Синтетические смолы. Где применяются

Пленкообразующие вещества, в частности синтетические смолы, по способу их получения из мономеров делятся на поликонденсационные и полимеризационные. Процесс поликонденсации заключается в образовании полимерного соединения, отличающегося по составу от исходного мономера, и сопровождается выделением воды или другого вещества. Процесс полимеризации заключается в соединении между собой молекул исходных мономеров с образованием полимера того же состава, с молекулярной массой, равной сумме молекулярных масс вступивших в реакцию молекул.

При совместной полимеризации (сополимеризации) нескольких мономеров получают сополимеры.К поликонденсационным смолам, на основе которых выпускают около 40% лакокрасочной продукции, относятся алкидные, феноло-, мочевино- и меламиноформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и др. К полимеризационным смолам относятся перхлорвиниловые, полиакриловые, сополимеры винилхлорида и др.

Алкидные смолы — сложные эфиры, получаемые при взаимодействии многоатомных спиртов с многоосновными кислотами. Наибольшее применение в лакокрасочной промышленности имеют модифицированные растительными маслами или жирными кислотами растительных масел глифталевые смолы (глифтали) на основе глицерина и фталевого ангидрида и пентафталевые смолы (пентафтали) на основе пентаэритрита и фталевого ангидрида. В качестве модифицирующего вещества чаще всего применяют льняное, подсолнечное или касторовое масло.

Синтез глифталевых смол, модифицированных растительными маслами, осуществляют методом алкоголиза в две стадии:
1) алкоголиз (переэтерификация) растительного масла при 240 – 260 °С в присутствии катализатора (обычно линолеата или нафтената кальция либо свинца); процесс протекает с образованием смеси моно- и диглицеридов.

2) этерификация при 200—250 °С моно- и диглицеридов фталевым  ангидридом Процесс контролируют по вязкости и кислотному числу смолы.

Имеются алкидные смолы, в которых растительные масла заменены талловым маслом (смесь органических соединений, реимущественно карбоновых кислот), либо синтетическими жирными кислотами - продуктами окисления парафина. В некоторых смолах к маслам добавляют канифоль (не более 10%). Алкидные смолы подразделяют по жирности на жирные, содержащие более 60 % масла, средние – 45-60 % масла и тощие – 35-45 % масла.

Полиэфирные смолы ненасыщенные — продукты поликонденсации ненасыщенных двухосновных кислот и двухатомных спиртов. При синтезе чаще всего применяют малеиновый ангидрид и диэтиленгликоль. По окончании синтеза в смолу вводят стирол или другой мономер для  сополимеризации («сшивки») в присутствии инициаторов (например, пероксида бензоила) и ускорителей (например, третичных аминов), получая при этом быстро отвердевающую пленку. Для защиты от окисления в полиэфирный лак вводят парафин. На основе полиэфирных смол изготовляют лаки и эмали для мебели.

Фенолоформальдегидные смолы — продукты поликонденсации фенола и его гомологов (крезолов и ксиленолов) и формальдегида с добавкой модифицирующих веществ (масел, канифоли, спиртов и эфиров) или без них.

Фенольные материалы на основе термореактивных фенолоформальдегидных смол образуют необратимые покрытия без нагревания в присутствии кислотного катализатора или в процессе горячей сушки без катализатора. Получающиеся пленки окрашены в темный цвет и отличаются хрупкостью. Для получения эластичных покрытий обычно используют бутоксилированные фенолформальдегидные смолы, совмещаемые с высыхающими растительными маслами.

Алкил- и арилзамещенные фенолоформальдегидные смолы применяют для изготовления многих промышленных марок лаков, эмалей и грунтовок.

Мочевино- и меламиноформальдегидные смолы — продукты поликонденсации мочевины или меламина с формальдегидом. Получение мочевиноформальдегидной смолы протекает в две стадии:

1) образование моно- и диметилолмочевины в нейтральной или слабощелочной среде при температуре не выше 40 °С;
2)поликонденсация монометилолмочевины при 50-90 °С с образованием смолы линейного строения.

Однако мочевиноформальдегидные смолы плохо растворяются в углеводородных растворителях и недостаточно совместимы с другими смолами, маслами и пластификаторами. Для устранения этих недостатков смолы модифицируют - подвергают бутанолизации.

Химизм процесса получения меламиноформальдегидных смол сводится к образованию метилольных производных меламина и последующей их поликонденсации и бутанолизации. При взаимодействии меламина с формальдегидом в щелочной или нейтральной среде атомы водорода каждой из трех аминогрупп замещаются метилольными группами, образуя от моно- до гексаметилолмеламина.

После стадий бутанолизации и поликонденсации пентаметилолмеламина образуется меламиноформальдегидная смола.

Однако бутанолизированные меламиноформальдегидные смолы, как и бутанолизированные мочевиноформальдегидные смолы (в большинстве 50%-ные растворы смол в бутаноле), образуют хрупкие пленки с недостаточной адгезией к металлу. Поэтому в производстве лакокрасочных материалов эти смолы совмещают с алкидными смолами и получают алкидно-мочевиноформальдегидные и алкидно-меламиноформальдегидные лаки и эмали, образующие эластичные покрытия с хорошей адгезией.

Совмещение обычно производят смешением ксилольного раствора алкидной смолы, модифицированной растительным маслом (касторовым или другим), с раствором бутанолизированной мочевино- или меламиноформальдегидной смолы. Меламиноалкидные лаки и эмали превосходят по качеству мочевиноалкидные, поэтому их применяют для окраски автомобилей, сельхозтехники, приборов и т. п.