رزین های آلکیدی-معرفی

رزین های آلکیدی

در بحث رزین های پلی استر اشباع به نوع الکید میپردازیم رزین الکیدی، رزینی از نوع پلی استر اشباع میباشد که توسط روغن ها به عنوان پلاستی سایزر داخلی اصلاح شده اند این اصلاح جهت انعطاف پذیری زنجیره انجام میپذیرد ریشه یابی الکید به مبنای  الک از الکل و  ید از اسید متشکل میشود اما با توجه به توضیحات گذشته و شناخت استر و پلی استر و پلی استر اشباع، میتوان گفت مبنای نام گذاری  فوق دقیق و علمی نیست تعریف رزین الکید بر اساس DINآلمان رزین های الکید رزین پلی استر اشباع هستند که از طریق استریفیکاسیون الکل های چند ظرفیتی با کربوکسیلیک اسیدهای چند عاملی حاصل میشوند که توسط روغن های طبیعی اصلاح میشونداین رزین ها در سال ۱۹۲۵ متولد شده و در حال حاضر ۹۱سال دارند و تحول بسیار خوبی در صنعت رنگ داشت. در دهه ۷۰و۸۰ بیشترین توجه به این تیپ رنگ ها در اروپا (۲۰کارخانه تولید الکید بود که البته نیمی از آن در آلمان بود) را داشت گروه بندی رزین های الکیدی: بر اساس استاندارد آلمان رزین های الکیدی به سه گروه اصلی زیر طبقه بندی میشوند:

1. شورت اویل با طول روغن۳۰-۴۰
2. مدیوم اویل با طول روغن۴۰-۵۰
3. لانگ اویل با طول روغن۵۰-۶۰

?نکته:  طول روغن بالاتر از ۶۰ نیز وجود دارد که البته بصورت جامد و کاربرد در مرکب چاپ خواهد داشت که منظور از جامد جامد فیزیکی نیست منظور جامد فاقد حلال میباشد رزین های الکیدی را نیز دقیقا مانند پلی استر اشباع به دو گروه خشک شونده در حضور اکسیژن که  H  آزاد داشته و هیدروکسیل پایین   و گروه بعد با هیدروکسیل بالا که کوره ای و یا اسید کیور میباشند حال جهت شفاف سازی ساختار و به تبع آن کاربرد و انتخاب رزین مناسب به معرفی و شناسایی مواد اولیه میپردازیم ?نکته:منظور از انتخاب رزین مناسب اینستکه مثلا رزین شورت اویل کاربرد جهت هوا خشک و سریع خشک و کوره ای و اسید کیور همگی با هم تفاوت دارند   از لحاظ طول روغن ، نوع روغن، ارزش اسیدی،ارزش هیدروکسیل ، ویسکوزیته و… . البته ارزش هیدروکسیل حلقه گمشده رنگ سازان و رزین سازان هست که کوچکترین اطلاعات و توجه ای به آن نیست که البته با توجه به توضیحات در مبحث رزین های پلی استر اشباع قضیه و حساسیت آن کاملا مشخص شد گروه مواد اولیه مصرفی:

1. روغن ،چربی و اسیدهای چرب
2. پلی اسیدها
3. پلی الکل ها
4. اصلاح کننده ها و کاتالیست ها
5. حلال ها

با توجه به تنوع هر کدام از موارد پنجگانه و نیز درصد اختلاط آنها به هزاران فرمول با ویژگی متفاوت خواهیم رسید ۱⃣روغن،چربی و اسیدهای چرب ابتدا مفهوم طول روغن را مشخص تا ویژگی و کاربرد آن در رزین و رنگ مشخص گردد و سپس به نوع روغن میپردازیم ?طول روغن مقدار روغن در زنجیره استری الکید رزین را میگویند نکته:درصد مصرفی روغن با طول روغن فرق دارد!چرا؟ زیرا مقدار مصرفی روغن در فرمول و شارژ در راکتور پس از عملیات واکنش استری و کندانسیونی تولید آب میکند و از طریق کندانسور وارد سپراتور و از مدار جدا میشود این مقدار بنا به نوع فرمول متفاوت میباشد و در رزین الکید حدود  ۷  درصد آبگیری از واکنش هست حال طول روغن مقدار روغن در زنجیره استر یعنی پس از کسر آب محاسبه میگردد جهت تفهیم بهتر لطفا به مثال عددی زیر توجه بفرمایید: اگر مقدار ۱۰۰گرم مواد اولیه شارژ راکتور شود و اگر مقدار ۵۰ گرم روغن شارژ شود پس درصد مصرفی روغن ۵۰ هست و پس از انجام واکنش مقدار ۷ گرم آب خارج و مقدار۹۳گرم رزین جامد آماده حاصل میگردد که مقدار ۵۰گرم روغن در زنجیره قرار دارد.پس طول روغن آن با یک تناسب ساده به عدد۵۳/۵خواهیم رسید. حال با روشن شدن مطلب طول روغن به ویژگی آن در رزین پرداخته تا انتخاب رزین جهت رنگ مورد نظر از این فاکتور پنجگانه مشخص گردد هر چه طول روغن بیشتر شود : جرم مولکولی کمتر،دانسیته کمتر ،ویسکوزیته پایین تر میشود ?به همین دلیل که رزین لانگ با درصد جامد ۷۰ و درعین حال محلول در حلال الیفاتیک خطی ویسکوزیته کمتری از رزین شورت دارد و حتی در بشکه فقط ۱۹۰کیلو جا میگیرد ولی رزین شورت ۲۰۰کیلو هر چه طول روغن بالا میرود قلم خوری بهتر میشود به همین دلیل هست که رزین های الکیدی لانگ اویل کاربرد در رنگ های ساختمانی و تزیینی دارند هر چه طول روغن بالا میرود حلالیت بهتر میشود تا جاییکه رزین های لانگ مرکب چاپ(ترلون)در روغن هم حل میشوند هر چه طول روغن بالا میرود امتزاج و سازگاری کمتر میشود به همین دلیل هست رزین لانگ فقط با مدیوم و پترو رزین دوست هست رزین شورت سازگاری بیشتری با گروه اپوکسی،اکریلیک،آمینو ،نیترو و غیره دارند هر چه طول روغن بالا میرود چسبندگی به سطح کمتر و مفاومت شیمیایی نیز ضعیف تر میشود هر چه طول روغن بالا میرود چون درصد مصرفی در فرمول بیشتر هست پس زردگرایی نیز بیشتر میشود هرچه طول روغن بالا میرود انعطاف فیلم بهتر و اما مقاومت رطوبتی نیز بهتر میشود هر چه طول روغن بالا میرود زمان خشک شدن طولانی تر و مقاومت قلیایی نیز پایین میاید بحث طول روغن را میبندیم و وارد مطلب نوع روغن میشویم روغن های مصرفی در رزین های الکیدی بسیار متنوع میباشد به همین دلیل رزین های الکیدی بسیار متنوع و با کاربرد و ویژگی های خاص وجود دارند روغن ها به سه گروه کلی طبقه بندی میشوند: ?منظور روغن های گیاهی هست روغن های خشک شونده،  نیمه خشک شونده و خشک نشونده مثل روغن بزرک ، سویا و کوکونات مبنای این عوامل روی چه اصل میباشد؟ عامل اصلی از این دلیل مربوط به باندهای دوگانه میشود ۱⃣اگر روغن باند دوگانه نداشته باشد و یا باند دوگانه کم با فواصل زیاد از هم داشته باشند خشک نشونده خواهند بود مانند لاریک اسید موجود در کوکونات   ۲⃣اگر روغن باند دوگانه داشته باشد و اگر یک در میان فاصله داشته باشند نیمه خشک شونده میباشند مانند لینولییک اسید موجود در روغن سویا ۳⃣اگر روغن باند دوگانه داشته باشد و باندهای دوگانه مجاور هم باشند روغن خشک شونده خواهد بود مانند اسید لینولنیک موجود در روغن بزرک همین عامل باند دوگانه باعث اکسیداسیون و خشک شدن رزین الکیدی میباشد البته این حسن در جایی دچار مشکلات هم میشود و آن عامل زرد گرایی هست باندهای دوگانه را توسط آزمایش پیچیده یدومتری اندازه گیری کرده و به عدد یدی در روغن ها معروف میباشند هر چه عدد یدی بیشتر باشد تعداد باند دوگانه بیشتر هست ?