nylige fremskridt i miljøvenlige Alkyd Nanokompositter mod “grønnere” belægninger

introduktion

alkydharpikser er de mest alsidige vegetabilske frøolie (VSO)-baserede polymere bindemidler finde applikationer maling og belægninger industri. De er polyesterbaserede materialer modificeret med olie eller olieafledte fedtsyrer. Alkydharpikser skylder deres brede anvendelser til deres alsidighed og evne til at konstruere en bred vifte af acceptable egenskaber med hensyn til brug af Belægningsindustrien. Alkyder tegner sig nu for ca .halvdelen af alle harpikser, der forbruges inden for beskyttende belægninger. Kemisk er alkydharpikser blevet defineret som reaktionsprodukt af kondensationspolymerisering af polyvalent alkohol, polybasisk syre og monobasisk fedtsyre (mættet eller umættet; Figur 1). De klassificeres bedst efter mængden af fedtsyre og phthalsyreanhydrid til stede (tabel 1) .

reaktionen af alkyd (Figur 1) er baseret på tre grundlæggende grundlæggende byggesten:

1. VSO eller tilsvarende fedtsyrer (i procent): hørfrø (linolensyre/linolsyre 40/35), sojabønne (linolsyre/oliesyre 55/28), høj (fedtsyre/kolofonium 50/40), ricinus (ricinolsyre/linolsyre 90/4), dehydreret ricinus (konjugeret fedtsyre/ricinolsyre 80/10), saflor (linolsyre/oliesyre 59/37), tung (elaeostearic/oliesyre 79/11), kokosnød (mættet/enumættet fedtsyre 91/6), samt andre ikke-traditionelle frøolier;

2. polyvalente alkoholer (polyoler): glycerol, pentaerythritol, sorbitol, ethylenglycol, neopentylglycol, trimethylolpropan og andre; og

3. polybasiske syrer (eller tilsvarende anhydrid): phthalic, isophthalic, adipic, maleinsyre, fumarsyre og trimellitisk anhydrid .

alkydharpikser har god farvefastholdelse, holdbarhed i udvendige finish, god vejrbestandighed og moderat modstandsdygtighed over for ætsende dampe, men viser dårlig modstandsdygtighed over for kemisk stænk og spild, især i alkalisk medium. Den termiske stabilitet af disse harpikser går op til 105 liter C . Egenskaberne af alkydbelægninger er hovedsageligt afledt af egenskaberne ved tørringsolier, der anvendes til fremstilling af harpikserne. Omfanget og typen af umættelse i tørring af oliefedtsyrer har en dybtgående virkning på egenskaberne af færdig alkyd. Harpiksens tørretid, hårdhed, farve og fugtresistivitet afhænger af graden af umættelse af den anvendte olie . Disse umættelsessteder er ansvarlige for hærdningen af alkydharpikser gennem autooksideringsproces (figur 2). Processen skaber de aktive frie radikaler, der fører til dannelsen af et tredimensionelt tværbundet netværk. .

standardalkyderne er normalt sojabønne-og linoliealkyder, som viser henholdsvis moderate og hurtigere tørringshastigheder. Førstnævnte har god farvefastholdelse, mens sidstnævnte reducerer kravet om farvefastholdelse. Dehydreret ricinus og sojabønneoliebaserede alkyder bruges til bagt finish. Disse alkyder i kombination med urinstofformaldehyd og melaminformaldehydharpiks udviser kortere bagningstid og producerer hårdere film. Til lys farve og maksimal farvefastholdelse kan der anvendes ikke-tørrende olier, såsom kokosnød, ricinus og bomuldsfrø. Alkyd af denne type tørrer ikke på grund af den ikke-iltende karakter af den overordnede VSO. De skal blandes med nogle tværbindere og bages med aminharpiks, såsom urinstof eller melaminformaldehyd, ved høj temperatur (figur 3).

ikke-tørrende VSO-baserede alkyder anvendes også som harpiksholdige Blødgørere og andre polymerer af laktype. Tung og oiticica i kombination med andre VSO-baserede alkyder viser hurtigere tørring og opnår tidligere hårdhed. Saflor olie-baseret alkyd har fremragende tørring egenskaber og farve fastholdelse . Udover disse er nogle ikke-traditionelle VSO-baserede alkyder, såsom nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), barbados møtrik (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (Samera indica), nigerseed (Guisotia) abyssinica), Babul (acacia arabica) og neem (Acacia Arabica) er blevet rapporteret og anvendt som belægningsmaterialer . Tobaksfrøolie er efter sigende blevet brugt i alkydforberedelse til rynket finish maling . Anvendelsen af pentaerythritol som en polyvalent alkohol producerer hurtigere tørring, større hårdhed, bedre glans og bedre vandmodstand end alkyder baseret på glycerol med samme fedtsyreindhold .

