Алкидные смолы: состав, назначение, применение и производство лакокрасочных изделий

Алкидные смолы

– это пленкообразующие для лакокрасочных материалов (далее ЛКМ). Они представляют сложные полиэфиры, модифицированные жирными кислотами, растительными маслами или синтетическими карбоксильными кислотами. Молекулы алкидной смолы состоят из разветвленной полиэфирной основы со свободными гидроксильными и карбоксильными группами. Средний молекулярный вес алкидных смол – 2000-9000 г/моль. Структура алкидной смолы в упрощенном виде представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. «Структурная формула алкидной смолы».

Термин «алкид» происходит от сочетания слов «Al

cohol» – спирт и «a
CID
» — кислота, как продукт взаимодействия спирта и кислоты. С 1930 году алкидные смолы производятся в качестве сырья для производства ЛКМ. Доля лакокрасочных материалов на основе алкидных смол составляет 37% мирового производства синтетических лакокрасочных материалов. Это результат удачного сочетания сложного полиэфира и растительных масел. Полиэфирный компонент отвечает за физическую поверхностную сушку и атмосферостойкость. Масляный компонент отвечает за эластичность пленок и за окислительную сшивку.

Описание

Алкидные смолы (или алкиды) – это сложные эфиры, появляющиеся в результате реакции многоатомных спиртов с многоосновными кислотами или их ангидридами. По внешнему виду они представляют собой высоковязкую липкую массу, цвет которой от темно-желтого до коричневого.

Алкиды также сочетают с другими смолами и целлюлозой (алкиднокарбамидоформальдегидные, фенолалкидные, алкидноакриловые сополимеры и прочие соединения). Для снижения поверхностного натяжения в их состав вводят бутиловый спирт, что облегчает розлив готового продукта.

Химический состав и классификация

Систематизация алкидных смол осуществляется по нескольким критериям:

1. По наличию жирных кислот в составе: немодифицированные (фталатные) и модифицированные.
2. По содержанию масла: жирные (>60 %), средней жирности (40-60 %), тощие (35-60 %), сверхтощие (<34 %). Жирные алкиды готовят в основном на высыхающих маслах.
3. По виду спирта, на основе которого получают состав: глифталевые, ксифталевые, пентафталевые, этрифталевые.
4. По способности к высыханию: высыхающие и невысыхающие.
5. По способу растворения: разбавляемые органическими растворителями или водой.

По химическому составу алкидная смола представляет собой 40-60 % раствор нелетучих веществ в органических растворителях.

Характеристики

Свойства алкидов зависят от вида многоатомного спирта, его концентрации и наличия других компонентов. Ароматические компоненты придают покрытиям на основе этих соединений твердость и износостойкость, алифатические полиолы –эластичность, циклоалифатические структурные звенья – сбалансированность характеристик.

Растворы алкидных смол характеризуются следующими параметрами:

• вязкость – 35-100 с (по вискозиметру ВЗ-4);
• молекулярная масса – 1500-5000 кДа;
• плотность – 0,9-1,05 г/см3;
• количество гидроксида калия, являющегося основным показателем качества масел, – не более 20.

При увеличении температуры вязкость алкидов снижается и наоборот. Чем меньше жирность вещества, тем хуже оно растворяется алифатических и нафтеновых углеводородах.

Расход

Многих людей интересует, каким расходом обладает алкидный лак. Данный показатель зависит от разновидности смеси и вашего таланта. Специалисты советуют наносить 2-3 слоя лака. Каждый уровень следует наносить только после того, как предыдущий высохнет. Таким образом, на обработку поверхности у вас уйдет минимум 3 дня.

Расход алкидных средств равен 50-75 грамм на квадратный метр. Если вы будете использовать больше лака, чем положено, срок полимеризации увеличивается. Также вы рискуете получить менее прочную поверхность.

Перед использованием некоторые марки следует разбавить до рабочей консистенции ксилолом либо сольвентом. Можно смешать один из этих препаратов с уайт-спиритом в пропорции 1: 1.

