Syntetické pryskyřice. Kde se používají | Vše o barvách

Filmotvorné látky, zejména syntetické pryskyřice, se podle způsobu výroby z monomerů dělí na polykondenzační a polymerační. Proces polykondenzace zahrnuje tvorbu polymerní sloučeniny, která se složením liší od původního monomeru a je doprovázena uvolňováním vody nebo jiné látky. Polymerizační proces spočívá ve vzájemném spojení molekul původních monomerů za vzniku polymeru stejného složení s molekulovou hmotností rovnou součtu molekulových hmotností reagujících molekul.

Společnou polymerací (kopolymerací) několika monomerů se získávají kopolymery, na jejichž základě se vyrábí asi 40 % barev a laků, mezi které patří alkyd, fenol-, močovino- a melamin-formaldehyd, epoxid, organosilikon, atd. Polymerizační pryskyřice zahrnují perchlorovinylové, polyakrylové, vinylchloridové kopolymery atd.

Alkydové pryskyřice jsou estery získané reakcí vícemocných alkoholů s vícesytnými kyselinami. Nejpoužívanějšími v průmyslu barev a laků jsou glyftové pryskyřice (glyptaly) na bázi glycerinu a anhydridu kyseliny ftalové, modifikované rostlinnými oleji nebo mastnými kyselinami rostlinných olejů, a pentaftalové pryskyřice (pentaftalové) na bázi pentaerythritolu a anhydridu kyseliny ftalové. Jako modifikátor se nejčastěji používá lněný, slunečnicový nebo ricinový olej.

Syntéza glyftalových pryskyřic modifikovaných rostlinnými oleji se provádí alkoholýzou ve dvou fázích:
1) alkoholýza (transesterifikace) rostlinného oleje při 240 – 260 °C za přítomnosti katalyzátoru (obvykle linoleát nebo naftenát vápenatý nebo olovnatý); proces pokračuje tvorbou směsi mono- a diglyceridů.

2) esterifikace mono- a diglyceridů anhydridem kyseliny ftalové při 200-250 °C Proces je řízen viskozitou a číslem kyselosti pryskyřice.

Existují alkydové pryskyřice, ve kterých jsou rostlinné oleje nahrazeny talovým olejem (směs organických sloučenin, především karboxylových kyselin), nebo syntetickými mastnými kyselinami – produkty oxidace parafinů. V některých pryskyřicích se do olejů přidává kalafuna (ne více než 10 %). Alkydové pryskyřice se dělí podle obsahu tuku na mastné, obsahující více než 60% oleje, střední – 45-60% oleje a chudé – 35-45% oleje.

Nenasycené polyesterové pryskyřice jsou polykondenzační produkty nenasycených dvojsytných kyselin a dvojsytných alkoholů. Při syntéze se nejčastěji používá maleinanhydrid a diethylenglykol. Jakmile je syntéza dokončena, přidá se k pryskyřici styren nebo jiný monomer za účelem kopolymerace („zesítění“) v přítomnosti iniciátorů (např. benzoylperoxidu) a urychlovačů (např. terciárních aminů), což vede k rychle vytvrzujícímu filmu. K ochraně před oxidací se do polyesterového laku přidává parafín. Laky a emaily na nábytek jsou vyráběny na bázi polyesterových pryskyřic.

Fenolformaldehydové pryskyřice jsou polykondenzační produkty fenolu a jeho homologů (kresoly a xylenoly) a formaldehydu s přídavkem modifikujících látek nebo bez nich (oleje, kalafuna, alkoholy a ethery).

Fenolické materiály na bázi termosetových fenolformaldehydových pryskyřic tvoří nevratné povlaky bez zahřívání v přítomnosti kyselého katalyzátoru nebo během procesu sušení vypalováním bez katalyzátoru. Výsledné filmy jsou tmavé a křehké. K získání elastických povlaků se obvykle používají butoxylované fenolformaldehydové pryskyřice v kombinaci s vysychajícími rostlinnými oleji.

Alkyl- a aryl-substituované fenol-formaldehydové pryskyřice se používají pro výrobu mnoha průmyslových značek laků, emailů a primerů.

Močovinové a melaminformaldehydové pryskyřice jsou produkty polykondenzace močoviny nebo melaminu s formaldehydem. Výroba močovino-formaldehydové pryskyřice probíhá ve dvou fázích:

1) tvorba mono- a dimethylolmočoviny v neutrálním nebo mírně alkalickém prostředí při teplotě nepřesahující 40 °C;
2) polykondenzace monomethylolmočoviny při 50-90 °C za vzniku pryskyřice s lineární strukturou.

Močovinoformaldehydové pryskyřice jsou však špatně rozpustné v uhlovodíkových rozpouštědlech a nejsou kompatibilní s jinými pryskyřicemi, oleji a plastifikátory. Pro odstranění těchto nedostatků se pryskyřice upravují – podrobují butanolýze.

Chemie procesu výroby melaminformaldehydových pryskyřic spočívá ve vzniku methylolových derivátů melaminu a jejich následné polykondenzaci a butanolýze. Když melamin reaguje s formaldehydem v alkalickém nebo neutrálním prostředí, atomy vodíku každé ze tří aminoskupin jsou nahrazeny methylolovými skupinami, čímž vzniká mono- až hexamethylolmelamin.

Po stupních butanolýzy a polykondenzace pentamethylolmelaminu vzniká melaminformaldehydová pryskyřice.

Butanolyzované melaminformaldehydové pryskyřice však podobně jako butanolyzované močovinoformaldehydové pryskyřice (většinou 50% roztoky pryskyřic v butanolu) tvoří křehké filmy s nedostatečnou přilnavostí ke kovu. Proto se při výrobě barev a laků tyto pryskyřice kombinují s alkydovými pryskyřicemi za vzniku alkyd-močovino-formaldehydových a alkyd-melamin-formaldehydových laků a emailů, které tvoří elastické povlaky s dobrou přilnavostí.

Kombinace se obvykle provádí smícháním xylenového roztoku alkydové pryskyřice modifikované rostlinným olejem (ricinovým nebo jiným) s roztokem butanolyzované močoviny nebo melaminformaldehydové pryskyřice. Melamin-alkydové laky a emaily jsou kvalitnější než močovino-alkydové, proto se používají k lakování automobilů, zemědělských strojů, nástrojů atd.