آلکید چیست؟

آلکید ( رنگ آلکیدی ) :

آ‌لکید پلی‌استری است که با اضافه کردن اسیدهای چرب و سایر ترکیبات اصلاح گردیده است. آ‌لکیدها از پلی ا‌ل‌ها (polyol) و یک اسید دی کربو‌کسیلیک یا انید‌رید اسید کربو‌کسیلیک مشتق می‌شوند. واژه آ‌لکید اصلاح شده  نام اولیه آ‌لسید (alcid) است و این حقیقت را منعکس می‌سازد که آن‌ها از الکل و اسیدهای ارگانیک مشتق می‌شوند. شمول اسید چرب در این ترکیب موجب شکل گرفتن یک پوشش قابل انعطاف می‌گردد. آ‌لکیدها در رنگ‌ آلکیدی و قالب‌های ریخته گری مورد استفاده قرار می‌گیرند. آ‌لکیدها رزین غالب یا ” چسب ” اغلب پوشش‌های تجاری با ” پایه روغن ” را تشکیل می‌دهند. به طور تقریبی سالانه دویست هزار تن از رزین های آ‌لکیدی  تولید می‌گردند. آ‌لکیدهای اولیه ، ترکیباتی بودند از گلیسرول و اسید فتا‌لیک که تحت نام گلیپتا‌ل (Glyptal) به فروش می‌رسیدند. آن‌ها به عنوان جانشینی برای رزین‌های کوپال(Copal) با رنگ تیره تر فروخته می‌شدند و لذا رنگ آ‌لکیدی را  تشکیل می‌دادند که خیلی کم رنگ‌تر بودند. این رنگ روغن‌ها منشأ آ‌لکیدهای شناخته شده امروزی  هستند.

ساختار

دو نوع رزین آ‌لکیدی خشک شونده( شامل نوع نیمه خشک شونده)  و غیر خشک شونده وجود دارد. هر دو نوع آن‌ها از اسید‌ها یا انید‌ریدهای دی کر‌بوکسیلی نظیر انید‌رید فتا‌لیک(phthalic anhydride)  یا انید‌رید ما‌لئیک (maleic anhydride)، و پلی ا‌ل ها نظیر پر‌وپان تری متیلول ، گلیسیرین یا پنتا‌اریتریتول(trimethylolpropane, glycerine, pentaerythritol) تهیه می‌شوند. آ‌لکیدها در موادی نظیر رزین ها و رنگ‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ماده اصلی: روغن خشک شونده

برای رزین‌های ” خشک شونده ” تری گلیسیر‌یدها از اسیدهای چرب اشباع نشده بدست می‌آیند ( که اغلب از گیاهان یا روغن‌های گیاهی نظیر روغن بَز‌رَک بدست می‌آیند). این آ‌لکیدها در معرض هوا خشک می‌شوند. سرعت خشک شدن و ماهیت پوشش‌ها مبتنی بر میزان و نوع روغن خشک شونده مورد استفاده ( روغن اسیدهای چرب اشباع نشده به معنای واکنش سریع‌تر در هوا است ) و نمک‌های فلزی است که به اصطلاح عوامل خشک کننده روغن نام دارند. این ترکیبات فلزی نقش کا‌تالیزور را در برقراری پیوندهای عرضی در سایت‌های اشباع نشده ایفا می‌کنند.

