Алкидті шайырлар заманауи бояулар мен лактарды өндіру үшін шикізат ретінде жетекші орындардың бірін алады. Олардың негізінде жасалған пленка түзуші композициялардың қолдану аясы кең. Қаптау қасиеттері шайырлар мен жартылай фабрикаттардың түріне байланысты. Ең кең таралғаны модификацияланған композициялар, өйткені олардың сәндік-қорғау қасиеттері жоғары.
Сипаттамасы
Алкидті шайырлар (немесе алкидтер) көп атомды спирттердің көп негізді қышқылдармен немесе олардың ангидридтерімен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болатын күрделі эфирлер. Сыртқы түрі бойынша олар өте тұтқыр жабысқақ масса, оның түсі қою сарыдан қоңырға дейін.
Алкидтер сонымен қатар басқа шайырлармен және целлюлозамен (алкид-мочевина-формальдегид, фенол-алкид, алкид-акрил сополимерлер және басқа қосылыстар) біріктіріледі. Беттік керілуді азайту үшін олардың құрамына бутил спирті қосылады, бұл дайын өнімді құюды жеңілдетеді.
Химиялық құрамы және классификациясы
Алкидті шайырлар бірнеше критерийлер бойынша жүйеленген:
-
Құрамында май қышқылдарының болуы бойынша: модификацияланбаған (фталат) және модификацияланған.
- Майлылығы бойынша: майлы (>60%), орташа майлы (40-60%), майсыз (35-60%), артық майлы (<34%). Майлы алкидтер негізінен кептіру майларымен дайындалады.
- Құрамы алынған спирт түріне сәйкес: глифтал, ксифтал, пентафтал, эрифтал.
- Кептіру қабілеті бойынша: кептіру және кептірмеу.
- Еріту әдісі бойынша: органикалық еріткіштермен немесе сумен сұйылтылған.
Алкидті шайырдың химиялық құрамы органикалық еріткіштердегі ұшпайтын заттардың 40-60% ерітіндісі.
Мүмкіндіктер
Алкидтердің қасиеттері көп атомды спирттің түріне, оның концентрациясына және басқа компоненттердің болуына байланысты. Хош иісті компоненттер осы қосылыстардың қаттылығы мен тозуға төзімділігіне, алифаттық полиолдар - серпімділікке, циклоалифаттық құрылымдық бірліктерге - сипаттамалар балансына негізделген жабындарды береді.
Алкидті шайыр ерітінділері келесі параметрлермен сипатталады:
- тұтқырлық - 35-100 с (VZ-4 вискозиметрі бойынша);
- молекулярлық салмағы - 1500-5000 кДа;
- тығыздығы - 0,9-1,05 г/см3;
- майлар сапасының негізгі көрсеткіші болып табылатын калий гидроксидінің мөлшері 20-дан аспайды.
Температура жоғарылаған сайын алкидтердің тұтқырлығы төмендейді және керісінше. Заттың құрамындағы май неғұрлым төмен болса, ол алифатты және нафтенді көмірсутектерде соғұрлым нашар ериді.
Сипаттарды жақсарту
Модификацияланбаған алкидтер қатты және сынғыш қабықшалар түзеді, нашар ериді. Олардың сапасын жақсарту үшін реакциялық қоспаның құрамына қосымша компоненттер енгізіледі, олар жабындарға жылтырлық, серпімділік, суға, еріткіштерге, майларға және атмосфералық әсерге төзімділік береді, бөлме температурасында кептіруді тездетеді және негізгі материалмен адгезиясын арттырады. Модификацияланған алкидті шайырлар зығыр, биік май, тунг майы, күнбағыс майы, кастор майы, мақта майы, канифоль, синтетикалық май қышқылдары арқылы алынады.
3 негізгі өзгерту әдісі бар:
- мономерлерді шайыр өндірісіне енгізу;
- дайын алкидтерді модификациялаушы агенттермен әрекеттесу арқылы;
- шайырларды басқа қабық түзгіштермен араластыру.
Алу
Алкидтер екі жолмен синтезделеді: алкоголиз және май қышқылы әдісі.
Бірінші жағдайда процесс 3 кезеңде өтеді:
- Өсімдік майын немесе оның май қышқылдарының триглицеридтерін көп атомды спирттермен трансэтерификациялау. Химиялық реакция 240-260 °С температурада және катализатордың қатысуымен жүреді. Спирттерден глифталды шайырлар алу үшін глицерин, этилифталды шайырлар үшін - этилиол, бесеулік шайырлар үшін - пентаэритритол қолданылады.
- Жартылай күрделі эфирлерді фтал ангидридімен эфирлеу, нәтижесінде қышқыл эфир пайда болады.
- Су бөлінуімен және алкид түзілуімен полиэфирлеу.
Шайырларды алудың екінші әдісі - май қышқылдарының күрделі эфирлері мен көп атомды спирттердің эфирленуі және полиэфирленуі.
Алкидті сұйылтқыштар
Келесі көміртегі қосылыстары алкидті шайырлар үшін еріткіш ретінде қызмет етеді:
- алифатикалық (гексан, гептан, C6-C12 парафиндері);
- ароматты (бензол, еріткіш, толуол, ксилол және т.б.);
- терпен (скипидар);
- галогенделген (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, перхлорэтилен);
- май (нефрас, бензин).
