Un aceite secante es un aceite que se endurece hasta formar una película sólida y resistente después de un período de exposición al aire, a temperatura ambiente. El aceite se endurece a través de una reacción química en la que los componentes se reticulan (y, por lo tanto, se polimerizan ) por la acción del oxígeno (no a través de la evaporación del agua u otros disolventes ). Los aceites secantes son un componente clave de la pintura al óleo y algunos barnices . Algunos aceites secantes de uso común incluyen aceite de linaza , aceite de tung , aceite de semilla de amapola , aceite de perilla , aceite de ricino y aceite de nuez . Su uso ha disminuido en las últimas décadas, ya que han sido reemplazados por resinas alquídicas y otros aglutinantes.
Dado que la oxidación es la clave para el curado de estos aceites, aquellos que son susceptibles al secado químico a menudo no son adecuados para cocinar y también son muy susceptibles a volverse rancios por autooxidación, el proceso por el cual los alimentos grasos desarrollan sabores desagradables. [1] Los trapos, telas y papeles saturados con aceites secantes pueden arder (encenderse) espontáneamente después de algunas horas a medida que se libera calor durante el proceso de oxidación.
El "secado", endurecimiento o, más propiamente, curado de los aceites es el resultado de la autooxidación , la adición de oxígeno a un compuesto orgánico y la posterior reticulación. Este proceso comienza con una molécula de oxígeno (O2 ) en el aire que se inserta en los enlaces carbono-hidrógeno (CH) adyacentes a uno de los enlaces dobles dentro del ácido graso insaturado. Los hidroperóxidos resultantes son susceptibles a reacciones de reticulación. Los enlaces se forman entre las cadenas de ácidos grasos vecinas, lo que da como resultado una red de polímero , a menudo visible por la formación de una película similar a la piel en las muestras. Esta polimerización da como resultado películas estables que, aunque algo elásticas, no fluyen ni se deforman fácilmente. Los derivados de ácidos grasos que contienen dienos, como los derivados del ácido linoleico, son especialmente propensos a esta reacción porque generan radicales pentadienilo . Los ácidos grasos monoinsaturados, como el ácido oleico, son más lentos en secarse porque los intermediarios radicales alílicos son menos estables (es decir, más lentos de formar). [2]
Las primeras etapas del proceso de secado se pueden controlar por los cambios de peso en una película de aceite. La película se vuelve más pesada a medida que absorbe oxígeno. El aceite de linaza , por ejemplo, aumenta de peso en un 17 por ciento. [3] A medida que cesa la absorción de oxígeno, el peso de la película disminuye a medida que los compuestos volátiles se evaporan. A medida que el aceite envejece, ocurren más transiciones. Una gran cantidad de los enlaces éster originales en las moléculas de aceite experimentan hidrólisis , liberando ácidos grasos individuales. En el caso de las pinturas, una parte de estos ácidos grasos libres (FFA) reacciona con los metales en el pigmento, produciendo carboxilatos metálicos. En conjunto, las diversas sustancias no reticulantes asociadas con la red de polímeros constituyen las fases móviles. A diferencia de las moléculas que forman parte de la red en sí, son capaces de moverse y difundirse dentro de la película, y pueden eliminarse utilizando calor o un disolvente. La fase móvil puede desempeñar un papel en la plastificación de las películas de pintura, evitando que se vuelvan demasiado quebradizas. Los grupos carboxilo de los polímeros de la fase estacionaria se ionizan, se cargan negativamente y forman complejos con los cationes metálicos presentes en el pigmento. La red original, con sus enlaces covalentes no polares, es reemplazada por una estructura ionomérica, que se mantiene unida mediante interacciones iónicas. La estructura de estas redes ionoméricas no se conoce bien.
La mayoría de los aceites secantes aumentan rápidamente su viscosidad después de calentarlos en ausencia de aire. Si el aceite se somete a temperaturas elevadas durante mucho tiempo, se convertirá en una sustancia gomosa insoluble en aceite. [3]
El proceso de secado se acelera con ciertas sales metálicas, especialmente derivados de cobalto , manganeso o hierro . [ cita requerida ] En términos técnicos, estos agentes secantes de aceite son complejos de coordinación que funcionan como catalizadores homogéneos . Estas sales se derivan de los carboxilatos de ácidos carboxílicos lipófilos , como los ácidos nafténicos , para hacer que los complejos sean solubles en aceite. Estos catalizadores aceleran la reducción de los intermedios de hidroperóxido . Se produce una serie de reacciones de adición. Cada paso produce radicales libres adicionales, que luego participan en una mayor reticulación. El proceso finalmente termina cuando se combinan pares de radicales libres. La polimerización ocurre durante un período de días a años y hace que la película se seque al tacto. La acción prematura de los agentes secantes provoca la formación de piel en la pintura, este proceso indeseable se suprime mediante la adición de agentes anti-piel como la oxima de metiletilcetona , que se evapora cuando la pintura/aceite se aplica a una superficie. [ cita requerida ]
Los aceites secantes están compuestos por triésteres de glicerol de ácidos grasos. Estos ésteres se caracterizan por tener altos niveles de ácidos grasos poliinsaturados , especialmente ácido alfa-linolénico . Una medida común de la propiedad "secante" (secante) de los aceites es el índice de yodo , que es un indicador del número de dobles enlaces en el aceite. Los aceites con un índice de yodo mayor de 130 se consideran secantes, aquellos con un índice de yodo de 115-130 son semisecantes y aquellos con un índice de yodo menor de 115 son no secantes .
Las ceras que no se "secan" , como la cera de carnauba o la cera en pasta, y las resinas , como el dammar , el copal y la goma laca , están formadas por largas cadenas de moléculas de hidrocarburos con forma de espagueti, que se entrelazan y compactan pero no se interconectan ( entrecruzan ) como los aceites secantes. Por lo tanto, las ceras y las resinas permanecen solubles en su disolvente original, mientras que una pintura al óleo o un barniz curados no lo hacen. Una cera o resina disuelta se recupera sin cambios después de la evaporación de su disolvente, pero los líquidos que pueden disolver los aceites secantes curados, como algunos decapantes de pintura , lo hacen cambiándolos químicamente. [ cita requerida ]
La capacidad de los aceites secantes de formar películas resistentes pero flexibles es muy útil en pinturas al óleo y barnices . Antiguamente, los pintores utilizaban aceite de nuez , rico en ácido linoleico . Hoy en día, se utiliza en su lugar aceite de linaza .
Los trapos, telas y papeles saturados con aceites secantes pueden arder espontáneamente (incendiarse) debido al calor liberado durante el proceso de curado. Este riesgo es mayor cuando los materiales empapados en aceite se doblan, agrupan o apilan, lo que permite que el calor se acumule y acelere la reacción. Las precauciones incluyen: mojar los trapos con agua y extenderlos lejos de la luz solar directa; guardarlos en recipientes metálicos herméticos a prueba de fuego; sumergirlos en agua dentro de recipientes metálicos herméticos diseñados para tales aplicaciones; o almacenarlos sumergidos en solventes en recipientes cerrados adecuados. [ cita requerida ]
Dejar trapos empapados en aceite de linaza en una pila después de restaurar la carpintería fue la causa de un incendio en 1991 en One Meridian Plaza de Filadelfia , un edificio de oficinas de 38 pisos, que resultó en graves daños estructurales y, finalmente, la demolición del edificio.