پوشش‌های آ‌لکیدی طی دو فرآیند تولید می‌گردند که عبارتند از فرآیند اسید چرب وalcoholysis  ( شکست شیمیایی به دلیل فعل و انفعال متقابل یک ترکیب با الکل) یا فرآیند mono-glyceride (ترکیب گلیسیرین و اسیدهای چرب). ( رنگ آلکیدی ) آ‌لکیدهای با کیفیت بالاتر و عملکرد بهتر از طریق روش اول یعنی فرایند اسید چرب تولید می‌شوند که در آن ترکیب رزین تولید شده را با دقت بیشتری می‌توان کنترل نمود. در این فرآیند، یک انید‌رید اسید، یک پلی ا‌ل و یک اسید چرب اشباع نشده با یکدیگر مخلوط و سپس پخت می‌شوند تا به حد معینی از ویسکوز‌یته برسند. آلکید‌های پنج‌گانه به این ترتیب تولید می‌شوند. رزین‌های آ‌لکیدی مقرون به صرفه تر  با استفاده از فرآیند glyceride یا alcoholysis ساخته می‌شوند که در آن‌ها کنترل کیفی محصول نهایی اهمیت زیادی ندارد . در این فرآیند روغن خام گیاهی که دارای مقدار زیادی ترکیب اشباع نشده است با پلی ا‌ل بیشتری ترکیب شده و تحت حرارت قرار می‌گیرد تا تبادل استر‌ی گلیسیرید به ترکیبی از روغن‌های تک و دو گلیسیر‌یدی صورت پذیرد. سپس انید‌رید به این اسید ترکیبی تولید شده اضافه می‌شود تا وزن مو‌لکولی رزین تقریباً همانند محصولی گردد که در فرآیند اسید چرب تولید می‌شود. در هر حال فرآیند alcoholysis که فرآیند glyceride نیز نام دارد، ساختاری تولید می‌کند که از قرارگیری تصادفی‌تری برخوردار است. برای از میان بردن آبی که به عنوان محصول فرعی تولید شده است و به منظور افزایش نرخ واکنش، انید‌رید فتا‌لیک بیشتری اضافه می‌شود. بدین ترتیب آب همراه با اسیدی که تحت فعل و انفعال واقع نشده به موجب حرارت دادن تا میزان مورد نیاز برای انجام این کار به آن حجم، خارج می‌شود. این بدین معنا است که واکنش در حد مطلوب قابل کنترل نیست . فرآیند جدیدی نیز معرفی گردید که در آن ز‌ایلین (Xylene) برای ایجاد همجو‌شی با آب اضافه شد . این امر موجب کنترل بیشتری در حرارت کمتر و تولید رزین در ویسکوز‌یته کمتر گردید که برای تولید رنگ‌های جامد‌ی که از مقدار بسیار اندکی حلال برخوردارند مفید است و این فرآیند را AZO   می‌نامند. در هر دو مورد ، محصول تولید شده عبارت است از یک رزین پلی استر‌ی که گروه های رنگ خشک شونده معلق به آن تعلق دارند. در پایان هر دو فرآیند ، رزین تصفیه شده و در حلال رقیق شده و به تولید‌کنندگان رنگ و رنگ روغن فروخته می‌شود.

ریخته گری فلز

چسب‌های آ‌لکیدی یا روغن- اور‌تان در ریخته‌گری فلز برای تولید قالب‌های با پایه ماسه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این رزین آ‌لکیدی با ایزوسیا‌نات پلیمر‌ی و یک ماده خشک کننده فلزی ترکیب می‌شود که به واکنش سرعت می‌بخشد. برعکس سایر فن‌آوری‌های بدون پخت قالب ، این فرآیند هیچ گاز سمی تولید نمی‌کند ولی قالب‌ها باید بیشتر در معرض هوا قرار گیرند تا استحکام یابند .