نکته: درست هست هر چه عدد یدی بیشتر باشد نشان باند دوگانه بیشتری هست، اما دلیل قاطعی جهت آنکه روغن خشک شونده تر باشد نیست  چرا؟ زیرا امکان دارد باند دوگانه بیشتر باشد ولی باند دوگانه مجاور نباشد چون عامل خشک شوندگی همانطور که گفته شد مربوط به باند دوگانه مجاور هم میباشد ✅مثال: روغن تانگ یا چوب چینی روغن بسیار خشک شونده با عدد یدی۱۶۳ در حالیکه روغن بزرک روغن خشک شونده ولی ضعیف تر با عدد یدی۱۷۳ میباشد ✅نتیجه: عدد یدی ملاک خوبی جهت خشک شوندگی و قیاس روغن ها هست ولی قطعیت ندارد روغن، چربی  و اسید چرب چیست؟ ?نکته: اسید چرب با اسید چرب روغن تفاوت دارد  به توضیحات دقت کرده تا تفاوت را لمس کنید روغن و چربی متشکل از تعدادی زیاد و متنوع از اسید های چرب سیرشده و سیر نشده هستند از معروفترین اسیدهای چرب میتوان: اسید لاریک،پالمتیک، استیاریک،لینولییک،لینولنیک و اولییک را نام برد که هر کدام با داشتن خصلت خشک شوندگی و خشک نشوندگی آنها بر اساس باندهای دوگانه توصیح داده شده طبقه بندی و باعث تنوع در خصلت روغن میشوند اسیدهای فوق همگی خطی و از ۱۲تا۱۸کربن مثال:روغن کوکونات با داشتن حدود  پنجاه درصد اسید لاریک بدون باند دو گانه جز خشک نشونده ها طبقه بندی میشود چربی ها نیز مانند روغن ها بر همین اساس طبقه بندی میشوند ✅روغن منشا گیاهی و چربی منشا حیوانی دارد البته در چربی ها خصلت خشک شوندگی هرگز دیده نمیشود و فقط روغن ساردین نیمه خشک شونده میباشد چربی های دیگر همگی خشک نشونده و به همین دلیل نقطه تایتر بالایی دارند ?نقطه تایتر: برعکس نقطه ذوب در اسیدهای چرب روغنی گفته میشود و دمایی که در آن دما اسید چرب از مایع به جامد(مانند روغن نباتی)تبدیل میشوند تایتر نامیده میشود(البته این اصطلاح جهت روغن ها به نقطه کانجیل معروف میباشد.) حال با مشخص شدن روغن و چربی و تفاوت آنها از یکدیگر بحث اسید چرب روغن را باز میکنیم منظور از اسید چرب مشخص شد، اسید چرب روغن  را توصیح داده تا فرق این دو اصطلاح نزدیک بهم را متوجه شویم. در حالت کلی میتوان گفت روغن یا تری گلیسیرید شامل یک گروه گلیسیرین و سه گروه اسید چرب هستند که عوامل اسیدهای چرب و مخلوط آنها اسید چرب روغن را شامل میشوند. ✅نتیجه: اسید چرب روغن از روغن استحصال میشود و شامل انواع مختلف اسید های چرب خطی هستند ✅مثال:روغن سویا استحصال میشود توسط واکنش به گلیسیرین و اسید چرب سویا حال اسید چرب سویا شامل انواع اسید چرب از جمله  لینولییک و غیره میباشد در ساخت رزین های الکیدی میتوان هم از روغن و هم از اسیدچرب روغن استفاده کرد البته روش