Alkyd resin menempati salah satu posisi terdepan sebagai bahan baku untuk produksi cat dan pernis modern. Komposisi pembentuk film berdasarkan pada mereka memiliki berbagai aplikasi. Sifat pelapis tergantung pada jenis resin dan pernis setengah jadi. Yang paling umum adalah komposisi yang dimodifikasi, karena memiliki kualitas dekoratif dan pelindung yang tinggi.
Deskripsi
Resin alkid (atau alkid) adalah ester yang dihasilkan dari reaksi alkohol polihidrat dengan asam polibasa atau anhidridanya. Dalam penampilan, mereka adalah massa lengket yang sangat kental, warnanya dari kuning tua hingga coklat.
Alkyd juga digabungkan dengan resin dan selulosa lainnya (alkyd-urea-formaldehyde, phenol-alkyd, alkyd-acrylic copolymers dan senyawa lainnya). Untuk mengurangi tegangan permukaan, butil alkohol ditambahkan ke komposisinya, yang membuatnya lebih mudah untuk menuangkan produk jadi.
Komposisi dan klasifikasi kimia
Resin alkid disusun menurut beberapa kriteria:
- Dengan adanya asam lemak dalam komposisi: tidak dimodifikasi (ftalat) dan dimodifikasi.
-
Berdasarkan kandungan minyak: berlemak (>60%), lemak sedang (40-60%), tanpa lemak (35-60%), ekstra tanpa lemak (<34%). Alkyd berlemak terutama dibuat dengan minyak pengering.
- Menurut jenis alkohol berdasarkan komposisi yang diperoleh: glyphthalic, xyphthalic, pentaphthalic, etrifthalic.
- Dengan kemampuan pengeringan: pengeringan dan non-pengeringan.
- Menurut cara pelarutannya: encerkan dengan pelarut organik atau air.
Komposisi kimia resin alkid adalah larutan 40-60% zat non-volatil dalam pelarut organik.
Fitur
Sifat alkyd bergantung pada jenis alkohol polihidrat, konsentrasinya, dan keberadaan komponen lain. Komponen aromatik memberikan lapisan berdasarkan kekerasan dan ketahanan aus senyawa ini, poliol alifatik - elastisitas, unit struktural sikloalifatik - keseimbangan karakteristik.
Larutan resin alkyd dicirikan oleh parameter berikut:
- viskositas - 35-100 s (menurut viskometer VZ-4);
- berat molekul - 1500-5000 kDa;
- densitas - 0,9-1,05 g/cm3;
- jumlah kalium hidroksida, yang merupakan indikator utama kualitas minyak, tidak lebih dari 20.
Dengan meningkatnya suhu, viskositas alkyd menurun dan sebaliknya. Semakin rendah kandungan lemak suatu zat, semakin buruk kelarutannya dalam hidrokarbon alifatik dan naftenat.
Tingkatkan properti
Alkyd yang tidak dimodifikasi membentuk film keras dan rapuh, larut dengan buruk. Untuk meningkatkan kualitasnya, komponen tambahan dimasukkan ke dalam komposisi campuran reaksi, yang memberikan lapisan kilap, elastisitas, ketahanan terhadap air, pelarut, minyak dan pelapukan, mempercepat pengeringan pada suhu kamar, dan meningkatkan daya rekat dengan bahan dasar. Resin alkid yang dimodifikasi diperoleh dengan menggunakan biji rami, minyak tinggi, minyak tung, minyak bunga matahari, minyak jarak, minyak biji kapas, damar, asam lemak sintetis.
Ada 3 metode modifikasi utama:
- pengenalan monomer dalam produksi resin;
- dengan mereaksikan alkyd yang sudah jadi dengan zat pengubah;
- mencampur resin dengan pembentuk film lainnya.
Terima
Alkyd disintesis dalam dua cara: alkoholisis dan metode asam lemak.
Dalam kasus pertama, proses berlangsung dalam 3 tahap:
- Transesterifikasi minyak nabati atau trigliserida dari asam lemaknya dengan alkohol polihidrat. Reaksi kimia berlangsung pada suhu 240-260 °C dan dengan adanya katalis. Untuk produksi resin gliftalat dari alkohol, gliserin digunakan, untuk resin etriftalik - etriol, untuk resin pentaftalat - pentaeritritol.
- Esterifikasi ester parsial dengan ftalat anhidrida, menghasilkan ester asam.
- Poliesterifikasi dengan pelepasan air dan pembentukan alkyd.
Metode kedua untuk memproduksi resin adalah esterifikasi dan poliesterifikasi ester asam lemak dan alkohol polihidrat.
Pengencer alkyd
Senyawa karbon berikut berfungsi sebagai pelarut untuk resin alkid:
- alifatik (heksana, heptana, parafin C6-C12);
- aromatik (benzena, pelarut, toluena, xilena dan lain-lain);
- terpene (terpentin);
- halogenasi (trikloretilen, tetrakloretilen, perkloretilen);
- minyak (nefras, bensin).
