recente ontwikkelingen in milieuvriendelijke Alkydnanocomposieten naar “groenere” Coatings

Inleiding

alkydharsen zijn de meest veelzijdige groentezaadolie (vso)-gebaseerde polymere bindmiddelen vinden toepassingen verf en coatings industrie. Het zijn polyester-gebaseerde materialen gemodificeerd met olie of olie afgeleide vetzuren. Alkydharsen hebben hun brede toepassingen te danken aan hun veelzijdigheid en het vermogen om een breed scala aan aanvaardbare eigenschappen te ontwikkelen in termen van gebruik door de coatingsindustrie. Alkyden zijn nu goed voor ongeveer de helft van alle harsen die op het gebied van beschermende coatings worden verbruikt . Chemisch zijn alkydharsen gedefinieerd als reactieproduct van condensatiepolymerisatie van meerwaardige alcohol, meerbasisch zuur en monobasisch vetzuur (verzadigd of onverzadigd; figuur 1). Zij worden het best ingedeeld op basis van de aanwezige hoeveelheid vetzuur en ftaalzuuranhydride (Tabel 1) .

de reactie van alkyd (figuur 1) is gebaseerd op drie fundamentele bouwstenen:

1. VSO of overeenkomstige vetzuren (in procenten): lijnzaad (linoleenzuur/linolzuur 40/35), soja (linolzuur/oliezuur 55/28), hoog (vetzuur/hars 50/40), castor (ricinolzuur/linolzuur 90/4), gedehydrateerde wiel (geconjugeerde vetzuren/ricinolzuur 80/10), saffloerolie (linolzuur/oliezuur 59/37), tung (elaeostearic/oliezuur 79/11), kokos (verzadigde/onverzadigde vetzuur 91/6), evenals andere niet-traditionele zaden, oliën;

2. Meerwaardige alcoholen (polyolen): glycerol, pentaerythritol, sorbitol, glycerine, neopentyl glycol, trimethylol propane, en anderen; en

3. Polybasic zuren (of overeenkomstige anhydride): ftalic, isophtalic, adipic, maleic, fumaric zuren, en trimellitic anhydride .

alkydharsen hebben een goede kleurretentie, duurzaamheid in buitenafwerkingen, goede weersbestendigheid en matige weerstand tegen corrosieve dampen, maar vertonen een slechte weerstand tegen chemische spatten en morsen, vooral in alkalisch medium. De thermische stabiliteit van deze harsen gaat tot 105°C . De eigenschappen van alkydcoatings zijn voornamelijk afgeleid van de eigenschappen van droogoliën die bij de vervaardiging van de harsen worden gebruikt. De mate en de aard van de onverzadiging in het drogen van olie vetzuren hebben een diepgaand effect op de eigenschappen van afgewerkte alkyd. De droogtijd, hardheid, kleur en vochtbestendigheid van de hars hangt af van de mate van onverzadiging van de gebruikte olie . Deze onverzadigingsplaatsen zijn verantwoordelijk voor het uitharden van alkydharsen door middel van auto-oxidatie (Figuur 2). Het proces creëert de actieve vrije radicalen die leiden tot de vorming van een driedimensionaal cross-linked netwerk. .

de standaardalkyden zijn meestal soja-en lijnoliealkyden, die respectievelijk matig en sneller drogen. De eerste heeft een goede kleurretentie, terwijl de laatste de kleurretentievereiste vermindert. Gedehydrateerde alkyden op basis van ricinusolie en soja worden gebruikt voor gebakken afwerkingen. Deze alkyden in combinatie met ureumformaldehyde en melamine formaldehyde hars vertonen kortere baktijd en produceren hardere film. Voor lichte kleur en maximale kleurretentie kunnen niet-droge oliën, zoals kokosnoot, ricinuszaad en katoenzaad, worden gebruikt. De alkyd van dit type droogt niet vanwege het niet-oxiderende karakter van de ouder VSO. Ze moeten worden gemengd met een aantal cross-linkers en gebakken met amine hars, zoals ureum of melamine formaldehyde, op hoge temperatuur (Figuur 3).

alkyden op VSO-basis worden ook gebruikt als harsachtige weekmakers en andere lakachtige polymeren. Tung en oiticica in combinatie met andere vso-gebaseerde alkyden laten een snellere droging zien en bereiken een snellere hardheid. Alkyd op basis van saffloerolie heeft uitstekende droogeigenschappen en kleurbehoud . Naast deze, een aantal niet-traditionele VSO-gebaseerd alkyds, zoals nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), barbados moer (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (Samera indica), nigerseed (Guizotia abyssinica), babul (Acacia arabica) en neem (Azardirachta indica), gerapporteerd en gebruikt als coating materialen . Tabakszaadolie is naar verluidt gebruikt in alkydvoorbereiding voor gerimpelde lakken . Het gebruik van pentaerytritol als polyhydrische alcohol produceert snellere droging, grotere hardheid, betere glans en betere waterbestendigheid dan alkyden op basis van glycerol met gelijk vetzuurgehalte .

