Las resinas alquídicas convencionales base solvente han sido conocidas por sus deseables propiedades de recubrimiento durante décadas. Estas propiedades incluyen alto brillo, largo tiempo de utilización, flujo suave y excelente nivelación. Las más recientes tecnologías de resina de bajo compuesto orgánico volátil (VOC, volatile organic compound), tales como las acrílicas, no pueden igualar las propiedades de recubrimiento alquídicas antes mencionadas . Aunque los intentos iniciales para desarrollar recubrimientos alquídicas de bajo VOC no tuvieron éxito, los recientes avances en la tecnología tensoactiva ahora hacen posible el desarrollo de recubrimientos alquídicos que cumplen con los requisitos de bajo VOC. Un método usado para hacer estos nuevos recubrimientos es mezclar un tensoactivo externo en la fase acuosa con la resina alquídica.
La nueva tecnología híbrida recientemente desarrollada proporciona ahora una oportunidad de combinar el deseable desempeño de la resina alquídica con otros sistemas de resina para mejorar las propiedades de recubrimiento; resinas actualmente combinados con las alquídicas incluyen acrílicos, uretanos, epoxicos, y compuestos fenólicos. Un enfoque para preparar recubrimientos acrílicos híbridos es adherir químicamente tensoactivos acrílicos a la resina alquídica. El tensoactivo acrílico adjunto proporciona propiedades de bajo VOC y alto desempeño. La tecnología núcleo-casco en la que se incrusta el polímero acrílico en una resina alquídica de alto peso molecular ha contribuido al desarrollo de los recubrimientos híbridos acrílicos alquídicos.
El renovado interés en la tecnología alquídica ha aumentado significativamente el uso de triglicéridos de ácidos grasos no saturados, comúnmente conocida como aceites vegetales, como materias primas renovables. Hay varios diferentes aceites vegetales que se pueden utilizar para preparar resinas alquídicas, y la selección se basa típicamente en el grado y tipo de saturación contenida en el aceite vegetal. Los aceites vegetales que contienen grupos no saturados pueden ser modificados químicamente para mejorar la versatilidad del aceite específico usado en la fabricación de recubrimientos híbridos alquídicos y alquídicos. Los grupos no saturados también ofrecen un sitio de reticulación de curado posterior a través de un proceso de auto-oxidación. Los agentes secantes no metálicos están ahora disponibles para resinas alquídicas acuosas de bajo VOC que proporcionan tiempos de secado comparables a los alquídicos convencionales de base disolvente.
En julio, hicimos a nuestros miembros la siguiente pregunta: ¿Cuál de los siguientes aceites vegetales cree usted que tiene más posibilidades de ser utilizado como una materia prima renovable para recubrimientos comerciales sostenibles? El alto número de votos emitidos (410) indica que los aceites vegetales se han convertido en muy importantes en el trabajo de desarrollo de productos de nuestros miembros . Aquí están los resultados de la votación:
- Soya: 44,1%
- Linaza (Linseed): 18,8%
- Ricino (Castor): 18,3%
- Coco: 15,1%
- Tung: 3,7%
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| Fig:1 El aceite de Soya obtuvo la mas alta votación como la mejor materia prima renovable para recubrimientos sostenibles |
Tabla 1: % promedio de ácidos grasos en aceites vegetales |
El aceite de soya vegetal fue elegido por nuestros miembros como materia prima renovable que tiene la mejor oportunidad de ser utilizado para recubrimientos comerciales sostenibles, recibiendo 44,1% de los votos. Se puede ver en la Tabla I que el aceite de soya tiene la mayor cantidad de ácido linoleico, el cual contiene un doble enlace conjugado. Además del ácido linoleico, el aceite de soya contiene también cantidades menores de ácido linolénico (tres enlaces dobles), y ácido oleico (un doble enlace). Esta combinación de grupos no saturados proporciona rutas únicas de modificacion del aceite de soja para la fabricación de recubrimientos alquídicos de bajo VOC.
Por ejemplo, el aceite de soya se utiliza para sintetizar ácido grasos dimerizados, un diácido cíclico. Los ácidos grasos dimerizados pueden luego convertirse en polioles de poliéster para uso en recubrimientos alquídicas e híbridos de bajo VOC. La hidroformilación seguida de hidrogenación convierte el aceite de soja de un aceite no saturado a uno saturado que contiene grupos hidroxilos primarios. El aceite de soya modificad se puede entonces utilizar como un poliol para la fabricación de una variedad de resinas alquídicas e híbridas.
