бесплатно по России 8 800 700-14-31

Новые водные смолы для промышленных ЛКМ

30.05.2014

Новые водные смолы для промышленных ЛКМ

Результаты опроса в декабре 2013 г. продемонстрировали значительное повышение интереса участников в создании технологии, которая отвечает новым вызовам для ЛКМ промышленного назначения. В декабре 2013 г. специалистам был задан вопрос: «Какое направление в технологии смол наиболее актуально для Вас?» В обзоре приняли участие 378 специалистов, что более чем вдвое (181) превышает число участников, ответивших на этот вопрос в октябре 2011 г.

Наибольшее число голосов 45,2% получили водорастворимые смолы для промышленных ЛКМ. Это значительно больше по сравнению с ответами на этот вопрос в октябре 2011 г. — 34,5%. Повышенный интерес к водным смолам появился в результате значительного снижения интереса к гибридным смолам. В декабре 2013 г. гибридные смолы получили только 16,1% голосов по сравнению с 28,2% голосов, полученных в октябре 2011 г. Биоосновные смолы, получив 24,6%, заняли третье место, за ними следовали гибридные смолы. Водные алкиды, востребованные в ряде применений, получив 14,0% голосов, стали последними.

На рисунке представлены результаты голосования по опросу в декабре 2013 г. и октябре 2011 г.

                    Октябрь 2011 г.                                  Декабрь 2013 г.

 Новейшие водные смолы для промышленных ЛКМ

 Биоосновные смолы

 Увеличение применения гибридов

 Водные алкиды для различных применений

Новейшие водные смолы для промышленных ЛКМ

Смолы, применяемые в водных ЛКМ с низким ЛОС (летучие органические соединения), не совместимы с водой. Эта несовместимость делает водные ЛКМ более сложными, чем соответствующие органорастворимые ЛКМ. Смолы, применяемые для водных ЛКМ, требуют химической модификации, чтобы легко диспергироваться в воде.

Водные ЛКМ для достижения приемлемых свойств также требуют специальных добавок: пигментной дисперсии, предотвращения пены, коалесценции пленки, хорошего течения и розлива. Особенно сложной задачей является разработка ЛКМ с низким ЛОС, обладающих высокой Tg, которая может удовлетворять минимальной температуре пленкообразования без включения коалесцирующей добавки. Высокие концентрации и некоторые виды химических добавок могут отрицательно влиять на защитные свойства
покрытий, если добавка остается в пленке. Поэтому добавки, обычно применяемые в водных ЛКМ, выбираются с учетом их возможности испаряться из осажденной пленки.

Поскольку государственное регулирование в отношении ЛОС становится все жестче, разработчики ЛКМ направляют свои усилия по созданию новых смол, которые не требуют летучих добавок. Одним из методов, применяемых для снижения ЛОС, является двустадийный микроэмульсионный полимеризационный процесс ядро/оболочка.

Чтобы получить желаемые свойства пленки с меньшим количеством добавок, полимеры должны дополнять друг друга.

Другой подход к исключению летучих добавок — разработка латексных частиц с высокой и низкой Tg, чтобы при их смешении обеспечить приемлемые свойства сухой пленки независимо от добавок.

Биоосновные смолы

Биоосновные смолы обычно рассматриваются как органические материалы, в которых углерод служит производным из биоосновного сырья через биологические процессы.

Возрожденный интерес в технологии алкидов значительно вырос вследствие применения биоосновных глицеридов ненасыщенных жирных кислот, обычно относящихся к растительным маслам. Есть целый ряд растительных масел, которые могут применяться при производстве алкидов, их выбор зависит от типа и степени насыщенности, содержащейся в растительном масле.

Растительные масла, содержащие функциональные группы, могут быть модифицированы химическим путем, для повышения ассортимента масел, применяемых в производстве алкидных ЛКМ. Ненасыщенные группы также обеспечивают последующую поперечную сшивку через процесс автоокисления. Неметаллические сиккативы сейчас применяются для производства водных алкидов с низким ЛОС, что обеспечивает время сушки, сопоставимое с органорастворимыми алкилами.

Растительные масла могут также использоваться для изготовления полиуретановых ЛКМ. Ненасыщенные группы растительных масел химическим путем могут быть превращены в гидроксильные группы, которые реагируют с изоцианатами с образованием уретанов. Рицинолевый эфир в касторовом масле уже содержит свободную гидроксильную группу, которая может быть использована для получения полиуретанов через изоцианаты.

Карданол, фенольный липид, обнаруженный в скорлупе орехов кешью, и сахароза, полученная из природного сахара, также применяются для синтеза биоосновных смол. Карданол используется для получения ПАВ, полиуретанов и самосшивющихся эпоксидных смол. Сахароза может использоваться как заместитель глицерина, содержащегося в растительных маслах. К сахарозе можно присоединить до 8 жирных кислот, тогда как к глицерину в природных растительных маслах — только 3. Более высокая концентрация ненасыщенных жирных кислот ведет к получению пленок с высокой плотностью сшивки по сравнению с отвержденными пленками, полученными из эфиров жирных кислот глицерина.

Увеличение использования гибридов

Недавно разработанная гибридная технология позволяет объединить желаемые свойства алкидной смолы с другими пленкообразующими системами для повышения качества покрытий. Один из способов получения акрил-алкидного гибридного ЛКМ — это химическое присоединение ПАВ на основе акрилов к алкидной смоле. Присоединенное акрилированное ПАВ обеспечивает низкое ЛОС и высокие качественные показатели. Технология ядро/оболочка, в которой акриловый полимер прививается на алкид с высоким молекулярным весом, — еще один путь к разработке акрил-алкидных гибридных ЛКМ. Димеризованная жирная кислота, полученная из соевого масла, может быть превращена в полиэфирные полиолы при производстве алкидных гибридных ЛКМ с низким ЛОС.

Путем сополимеризации силиконов с алкидами получают силикон-гибридные ЛКМ. Тщательный баланс силиконовой и алкидной части дает долговечные гибридные смолы, способные образовывать гладкие эластичные пленки. Гибридные ЛКМ также приготавливаются путем комбинирования компонентов с использованием золь-гель процесса. Одним из примеров неоргано-органического гибридного ЛКМ служит комбинация льняного и подсолнечного масел в качестве органической фазы и двух золь-гель прекурсоров [титан(IV)i-пропоксид, титан (ди-i-пропоксид) бис(ацетил-ацетонат)] как неорганической фазы.

Водные алкиды для разных применений

Хотя промышленность уделяет большое внимание разработке водных алкидных ЛКМ, незначительное число голосов, полученное водными алкидами, показывает, что технологии водных алкидов следует существенно трансформировать, чтобы они могли отвечать требованиям по качеству для широких областей применения.

Многие годы биоосновные и гибридные технологии вызывают большой интерес. Тем не менее новейшие водные смолы для промышленных ЛКМ получили 45,2% голосов, что много больше суммарного количества голосов, полученных биоосновной (24,6%) и гибридной (16,1%) технологиями.

Это означает, что большинство участников сосредоточены на создании новейших водных смол для промышленных ЛКМ без использования биоосновной и гибридных технологий.

Джордж Пастернак (Special Chem) 

Другие публикации

Новая продукция на рынке функциональных добавок для ЛКМ
Новая продукция на рынке функциональных добавок для ЛКМ
Современно законодательство европейских стран требует, чтобы новые виды сырья были совместимы с материалами с низким содержанием летучих органических соединений и...