環境に優しいアルキドナノコンポジットの最近の進歩”より環境に優しい”コーティングに向けて

はじめに

アルキド樹脂は、最も汎用性の高い植物種子油(VSO)ベースの高分子結合剤は、アプリケーション塗料やコーティング業界を見つけます。 それらはオイルまたはオイルによって得られる脂肪酸と変更されるポリエステルベースの材料です。 アルキド樹脂は多様性および機能にコーティング工業によって使用法の点ではいろいろ受諾可能な特性を設計するために広い適用を負う。 アルキドは現在、保護コーティングの分野で消費されるすべての樹脂の約半分を占めています。 化学的には、アルキド樹脂は、多価アルコール、多塩基酸、および一塩基性脂肪酸(飽和または不飽和、図1)の縮合重合の反応生成物として定義されている。 それらは、存在する脂肪酸および無水フタル酸の量に応じて最もよく分類される(表1)。

Content
Type
Short alkyd Medium alkyd Long alkyd Very long alkyd
Fatty acid content 30–42 43–54 55–68 >68
Phthallic anhydride 37 30–37 20–30 <20

Table 1

Alkyd classification.

図1.

アルキド合成、ここで、R=脂肪酸鎖(飽和または不飽和)。 ここで、PA:無水フタル酸、Gly:グリセロールおよびTMPTMA:トリメチロールプロパントリメタクリレート。

アルキドの反応(図1)は、三つの基本的な基本的なビルディングブロックに基づいています:

  1. VSOまたは対応する脂肪酸(百分率): 亜麻仁(リノレン酸/リノール酸40/35)、大豆(リノール酸/オレイン55/28)、トール(脂肪酸/ロジン50/40)、ヒマシ(リシノール酸/リノール酸90/4)、脱水ヒマシ(共役脂肪酸/リシノール酸80/10)、ベニバナ(リノール酸/オレイン59/37)、トウ(エラオステアリン酸/オレイン79/11)、ココナッツ(飽和/一不飽和脂肪酸91/6)、ならびに他の非伝統的な種子油;

  2. 多価アルコール(ポリオール):グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン等

  3. 多塩基酸(または対応する無水物): フタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、および無水物トリメリット酸。

アルキド樹脂に腐食性の発煙への外部の終わりでよい色の保持、耐久性、よい風化の抵抗および適当な抵抗がありますが、アルカリ媒体の化学しぶき これらの樹脂の熱安定性は105°C.に上がります。 アルキドコーティングの特性は、主に樹脂の製造に使用される乾燥油の特性に由来する。 乾燥油脂肪酸の不飽和の程度および種類は、完成したアルキドの特性に大きな影響を及ぼす。 樹脂の乾燥時間、硬度、色、および水分抵抗率は、使用される油の不飽和の程度に依存する。 これらの不飽和部位は、自己酸化プロセスによるアルキド樹脂の硬化に関与している(図2)。 このプロセスは、三次元架橋ネットワークの形成につながる活性フリーラジカルを作成します。 .

図2.

アルキドの自動酸化。

標準的なアルキドは、通常、大豆および亜麻仁油のアルキドであり、それぞれ中程度およびより速い乾燥速度を示す。 前者は良好な色保持性を有するが、後者は色保持要件を減少させる。 脱水されたヒマシおよび大豆油ベースのアルキルは焼かれた終わりのために使用されます。 尿素ホルムアルデヒドおよびメラミンホルムアルデヒド樹脂と組み合わせたこれらのアルキルは、焼成時間が短く、より硬い膜を生成する。 薄い色および最高色の保持のために、ココナッツ、ヒマシおよび綿種子のような非乾燥オイルは、使用されるかもしれません。 このタイプのアルキドは親VSOのnonoxidizing特性のために乾燥しません。 これらは、いくつかのクロスリンカーとブレンドし、尿素やメラミンホルムアルデヒドなどのアミン樹脂で高温で焼成する必要があります(図3)。

図3.

