkid nem szárad ki a szülő VSO nem oxidáló jellege miatt. Ezeket össze kell keverni néhány keresztkötővel, és amingyantával, például karbamiddal vagy melamin-formaldehiddel magas hőmérsékleten kell sütni (3.ábra).

a nem száradó VSO-alapú alkidokat gyantás lágyítóként és más lakk típusú polimerként is használják. A Tung és az oiticica más VSO-alapú alkidokkal kombinálva gyorsabb száradást és korábbi keménységet eredményez. A pórsáfrányolaj alapú alkid kiváló szárítási tulajdonságokkal és színmegtartással rendelkezik . Ezen kívül néhány nem hagyományos VSO-alapú alkid, például nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), barbados dió (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (Samera indica), nigerseed (Guizotia abyssinica), babulról (Acacia Arabica) és neem-ről (azardirachta indica) számoltak be, és bevonóanyagként használták őket . A dohánymagolajat állítólag alkidkészítésben használják ráncos festékekhez . A pentaeritritol többértékű alkoholként történő alkalmazása gyorsabb száradást, nagyobb keménységet, jobb fényességet és jobb vízállóságot eredményez, mint az azonos zsírsavtartalmú glicerin alapú alkidok .

az alkidgyanták módosításait folyamatosan végezzük a jobb mechanikai és kémiai ellenálló tulajdonságok elérése érdekében, és ezek a rendszerek széles körben alkalmazhatók korrózióvédő bevonatokként. Az akril monomerrel, például sztirollal, metil-metakriláttal, vinil-toluollal és másokkal végzett módosítást a kutatók széles körben elvégezték telítetlenséggel, hogy javítsák a gyanták teljesítményét a kívánt szintre . Butil-metakrilát-Ko-maleinsav-anhidrid kopolimer módosított lenmag-és gumimagolaj-alkidokat funkcionális csoportokon keresztül melamin-formaldehid gyantával együtt kikeményítő gyantaként használják sütés-típusú bevonó készítmények előállításához, míg az Albizia benthmedium olajalapú alkid szobahőmérsékleten kikeményített gyantát ad, kiváló filmtulajdonságokkal . Az alkid klórozott gumival történő módosítása jobb tapadást, valamint jobb sav -, lúg-és vízállóságot eredményezett. A szójabab és az A. benthoil alapú alkid klórozása levegőn száradó, nem átalakítható filmelőzővé alakul, javított mechanikai tulajdonságokkal . Az oldószerrel frakcionált Argemone-ból származó lánc-stop alkidokés a gumimagolajat speciális alkidokhoz használják . A fűtött gumimagolaj-alapú filmek kiváló ellenállást mutatnak a sav – és sóoldattal szemben. A kesudió héj folyékony formaldehid gyantával való kombinációja javította a szárítási képességet és a kémiai ellenállást . A fenollal módosított alkidgyanta javítja a fényvisszatartást, valamint a víz-és lúgállóságot. Vízben sütött és levegőn száradó alkidokat is kifejlesztettek különböző VSO-kból, amelyek tulajdonságai hasonlóak az oldószeres társaikhoz, és alkalmazást találtak a festékekben és a bevonatokban . Ezenkívül az alkidgyanták módosíthatók epoxiákkal, poliuretánokkal vagy más hőre lágyuló gyantákkal, hogy a bevonatok jobb teljesítményt nyújtsanak. Például az uretánolajokat úgy állítják elő, hogy a diglicerideket toluol-diizocináttal reagáltatják. A kapott olajokat alkidgyanta előállítására vagy bevonatok adalékanyagaként használják. Ezeken kívül más alkidokat is készítenek, mint például imiddel módosított alkid, amiddal módosított alkid, tetraklór-ftalin-anhidrid alapú alkidgyanta tűzálló tulajdonságokkal, ketén és ecetsav-anhidrid módosítás alkid terminális hidroxilcsoportjaival, cink-kromát alkidgyanta, trifenil-foszfit alkidgyanta jobb szín-és szárítási tulajdonságokkal, olaj nélküli alkidok, ultraibolya (UV) fény keményíthető pigmentált alkidgyanta laquer készítmény és maleinsav anhidrid-ciklopentadién adduktum alkid készítményekben .

az elmúlt években az energiafogyasztással és a környezetszennyezéssel kapcsolatos aggályok, a “fenntartható fejlődés” és az innovációk felé vezető rendeletek és jogszabályok miatt az erőfeszítések arra irányulnak, hogy (I) “zöldebb”, környezetbarát anyagokat fejlesszenek ki, (ii) jobb teljesítményjellemzőkkel, hogy megfeleljenek a mai igényeknek. Környezetbarát technológiákat, például magas szilárdanyag-tartalmú, hiperágazatú, vízben terjedő és UV-gyógyítható technológiákat alkalmaznak a veszélyes vegyi anyagok és a környezetre káros kibocsátások használatának és/vagy keletkezésének kiküszöbölésére. A teljesítmény javítása érdekében a nanosizált töltőanyagok nanoreinforcementsként történő felvétele folyamatban van. Ebben az összefüggésben az alkidok világa nagyobb változásoknak is tanúja volt, mint például a magas szilárdanyag -, hiperágú, vízben és UV-ben gyógyítható alkidokra való áttérés (1.ábra). Legutóbbi áttekintő cikkeinkben leírtuk az alkidokat és azok módosításait mind az ingatlanfejlesztések, mind a környezetbarát megközelítések szempontjából, amelyek az elmúlt évtizedben fordultak elő . Ez a kézirat rövid áttekintést nyújt az alkidokkal kapcsolatos legújabb környezetbarát fejleményekről, valamint a magas szilárdanyag -, hiperágú és vízben terjedő alkid nanokompozitok tulajdonságaira és teljesítményjellemzőire, valamint a terület felderítetlen területeire és a lehetséges jövőbeli kutatási irányokra összpontosít.