Конструкционные пластмассы
Синтетические пленкообразователи
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
Кн Архипова Полимеры с комплексом особых свойств (копия)
- Бұл бет үшін навигация:
- Алкидные смолы
| Синтетические пленкообразователи
Как уже упоминалось, в качестве пленкообразователей лакокрасочных материалов могут использоваться как термопластичные высокополимеры, так и реактивные олигомеры. Многие из них имеют многоцелевое назначение и широко применяются в других областях: для производства пластмассовых изделий, пленок, волокон, связующих для композиционных высоконаполненных материалов. Они рассматривались нами в предыдущих разделах. В данной главе мы о них лишь упоминаем в связи с применением в качестве покрытий. Более подробно мы остановимся на тех полимерах, которые предпочтительнее всего используются как пленкообразователи, обладая рядом специфических свойств. Алкидные смолы являются типичными и наиболее распространенными пленкообразователями, которые первыми появились на рынке синтетических лакокрасочных материалов. По своей химической структуре алкиды – это полиэфиры разветвленного строения, представляющие собой продукты неполной полиэтерификации смеси фталевого ангидрида и растительных масел или жирных кислот с многоатомными спиртами. В качестве последних используются чаще всего глицерин (I), пентаэритрит (II), или ксилит (III): Несмотря на появление большого числа разнообразных синтетических смол, в производстве сохраняется высокий долевой объем алкидов: около 60% от всех видов пленкообразователей. Это обусловлено сочетанием комплекса ценных свойств покрытий на их основе, разнообразием сырьевой базы и широкими возможностями их модификации. Доля модификатора (чаще всего им является жирная кислота) оценивается понятием «жирность», под которым понимают содержание одноосновных жирных кислот–модификаторов алкидной смолы. Алкиды подразделяются по этому показателю на «тощие», «средние» и «жирные» при содержании кислоты-модификатора соответственно: менее 35, от 35 до 45 и более 45%. Синтез алкидных смол может осуществляться по «жирнокислотному» или «алкоголизному» (глицеридному) методу. «Жирнокислотный» синтез проводится обычно в одну стадию при 150-200Сº при одновременной загрузке всех компонентов – фталевого ангидрида, полиола и модификатора (жирных кислот непредельного ряда, предварительно полученных из растительных масел при их гидролитическом расщеплении). При этом протекает реакция полиэтерификации. В случае использования глицерина (в качестве полимера) реакцию можно изобразить схемой: В результате поликонденсации получаются олигоэфиры разветвленного строения, которые являются продуктами неполной этерификации полиола с фталевой и жирной кислотами. «Алкоголизный» (глицеридный) синтез алкидных смол основывается на использовании того же сырья – фталивого ангидрида и полиола; однако, модификатором при этом является растительное масло, а процесс получения смолы проводят в две стадии. На первой из них происходит переэтерификация масла с полиатомными спиртами и образование неполных эфиров полиола, содержащих свободные гидроксильные группы. Например, при использовании пентаэритрита (в качестве полиола) реакцию можно изобразить схемой: Эта реакция протекает при 210-240ºС в присутствии основных катализаторов (Na2CO3, CaO, PbO) На второй стадии неполные эфиры взаимодействуют с фталевым ангидридом с образованием неполных кислых эфиров, содержащих свободные карбоксильные группы наряду с гидроксильными: Образующиеся кислые эфиры немедленно всмтупают в реакцию поликонденсации за счет взаимодействия свободных гидроксильных и карбоксильных групп с образованием алкидной смолы разветвленного стороения, как и при «жирнокислотном» синтезе: Отверждение алкидов в покрытиях может происходить как за счет дальнейшей поликонденсации (при взаимодействии свободных функциональных групп), протекающей при температуре выше 150ºС, так и вследствие окислительной полимеризации двойных связей радикалов R’, R’’, R’’’ ненасыщенных кислот-модификаторов. Последняя реакция относительно легко протекает в алкидах на основе масел с высокой ненасыщенностью уже при комнатной температуре и может быть ускорена добавлением сиккативов (катализаторов полимеризации). Вклад того или иного механизма отверждения определяется составом исходных продуктов и условиями отверждения. Алкидные смолы могут быть органорастворимыми и водоразбавляемыми. Органорастворимые алкидные системы получают в таких растворителях, как ксилол и уайт-спирит; водоразбавляемые – в смесях спиртов с водой. Наиболее широкое применение в настоящее время находят органорастворимые смолы. Водоразбавляемые отличаются более низкой молекулярной массой и повышенным содержанием гидрофильных групп (гидроксильных и карбоксильных). Перевод карбоксильных групп в солевую форму за счет их нейтрализации основаниями (аммиаком или аминами) обеспечивает растворимость этих смол в водно-спиртовых смесях и возможность их разбавления водой. Водорастворимые алкидные смолы, в отличие от органорастворимых, могут использоваться для нанесения на металлическую поверхность путем электрофореза. Этот способ обеспечивает высокое качество покрытий, которые отличаются равномерностью и отсутствием пористости. Необратимые (сшитые) пленки из водоразбавляемых алкидных смол образуются непосредственно в покрытии за счет следующих реакций: 1) разложения аммонийных солей и последующей дополнительной трехмерной этерификации освобождающихся карбоксильных групп; 2) окислительной полимеризации по двойным связям жирных кислот. Для осуществления этих реакций применяют горячую сушку водоразбавляемых покрытий (до 150ºС). В заключение нужно отметить, что ассортимент алкидных пленкообразователей, как водоразбавляемых, так и органорастворимых, очень широк за счет большого разнообразия сырья и модификаторов, а также их доступности и сравнительно невысокой стоимости. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|