Алкидті лак-бояу материалдарының сипаттамалары және қасиеттері

Кіріспе

Синтетикалық шайырлар негізінде жасалатын барлық лак-бояу материалдарының (ЛБМ) ішінде көбінесе алкидті шайырлар құрамды материалдар қолданылады. Бұл шайырлар шығындалатын синтетикалық қабыршақ түзгіштердің жалпы мөлшерінен 60-70% ие болады. 30-шы жылдардың ортасынан өнеркәсіпте қолданысқа ие болған алкидті шайырлардың басымдық рөлі олардың негізінде салыстырмалы қымбат емес қабыршақтарды алу, металды және металды емес беттерге жақсы адгезиясы бар суық және ыстық кептірудің материалдарын алу, бөлме ішінде және сыртында қолданғанда берік және тұрақты қабықшаларды алу мүмкіндігімен түсіндіріледі. Алкидті шайырларды қолдану масштабының ары қарай жоғарылауы үшін олардың синтетикалық май қышқылдарымен синтез, сондай-ақ суда ерігіш және ұнтақты қалыптарда жасалу мүмкіндігі үлкен мәнге ие болады.
Лак-бояу материалдарының көптеген жаңа түрлерінде алкидті шайырлар үйлесімді не модификацияланған өнімдер түріндегі жеке қабыршақ түзгіштер ретінде қолдануды жалғастыруда. Химиялық құрылымы бойынша алкидті шайырлар (АШ) күрделі полиэфирлерге жатады. АШ-ды дайындауға арналған бастапқы компоненттер ретінде көбінесе мыналар қолданылады: көп атомды спирттерден – глицерин мен пентаэфитрит, ал көп негізді қышқылдардан – о-фталь қышқылының ангидриді. Олардың негізінде алынған шайырлар тиісінше глифтальді және пентафтальді деп аталады.
Көп атомды спирттің фтальді ангидридтен тікелей әрекеттесуімен жүретін глифтальді және пентафтальді шайырлар синтезі қиындатылған, себебі түзілген өнімдер сарғаюға бейімді болады және торлы құрылымды полимерлік фазалардың жоғары құрамы бар тұтқыр жүйені құрауға бейімді болады. Сондықтан ерігіш қабыршақ түзушілерді алу үшін процесті 600-700 молекулалық салмағы және 70% аспайтын этерификация дәрежесі бар

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Алкидті лак-бояу материалдарының сипаттамалары