Eter dengan titik didih rendah (etil alkohol, etil asetat), eter glikol, keton (aseton) juga dapat digunakan sebagai pengencer. Butanol tidak cocok untuk tujuan ini, karena molekulnya menarik sejumlah besar pelarut yang terkandung dalam resin alkid ke dirinya sendiri. Alkyd ramping hanya larut dalam hidrokarbon aromatik, sedangkan alkyd lemak larut dalam alifatik.
Ada juga resin yang larut dalam air, yang menjadi dasar pembuatan pelapis yang mengandung air (enamel dan primer pengering panas).
Aplikasi
Tujuan utama dari resin alkid adalah produksi cat dan pernis (LKM). Senyawa yang tidak dimodifikasi digunakan untuk pembuatan pernis dan perekat isolasi listrik.
Darisolusi resin membuat pernis setengah jadi dan jadi digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari.
Bahan cat
Pelapis alkyd adalah yang paling banyak digunakan dari semua bahan berdasarkan resin polikondensasi. Karena pentaerythritol alcohol memiliki 4 gugus hidroksil, alkyds yang mengandung pentaerythritol lebih cepat sembuh dan menghasilkan lapisan yang lebih mengkilap. Dalam hal ini, industri terutama memproduksi bahan cat berdasarkan resin alkid dari jenis pentaphthalic. Penggunaan sejumlah besar komponen aromatik memastikan kekerasan dan ketahanan pelapis terhadap tekanan mekanis.
Lapisan berpigmen berdasarkan alkyd dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:
- glyphthalic (GF), pentaphthalic (EF), email etrifthalic (ET);
- tanah;
- dempul.
Resin alkid yang mengering digunakan sebagai pembentuk film independen untuk cat dan pernis, dan yang tidak mengering digunakan dalam formulasi dengan resin karbamid, selulosa nitrat (untuk meningkatkan elastisitas dan daya rekat pelapis ke bahan dasar).
Sifat pelapis bergantung pada komposisi kimianya. Dengan demikian, resin alkid yang lebih gemuk dalam pelarut organik lebih mudah diaplikasikan dengan kuas, meningkatkan elastisitas dan tahan cuaca, tetapi mengering lebih lambat dan kurang tahan terhadap minyak mineral. Tingkat pengeringan maksimum adalah tipikal untuk resin yang dimodifikasi dengan tung atau biji rami.minyak. Waktu pengeringan rata-rata untuk email alkyd adalah 24 jam.
Cat spesifik
Resin alkyd, tergantung pada komposisi komponen, digunakan untuk tujuan berikut:
- Berdasarkan asam benzoat (kandungan minyak 38-50% berat) - enamel untuk mengecat mesin pertanian, radiator, perbaikan mobil. Sangat pudar dan tahan cuaca.
- Mengandung asam 9,12-linoleat dan 9,11-linoleat - perbaikan peralatan.
- Kurus - lapisan tunggal yang cepat kering, cat dasar, cat radiator.
- Pada minyak biji rami dan gliserin - pelapis anti-korosi, tinta cetak. Dapat memudar dengan cepat saat terkena sinar matahari, sehingga paling sering digunakan dalam senyawa primer dan leveling.
- Lapisan atas berbahan dasar kedelai atau minyak tinggi dengan ketahanan cuaca yang baik.
- Dimodifikasi dengan resin alami (asam rosin) – produksi primer dan pengisi. Senyawa cenderung memudar.
- Dimodifikasi dengan stirena, akrilat - primer, dempul, senyawa perata, pelapis untuk mengecat kapal, peralatan, lembaran logam, kayu yang mengalami tekanan mekanis yang kuat (pernis parket, enamel lantai, furnitur); pengemasan enamel dalam tabung. Mereka telah meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan elastisitas.
Aspek lingkungan
Karena resin alkid mengandung pelarut organik, mereka menimbulkan bahaya tertentu bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Saat melakukan pekerjaan cat dan pernis menggunakan bahan cat berdasarkan mereka, perlu menggunakan alat pelindung diri (masker gas, overall). Pengecatan harus dilakukan di ruangan dengan suplai dan ventilasi pembuangan.
Menurut tingkat toksisitas pelarut, alkyd dapat dibagi menjadi 3 kelompok:
- paling tidak beracun (MPC=300-1000 mg/m3) – etil eter, alkohol, bensin;
- toksisitas sedang (MPC=100-200 mg/m3) – aseton, butil eter;
- sangat beracun (MPC=20-50 mg/m3) – etilen glikol, benzena.
Di luar negeri, ada persyaratan tinggi untuk ramah lingkungan dalam produksi pelapis, oleh karena itu, pekerjaan saat ini sedang dilakukan untuk membuat bahan dengan kandungan bahan kering dan komposisi yang terbawa air yang tinggi. Namun, resin alkid dengan pelarut organik masih mengungguli resin yang larut dalam air dalam sifat pemrosesan.
