ostatnie postępy w dziedzinie przyjaznych dla środowiska nanokompozytów alkidowych w kierunku” bardziej ekologicznych ” powłok

wprowadzenie

żywice alkidowe są najbardziej wszechstronnym olejem z nasion warzyw (VSO) na bazie spoiwa polimerowego znaleźć zastosowania farby i powłoki przemysłu. Są to materiały na bazie poliestru modyfikowane olejem lub olejowymi kwasami tłuszczowymi. Żywice alkidowe zawdzięczają swoje szerokie zastosowanie swojej wszechstronności i zdolności do projektowania szerokiej gamy dopuszczalnych właściwości w zakresie stosowania przez przemysł powłok. Alkidy stanowią obecnie około połowę wszystkich żywic zużywanych w dziedzinie powłok ochronnych . Chemicznie, żywice alkidowe zostały zdefiniowane jako produkt reakcji polimeryzacji kondensacyjnej alkoholu wielowodorotlenowego, kwasu wielozasadowego i jednozasadowego kwasu tłuszczowego (nasyconego lub nienasyconego; Fig. 1). Są one najlepiej klasyfikowane w zależności od ilości kwasu tłuszczowego i bezwodnika ftalowego (Tabela 1) .

reakcja alkidu (ryc. 1) opiera się na trzech podstawowych składowych:

1. VSO lub odpowiadające im kwasy tłuszczowe (w procentach): lniany (linolenowy/linolowy 40/35), sojowy (linolowy/oleinowy 55/28), wysoki (kwas tłuszczowy/kalafonia 50/40), rycynowy (rycynolowy/linolowy 90/4), odwodniony rycynowy (sprzężony kwas tłuszczowy/rycynolowy 80/10), szafranowy (linolowy/oleinowy 59/37), tungowy (elaeostearynowy/oleinowy 79/11), kokosowy (nasycony/jednonienasyconych kwasów tłuszczowych 91/6), a także innych nietradycyjnych olejów nasiennych;

2. alkohole wielowodorotlenowe (poliole): glicerol, pentaerytrytol, sorbitol, glikol etylenowy, glikol neopentylowy, trimetylol propan i inne; oraz

3. kwasy Polibazowe (lub odpowiedni bezwodnik): kwas ftalowy, izoftalowy, adypinowy, maleinowy, fumarowy i bezwodnik trimelitowy .

żywice alkidowe mają dobrą retencję koloru, trwałość w wykończeniach zewnętrznych, dobrą odporność na warunki atmosferyczne i umiarkowaną odporność na korozyjne opary, ale wykazują słabą odporność na rozpryski chemiczne i rozlanie, szczególnie w środowisku alkalicznym. Stabilność termiczna tych żywic sięga do 105°C. Właściwości powłok alkidowych wynikają głównie z właściwości olejów suszących stosowanych do produkcji żywic. Stopień i rodzaj nienasycenia w suszonych olejowych kwasach tłuszczowych mają głęboki wpływ na właściwości gotowego alkidu. Czas schnięcia, twardość, kolor i odporność na wilgoć żywicy zależy od stopnia nienasycenia używanego oleju . Te miejsca nienasycenia są odpowiedzialne za utwardzanie żywic alkidowych w procesie automatycznego utleniania (ryc. 2). Proces ten tworzy aktywne wolne rodniki prowadzące do utworzenia trójwymiarowej sieci usieciowanej. .

standardowe alkyds są zwykle sojowe i olej lniany alkyds, które wykazują umiarkowane i szybsze szybkości suszenia, odpowiednio. Ten pierwszy ma dobrą retencję koloru, podczas gdy ten drugi zmniejsza wymóg zachowania koloru. Odwodnione alkidy na bazie oleju rycynowego i oleju sojowego są stosowane do wykończeń pieczonych. Te alkidy w połączeniu z formaldehydem mocznikowym i żywicą melaminowo-formaldehydową wykazują krótszy czas pieczenia i wytwarzają twardszy film. Aby uzyskać jasny kolor i maksymalną retencję koloru, można stosować oleje nieuszkodzące, takie jak kokos, rącznik i nasiona bawełny. Alkid tego typu nie wysycha ze względu na nieutleniający charakter macierzystego VSO. Muszą być zmieszane z niektórymi substancjami sieciującymi i wypalone żywicą aminową, taką jak mocznik lub formaldehyd melaminowy, w wysokiej temperaturze (ryc. 3).

Nieuszkodzące alkidy na bazie VSO są również stosowane jako plastyfikatory żywiczne i inne polimery typu lakierowego. Tung i oiticica w połączeniu z innymi alkidami na bazie VSO wykazują szybsze schnięcie i osiągają wcześniejszą twardość. Alkid na bazie oleju z krokosza barwierskiego ma doskonałe właściwości suszące i retencję koloru . Oprócz nich niektóre nietradycyjne alkidy oparte na VSO, takie jak nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), Mahua (Madhuca longifolia), orzech barbadoski (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (Pongamia glabra), karinotta (samera indica), nigerseed (Guizotia abyssinica), Babul (Acacia Arabica) i neem (azardirachta indica) zostały zgłoszone i użyte jako materiały powłokowe . Olej z nasion tytoniu został podobno użyty w preparacie alkidowym do marszczonych farb wykończeniowych . Zastosowanie pentaerytrytolu jako alkoholu wielowodorotlenowego powoduje szybsze schnięcie, większą twardość, lepszy połysk i lepszą wodoodporność niż alkidy oparte na glicerolu o równej zawartości kwasów tłuszczowych .