және қасиеттері

Синтетикалық шайырлар негізінде жасалатын барлық лак-бояу
материалдарының (ЛБМ) ішінде көбінесе алкидті шайырлар құрамды материалдар
қолданылады. Бұл шайырлар шығындалатын синтетикалық қабыршақ түзгіштердің
жалпы мөлшерінен 60-70% ие болады. 30-шы жылдардың ортасынан өнеркәсіпте
қолданысқа ие болған алкидті шайырлардың басымдық рөлі олардың негізінде
салыстырмалы қымбат емес қабыршақтарды алу, металды және металды емес
беттерге жақсы адгезиясы бар суық және ыстық кептірудің материалдарын алу,
бөлме ішінде және сыртында қолданғанда берік және тұрақты қабықшаларды алу
мүмкіндігімен түсіндіріледі. Алкидті шайырларды қолдану масштабының ары
қарай жоғарылауы үшін олардың синтетикалық май қышқылдарымен синтез, сондай-
ақ суда ерігіш және ұнтақты қалыптарда жасалу мүмкіндігі үлкен мәнге ие
болады.
Лак-бояу материалдарының көптеген жаңа түрлерінде алкидті шайырлар
үйлесімді не модификацияланған өнімдер түріндегі жеке қабыршақ түзгіштер
ретінде қолдануды жалғастыруда. Химиялық құрылымы бойынша алкидті шайырлар
(АШ) күрделі полиэфирлерге жатады. АШ-ды дайындауға арналған бастапқы
компоненттер ретінде көбінесе мыналар қолданылады: көп атомды спирттерден –
глицерин мен пентаэфитрит, ал көп негізді қышқылдардан – о-фталь қышқылының
ангидриді. Олардың негізінде алынған шайырлар тиісінше глифтальді және
пентафтальді деп аталады.
Көп атомды спирттің фтальді ангидридтен тікелей әрекеттесуімен жүретін
глифтальді және пентафтальді шайырлар синтезі қиындатылған, себебі түзілген
өнімдер сарғаюға бейімді болады және торлы құрылымды полимерлік фазалардың
жоғары құрамы бар тұтқыр жүйені құрауға бейімді болады. Сондықтан ерігіш
қабыршақ түзушілерді алу үшін процесті 600-700 молекулалық салмағы және 70%
аспайтын этерификация дәрежесі бар шайырларды алғанға дейін жүргізеді.
Пентафтальді шайырлар бастапқы спирттер функционалдығына сәйкес глифтальді
шайырларға қарағанда азырақ этерификациялануы керек. Мұндай шайырлар
спирттерде, кетондарда, күрделі эфирлерде, ароматты және хлорланған
көмірсутектерде жақсы ериді, бірақ алифатты көмірсутектерде, скипидарда
ерімейді және өсімдік текті майлармен үйлеспейді. Осы шайырлардың
полиэтерификациясының аяқталуы қаптаманың ыстық кебу процесінде жүреді.
Мұнда олар қаптаманың морт сынғыштығын білдіретін жиі торлы құрылымға ие
болады.
Иілімді қаптамаларды алу үшін алкидті шайырлар негізіндегі ЛБМ
қолданылады. Олардың синтез процесіне өсімдік текті майларды не олардың май
қышқылдарын қосады. Дайындалатын шайырлар көп атомды спирттер, о-фталь
қышқылдары мен майлардың май қышқылдарының араласқан эфирлері болып
табылады.
Осындай шайырлардың синтез процесінде майлардың май қышқылдары көп
атомды спирттердің гидроксильді топтарының бөлігін бөгеттейді. Бұл жағдай
реакциялық массаның уақытынан бұрын сарғаю мүмкіндігін төмендетіп,
этирификация дәрежесін жоғарылатуға мүмкіндік береді. 16-18 көміртегі атомы
бар май қышқылдарының ұзын көмірсутектік тізбектері шайырларға арзан
көмірсутектік еріткіштерде еруді, ал алынатын қаптамаларға адгезияны,
иілімділікті, атмосфераға тұрақтылықты білдіреді. Сонымен қоса май
қышқылдарын қосу қаптамалардың сілтіге тұрақтылығын төмендетеді. Әдетте
ыстық кептіруден кейін олар әлсіз сілті ерітінділерінің әсеріне тұрақсыз
болады, мысалы, сабынды су.
Шайырларды дайындау процесінде полиэтерикациядан бөлек майлардың
қанықпаған май қышқылдарының полмиерленуі жүреді. Топ құрылымының
оптимальді тығыздығы бар қаптамаларды алу үшін шайырларды дайындау кезінде
бастапқы көп атомды спирт пен екі негізді қышқылдар әдетте 1-ден 1,1-ге
дейінгі мольдік қатынаста алынады. Гидроксильді топтардың кейбір артық
мөлшерінде полиэтирификация процесі жүреді. Нәтижесінде ішкі
пластификацияланған тұтқыр шайырлар алынады. Олар 1300-1800 молекулалық
салмағы бар күрделі құрылымды олигомерлер болып табылады. Мұндай шайырлар
бас функционалды топтардың (гидроксильі, кабоксильді, қос байланыстар)
бірнеше мөлшерінен тұрады, сондықтан оларды басқа реакцияға қабілетті
фикациялауға болады.
Май қышқылдарымен модификацияланған глифтальді шайырлар құрылымын
келесідей көрсетуге болады:

