Расширенное руководство по полимерам. Свойства реактопластов. Алкиды

Отличие реактопластов от термопластов заключается в том, что термопластичные полимеры при нагревании становятся пластичными, а при охлаждении снова затвердевают, причём такие циклы они могут выдерживать многократно. Реактопласты же при нагреве ведут себя совершенно иначе: под действием высоких температур они сшиваются и больше нагревать до температуры плавления их нельзя, поскольку это разрушит структуру их молекул и приведёт к термической деградации, в результате чего материал будет разрушен. Другое название реактопластов — термореактивные пластики, по аналогии с западной терминологией, но у нас оно используется редко. Сшитая структура реактопластов позволяет использовать их при более высоких температурах, чем термопластичные материалы, однако при этом они не годятся для вторичной переработки. Осталось добавить, что существуют материалы, которые могут находиться как в термопластичном, так и в термореактивном состоянии. Таким материалов является, например, полиуретан, имеющий разную природу, в зависимости от типа материала. Именно поэтому полиуретаны мы рассматривали самыми последними из термопластичных материалов. Рассмотрение реактопластичных материалов начнём с таких, как алкиды, аллилы и амиды.

Алкиды используются в основном в красках и пресс-формах. Литьевые порошки находят применение в герметизирующих электрических и электронных устройствах из-за их высокой прочности, превосходных электрических свойств, стабильности размеров, термостойкости и могут быть окрашены в светлый цвет. Минеральные и стекловолоконные материалы часто используются для их дальнейшего укрепления. Алкидные смолы получаются путем нагревания многоатомных спиртов с многоосновными кислотами или их ангидридами. Они используются при изготовлении защитных покрытий с хорошими погодными свойствами и являются важными ингредиентами многих синтетических красок благодаря своей универсальности и низкой стоимости. Обычно их получают поликонденсацией спирта (полиола) и дикарбоновой кислоты или её ангидрида — например, глицерин и фталевый ангидрид реагируют с образованием сложного полиэфирглипталя.

Основные многоосновные кислоты, используемые в производстве алкидов, включают, помимо прочего, фталевый ангидрид, изофталевую кислоту, малеиновый ангидрид и фумаровую кислоту. Основными типами полиолов, используемых в алкидном синтезе, являются глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит, этиленгликоль и неопентилгликоль. Подавляющее большинство одноосновных кислот, используемых в алкидных смолах, представляют собой длинноцепочечные жирные кислоты природного происхождения. Выбор каждого из вышеупомянутых ингредиентов (полиолов, моно- и поликислот) влияет на свойства смолы и может также влиять на выбор производственных процессов. Например, длинноцепочечные жирные кислоты значительно улучшают гибкость продуктов и увеличивают степень ненасыщенности. Однако ненасыщенные кислоты, такие как линоленовая кислота, также увеличивают склонность к пожелтению алкидов, в то время как алкиды, полученные с использованием не высыхающих масел (низкая степень ненасыщенности) или их жирных кислот, имеют превосходную стабильность цвета и блеска.

Одним из важных атрибутов алкидных смол является их хорошая совместимость со многими другими полимерами для покрытий. Например, виниловые смолы, то есть сополимеры винилхлорида и винилацетата, которые содержат гидроксильные группы, могут быть составлены с алкидными смолами для улучшения их свойств нанесения и адгезии. Эти продукты часто используются для изготовления красок, используемых в морском деле. Длинноцепочечные эмульгированные алкидные масла также добавляются к синтетическим латексным краскам для улучшения адгезии к мелованным и окрашенным поверхностям, в то время как алкидные смолы на основе средне- или короткоцепочечных производных нефти иногда смешиваются с силиконовыми смолами с высоким содержанием фенила для высушенных на воздухе или обожженных покрытий для улучшения жаропрочности или устойчивости к погодным условиям. Некоторые коммерчески важные химические модификации алкидных смол включают винилированные алкиды, силиконовые алкиды, уретановые алкиды, фенольные алкиды и полиамидные алкиды.

С постоянно растущим осознанием необходимости защиты окружающей среды наметилась сильная тенденция к увеличению содержания твердых веществ во всех продуктах для нанесения покрытий, включая алкиды, с целью уменьшения выделения паров растворителя. В некоторых случаях покрытия на основе растворителя, включая алкиды, были успешно заменены покрытиями на водной основе, чтобы устранить выбросы паров растворителя и повысить безопасность от органических растворителей при возникновении пожара или иной опасности для здоровья. Эти усилия привели к явному постепенному сокращению доли рынка алкидных смол в пользу акриловых, полиуретановых и эпоксидных смол. Кроме того, некоторые ингредиенты, такие как фталевый ангидрид, малеиновый ангидрид, некоторые растворители и несколько виниловых мономеров, являются известными раздражителями или сенсибилизаторами кожи. Тем не менее, алкидные смолы, как семейство, по-прежнему важны в лакокрасочной промышленности и скорее всего будут оставаться таковыми ещё в течение нескольких десятилетий.

Алкидные смолы являются важными ингредиентами многих синтетических красок, лаков и эмалей, а также находят применение в качестве термореактивных (реактопластичных) пластмасс, которые можно подвергать формованию. Основными областями применения аклидных смол являются мебельные и архитектурные покрытия, отделочные материалы, специальные покрытия и грунтовки для автомобильной отделки. Смеси алкидно-аминосмол являются, вероятно, самой важной группой алкидных смол. Многие промышленные эмали, например, для бытовых приборов, рулонных и автомобильных покрытий, основаны на смесях алкидно-аминосмол. Хлорированный каучук также часто используется в сочетании с алкидными маслами. Основными областями применения являются краски для нанесения разметки на асфальтовые покрытия дорог, бетонные полы и краски для бассейнов. Применение алкидно-модифицированных силиконовых смол включает термостойкие краски, морские покрытия и изоляционные лаки.