アルキド樹脂とアミノ樹脂の反応を硬化させる。

非乾燥VSOベースのアルキルは、樹脂可塑剤および他のラッカータイプのポリマーとしても使用される。 他のVSOベースのアルキルを伴ってTungおよびoiticicaはより速い乾燥を示し、より早い硬度を達成します。 ベニバナ油ベースのアルキドは、優れた乾燥特性および色保持性を有する。 これらのほかに、nahar(Mesua ferreaLinn)、kamala(Mallotus phillipinensis)、mahua(Madhuca longifolia)、barbados nut(Jatropha curcas)、burra gokharu(Tribulus terrestris)、undi(Calophylum inophyllum)、karanja(Pongamia glabra)、karinotta(Samera indica)、nigerseed(Guizotia)などの非伝統的なVSOベースのアルキル基abyssinica),babul(ACACIA arabica),neem(azardirachtaindica)が報告され,コーティング材料として使用されている。 タバコ種子油は、しわのある仕上げ塗料のアルキド調製に使用されていると報告されている。 多価アルコールとしてpentaerythritolの使用は等しい脂肪酸の内容のグリセロールに基づいてアルキドより速い乾燥、より大きい硬度、よりよい光沢およびよりよい水

アルキド樹脂の改質は、機械的および化学的耐性の向上を達成するために継続的に行われており、これらのシステムは腐食保護コーティングとして広 スチレン、メタクリル酸メチル、ビニルトルエンなどのアクリルモノマーによる変性は、樹脂の性能を所望のレベルまで向上させるために、研究者によって不飽和化によって広範囲に行われている。 メラミンホルムアルデヒド樹脂との共硬化樹脂として官能基を介したブチルメタクリレート-コ-マレイン酸無水物共重合体変性亜麻仁およびゴム種子油アルキドを用いてベーキング型塗料組成物を調製したが,アルビジアベントメディウム油系アルキドは室温硬化樹脂を与え,優れた膜特性を有する。 アルキドを塩素化ゴムで修飾すると,接着性が改善され,酸,アルカリ,耐水性が改善された。 大豆およびA.のbenthoilベースのアルキドの塩素処理は改善された機械特性と前の空気乾燥、nonconvertibleフィルムに変形します。 溶媒分画されたArgemoneandのゴム製種油からの鎖停止アルキルは専門のアルキドのために使用されます。 加熱されたゴム種子油ベースの膜は、酸および塩溶液に対して優れた耐性を示す。 カシューナッツの貝の液体のホルムアルデヒドの樹脂とのその組合せは乾燥の能力および化学抵抗を改善しました。 フェノール変性アルキド樹脂は、光沢保持性および耐水性および耐アルカリ性を改善する。 水性焼成および空気乾燥アルキドはまた、それらの溶媒媒介の対応物と同様の特性を有する異なるVSOから開発され、塗料およびコーティングに適用され さらに、アルキド樹脂はエポキシおよびポリウレタンまたは他の熱可塑性樹脂と改善された性能のコーティングを与えるために変更することがで 例えば、ウレタン油は、ジグリセリドとトルエンジイソシネートとを反応させることによって調製される。 得られた油は、アルキド樹脂の調製に、またはコーティングのための添加剤として使用される。 これらの他にも、イミド変性アルキド、アミド変性アルキド、難燃性を有するテトラクロロフタル酸無水物系アルキド樹脂、アルキドの末端水酸基を有するケテンおよび無水酢酸変性、アルキド樹脂を含有するクロム酸亜鉛、色および乾燥特性を改善したアルキド樹脂を含有するトリフェニル亜リン酸塩、オイルレスアルキド、紫外線(U V)光硬化性色素アルキド樹脂ラッカー調製、無水マレイン酸シクロペンタジエン付加物などの他のアルキルも調製される。アルキド製剤。

近年、エネルギー消費や環境汚染に関する懸念、”持続可能な開発”やイノベーションに向けた規制や法律などから、(i)”環境に優しい”環境に優しい材料(ii)現在の要求に応えるための性能特性を向上させた材料の開発に注力しています。 高い固体のような環境に優しい技術が、hyperbranched、水上に浮かんだ、および紫外線治療が可能、環境に有害な危険な化学薬品および放出の使用や生成を除去する 性能の改善のために、nanoreinforcementsとしてnanosized注入口の包含は達成されています。 この文脈では、アルキドの世界はまた、高固体、ハイパーブランチ、水性およびUV硬化性アルキドへの切り替えなどのより大きな変更を目撃しています(図1)。 私たちの最近のレビュー記事では、我々は最後の十年に発生し、プロパティの強化と環境に優しいアプローチの両方の面でアルキドとその変更を説明して この原稿は、アルキドの分野で行われている環境に優しい最近の進歩の簡単な概要を提供し、また、フィールド内の未踏の領域と可能な将来の研究の方向と一緒に高固形分、ハイパーブランチ、および水性アルキドナノコンポジットの特性と性能特性に焦点を当てています。

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