O O O O CH2OOCR
HO- C C – O – CH2 – CH(OH) – CH2 – O- C C – O –CH
CH2
O
C=O

CH2OOCR O O C=O
HC- O- C C C- O- CH2 O O O

CH2 OOCR HC-O-C C-O-H2C-CH-CH2OH
CH2
O
C=O

C=O
O

мұндағы R – май қышқылының қалдығы.
Тізбектің өсуі мен олардың тармақталу дәрежесінің өсуіне қарай шайыр
тұтқыр бола бастайды. Лакты жасау үшін шайырға сиккатив қосып,
көмірсутектік еріткіште ерітеді. Шайырдың салыстырмалы үлкен емес
молекулалық салмағының нәтижесінде 50% қабыршақ түзушіден тұратын лактарды
жасауға болады.
Модификация үшін майда таңдау мен шайырдағы оның құрамы (майлылығы)
синтезделетін өнімнің тұтқырлығына, оның сарғаюға бейімделуіне, алынатын
шайырлар мен қаптамалар қасиеттеріне қатты әсер етеді.
Алкидті шайырлар модификацияға таңдалған май түріне қарай кебетін және
кеппейтін деп бөлінеді. Кебетін шайырларға кебетін және жартылай кебетін
майлармен модификацияланатын шайырлар, ал кеппейтінге – кеппейтін
шайырлармен модификацияланатын шайырлар жатады.
Бір маймен модификацияланған шайырларды дайындау процесінде реакциялық
массаның тұтқырлығы майлылықтың жоғарылауымен азаяды. Қажетті тұтқырлықтағы
лакты алу үшін керекті еріткіш мөлшері тиісінше төмендейді. Осылайша
лактағы құрғақ қалдықтың құрамы жоғарылайды және сонымен бірге бір рет
қабаттап жаққандағы қаптама қалыңдығы жоғарылайды.
Майлылықтың жоғарылауымен алифатты және кафтенді көмірсутекті
шайырлардың еруі жоғарылайды.
Майлылық жоғарылаған сайын алкидті шайырлардың жұғу қабілеті, ЛБМ-ның
аққыштығы, материалдың құйылуы жақсарып, оларды бояу жаққышпен сырлау
мүмкіндігі жеңілдейді. Кейде аққыштықты төмендету үшін тиксотропты
үстемелерді енгізеді.
Кебетін АШ-ға тунгты, ойтисикті, дегидратталған майсана, зығыр, сора,
сарғыш, сафлорлы, соялы, күнбағыс (құрамындағы май қышқылдарының
реакциялық қабілетінің төмендеуімен көрсетілген) майларымен
модификацияланған алкидтер жатады.
Бөлме температурасында тотығу полимерленуіне қабілетті майлармен АШ-ны
модификациялау ыстық та, суық та кептіруде (сиккатив қатысында) қатаятын
ЛБМ алуға мүмкіндік береді.
Бұл тек кебетін майлармен модификацияланған АШ-ға ғана емес, сонымен
қатар жартылай кебетін майлармен модификацияланған АШ-ға жатады. Шайыр
молекуласының құрылымы қатты дамыған, себебі оның құрамында екі негізді
қышқыл мен қанықпаған май қышқылдарының көп мөлшері болады.
АШ-ды модификациялауға арналған кебетін майлардан көбінесе зығыр не
дегидратталған майсана майы қолданылады. Зығыр майын енгізгенде қатаю
процесі жылдамдатылады, бірақ қаптамалар тез сарғаяды. Бұл жағдай майда
қанықпаған қышқылдардың радикалдарының (әсіресе линоленді қышқылдың) үлкен
құрамымен шартталған. Оның молекула құрылымы тотығу процесінде жұптасқан
хромофорлы байланыстарының түзілуіне қабілетті болады. және де бұл ыстық
кептіру процесінде алкидті қаптаманың сарғаюының себебі болып табылады.
Жартылай кебетін майлармен модификацияланатын АШ-лар ыстық кептіруде
кебетін майлардың осындай мөлшерімен модификацияланған АШ-ға қарағанда
айтарлықтай иілімді, атмосфераға тұрақты, сарғаюға азырақ бейімді,
жылтырлықты жоғалтпайтын қаптамалар түзеді. Әсіресе бұл пигменттелмеген
(лакты) қаптамаларда қатты бөлінеді. Алайда бөлме температурасындағы
кептіруде кебетін маймен модификацияланған алкидтерге қарағанда айтарлықтай
бояу қатаяды және қатты емес, атмосфераға тұрақты емес қаптамаларды түзеді.
Егер алкидтер майлылығын азайтып, жартылай кебетін майға тунгтыне ойтисикті
майларды қоссақ, онда алкидтер қатаюын жылдамдатуға болады.
Ыстық кептіруде тотығу полимерленуі бос функционалды топтар бойынша
