progrese recente în nanocompozite alchidice ecologice către acoperiri” mai ecologice „

Introducere

rășini alchidice sunt cele mai versatile ulei de semințe de legume (VSO) pe bază de lianți polimerici găsi aplicații vopsele și acoperiri industrie. Sunt materiale pe bază de poliester modificate cu ulei sau acizi grași derivați din ulei. Rășinile alchidice își datorează aplicațiile largi versatilității și capacității lor de a proiecta o mare varietate de proprietăți acceptabile în ceea ce privește utilizarea de către industria acoperirilor. Alchidele reprezintă acum aproximativ jumătate din toate rășinile consumate în domeniul acoperirilor de protecție . Din punct de vedere chimic, rășinile alchidice au fost definite ca produs de reacție al polimerizării prin condensare a alcoolului polihidric, a acidului polibazic și a acidului gras monobazic (saturat sau nesaturat; Figura 1). Acestea sunt cel mai bine clasificate în funcție de cantitatea de acid gras și anhidridă ftalică prezentă (Tabelul 1) .

reacția alchidică (Figura 1) se bazează pe trei blocuri fundamentale de bază:

1. VSO sau acizii grași corespunzători (în procente): semințe de in (linolenic/linoleic 40/35), soia (linoleic/oleic 55/28), înalt (acid gras/colofoniu 50/40), ricin (ricinoleic/linoleic 90/4), ricin deshidratat (acid gras conjugat/ricinoleic 80/10), șofrănel (linoleic/oleic 59/37), tung (elaeostearic/oleic 79/11), nucă de cocos (acid gras saturat/mononesaturat 91/6), precum și alte uleiuri de semințe netradiționale;

2. alcooli polihidrici (polioli): glicerol, pentaeritritol, sorbitol, etilenglicol, neopentilglicol, trimetilol propan și alții; și

3. acizi Polibazici (sau anhidridă corespunzătoare): acizi ftalici, izoftalici, adipici, maleici, fumarici și anhidridă trimelitică .

rășinile alchidice au o bună retenție a culorii, durabilitate în finisajele exterioare, o bună rezistență la intemperii și o rezistență moderată la fumul coroziv, dar prezintă o rezistență slabă la stropirea și scurgerea chimică, în special în mediu alcalin. Stabilitatea termică a acestor rășini se ridică la 105 ct. c . Proprietățile acoperirilor alchidice sunt derivate în principal din proprietățile uleiurilor de uscare utilizate la fabricarea rășinilor. Gradul și tipul de nesaturare în uscarea acizilor grași din ulei au un efect profund asupra proprietăților alchidice finite. Timpul de uscare, duritatea, culoarea și rezistivitatea la umiditate a rășinii depind de gradul de nesaturare a uleiului utilizat . Aceste situri de nesaturare sunt responsabile pentru întărirea rășinilor alchidice prin procesul de auto-oxidare (Figura 2). Procesul creează radicalii liberi activi care conduc la formarea unei rețele tridimensionale reticulate. .

alchidele standard sunt de obicei alchide de soia și ulei de in, care prezintă rate de uscare moderate și, respectiv, mai rapide. Primul are o bună retenție a culorii, în timp ce acesta din urmă reduce cerința de retenție a culorii. Alchidele pe bază de ricin deshidratat și ulei de soia sunt utilizate pentru finisajele coapte. Aceste alchide în combinație cu uree formaldehidă și rășină de melamină formaldehidă prezintă un timp de coacere mai scurt și produc un film mai dur. Pentru culoarea deschisă și reținerea maximă a culorii, pot fi utilizate uleiuri care nu se usucă, cum ar fi nucă de cocos, castor și semințe de bumbac. Alchidul de acest tip nu se usucă din cauza caracterului neoxidant al VSO părinte. Acestea trebuie amestecate cu niște legături încrucișate și coapte cu rășină de amină, cum ar fi ureea sau Melamina formaldehidă, la temperaturi ridicate (Figura 3).

alchidele pe bază de VSO care nu se usucă sunt, de asemenea, utilizate ca plastifianți rășinoși și alți polimeri de tip lac. Tung și oiticica în combinație cu alte alchide pe bază de VSO arată o uscare mai rapidă și ating duritatea anterioară. Alchidul pe bază de ulei de șofrănel are proprietăți excelente de uscare și retenție a culorii . Pe lângă acestea, unele alchide netradiționale pe bază de VSO, cum ar fi Nahar (Mesua ferreaLinn), kamala (Mallotus phillipinensis), mahua (Madhuca longifolia), nuci de barbados (Jatropha curcas), burra gokharu (Tribulus terrestris), undi (Calophylum inophyllum), karanja (pongamia glabra), karinotta (Samera indica), nigerseed (Guizotia abyssinica), Babul (Acacia Arabica) și neem (azardirachta indica) au fost raportate și utilizate ca materiale de acoperire . Uleiul de semințe de tutun a fost folosit în pregătirea alchidică pentru vopselele de finisare încrețite . Utilizarea pentaeritritolului ca alcool polihidric produce o uscare mai rapidă, o duritate mai mare, un luciu mai bun și o rezistență mai bună la apă decât alchidele pe bază de glicerol cu conținut egal de acizi grași .