انواع پوشش

پوشش‌های آ‌لکیدی معمولاً به سه نوع به فروش می‌رسند که عبارتند از بلند، متوسط و کوتاه. این اصطلاحات نمایانگر درصد نسبت ترکیب روغن خشک شونده موجود در رزین هستند. آ‌لکیدهای روغنی بلند حاوی درصد بالایی از ماده روغن خشک شونده بوده و عموماً به عنوان پوشش با غلظت متوسط در بازار مصرف به فروش می‌رسند. آ‌لکیدهای روغنی متوسط از روغن خشک شونده کمتر و درصد بیشتری از زنجیره پلی‌استر با وزن مولکو‌لی بالا برخوردار هستند. این نوع کند تر خشک می‌شوند و  به عنوان  پوشش‌های پر جلا‌ء و پرداخت چوب بکار می‌روند. نها‌یتاً آ‌لکیدهای روغنی کوتاه وجود دارند که در آن‌ها درصد روغن خشک شونده نسبت به پلیمر پایه پلی‌استر یا زنجیره اصلی بسیار کم است. این پوشش‌ها هوا خشک نیستند و تا حرارت داده نشوند سخت نمی‌شوند. آ‌لکیدهای روغنی کوتاه به عنوان لعاب پخت برای محصولات فلزی پرداخت شده همراه با رزین‌های دارای ریشه آ‌مینی (amino) یا فرمالد‌ئیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آ‌لکیدها با موادی مثل رزین فنو‌لی، استیر‌ین، و‌ینیل تو‌لوئن،   مونومر‌های آکریلیک ( که باعث خشک شدن سریع‌تر آن‌ها شود) و پلی او‌رتان ها اصلاح می‌گردند. با افزودن رزین‌های اصلاح کننده خاص، امکان تولید آ‌لکیدهای تیکسو‌تروپیک برای کاربرد تزئینی وجود دارد. جدیدترین آ‌لکیدها عبارتند از رزین‌های روغنی کوتاه A/D که در آن‌ها طول روغن به موجب توقف زنجیره توسط اسید بنز‌وئیک کوتاه شده و تبدیل به اسید Para-tert-butylbenzoic یا (Alkydal M 48)  می‌شود که از توزیع وزن مو‌لکولی کنترل شده بهتر و دوام بهتری برخوردارند. آ‌لکیدهایی که به مصارف تزئینی می‌رسند از روغن بیشتری برخوردارند که برای افزایش طول و دوام آن‌ها پخت می‌شود . رزین‌های روغنی کوتاه مورد استفاده در لعاب‌های کوره‌ای، از روغن‌ها یا اسیدهای چرب  غیر اشباع خشک شونده تولید می‌شوند. این گروه از ارزش‌های بسیار بالاتر اسیدی و هید‌روکسیلی برخوردارند تا بتوانند با گروه‌های هید‌روکسیل رزین‌های آ مینی واکنش نشان دهند. این ترکیبات معمولاً با آمین‌ها تثبیت می‌گردند تا به هنگام انبار سازی از تبدیل شدن به ژل ممانعت نمایند.

از آنجایی که ترکیبات عمده یک پوشش آ‌لکیدی ، یعنی اسیدهای چرب و روغن‌های تری گلیسیرید از منابع قابل احیای کم هزینه مشتق می‌شوند، هزینه پوشش‌های آ‌لکیدی علیرغم هزینه همواره رو به افزایش نفت خام که ماده خام غالب اغلب سایر پوشش‌ها نظیر وینیل‌ها، آکریلیک‌ها، اپوکسی‌ها و پلی اورتا‌ن ها است ،  بسیار پایین مانده است. منابع نوعی روغن‌های خشک شونده برای پوشش‌های آ‌لکیدی عبارتند از :  بَز‌رَک، tung یا روغن چوب چینی، روغن آفتابگردان، روغن گل رنگ (Safflower)، روغن گردو، روغن سو‌یا، روغن ماهی، روغن ذرت و DCO ( روغن خام رقیق) ( تولید شده از روغن آب گرفته کرچک، که موجب تولید اسید چرب/ روغن نیمه خشک شونده مزدوج می‌شود)، و روغن بلند( محصول فرعی روغن ر‌زینی برگرفته از تولید خمیر کاغذ و کاغذ). رزین‌های خشک نشو‌نده نرم کننده از روغن‌های کرچک، نخل، نارگیل و Carduraیا به عبارتیdoxazosin mesylate)( (  اسیدی چرب سنتزی از ریشه کربوکسیل) تولید می‌گردند. روغن کرچک آب گرفته زمانی تنها روغن مجاز برای استفاده در تولید رزین در هندوستان بود و هیچ روغن خوراکی دیگری برای این نوع استفاده مجاز نبود.