modifikationer af alkydharpikser udføres kontinuerligt for at opnå forbedrede mekaniske og kemiske resistensegenskaber, og disse systemer finder et bredt anvendelsesområde som korrosionsbeskyttende belægninger. Modifikationen med akrylmonomer, såsom styren, methylmethacrylat, vinyl toluen og andre, er blevet udført i vid udstrækning af forskere gennem umætning for at forbedre ydeevnen af harpikser op til det ønskede niveau . Butylmethacrylat-Co-maleinsyreanhydrid-copolymer-modificerede linfrø-og gummifrøoliealkyder gennem funktionelle grupper anvendes som co-hærdende harpikser med melaminformaldehydharpiks til fremstilling af belægningssammensætninger af bagningstype, hvorimod albisia benthmedium oliebaseret alkyd giver hærdet harpiks ved stuetemperatur med overlegne filmegenskaber . Modifikationen af alkyd med chloreret gummi resulterede i forbedret vedhæftning såvel som forbedret syre -, alkali-og vandmodstand. Kloreringen af sojabønne og A. benthoil-baseret alkyd omdannes til en lufttørrende, ikke-konverterbar filmform med forbedrede mekaniske egenskaber . Chain-stop alkyder fra opløsningsmiddel fraktioneret Argemonog gummi frø olie anvendes til speciale alkyd . Opvarmede gummifrøoliebaserede film viser fremragende modstandsdygtighed over for syre-og saltopløsning. Dens kombination med flydende formaldehydharpiks har forbedret tørringsevnen og kemisk resistens . Den phenol-modificerede alkydharpiks forbedrer glansretention såvel som vand-og alkaliresistens. Vandbårne og lufttørrende alkyder er også udviklet fra forskellige VSO med egenskaber svarende til deres opløsningsmiddelbårne modstykker og fundet anvendelse i maling og belægninger . Derudover kan alkydharpikser modificeres med epokser og polyurethaner eller andre termoplastiske harpikser for at give belægninger med forbedret ydeevne. For eksempel fremstilles urethanolier ved at reagere diglycerider med toluendiisocynat. De resulterende olier anvendes i alkydharpikspræparat eller som additiv til belægninger. Udover disse fremstilles også andre alkyder, såsom imidmodificeret alkyd, amidmodificeret alkyd, tetrachlorophthalsyreanhydridbaseret alkydharpiks med brandhæmmende egenskaber, keten-og eddikesyreanhydridmodifikation med terminale hydroksylgrupper af alkyd, sincchromat indeholdende alkydharpiks, triphenylphosphit indeholdende alkydharpiks med forbedrede farve-og tørreegenskaber, oliefri alkyder, ultraviolet (UV) let hærdeligt Pigmenteret alkydharpikslakpræparat, og maleinsyreanhydrid-cyclopentadien-addukt i alkydpræparater .

i de senere år er der på grund af bekymringer relateret til energiforbrug og miljøforurening, regler og lovgivninger, der leder os mod “bæredygtig udvikling” og innovationer, fokuseret på udvikling af (i) “grønnere” miljøvenlige materialer (ii) med forbedrede ydeevneegenskaber for at imødekomme nutidens krav. Miljøvenlige teknologier såsom høje faste stoffer, hypergrenede, vandbårne og UV-hærdelige bruges til at eliminere brugen og/eller genereringen af farlige kemikalier og emissioner, der er skadelige for miljøet. For at forbedre ydeevnen opnås inkluderingen af nanosiserede fyldstoffer som nanoreinforments. I denne sammenhæng har alkydernes verden også været vidne til større ændringer såsom skift til høje faste stoffer, hypergrenede, vandbårne og UV-hærdelige alkyder (Figur 1). I vores nylige gennemgangsartikler, vi har beskrevet alkyder og deres ændringer med hensyn til både ejendomsforbedringer og miljøvenlige tilgange, forekommer i det sidste årti . Dette manuskript giver en kort oversigt over miljøvenlige nylige fremskridt, der har fundet sted inden for alkyder og fokuserer også på Egenskaber og ydeevneegenskaber ved høje faste stoffer, hypergrenched, og vandbårne alkyd-nanokompositter sammen med de uudforskede områder i marken og mulige fremtidige forskningsretninger.