Улучшение свойств

Немодифицированные алкиды образуют твердые и хрупкие пленки, плохо растворяются. Для улучшения их качеств в состав реакционной смеси вводят дополнительные компоненты, которые придают покрытиям глянец, эластичность, стойкость к воде, растворителям, маслам и атмосферному воздействию, ускоряют сушку при комнатной температуре, повышают адгезию с основным материалом. Модифицированные алкидные смолы получают с помощью льняного, таллового, тунгового, подсолнечного, касторового, хлопкового масла, канифоли, синтетических жирных кислот.

Выделяют 3 основных способа модифицирования:

• введение мономеров при производстве смолы;
• путем реагирования готовых алкидов с модифицирующими веществами;
• смешением смол с другими пленкообразователями.

Каталог

Отличие алкидно-уретановых и акриловых (водных) лаков, плюсы и минусы.

Современная промышленность предлагает на выбор покупателя два типа ЛКМ для одной области применения, на акриловом латексе и алкидной смоле. Покупатель делая выбор основывается прежде всего на собственном опыте или на советах знакомых, и поскольку алкидные продукты появились на прилавках нашей страны гораздо раньше, опыта применения и эксплуатации таких покрытий гораздо больше, а продукты на водном растворителе производимые в прежние времена не отличались стойкостью. Отсюда у большинства сложился стереотип, что продукты на водной основе не долговечны, и могут легко смыться во время влажной уборки. Цель данной статьи рассказать, в чем отличия между аква-лаками и лаками на алкидно-уретановой основе, в чем плюсы и минусы обоих продуктов.

Состав

Основа аква-лаков отнюдь не вода, а акриловый полимер. Оргстекло является хорошим примером применения акрилового полимера. Основой алкидных лаков является алкидно-уретановая смола, которая чаще всего изготавливается из соединения подсолнечного масла и многоатомных спиртов.

Основные свойства

Акриловому полимеру после полной полимеризации не страшны значительные перепады температуры, воздействие ультрафиолета, длительный контакт с водой ему также не страшен. Поэтому пленка акрилового полимера сохраняет свое состояние в неизменном виде длительное время, цвет древесины также практически не меняется. Это дает возможность проводить локальный ремонт отдельных участков. И наверное самый главный плюс- акриловые лаки используют воду в качестве растворителя, практически не пахнут ,что делает работу более комфортной.

Окончательная полимеризация акрилового латекса происходит от недели до месяца (аква-лак паркетный «POLI-R» набирает твердость через 7 дней). Пока этого не произошло, поверхность необходимо беречь от механических повреждений. Компоненты применяемые в производстве акриловых лаков дороже, что сказывается на конечной цене продукта. Аква-лаки немного сложнее в нанесении и требуют некоторой сноровки. Необходимо тщательно разглаживать лак по поверхности специальной кистью с синтетическим ворсом, избегая наплывов, потеков, и пузырьков.

Пленка алкидной смолы более гладкая, и более твердая. Алкидные смолы полимеризуются гораздо быстрее, и поверхности готовы к эксплуатации (алкидный паркетный лак «POLI-R» готов полной эксплуатации через 3 дня после нанесения финишного слоя). С алкидными лаками легко работать, все полосы от кистей самовыравниваются, поэтому даже у непрофессионалов получается хороший результат.

Главный минус это запах, к которому каждый человек относится индивидуально, кому-то он покажется сильным, а кто-то не обратит на него внимание (алкидный паркетный лак «POLI-R» турецкого производства, поэтому использует очищенный от эфирных масел растворитель, и соответственно имеет более слабый запах). Алкидные лаки всегда имеют янтарный оттенок, и соответственно цвет любого дерева приобретает желтоватый оттенок, который под действием ультрафиолета становится более насыщенным. Из-за этого прежнее покрытие всегда будет отличатся от свежего, поэтому при повреждении участка приходится переделывать все покрытие.