El aceite de soya es también el aceite favorito para convertir los grupos no no saturados en grupos epoxi; el aceite de soya epoxidado se puede utilizar como un monómero en recubrimientos catiónicos curables por UV. El aceite de soya epoxidado también puede hacerse reaccionar con ácido acrílico, el cual convierte el aceite de soya en un monómero acrilato reactivo para su uso en recubrimientos de radicales libres curables por UV / EB .
El aceite de linaza recibió sólo el 18,8% de los votos y quedó en segundo lugar como materia prima renovable para recubrimientos comerciales sostenibles. El porcentaje de no saturación del aceite de linaza (90%) está muy cerca del % de no saturacion del aceite de soya (87%). Sin embargo, el aceite de linaza contiene 51% de ácido linolénico, que contiene tres enlaces dobles no conjugados, en comparación con el aceite de soya, que contiene sólo el 5% de ácido linolénico. Este nivel sustancialmente más alto de ácido linolénico limita el uso del aceite de linaza para fabricacion de recubrimientos híbridos y alquídicos de bajo VOC y . El alto nivel de ácido linolénico reduce la estabilidad de las resinas contenidas en el aceite de linaza, y el contenido de ácido linolénico también conduce a problemas de amarillamiento. Uno de los usos principales para el aceite de linaza es tintas offset convencionales. En esta aplicación, el aceite de linaza proporciona excelentes propiedades de impresión, incluyendo el flujo y brillo, y también se seca al aire.
El aceite de ricino llego en un cercano tercer lugar como materia prima renovable para recubrimientos comerciales sostenibles, recibiendo el 18,3% de los votos. El aceite de ricino es el único aceite que contiene ácido ricinoleico, que tiene la combinación única de grupos hidroxilo, además de un alto nivel de no saturación. Los grupos hidroxilo se puede utilizar para hacer alquidicos híbridos a base de uretano. Los grupos hidroxilo también proporcionar una ruta conveniente para convertir directamente el aceite de ricino en un monómero reactivo via esterificación. Por ejemplo, el aceite de ricino se puede hacer reaccionar con ácido acrílico para producir un monómero de acrilato reactivo para su uso en recubrimientos curables UV / EB . Sin embargo, el grupo hidroxilo es un grupo hidroxilo secundario, que es menos reactivo que los grupos hidroxilo primarios y conduce a tiempos de reacción largos y altos costos de fabricación.
Recibiendo un 15,1% de los votos, el aceite de coco llego en el cuarto lugar como una materia prima renovable para recubrimientos comerciales sostenibles. El aceite de coco tiene la menor cantidad de no saturación (8%) en comparación con los otros aceites vegetales enumeradas en la Tabla I. Este bajo nivel de no saturación del aceite de coco lo límita para servir como un componente de reticulación en un recubrimiento alquídico o híbrido. El aceite de coco se pueden utilizar en productos alquídicos e híbridos para proporcionar película resistente al agua y para mejorar las propiedades del flujo y nivelación del recubrimiento.
El aceite de tung recibió el menor número de votos como materia prima renovable para recubrimientos comerciales sostenibles, recibiendo sólo el 3,7% de los votos. El aceite de Tung es un aceite único que contiene 80% de ácido eleosteárico. El acido eleosteárico contiene tres dobles enlaces conjugados. Este alto nivel de dobles enlaces conjugados limita el uso de aceite de tung en recubrimientos ya que los resultados de no saturación en el aceite de tung que tiene poca estabilidad de almacenamiento, y tiene una tendencia a amarillarse en el almacenamiento.
Los nuevos avances en revestimientos alquídicas e híbridos de bajo VOC han aumentado el interés industrial en la incorporación de aceites vegetales renovables para formulaciones de recubrimiento. Sin embargo, un factor de la química alquídica debe aun ser enfrentado, y este es la tendencia de los recubrimientos a base de resina alquídica a amarillarse con el tiempo.
El Equipo Editorial SpecialChem
SpecialChem - 01 Setiembre 2012
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1 comentario:
Muy buen aporte sobre el aceite de soya, te agradezco por la información
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