Mőgyanták és mőanyagok kapcsolata

A mőgyanták szoros rokonságban vannak a mindennapi életbıl jól ismert mőanyagokkal.

Elıállításuk polimerizációval vagy polikondenzációval történik, de a poliaddició is ismert.

Legfıbb különbség a mőgyanták kisebb móltömegében mutatkozik, ami összefügg az oldószerekben való oldhatósággal is, szemben a nagy molekulájú, oldószerben nem vagy alig oldható mőanyagokkal.

Példaként említjük, hogy a festékgyártásban széles körben alkalmazott alkidgyanták móltömege átlagosan 4000-5000.

A festékipar legnagyobb mennyiségben az alábbi mőgyanta típusokat alkalmazza:

189 alkidgyanták,

akrilátok, poliuretánok.

10.2.1 Alkidgyanták

A klasszikus, nagy növényi olajtartalmú (“hosszú olajos”) alkidgyanta lakkbenzinben oldva zománcok, alapozók és korrózió gátló alapozók kötıanyagául szolgál. Néhány ismert márka:

Astralin, Durol, Trinát, Koralkyd.

Ipari alkalmazásoknál a kis növényi olajtartalmú (“rövid olajhosszúságú”) alkidgyantákat xilolban oldják, mivel összetételüknél fogva lakkbenzinben nem oldódnak elég jól.

A környezetvédelmi szempontoknak az utóbbi 2-3 évtizedben való elıtérbe kerülésével megjelentek a vízzel hígítható illetve vízben oldható alkidgyanták is, amelyek száradása közben nem szennyezik az atmoszférát az elpárolgó szénhidrogének.

Az utóbbi évek hozadéka a vizes alkid emulzió, ahol az alkidgyanta már nem oldatban van jelen, hanem vízben – mint diszperziós közegben – van emulgeálva.

10.2.2. Akrilátok

Az akrilát mőgyanták rendszerint többféle akrilát monomer (metilmetakrilát, butilakrilát, akrilsav, metakrilsav stb.) kopolimerizációjával készülnek. Megkülönböztetünk oldószeres akrilátokat és vizes akrilát diszperziókat.

Az oldószeres akrilátok rendszerint valamilyen funkciós csoportot is tartalmaznak, amelyek más mőgyantával kombinálva képeznek filmet (szobahımérsékleten vagy magasabb hımérsékleten). Példaként a hidroxil funkciós akrilátokat említhetjük, amelyek izocianáttal reagálva poliuretán gyantát képeznek.

A vizes akrilát diszperziók gyakran sztirolt is tartalmaznak kopolimerizációs partnerként. A sztirol-akrilát diszperziók mind a beltéri falfestékek, mind a homlokzatfestékek kötıanyagaként domináns szerepet töltenek be. Mellettük mind az alkidgyanta bázisú falfestékek (Wallkyd), mind az egyéb vizes diszperziók (vinilacetát polimerek) visszaszorultak.

10.2.3. Poliuretánok

Jellegzetesen kétkomponenső termékek, ahol a két komponenst közvetlenül a felhasználás elıtt keverik össze, gyárilag elıírt arányban, A poliuretán képzıdéshez vezetı poliaddiciós

190 reakció már a felhordást megelızıen, a keverékben megindul, ezért néhány órán belül fel kell dolgozni a keveréket.

Példaként az imént az oldószeres akrilát-poliuretánt említettük, de hidroxil funkciós komponensként nemcsak a drágább akrilát, hanem olcsóbb alkidgyanta is szerepelhet (Gemini parkettalakk).

10.2.4. Az alkidgyanták kémiai összetétele

Az alkidgyanták logikailag a telített poliésztergyantákból származtathatók. Ismeretes, hogy szerves sav és szerves alkohol reakciójában szerves észterek keletkeznek, kondenzációval, víz kilépése mellett. Az 1.ábrán a hullámvonal a hosszabb szénhidrogén láncra utal. [1].

10.1. ábra. Kondenzáció

Ha az észter képzıdés kétértékő alkohol és kétbázisú sav egymásra hatásával történik, nem egyszerően kondenzáció, hanem polikondenzáció a reakció típusa. (2. ábra). A polikondenzáció révén lineáris szerkezető makromolekula jön létre, amit poliészter gyantának nevezünk. A poliészter gyanta móltömege – a reagáló komponensek mólaránya függvényében – egészen nagyra is nıhet. Ha a komponensek mólaránya 1:1, akkor a reakció rendszerint gélesedéshez vezet.