Выводы

Итак из вышеописанной информации можно вынести следующее – акриловые лаки обладают гораздо большими плюсами в характеристиках , что касается нанесения и эксплуатации покрытий, но сама акриловая смола слабее по характеристикам ,чем алкидная. Поэтому необходимо выбирать лак для полов содержащий в себе большое количества полиуретана – еще один вид полимера, который отличается превосходными износоустойчивыми и другими полезными характеристиками, и при этом не наносящий вред здоровью.

Поэтому аква-лак паркетный «POLI-R» содержащий большое количество полиуретана, пригоден не только для пола, а также для дверей, детской и взрослой мебели, стен, декупажа и многого другого. Акриловым лаком «White House» рекомендуется покрывать не подлежащие сильному физическому износу поверхности, поскольку в их составе нет полиуретана, но атмосферные воздействия эти лаки выдержат легко.

Алкидные смолы занимают одну из лидирующих позиций в качестве сырья для производства современных лакокрасочных материалов. Пленкообразующие составы на их основе имеют широкую область применения. Свойства покрытий зависят от типа смол и полуфабрикатных лаков. Наибольшее распространение получили модифицированные составы, так как они обладают высокими декоративными и защитными качествами.

Получение

Синтез алкидов производят двумя способами: алкоголизом и жирнокислотным методом.

В первом случае процесс проходит в 3 этапа:

1. Переэтерификация растительного масла или триглицеридов его жирных кислот многоатомными спиртами. Химическая реакция проходит при температуре 240-260 °C и в присутствии катализатора. Для производства глифталевых смол из спиртов используют глицерин, для этрифталевых – этриол, для пентафталевых – пентаэритрит.
2. Этерификация неполных эфиров фталевым ангидридом, в результате чего образуется кислый эфир.
3. Полиэтерификация с выделением воды и образованием алкида.

При втором способе получения смол производится этерификация и полиэтерификация эфиров жирных кислот и многоатомных спиртов.

Вещества для разбавления алкидов

Растворителями для алкидных смол служат следующие углеродные соединения:

• алифатические (гексан, гептан, парафины С6-С12);
• ароматические (бензол, сольвент, толуол, ксилол и другие);
• терпеновые (скипидар);
• галогенсодержащие (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, перхлорэтилен);
• нефтяные (нефрас, бензин).

Низкокипящие эфиры (этиловый спирт, этилацетат), простые эфиры гликолей, кетоны (ацетон) также могут использоваться в качестве разбавителей. Бутанол для этих целей непригоден, так как его молекулы притягивают к себе большое количество растворителя, содержащегося в алкидных смолах. Тощие алкиды растворяются только в ароматических углеводородах, а жирные – в алифатических.

Существуют также водорастворимые смолы, на основе которых выпускают водоразбавляемые ЛКМ (эмали и грунтовки горячей сушки).

Лакокрасочные материалы

Алкидные ЛКМ получили наибольшее распространение из всех материалов на основе поликонденсационных смол. Так как у спирта пентаэритрита имеется 4 гидроксильные группы, то алкиды с его содержанием отверждаются быстрее и образуют более глянцевые покрытия. В связи с этим в промышленности преимущественно выпускают материалы лакокрасочные на основе алкидных смол пентафталевого типа. Использование большого количества ароматических компонентов обеспечивает твердость и стойкость покрытий к механическому воздействию.

Пигментированные ЛКМ на основе алкидов подразделяют на следующие группы:

• глифталевые (ГФ), пентафталевые (ЭФ), этрифталевые (ЭТ) эмали;
• грунты;
• шпаклевки.

Высыхающие алкидные смолы используются в качестве самостоятельных пленкообразователей для лакокрасочной продукции, а невысыхающие – в составах с карбамидными смолами, нитратами целлюлозы (для улучшения эластичности и сцепления покрытий с основным материалом).

Свойства ЛКМ зависят от их химического состава. Так, более жирные алкидные смолы в органических растворителях легче наносятся кистью, имеют повышенную эластичность и атмосферостойкость, но медленнее высыхают и обладают меньшей стойкостью к воздействию минеральных масел. Максимальная скорость сушки характерна для смол, модифицированных тунговым или льняным маслом. Среднее время высыхания на отлип для алкидных эмалей составляет 24 ч.