modificările rășinilor alchidice sunt efectuate continuu pentru a obține proprietăți îmbunătățite de rezistență mecanică și chimică, iar aceste sisteme găsesc un domeniu larg de aplicare ca acoperiri protectoare împotriva coroziunii. Modificarea cu monomer acrilic, cum ar fi stirenul, metacrilatul de metil, toluenul de vinil și altele, a fost realizată pe larg de cercetători prin nesaturare pentru a îmbunătăți performanța rășinilor până la nivelul dorit . Copolimerul de anhidridă butilmetacrilat-co-maleic alchidurile modificate cu semințe de in și ulei de semințe de cauciuc prin grupuri funcționale sunt utilizate ca Rășini de co-întărire cu rășină de melamină formaldehidă pentru a prepara compoziții de acoperire de tip copt, în timp ce alchidica pe bază de ulei albizia benthmedium oferă rășină întărită la temperatura camerei, cu proprietăți superioare ale filmului . Modificarea alchidică cu cauciuc clorurat a dus la o aderență îmbunătățită, precum și la o rezistență îmbunătățită la acid, alcali și apă. Clorurarea soiei și A. alchidice pe bază de bentoil se transformă într-un film de uscare cu aer, neconvertibil, cu proprietăți mecanice îmbunătățite . Alchidurile de oprire a lanțului din argemona fracționată cu solventși uleiul de semințe de cauciuc sunt utilizate pentru alchidice de specialitate . Filmele încălzite pe bază de ulei de semințe de cauciuc prezintă o rezistență excelentă la soluția acidă și de sare. Combinația sa cu rășină de formaldehidă lichidă din coajă de caju a îmbunătățit capacitatea de uscare și rezistența chimică . Rășina alchidică modificată cu fenol îmbunătățește reținerea luciului, precum și rezistența la apă și alcaline. Alchidele coapte pe apă și uscate cu aer au fost, de asemenea, dezvoltate din diferite VSO având proprietăți similare cu omologii lor pe bază de solvent și au găsit aplicații în vopsea și acoperiri . În plus, rășinile alchidice pot fi modificate cu epoxizi și poliuretani sau alte rășini termoplastice pentru a oferi acoperiri de performanță îmbunătățită. De exemplu, uleiurile de uretan sunt preparate prin reacția digliceridelor cu diisocinatul de toluen. Uleiurile rezultate sunt utilizate în prepararea rășinii alchidice sau ca aditiv pentru acoperiri. Pe lângă acestea, se prepară și alte alchide, cum ar fi alchid modificat cu imidă, alchid modificat cu amidă, rășină alchidică pe bază de anhidridă tetracloroftalică cu proprietăți ignifuge, modificarea anhidridei cetenice și acetice cu grupări hidroxil terminale de alchidice, cromat de zinc conținând rășină alchidică, trifenil fosfit conținând rășină alchidică cu proprietăți îmbunătățite de culoare și uscare, alchiduri fără ulei, preparare de Lacer de rășină alchidică anhidridă-ciclopentadienă aduct în preparate alchidice .

în ultimii ani, din cauza preocupărilor legate de consumul de energie și contaminarea mediului, reglementările și legislațiile care ne direcționează către „dezvoltare durabilă” și inovații, eforturile sunt concentrate spre dezvoltarea de (i) materiale „mai ecologice” ecologice (ii) cu caracteristici de performanță îmbunătățite pentru a răspunde cerințelor actuale. Tehnologii ecologice, cum ar fi solide ridicate, hiperramificate, pe bază de apă și curabile UV, sunt utilizate pentru a elimina utilizarea și/sau generarea de substanțe chimice periculoase și emisii dăunătoare mediului. Pentru îmbunătățirea performanței, se realizează includerea materialelor de umplutură nanozizate ca nanoreinforcements. În acest context, lumea alchidelor a cunoscut, de asemenea, modificări mai mari, cum ar fi trecerea la alchide solide înalte, hiperramificate, pe bază de apă și UV curabile (Figura 1). În articolele noastre recente de revizuire, am descris alchidurile și modificările acestora atât în ceea ce privește îmbunătățirile proprietății, cât și abordările ecologice, care au loc în ultimul deceniu . Acest manuscris oferă o scurtă trecere în revistă a progreselor recente ecologice care au avut loc în domeniul alchidelor și se concentrează, de asemenea, pe proprietățile și caracteristicile de performanță ale nanocompozitelor alchidice înalte, hiperramificate și pe bază de apă, împreună cu zonele neexplorate din domeniu și posibilele direcții de cercetare viitoare.