wijzigingen van alkydharsen worden continu uitgevoerd om betere mechanische en chemische bestendigheid te bereiken en deze systemen vinden een breed toepassingsgebied als corrosiewerende coatings. De modificatie met acrylmonomeer, zoals styreen, methylmethacrylaat, vinyltolueen, en anderen, is uitgebreid gedaan door onderzoekers door onverzadiging om de prestaties van harsen tot het gewenste niveau te verbeteren . Butylmethacrylaat-Co-maleïnezuuranhydride-copolymeer gemodificeerde lijnzaad-en rubberzaadoliealkyden door functionele groepen worden gebruikt als co-harsen met melamineformaldehydehars om coatingsamenstellingen van het baktype te bereiden, terwijl Albizia benthmedium alkydolie op basis van kamertemperatuur hars geeft, met superieure filmeigenschappen . De wijziging van alkyd met gechloreerd rubber resulteerde in verbeterde hechting evenals verbeterde zuur -, alkali-en waterbestendigheid. De chlorering van soja en A. benthoil-gebaseerde alkyd verandert in een aan de lucht drogende, niet-converteerbare filmvormer met verbeterde mechanische eigenschappen . Ketting-stop alkyden van oplosmiddelgefractioneerde Argemoneen rubberzaadolie worden gebruikt voor speciale alkyd . Verwarmde rubber zaad olie gebaseerde films vertonen een uitstekende weerstand tegen zuur en zout oplossing. De combinatie met cashewnoten shell vloeibare formaldehyde hars heeft het drogen vermogen en chemische weerstand verbeterd . De fenol-gemodificeerde alkydhars verbetert de glansretentie en de water-en alkalibestendigheid. Watergebakken en luchtdrogende alkyden zijn ook ontwikkeld op basis van verschillende VSO-eigenschappen die vergelijkbaar zijn met hun oplosmiddelhoudende tegenhangers en worden toegepast in verf en coatings . Bovendien kunnen alkydharsen worden gemodificeerd met epoxies en polyurethanen of andere thermoplastische harsen om coatings van betere prestaties te geven. Urethaanoliën worden bijvoorbeeld bereid door diglyceriden te reageren met tolueendiisocynaat. De resulterende oliën worden gebruikt in alkydhars of als additief voor coatings. Daarnaast worden ook andere alkyden bereid, zoals imide-gemodificeerde alkyd, amide-gemodificeerde alkyd, tetrachloorftaalzuuranhydride-gebaseerde alkydhars met brandvertragende eigenschappen, keteen-en azijnzuuranhydride modificatie met terminale hydroxylgroepen van alkydgroepen, zinkchromaat bevattende alkydhars, trifenylfosfiet bevattende alkydhars met verbeterde kleur-en droogeigenschappen, olieloze alkyden, ultraviolet (UV) licht hardenable gepigmenteerde alkydharslakpreparaat en maleïnezuuranhydride-cyclopentadieenadduct in alkydpreparaten .

in de afgelopen jaren zijn de inspanningen gericht op de ontwikkeling van (I) “groenere” milieuvriendelijke materialen (ii) met verbeterde prestatiekenmerken om aan de huidige eisen te voldoen. Milieuvriendelijke technologieën zoals hoge vaste stoffen, hyperbranched, watergedragen en UV-uithardend, worden gebruikt om het gebruik en/of de productie van gevaarlijke chemicaliën en emissies die schadelijk zijn voor het milieu te elimineren. Voor verbetering van de prestaties, wordt de opname van nanosized fillers als nanoreinvesteringen bereikt. In deze context is de wereld van alkyden ook getuige geweest van Grotere modificaties, zoals het overschakelen op hoge vaste stoffen, hyperbranched, watergedragen en UV-uithardende alkyden (figuur 1). In onze recente reviewartikelen hebben we alkyden en hun wijzigingen beschreven in termen van zowel vastgoedverbeteringen als milieuvriendelijke benaderingen, die zich in het afgelopen decennium hebben voorgedaan . Dit manuscript geeft een kort overzicht van milieuvriendelijke recente ontwikkelingen die hebben plaatsgevonden op het gebied van alkyden en richt zich ook op de eigenschappen en prestatiekenmerken van hoge vaste stoffen, hyperbranched, en watergedragen alkyd nanocomposieten samen met de onontgonnen gebieden in het veld en mogelijke toekomstige onderzoeksrichtingen.