термиялық полимерленумен және поликонденсациямен бірге жүреді. Сондықтан
ыстық кептіру жағдайында тек кебуі жылдамдатылмайды, сонымен қатар
жоғарылатылған қаттылығымен суға тұрақтылығы бар қаптама түзіледі. Оған
қоса қаптама лактардың түстерін, ашық түсті эмальдар түстерін (әсіресе ақ)
бұзатын сарғыш реңге ие болады. Сарғаю кебу температурасының, шайыр
майлылығының, оның ішіндегі май қышқылдарының радикалдары қанықпауының
жоғарылауымен күшейеді. Бұл жағдай кебетін шайырлардың ыстық кебу
қаптамаларында қолдану мүмкіндігін шектейді. Шайырлар майлылығының
төмендеуімен ыстық кебу ұзақтығы қысқарады.
Шайырлар майлылығы түзілген қаптамалар қасиеттеріне де қатты әсер
етеді. Оның жоғарылауымен қаптамалардың иілімділігі өседі, бірақ олардың
бастапқы жылтырлығы, қаттылығы, ескіруге, судың, еріткіштердің, майлардың
әсеріне тұрақтылығы, түс тұрақтылығы, саяздану, ультракүлгін сәулеленудің
әсерінде жылтырлық тұрақтылығы төмендейді.
Қаптамалардың оптималды атмосфера тұрақтылығына кебуші шайырдың 50
шайырлығында жеткізуге болады. Сонымен қатар шайырдағы бос гидроксилді
топтардың артық мөлшері минималды болу керектігі маңызды. Майлармен
модификацияланған кебетін алкидтер негізіндегі қаптамалар бір қалыпты
климат жағдайындағы эксплуотация үшін жарамды. Тропикалық климатта, әсіресе
бөлме сыртында олар тез сарғаяды, жылтырлықты жоғалтады, жеткіліксіз
коррозиялық тұрақтылыққа ие және зең әсеріне душар болады.
Алкидті қаптамалар қышқылдар мен сілтілерге тұрақсыз, сонымен қоса
майлылықтың өсуімен бұл қабілеті үлкен мөлшерде байқалады. Кейбір
жағдайларда майлармен модификацияланған АШ құрамындағы майдың бір бөлігін
канифольмен ауыстырады. Осылай шайырдың майлылығын төмендетеді. Канифоль
құрамындағы шайырлы бір негізді қышқылдарды (абиетинді) енгізгенде
реакциялық массаның тұтқырлығы баяу жоғарылайды. Бұл жағдай тез
реакцияланатын компоненттер бар болғанда ерекше маңызды болады. Оған қоса
қаптама тез кеуіп, жақсы жылтырға ие болады.
Конифольдің аз мөлшерін қосу (алкидті шайыр мөлшерінен ) шайырдың
алифатты көмірсутектік еріткіштерде еруін және көптеген қабыршақ
түзгіштермен үйлесуін жақсартады, сондай-ақ бұл шайыр мен түзілген
қаптаманың қалған қасиеттеріне аз әсер етеді.
Алайда шайыр құрамына конифольдің үлкен мөлшерін енгізу ұсынылмайды,
себебі бұл қаптама иілімділігімен атмосфераға тұрақтылығының төмендеуіне
алып келеді, сонымен қатар оның жылтырлығының тез жоғарылауы байқалады.
Кебетін алкидті шайырлар негізіндегі ЛБМ-рын бетке әр түрлі мүмкін
әдістермен жағады. Бояу жаққышпен сырлау үшін майлы алкидтер негізіндегі
ЛБМ қолданылады, себебі ол уайт-спиритте ериді. Осындай материалдар
құрылыста, өнеркәсіптің әр түрлі салаларында ірі ғимараттарды, бұйымдарды
бояу үшін пайдаланылады.
Кеппейтін АШ-ларды кеппейтін өсімдік текті майлармен шайырды
модификациялауда алады. Майда қаныққан қышқылдар радикалдарының айтарлықтай
мөлшерінің бар болуы шайырдың өздігінен қабыршақ түзушілігінің
қабілеттілігінен айырады. Алайда осы себебі бойынша кеппейтін АШ жарық пен
жылу әсерінен қаптамалардың сарғаюын туғызатын процестер үшін тиімді
пластикаттаушы әрекетіне ие болады.
Амин-формальдегидті шайырлармен үйлескен кеппейтін алкидті шайырлар
негізіндегі ЛБМ ыстық кептірумен жарық әсерінде сарғаюға тұрақтылығы
бойынша кебетін АШ негізіндегі ұқсас қаптамаларға қарағанда айтарлықтай
басым болады. Осындай АШ-лардың кемшілігі мынау болып табылады: қанықпаған
қышқылдармен шайырды модификациялағандағы жететін адгезияға қарағанда
әлсіздеу болуы.

