Un alquídico es una resina de poliéster modificada mediante la adición de ácidos grasos y otros componentes. [1] Los alquídicos se derivan de polioles y ácidos orgánicos, incluidos los ácidos dicarboxílicos o el anhídrido de ácido carboxílico y los aceites de triglicéridos . El término alquídico es una modificación del nombre original "alcid", que refleja el hecho de que se derivan del alcohol y los ácidos orgánicos . [ 2] La inclusión de un ácido graso confiere una tendencia a formar recubrimientos flexibles. Los alquídicos se utilizan en pinturas , barnices y en moldes para fundición . Son la resina o aglutinante dominante en la mayoría de los recubrimientos comerciales a base de aceite. Cada año se producen aproximadamente 200.000 toneladas de resinas alquídicas. [3] Los alquídicos originales eran compuestos de glicerol y ácido ftálico vendidos bajo el nombre de Glyptal. [4] Estos se vendían como sustitutos de las resinas de copal , de color más oscuro, creando así barnices alquídicos de color mucho más pálido. A partir de ellos se desarrollaron los alquídicos que conocemos hoy en día.
Las resinas alquídicas se pueden clasificar como secantes (incluidas las semisecantes) y no secantes. Ambos tipos se producen típicamente a partir de ácidos dicarboxílicos o anhídridos, como el anhídrido ftálico o el anhídrido maleico , y polioles , como el trimetilolpropano , la glicerina o el pentaeritritol . [5] Las resinas alquídicas son una resina sintética y se utilizan en artículos como pinturas. No son lo mismo que la resina derivada de fuentes naturales como las plantas.
Para las resinas secantes, los triglicéridos se derivan de ácidos grasos poliinsaturados (a menudo derivados de plantas y aceites vegetales , por ejemplo, aceite de linaza ). Estos alquídicos secantes se curan con el oxígeno del aire. La velocidad de secado y la naturaleza de los recubrimientos dependen de la cantidad y el tipo de aceite secante empleado (más aceite poliinsaturado significa una reacción más rápida en el aire) y la presencia de catalizadores, los llamados agentes secantes de aceite . Estos catalizadores son complejos metálicos que catalizan la reticulación de los sitios insaturados. Las sales de cobalto son particularmente efectivas y se usan ampliamente. Sin embargo, debido a la carcinogenicidad del cobalto, se está investigando su uso en alquídicos para eliminarlo gradualmente. [6]
Las resinas alquídicas se producen en dos procesos: el proceso de ácidos grasos y el proceso de alcohólisis o monoglicéridos . Los alquídicos de mayor calidad y rendimiento se producen en el proceso de ácidos grasos, en el que la composición de la resina resultante se puede controlar con mayor precisión. En este proceso, un anhídrido de ácido , un poliol y un ácido graso insaturado se combinan y se cuecen juntos hasta que el producto ha alcanzado un nivel predeterminado de viscosidad. Los alquídicos basados en pentaeritritol se producen de esta manera. Las resinas alquídicas más económicas se producen a partir del proceso de alcohólisis o glicéridos, en el que el control de calidad del producto final no es tan primordial. En este proceso, el aceite vegetal crudo, rico en componente insaturado, se combina con poliol adicional y se calienta para provocar la transesterificación de los triglicéridos en una mezcla de aceites mono y diglicéridos. A menudo se utiliza aceite de soja. [7] Se añade anhídrido de ácido a la mezcla resultante para aumentar el peso molecular de la resina en aproximadamente el mismo producto que con el proceso de ácidos grasos. Sin embargo, el proceso de alcoholisis produce una estructura orientada de forma más aleatoria. Para eliminar el agua producida como subproducto y aumentar la velocidad de reacción, se añade anhídrido ftálico sobrante. De este modo, el agua se elimina con el ácido que no ha reaccionado calentando la masa a una temperatura específica. La reacción no es tan controlable como sería deseable, por lo que se introdujo un nuevo proceso en el que se añade xileno para producir un azeótropo con el agua. Esto proporciona un mayor control a una temperatura más baja y también produce resinas con una viscosidad más baja, útil para fabricar pinturas con alto contenido de sólidos. Esto se conoce como el proceso AZO. En ambos casos, el producto resultante es una resina de poliéster a la que se unen grupos de aceite secante colgantes . Al final de cada proceso, la resina se purifica, se diluye en disolvente y se vende a los fabricantes de pinturas y barnices . [8]