Төмен қайнайтын эфирлер (этил спирті, этилацетат), гликоль эфирлері, кетондар (ацетон) сұйылтқыш ретінде де пайдаланылуы мүмкін. Бутанол бұл мақсаттарға жарамсыз, өйткені оның молекулалары алкидті шайырлардағы еріткіштің көп мөлшерін өздеріне тартады. Майсыз алкидтер тек ароматты көмірсутектерде ериді, ал майлы алкидтер алифаттыларда ериді.
Сонымен қатар суда еритін шайырлар бар, олардың негізінде суда сіңетін жабындар (ыстық кептіргіш эмальдар мен праймерлер) шығарылады.
Қолданба
Алкидті шайырлардың негізгі мақсаты лак-бояу материалдарын (ЛКМ) өндіру болып табылады. Модификацияланбаған қосылыстар электр оқшаулағыш лактар мен желімдерді өндіру үшін қолданылады.
Кімненшайыр ерітінділері өнеркәсіпте және күнделікті өмірде қолданылатын жартылай фабрикаттар мен дайын лактарды жасайды.
Бояу материалдары
Алкидті жабындар поликонденсациялық шайырлар негізіндегі барлық материалдардың ішінде ең көп қолданылатыны болып табылады. Пентаэритритол спиртінде 4 гидроксил тобы бар болғандықтан, құрамында пентаэритритол бар алкидтер тезірек қатайып, жылтыр жабындар жасайды. Осыған байланысты өнеркәсіп негізінен пентафталдық типтегі алкидті шайырлар негізінде бояу материалдарын шығарады. Хош иісті компоненттердің көп мөлшерін пайдалану жабындардың қаттылығы мен механикалық әсерге төзімділігін қамтамасыз етеді.
Алкидтерге негізделген пигментті жабындар келесі топтарға бөлінеді:
- глифтальді (GF), пентафталдық (EF), эрифтальді (ET) эмальдар;
- топырақтар;
- шыбық.
Кептіру алкидті шайырлар лак-бояу материалдары үшін тәуелсіз қабық түзгіштер ретінде, ал кептірмейтіндері карбамидті шайырлармен, целлюлоза нитраттарымен (жабындардың икемділігін және негізгі материалға адгезиясын жақсарту үшін) құрамда қолданылады.
Қаптамалардың қасиеттері олардың химиялық құрамына байланысты. Осылайша, органикалық еріткіштердегі майлы алкидті шайырларды щеткамен жағу оңай, серпімділік пен ауа-райына төзімділігі жоғары, бірақ баяу кебеді және минералды майларға төзімділігі төмен. Кептірудің максималды жылдамдығы вольфрам немесе зығыр тұқымымен модификацияланған шайырларға тән.май. Алкидті эмальдардың орташа кептіру уақыты 24 сағатты құрайды.
Арнайы бояу жұмыстары
Алкидті шайырлар құрамдастардың құрамына байланысты келесі мақсаттарда қолданылады:
- Бензой қышқылы негізінде (майдың мөлшері 38-50% салмағы бойынша) - ауылшаруашылық машиналарын, радиаторларды бояуға, автомобиль жөндеуге арналған эмальдар. Қатты бозарып, ауа райына төзімді.
- Құрамында 9,12-линол және 9,11-линол қышқылдары бар - жабдықты жөндеу.
- Арық - тез кептірілетін бір қабат, праймер, радиатор бояуы.
- Зығыр майы мен глицеринде - коррозияға қарсы жабындар, баспа бояулары. Күн сәулесінің әсерінен тез жоғалып кетуі мүмкін, сондықтан олар көбінесе праймерлерде және тегістеу қоспаларында қолданылады.
- Ауа-райына жақсы төзімді соя немесе ұзын май негізіндегі үстіңгі жабын.
- Табиғи шайырлармен (каифоль қышқылдары) модификацияланған – праймерлер мен толтырғыштар өндірісі. Қосылыстар өшуге бейім.
- Стиролмен, акрилатпен модификацияланған - праймерлер, шпатлевкалар, тегістеу қосылыстары, қатты механикалық әсерге ұшыраған кемелерді, жабдықты, қаңылтырды, ағашты бояуға арналған жабындар (паркет лактар, еден эмальдары, жиһаз); эмальдарды түтіктерге орау. Олар тозуға төзімділік пен серпімділікті арттырды.
Қоршаған ортаны қорғау аспектілері
Алкидті шайырлардың құрамында органикалық еріткіштер болғандықтан, олар адам денсаулығы мен қоршаған ортаға белгілі бір қауіп төндіреді. Олардың негізіндегі бояу материалдарын пайдалана отырып, лак-бояу жұмыстарын жүргізу кезінде жеке қорғаныс құралдарын (противогаздар, комбинезондар) пайдалану қажет. Кескіндеме желдеткіші бар бөлмелерде жасалуы керек.
Еріткіштердің уыттылық деңгейі бойынша алкидтерді 3 топқа бөлуге болады:
- ең аз улы (MPC=300-1000 мг/м3) – этил эфирі, спирт, бензин;
- орташа уыттылық (MPC=100-200 мг/м3) – ацетон, бутил эфир;
- өте улы (MPC=20-50 мг/м3) – этиленгликоль, бензол.
Шетелде жабындар өндірісінің экологиялық тазалығына жоғары талаптар қойылады, сондықтан қазіргі уақытта құрамында құрғақ заттар мен су бар композициялары жоғары материалдарды жасау жұмыстары жүргізілуде. Дегенмен, органикалық еріткіштері бар алкидті шайырлар өңдеу қасиеттері бойынша әлі де суда еритін шайырлардан асып түседі.