اسید چرب دقیق تر و یک مرحله ای هست روش استفاده از روغن دومرحله ای و سخت تر هست در بحث تولید رزین کاملا توضیح داده خواهد شد جهت تبدیل روغن به اسیدچرب روغن دو روش وجود دارد: روش شیمیایی و فیزیکی روش شیمیایی بصورت بچ میباشد پس زمان واکنش طولانی و گران میباشد ضمنا با بوحود آمدن پساب مقرون به صرفه نیست در این روش با ایجاد متیل استر در حضور اسید سوافوریک و سپس خنثی سازی با سود نمک حاصله پس از شستشو با آب جدا و مخلوط اسیدچرب روغن و گلیسیرین در راکتور را بر اساس اختلاف دانسیته جدا میکنند البته گلیسیرین خالص نیست و دارای آب میباشد که البته پس از تقطیر و خالص سازی قابل مصرف خواهد شد در روش فیزیکی که روش معمول میباشد راکتور  از نوع پیوسته میباشد و شکست فیزیکی روغن تحت فشار صورت گرفته و اسیدچرب و گلیسیرین حاصل میگردد ✅اسیدچرب روغن: اسیدچرب با گروه      R-COOH   عبارت است از یک گروه مونوکربوکسیلیک اسید خطی با طول زنجیره بالا و فاقد شاخه فرعی که به دو گونه اشباع و غیر اشباع یافت میشوند در اسیدهای چرب اشباع باند دوگانه ای در آنها یافت نمیشود پس حتما خشک نشونده هستند و تایتر بالا دارند و رنگ روشن تری دارند اسید چرب کوکونات سفید و تایتر حدود ۴۰ در اسیدهای چرب غیر اشباع دارای باند دوگانه هستند و خشک شونده و نیمه خشک شونده هستند تایتر پایین تری دارند و رنگ بالاتری دارند و زرد گرایی بیشتر ایجاد میکنند نیمه خشک شونده مانند اسیدچرب افتابگردان که رنگ زرد دارد و همگی طی روز انرا مشاهده میکنید و رنگ حدود ۳ گاردنر دارند خشک شونده مثل تانگ اویل که انقدر تایتر پایینی دارد و حالت مایع میباشد و با رنگ حدود ۱۰ گاردنر( کوکا کولا) همانطور که توضیح داده شد باند دوگانه فقط ملاک خشک شدن نیست بلکه باند دوگانه مجاور هم بنام کونجوکه ملاک میباشد ✅نتیجه:هرچقدر عدد یدی بالاتر باشد باند دوگانه بیشتر خشک شدن بهتر ، تایتر کمتر،زردگرایی بیشتر میشود * استثنا در مورد بزرک و تانگ ??نکته: در مورد رزین های هواخشک پایین بودن رنگ رزین زیاد مزیت نیست و ملاک دقیقی از حیث وضع ظاهر نیست زیرا با توجه به جمیع توضیحات اگر رنگ رزین الکیدی لانگ اویل بسیار پایین باشد خود ملاک ضعف رزین میباشد نه ویژگی قابل توجه!چرا؟ زیرا حتما در آن از اسیدهای چرب که باند کونجوکه ندارند استفاده شده است مانند روغن روغن پالم و یا چربی پای مرغ که کاملا رنگ روشن مانند کوکونات دارند فیلم حاصل نرم و بسیار دیر خشک میشود اسیدهای چرب معمولا در دمای محیط بصورت جامد هستند(مانند روغن نباتی) روغن ها از لحاظ اسیدی خنثی ولی اسیدهای چرب روغن دارای ارزش اسیدی هستند حدود۲۲۰ ❎قانون: در کتب هر جا به ترکیبی برخورد کردیم مثلا:     C18:3 یعنی اسید چرب هجده کربنه با سه گروه باند دوگانه تمام توضیحات در خصوص اسیدهای چرب گیاهی و طبیعی بود که البته” اسیدهای چرب سنتزی نیز وجود دارند معروفترین آنها گروه ورساتیک اسید و ایزونونانیک اسید میباشند