3.1 Классификация алкидных олигомеров

Алкидные олигомеры классифицируют по химическому строению многоосновных спиртов и растительных масел или жирных кислот, входящих в их состав.

В зависимости от используемых спиртов алкидные олигомеры классифицируют на глифталевые, пентафталевые, этрифталевые, ксифталевые.

Глифталевые алкиды - продукты поликонденсации трехатомного спирта - глицерина, фталевого ангидрида и растительных масел (триглицеридов жирных кислот); в пентафталевых алкидах глицерин заменен на четырехатомный спирт-пентаэритрит; в этрифталевых--на пятиатомный спирт-этриол; в ксифталевых - на шестиатомный спирт - ксилит.

В зависимости от типа растительного масла или жирной кислоты, входящих в состав алкидных олигомеров, последние подразделяются на высыхающие и невысыхающие.

Высыхающие алкиды, содержащие высыхающие масла (льняное, тунговое, ойтисиковое и др.) образуют покрытия сетчатого строения значительно быстрее по сравнению с алкидами на основе полувысыхающих масел (подсолнечное, соевое, хлопковое и другие).

Преимуществам высыхающих алкидов, содержащих полувысыхающие масла, является высокая эластичность покрытий на их основе, их устойчивость к пожелтению, потере блеска в процессе свето- и термостарения. При выборе пленкообразователя для лакокрасочного материала необходимо учитывать приведенные выше свойства высыхающих алкидов.

К невысыхающим продуктам относятся алкиды, не способные отверждаться, а следовательно, и образовывать пленку. К таким алкидам относятся продукты на основе касторового масла, называемые резилами, общей формулы:

Невысыхающие алкиды широко применяются в промышленности в качестве пластификаторов для хлорсодержащих полимеров, нитроцеллюлозных лаков и др.

Если провести дегидратацию касторового масла, в результате которой образуются продукты, содержащие сопряженные или несопряженные двойные связи:

то алкиды, получаемые на основе дегидратированного касторового масла, относятся к классу высыхающих. На основе таких алкидов получают светлые лаки и эмали, покрытия из которых не желтеют в процессе эксплуатации в атмосферных условиях. Свойство алкидных покрытий не изменять своего цвета при свето- и термостарении является важной характеристикой этого класса материалов.

Доля модификатора алкидных олигомеров оценивается критерием «жирность». Под жирностью понимают массовую долю одноосновных кислот модификаторов в составе алкидного олигомера.

В зависимости от содержания модификатора алкидные олигомеры классифицируют на сверхтощие (до 34%), тощие (35-45%), средней жирности (46--55%) и жирные (50--70%). С уменьшением жирности растворимость алкидных олигомеров ухудшается, что особенно заметно при их растворении в алифатических и нафтеновых углеводородах; с увеличением жирности улучшается смачивающая способность лакокрасочных материалов, что способствует повышению розлива, а также эластичности покрытий.

Покрытия на основе лакокрасочных материалов, получаемых на сверх тощих и тощих алкидах, обладают следующими преимуществами по сравнению с жирными алкидами: большой твердостью, высокими влагостойкостью и атмосферостойкостью.

С целью экономии пищевых растительных масел и удешевления продукции в настоящее время алкидные олигомеры получают с частичной или полной заменой растительных масел синтетическими жирными кислотами (СЖК)-- продуктами окисления парафинов фракции С10-С16; жирными кислотами таллового масла-- побочного продукта производства целлюлозы. В последние годы в лакокрасочной промышленности используются жирные кислоты соапстока хлопкового масла. Соапстоки - отходы образующиеся при рафинации масел.