Modyfikacje żywic alkidowych są stale przeprowadzane w celu uzyskania lepszych właściwości odporności mechanicznej i chemicznej, a systemy te znajdują szerokie zastosowanie jako powłoki antykorozyjne. Modyfikacja monomeru akrylowego, takiego jak styren, metakrylan metylu, toluen winylu i inne, została szeroko przeprowadzona przez naukowców poprzez nienasycanie w celu poprawy wydajności żywic do pożądanego poziomu . Kopolimer butylometakrylan-Ko-bezwodnik maleinowy modyfikowany olej lniany i olej z nasion kauczuku alkyds przez grupy funkcjonalne są stosowane jako żywice utwardzające z żywicą melaminowo-formaldehydową do wytwarzania kompozycji powłokowych typu pieczenia, podczas gdy alkid na bazie oleju Albizia benthmedium daje utwardzoną żywicę w temperaturze pokojowej, o lepszych właściwościach folii . Modyfikacja alkidu za pomocą chlorowanego kauczuku spowodowała lepszą przyczepność, a także lepszą odporność na kwasy, zasady i wodę. Chlorowanie soi i alkidu na bazie A. benthoil przekształca się w suszącą na powietrzu, niekonwertowalną folię o ulepszonych właściwościach mechanicznych . Alkidy zatrzymujące łańcuch z rozpuszczalnika frakcjonowanego Argemone i olej z nasion kauczuku są stosowane do specjalnych alkidów . Podgrzewane folie na bazie oleju z nasion kauczuku wykazują doskonałą odporność na działanie kwasu i roztworu soli. Jego połączenie z orzechów nerkowca powłoki ciekłej żywicy formaldehydowej poprawiła zdolność suszenia i odporność chemiczną . Żywica alkidowa modyfikowana fenolem poprawia retencję połysku, a także odporność na wodę i zasady. Alkidy pieczone i suszone na powietrzu zostały również opracowane z różnych VSO o właściwościach podobnych do ich odpowiedników rozpuszczalnikowych i znalazły zastosowanie w farbach i powłokach . Ponadto żywice alkidowe można modyfikować za pomocą żywic epoksydowych i poliuretanów lub innych żywic termoplastycznych, aby uzyskać powłoki o lepszej wydajności. Na przykład oleje uretanowe Wytwarza się w reakcji diglicerydów z diizocynianem toluenu. Powstałe oleje są stosowane w preparatach żywic alkidowych lub jako dodatek do powłok. Poza tym przygotowuje się również inne alkidy, takie jak alkid modyfikowany imidem, alkid modyfikowany amidem, Żywica alkidowa na bazie bezwodnika tetrachloroftalowego o właściwościach ognioodpornych, modyfikacja ketenu i bezwodnika octowego końcowymi grupami hydroksylowymi alkidu, chromian cynku zawierający żywicę alkidową, fosforyn trifenylu zawierający żywicę alkidową o ulepszonych właściwościach kolorystycznych i suszących, bezolejowe alkidy, utwardzalne światłem ultrafioletowym (UV) pigmentowane żywice alkidowe preparat lakierujący i bezwodnik maleinowy-cyklopentadien addukt w preparatach alkidowych .

w ostatnich latach, z powodu obaw związanych z zużyciem energii i zanieczyszczeniem środowiska, przepisów i przepisów kierujących nas w kierunku ” zrównoważonego rozwoju „i innowacji, wysiłki są ukierunkowane na rozwój (i)” bardziej ekologicznych ” materiałów przyjaznych dla środowiska (ii) o ulepszonych właściwościach użytkowych, aby sprostać współczesnym wymaganiom. Technologie przyjazne dla środowiska, takie jak wysokie ciała stałe, hiperbranched, wodorozcieńczalne i utwardzalne promieniowaniem UV, są stosowane w celu wyeliminowania stosowania i/lub generowania niebezpiecznych chemikaliów i emisji szkodliwych dla środowiska. W celu poprawy wydajności, włączenie nanozapełniaczy jako nanoreinforecements jest realizowane. W tym kontekście świat alkidów był również świadkiem większych modyfikacji, takich jak przejście na alkidy o wysokiej zawartości ciał stałych, hiperbarwne, wodorozcieńczalne i utwardzalne promieniami UV (Rysunek 1). W naszych ostatnich artykułach przeglądowych opisaliśmy alkydy i ich modyfikacje zarówno w zakresie ulepszeń nieruchomości, jak i podejść przyjaznych dla środowiska, występujących w ostatniej dekadzie . Manuskrypt ten zawiera krótkI przegląd przyjaznych dla środowiska najnowszych osiągnięć, które miały miejsce w dziedzinie alkydów, a także koncentruje się na właściwościach i właściwościach wydajnościowych nanokompozytów alkidowych o wysokiej zawartości ciał stałych, hiperbranched i wodorozcieńczalnych wraz z niezbadanymi obszarami w tej dziedzinie i możliwymi przyszłymi kierunkami badań.