Лак композициясының құрамы

Майлармен не май қышқылдарымен модификацияланған АШ-лар мен
көмірсутекті еріткіштер негізінде өнеркәсіпте эмальдар, лактар,
шпатлевкалар, сылақтар дайындалады. Арналуына қарай оларды жаққаннан соң
ыстық не суық түрде кептіреді. Алынған қаптамалардың салыстырмалы қаттылығы
0,2-0,4; иілгендегі беріктігі 1мм; соққыға беріктігі 40-50км·см тең.
Қаптамалар негізінен бөлме ішінде және бір қалыпты климаттың атмосфералық
жағдайларда қолданылуға арналған.
АШ негізінде отандық өнеркәсіп бірқатар материалдарды шығарады:
глифтальді, (ГФ), пентафтальді (ПФ) және этрифтальді (ЭТФ). Төменде осы
материалдар туралы толық мәліметтер келтірілген.
ГФ-95 лагы (ГОСТ 8018-70) 2 сағат аралығында 105-1100С-де кебеді. Лак
түсті металдардан, электрлі машиналарының орамаларынан, трансформаторлардан
жасалған бұйымдар бойынша мөлдір қаптамаларды алу үшін қолданылады. Лак
құрамына алюминй ұнтағын енгізгенде 3000С-ге дейінгі ұзақ және 4000С-ға
дейінгі қысқа уақытты қыздыруға, 1200С дейінгі минералды майға тұрақты
қаптама түзетін эмаль пайда болады.
Пентафтальді лак 170 (ГОСТ 15907-70) 1000С-де 3 сағат не 18-230С-де 2
сағат аралығында кебеді. Ол түсті металдар мен ағаштан жасалған бұйымдарды
қорғауға қолданылады. Ыстық кебудегі қаптама аспа астындағы тропикалық
жағдайда эксплуотациялану үшін жарамды.
170 лагын соңғы қабатты жаққанда не эмальдің соңғы қабаты бойынша лак
қабатын жаққанда ПФ-115 эмаліне қосу үшін пайдаланылады. Бұл қаптаманың
атмосфераға тұрақтылығын жоғарылатуға қабілетті.
ПФ-231 лагы (ВТУ КУ-571-64) 72 сағатта 18-230С-де кебеді (аралық
қабаттар 16 сағат аралығында). Лак паркетті едендерді лактауға арналған.
ГФ-017 сылағы (ТУ ЯН-257-61) мочевина және меламиналкидті эмальдармен
бірге жүк машиналарының кабиналары мен жеңіл машиналар кузовтарын бояу үшін
арналған. Сылақтың кебу ұзақтығы 125-1300С-де 25-30 синут немесе 150-1600С-
де 15 минут құрайды.
№138 (МРТУ 6-10-576-64) ГФ-020 (ГОСТ 4056-63), ГФ-032к (МРТУ 6-10698-
67) қоңыр сылақтары қара түсті металдардан жасалған бұйымдарды бояуға
қолданылады: вагондар, троллебустар, трамвайлар, автобустар, тракторлар,
ауыл шаруашылық машиналары, металды конструкциялар, т.б. №138 және ГФ-020
сылақтарын 100-1100С-де 35 минут немесе 150-1600С-де 15 минут кептіреді.
Тез кебетін ГФ-032к сылағы 800С-де 1,5 сағатта кебеді. Бұл сылақтарды
сондай-ақ мына түрде кептіреді (18-230С): №138 сылағын – 24 сағат, ГФ-020
сылағын – 48 сағат, ГФ-032к сылағын – 5-6 сағат.
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.