Наиболее высококачественные алкидные олигомеры получают модификацией синтетическими разветвленными кислотами С10-С16, так называемыми высшими изомерными карбоновыми кислотами (ВИКК) следующего строения:

ВИКК по сравнению с жирными кислотами нормального строения имеют меньшее кислотное число, что обеспечивает сложным эфирам этих кислот гидролитическую стойкость. Поэтому покрытия на основе алкидных олигомеров, модифицированных ВИКК, имеют высокую атмосферостойкость, а также стойкость к воздействию щелочей и воды. Алкидные олигомеры, модифицированные ВИКК, при взаимодействии с меламиноформальдегидными олигомерами образуют покрытия сетчатого строения с достаточно полным использованием функциональных групп. Алкидномеламиновые материалы на основе алкидных олигомеров, модифицированных ВИКК, находят применение в автомобильной промышленности.

Промышленностью выпускаются главным образом глифталевые и пентафталевые алкиды. Пентафталевые алкиды имеют ряд преимуществ перед глифталевыми, в частности, большую степень разветвленности олигомера вследствие большей функциональности пентаэритрита по сравнению с глицерином, что обеспечивает более быстрое отверждение пентафталевых покрытий. Молекулярная масса пентафталевых алкидов выше, чем глифталевых.

Пентафталевые покрытия превосходят глифталевые по твердости, механическим характеристикам, водостойкости и атмосферостойкости.

Глифталевые олигомеры, модифицированные смесью льняного и тунгового масла жирностью около 50% (масс), используются при изготовлении грунтовок (например, грунтовок ГФ-021, ГФ-0119). Алкиды такого типа обеспечивают покрытию высокие противокоррозионные свойства, что особенно важно для грунтовочных материалов, наносимых непосредственно на металлическую поверхность и обеспечивающих коррозионную защиту всего комплексного покрытия.

Глифталевые олигомеры (например, ГФ-085 и ГФ-024) на хлопковом масле с жирностью 46% используются в качестве модификатора при получении кремнийорганических лакокрасочных материалов: грунтовки КО-075 и эмали КО-815.

Глифталевые олигомеры ГФ-091 и ГФ-095 на льняном масле или на смеси подсолнечного и тунгового масел с жирностью 50--55% применяются для получения алкидно-стирольных сополимеров, широко используемых в промышленности для получения эмалей, наносимых по металлу и древесине (эмали МП-233, АС-127, МЛ-17, УР-234 и др.).

Из пентафталевых олигомеров для грунтовок применяется алкидный олигомер, модифицированный подсолнечным маслом или СЖК жирностью 69% (масс). Пентафталевый олигомер на основе жирных кислот подсолнечного или таллового масел со средней жирностью используется для получения эмали ПФ-231, широко применяемой для отделки паркетных плит.

Высоким качеством обладают пентафталевые алкиды на льняном масле жирностью 60--65% (масс), используемые для приготовления наиболее распространенного типа эмалей марки ПФ-115, предназначаемых для покрытий, эксплуатируемых в атмосферных условиях и широко применяемых в различных отраслях промышленности (городской и железнодорожный транспорт, сельхозтехника и др.), строительстве и быту.

Этрифталевые олигомеры на синтетических жирных кислотах фракции С10--С16 или C10--С13 с добавкой 0,2% (масс.) малеинового ангидрида (олигомер ЭФ-СИН-30), а также олигомер ЭФ-СИН-40 на глицидиловом эфире синтетических жирных кислот разветвленного строения) нашли использование в алкидно-меламиновых эмалях для отделки автомобилей (эмаль МЛ-12), сельхозтехники (эмаль МЛ-158), в качестве модификаторов нитроцеллюлозных эмалей и эмалей на основе хлорированных полимеров (эмали 507 и 517, ХС-1117 и др.). Существуют алкидные олигомеры, при синтезе которых фталевый ангидрид на 10--12% заменен на малеиновый ангидрид. Этим достигается повышение молекулярной массы и разветвленности олигомера, что обеспечивает покрытию на основе таких олигомеров большую скорость отверждения, высокую твердость и водостойкость по сравнению с теми же характеристиками АО, в которые в качестве компонента многоосновных кислот входит только фталевая кислота.[3; 68-69]