Для чего нужна грунтовка?

Все трещины и поры заполняются составом. Благодаря этому в них не будет появляться плесень, а также грибок. К тому же некоторые составы защищают дерево от насекомых.Однако грунтовка предназначена не только для этого. С этим справятся и специальные вещества, которые пропитывают дерево. А благодаря грунтованию, поверхность дерева становится прочной и гладкой, а также не сильно проницаемой. Благодаря этому краска ложится ровно и конструкция ее не впитывает. Это позволяет расходовать ее экономно и уменьшить затраты. К тому же грунтовка Текнос 1881,которую мы используем (на алкидной основе) проникает глубоко в основание деревянной конструкции, делая ее очень прочной.Вдобавок к этому отделочный состав лучше сцепляется с конструкцией. Она будет служить дольше, не шелушиться и не осыпаться.

Наша компания занимается покраской фасадов загородных домов больше 10 лет. Имеем опыт использования как общебытовых ЛКМ, так и производственных линеек от ведущих производителей Италии, Германии, Финляндии. В нашем арсенале обновление как фасадов из деревянных панелей, так и комбинированных, брусовых и бревенчатых. География объектов простирается далеко за пределы Московской области: от Крыма до Архангельска.

Строительно-монтажный отдел

Определившись с первым этапом подготовки к покраске и поняв ,зачем и для чего мы используем алкидный грунт мы разберем каким видом краски нам лучше всего красить.

После грунтовки, изделия продолжать покраску укрывной краской на все той же алкидной основе мы отказались. Путем личных экспериментов и различных схем покраски нашли минусы в алкидных красках.

Специфика ЛКМ

Алкидные смолы, в зависимости от компонентного состава, применяются в следующих целях:

• На основе бензойной кислоты (содержание масла 38-50 % по массе) – эмали для окраски сельскохозяйственных машин, радиаторов, ремонта автомобилей. Обладают высокой стойкостью к выцветанию и воздействию атмосферы.
• Содержащие 9,12-линолевую и 9,11-линолевую кислоты – ремонт оборудования.
• Тощие – быстросохнущие однослойные покрытия, грунтовки, краска для радиаторов.
• На льняном масле и глицерине – антикоррозионные покрытия, печатные краски. Могут быстро выцветать под воздействием солнечного света, поэтому применяются чаще всего в грунтовках и выравнивающих составах.
• На соевом или талловом масле – покрывные эмали, обладающие хорошей атмосферостойкостью.
• Модифицированые природными смолами (кислоты канифоли) – производство грунтовок и шпатлевок. Составы склонны к выцветанию.
• Модифицированные стиролом, акрилатом – грунтовки, шпатлевки, выравнивающие составы, ЛКМ для окраски судов, оборудования, листового металла, древесины, подвергающейся сильным механическим нагрузкам (паркетные лаки, эмали для пола, мебели); упаковка эмалей в тюбики. Обладают повышенной стойкостью к истиранию и упругостью.

Обзор производителей

Практически каждый бренд выпускает десятки видов алкидных красок по дереву, металлу, пластику, бетону и другим поверхностям. Лидеры, признанные профессионалами и заслужившие тысячи положительных отзывов:

• Kudo. Бренд выпускает краски для бытового и профессионального применения. В том числе для покрытия черепицы, автомобилей, мотоциклов. Есть варианты для отделки помещений внутри и снаружи здания. Наиболее популярны аэрозольные формы.
• Olimp. Есть чисто алкидные и алкидно-уретановые вещества. Используются для покраски бетонных полов, фасадов, радиаторов, окон и дверей. Обладают мощными антисептическими и антикоррозийными свойствами.
• Tikkurila. Популярные финские краски, заслуженно признанные номером 1 на рынке. Служат до 20 лет. Безопасные, удобные в использовании, сотни цветов.
• Belinka. Специализированные краски для дерева с большим количеством оттенков.
• Sadolin. Шведские краски для дерева и металла. Есть цветные составы, а также эмали, к которым можно добавлять колеры.
• Alpina. Компания выпускает краски и эмали для бытового использования на разных материалах.