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 ácidos dicarboxílicos o anhídrido de ácido carboxílico y aceites de triglicéridos . El término alquídico es una modificación del nombre original "alcido", lo que refleja el hecho de que se derivan de alcohol y 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 vendieron como sustitutos de las resinas de copal de colores más oscuros , creando así barnices alquídicos de color mucho más pálido. A partir de ellos se desarrollaron los alquídicos que se conocen hoy en día.
Las resinas alquídicas se pueden clasificar en secantes (incluidas las semisecantes) y no secantes. Ambos tipos se producen normalmente a partir de ácidos o anhídridos dicarboxílicos, como el anhídrido ftálico o el anhídrido maleico , y polioles , como el trimetilolpropano , la glicerina o el pentaeritritol . [5] Los alquídicos 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 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 ampliamente utilizadas. 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 . En el proceso de ácidos grasos se producen alquídicos de mayor calidad y mayor rendimiento, 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 cocinan juntos hasta que el producto alcanza un nivel predeterminado de viscosidad. Los alquídicos a base de pentaeritritol se elaboran de esta manera. Se producen resinas alquídicas más económicas a partir del proceso de alcohólisis o glicérido, en el que el control de calidad del producto final no es tan importante. En este proceso, el aceite vegetal crudo, rico en componentes insaturados, se combina con poliol adicional y se calienta para provocar la transesterificación de los triglicéridos en una mezcla de aceites monoglicéridos y diglicéridos. A menudo se utiliza aceite de soja. [7] Se agrega anhídrido de ácido a la mezcla resultante para aumentar el peso molecular de la resina hasta obtener aproximadamente el mismo producto que con el proceso de ácidos grasos. Sin embargo, el proceso de alcohólisis produce una estructura más orientada al azar. Para eliminar el agua producida como subproducto y aumentar la velocidad de reacción, se añade un exceso de anhídrido ftálico. De este modo se elimina el agua 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 brinda 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 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 aceite-uretano 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 secador metálico, lo que acelera la reacción. [9] A diferencia de otras tecnologías de moldes sin horneado, el proceso no produce humos tóxicos, pero los moldes necesitan más tiempo de curado al aire. [10]
Las resinas alquídicas suelen clasificarse 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 alquidos de uretano se fabrican haciendo reaccionar los grupos OH residuales del alquido 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 que no gotean. Los últimos alquídicos son resinas oleosas cortas 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 mayor durabilidad. Los alquídicos para uso decorativo tienen aceite adicional cocido para alargarlos y hacerlos más duraderos. Las resinas de aceite cortas utilizadas en los esmaltes al horno están hechas de aceites saturados o ácidos grasos que no se secan. Estos suelen tener valores de hidroxilo y ácido mucho más altos para poder reaccionar con los grupos hidroxilo de las resinas amino. Estas mezclas suelen estabilizarse con aminas para evitar que se gelifiquen durante el almacenamiento.
Debido a que los componentes principales de un recubrimiento alquídico, es decir, ácidos grasos y 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 el aceite de tung , el aceite de linaza, el aceite de girasol , el aceite de cártamo , el aceite de nuez , el aceite de soja , el aceite de pescado , el aceite de maíz , el aceite de ricino deshidratado (en el que la deshidratación transforma algunos de sus ácidos grasos). enlaces simples en enlaces dobles, algunos de ellos conjugados, creando un aceite semisecado) y tall oil (subproducto del aceite resinoso de la fabricación de pulpa y papel). Las resinas plastificantes/que no secan están hechas de aceites de ricino, palma, coco y Cardura [16] [17] (el nombre patentado de un éster sintético de ácido versático). El aceite de ricino deshidratado fue en un momento el único aceite permitido en la fabricación de resina en la India; no se permitieron aceites comestibles. [ cita necesaria ]
Pueden usarse para formular recubrimientos retardantes de llama. [18]
Como ocurre con muchos sistemas de resinas y recubrimientos, los alquídicos pueden hibridarse con otras tecnologías de resinas. Un ejemplo son los alquídicos acrilados. [19] [20] [21] [22] Aunque los uretano alquídicos son en efecto un híbrido, las tecnologías novedosas incluyen la fabricación de un poliuretano alquídico curable con humedad. [23] También se ha investigado el injerto de materiales a base de silicio en alquídicos. [24] Como parte de un esfuerzo por utilizar más materiales reciclados, se han producido alquídicos hechos a partir de desechos de botellas de PET . [25] [26]
Ha habido una tendencia general en todo el mundo a formular resinas y recubrimientos a base de agua en lugar de formulados con solventes, ya que los materiales a base de agua se consideran amigables con el medio ambiente. De este modo, también se han puesto a disposición alquídicos a base de agua. [27] [28] Un método consiste en modificar con acrílico el alquídico para hacerlo reducible en agua. [29] También 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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