10.2. ábra. Polikondenzáció

191 Az alkidgyanták a poliésztergyantáktól abban különböznek, hogy a kétértékő alkohol – diol – helyett három vagy négyértékő alkoholt tartalmaznak (pl. glicerin, trimetilolpropán, pentaeritrit) és a polikondenzációban részt nem vevı hidroxil csoportok – részben – zsírsavakkal vannak észterezve.

10.3.ábra. Az alkidgyanta idealizált szerkezete

A keletkezett makromolekula a poliészter lánchoz kapcsolódó hosszú oldalláncokat tartalmaz, amelyek megváltoztatják az eredetileg telített poliészter molekula tulajdonságait.

Alkidgyanta: zsírsavval módosított poliésztergyanta módosítás: a szabad hidroxilcsoportok észterezése

Ha telítetlen zsírsavat alkalmazunk, az így keletkezı alkidgyanta oxidatív száradásra lesz képes. Festékipari szakzsargonban ezeket levegın száradó alkidoknak nevezzük. A “száradó”

jelzı itt egyértelmően oxidatív, tehát kémia úton történı száradást jelöl.

Ha telített zsírsavakat alkalmazunk a poliészter lánc módosítására, a létrejövı alkidgyanta oxidatív száradásra – értelemszerően – nem lesz képes. Fizikai száradásra – ami az oldószer elpárolgásával jön létre – azonban igen. A fizikai száradásra való képesség tekintetében nincs különbség a telített ill. telítetlen zsírsavat tartalmazó alkidok között.

A telítetlen zsírsavakkal módosított alkidok tulajdonságai nagy mértékben függenek a zsírsav telítetlenségének mértékétıl,

a szabad hidroxil csoportok zsírsavval való észterezésének fokától.

192 A szabad hidroxil csoportok zsírsavval való észterezettségének foka helyett a festékipari szakzsargonban az “olajhosszúság” kifejezést használják, ami a megfelelı angol (oil length) illetve német kifejezés (Öllänge) tükörfordítása, magyarul azonban elég esetlenül hangzik.

Az alkidgyantáknak a poliésztergyantákból történı származtatása során három alkotórészt neveztünk meg: olajhosszúságú”, “közép olajos vagy közepes olajhosszúságú”, illetve “hosszú olajos vagy nagy olajhosszúságú” alkidgyantákról.

Némileg önkényes és csak tájékoztató jellegő osztályozás szerint:

a rövidolajos alkidok triglicerid tartalma 30-40%

a középolajos alkidok triglicerid tartalma 40-55%

a hosszúolajos alkidok triglicerid tartalma 55-65%.

Az olajhosszúság az alkidgyanta triglicerid tartalmát adja meg. Ha a gyanta polialkoholként kizárólag glicerint tartalmaz, ez az érték jellemzı a gyanta összetételére:

triglicerid % + glicerinftalát % = 100 % (10-1)

Ha viszont glicerin helyett részben vagy egészben más poliolt használnak, a triglicerid tartalomra való átszámítás miatt a kapott számérték már csak közvetve jellemzi az alkid összetételét és a (10-1) összefüggés érvényét veszti.

Az alkidgyanták recepturázása során általában hidroxil felesleggel dolgoznak, ami azt jelent, hogy nem reagáltatják a polialkohol összes szabad hidroxil csoportját zsírsavval, egy bizonyos hányaduk szabadon marad. Ezért az alkidgyanta zsírsavval való észterezettségének foka nem lehet teljesen tetszıleges érték 0 és 100 százalék között.

A többértékő poliolt tartalmazó módosítatlan poliésztergyanta – ha egyáltalán gélesedés nélkül elıállítható – oxidatív úton nem szárad és nem oldódik a festékiparban használatos olcsóbb szénhidrogénekben (lakkbenzin, xilol), legfeljebb a drágább észterekben, ketonokban.

Ha viszont az észterezés fokát 100 százalékra kívánnánk emelni, nem lenne meg a szükséges hidroxil felesleg és gélesedés miatt a gyantát nem is lehetne szintetizálni.

193