Los aglutinantes alquídicos o de uretano-aceite se utilizan en la fundición para la creación de moldes a base de arena . La resina alquídica se mezcla con un isocianato polimérico y un secante metálico, lo que acelera la reacción. [9] A diferencia de otras tecnologías de moldeo sin cocción, el proceso no produce humos tóxicos, pero los moldes necesitan más tiempo de curado al aire. [10]
Las resinas alquídicas se clasifican generalmente como aceite largo, [11] aceite medio y aceite corto. [12] Estos términos representan la longitud del aceite en la resina. [13] Los alquídicos también se modifican con resina fenólica , estireno , vinil tolueno , monómeros acrílicos (para que se sequen más rápidamente) e isocianatos para producir un alquídico modificado con poliuretano. Los alquídicos de uretano se fabrican haciendo reaccionar los grupos OH residuales en el alquídico con grupos NCO de un isocianato, a menudo TDI . [14] Al agregar ciertas resinas modificadoras, es posible producir alquídicos tixotrópicos para uso decorativo, como pinturas antigoteo. Los alquídicos más recientes son resinas de aceite corto en las que la longitud del aceite se acorta mediante el uso de un tapón de cadena polimérico, generalmente un ácido monobásico como el ácido benzoico o el ácido para - terc -butilbenzoico (Alkydal M 48). Estos tienen una distribución de peso molecular mejor controlada y una mejor durabilidad. Las resinas alquídicas para uso decorativo tienen aceite adicional cocido para alargarlas y hacerlas más duraderas. Las resinas de aceite corto que se utilizan en los esmaltes de secado al horno están hechas de aceites saturados o ácidos grasos que no se secan. Estos suelen tener valores de hidroxilo y acidez mucho más altos para poder reaccionar con los grupos hidroxilo de las resinas amínicas. Estas mezclas suelen estabilizarse con aminas para evitar la gelificación durante el almacenamiento.
Debido a que los principales componentes de un recubrimiento alquídico, es decir, los ácidos grasos y los aceites de triglicéridos, se derivan de recursos renovables de bajo costo, el costo de los recubrimientos alquídicos se ha mantenido muy bajo a pesar del costo cada vez mayor del petróleo , que es la fuente predominante de materia prima de la mayoría de los otros recubrimientos, como vinilos , acrílicos , epoxis y poliuretanos . [15] Las fuentes típicas de aceites secantes para recubrimientos alquídicos son aceite de tung , aceite de linaza , aceite de girasol , aceite de cártamo , aceite de nuez , aceite de soja , aceite de pescado , aceite de maíz , aceite de ricino deshidratado (en el que la deshidratación transforma ciertos enlaces simples de sus ácidos grasos en enlaces dobles, algunos de ellos conjugados, creando un aceite semisecante) y aceite de resina (subproducto de aceite resinoso de la fabricación de pulpa y papel). Las resinas no secantes/plastificantes se elaboran a partir de aceites de ricino, palma, coco y Cardura [16] [17] (el nombre patentado de un éster sintético de ácido versático). En su momento, el aceite de ricino deshidratado fue el único aceite permitido para la fabricación de resinas en la India; no se permitían los aceites comestibles. [ cita requerida ]
Pueden utilizarse para formular recubrimientos retardantes de llama. [18]
Al igual que con muchos sistemas y recubrimientos de resina, los alquídicos pueden hibridarse con otras tecnologías de resina. Un ejemplo son los alquídicos acrilados. [19] [20] [21] [22] Aunque los alquídicos de uretano son en efecto un híbrido, las tecnologías novedosas incluyen la fabricación de un alquídico de poliuretano curable por humedad. [23] También se ha investigado el injerto de materiales a base de silicio sobre alquídicos. [24] Como parte de un esfuerzo por utilizar más materiales reciclados, se han producido alquídicos que se fabrican a partir de desechos de botellas de PET . [25] [26]
En todo el mundo se ha producido una tendencia general a formular resinas y revestimientos a base de agua en lugar de formulados con disolventes, ya que se considera que los materiales a base de agua son respetuosos con el medio ambiente. Por ello, también se han puesto a disposición alquídicos a base de agua. [27] [28] Un método consiste en modificar con acrílico el alquídico para que sea reducible con agua. [29] Asimismo, se han estudiado técnicas de síntesis de alquídicos reducibles con agua modificados con acrílico para mejorar el rendimiento frente a la corrosión. [30]
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