Aplikazioaren ikuspegi orokorraamino erretxina gurutzatzen duten agenteak
Amino erretxinen (melamina-formaldehidoa, benzomelamina-formaldehidoa eta urea-formaldehido erretxinak) estaldura termoegonkorretan duten eginkizun nagusia filma sortzen duten material molekula nagusiak hiru dimentsioko sare-egitura batean lotzea da erreakzio kimikoen bidez. Sare-egitura hau amino erretxin molekulen filma sortzen duten material molekuletako talde funtzionalekin erreakzionatuz lortzen da, eta aldi berean beste amino erretxin molekulekin kondentsazio-polimerizazioaren bidez. Amino erretxinek erraz erreakzionatzen dute hidroxilo taldeak, karboxilo taldeak eta amida taldeak dituzten polimeroekin; beraz, amino erretxinak normalean erabiltzen dira akriliko, poliester, alkido edo epoxi erretxinetan oinarritutako pintura-sistemetan.
Amino erretxinak poliuretanozko sistemetan ere erabiltzen dira estaldura-gehigarri gisa, aplikazio batzuetarako estalduraren errendimendu orokorra hobetzeko.
Amino erretxinen printzipioa:
Aminoerretxinak labeko bernizetan duten garrantzia estalduretan duten proportzioa baino askoz handiagoa da. Aminoerretxinak estalduraren formulazioen diseinuan nola erabili ulertzea gero eta garrantzitsuagoa da. Adibidez,Estaldura-formulatzaileek estaldura-filmaren propietate batzuekin pozik ez badaude, metodo hauek erabiliz doi ditzakete:
1. Filma sortzen duen erretxina hobetzea edo berriro hautatzea;
2. Amino erretxinen hautaketa (metil eterifikazioa edo butil eterifikazioa, eta eterifikazio mailaren hautaketa, etab.);
3. Filma eratzen duen erretxinaren eta amino erretxinaren arteko erlazioa.
4. Katalizatzailearen hautaketa (gehitu ala ez, eta zenbat gehitu).
Goiko lau puntu guztiak, lehenengoa izan ezik,amino erretxinekin erlazionatuta daude. Amino erretxinen propietateak haien talde funtzionalen eta jardueraren araberakoak dira.; beraz, amino erretxinen egitura ulertzea ezinbestekoa da. Hala ere, amino erretxinak ulertu aurretik, ezinbestekoa da haiekin konbinatuta erabiltzen diren ostalari erretxinen oinarrizko ulermena izatea.
Aurretik aipatu bezala, amino erretxinak batez erealkido erretxinekin, erretxin akrilikoekin, poliester erretxinekin eta epoxi erretxinekin konbinatuta erabiltzen da. Alkido erretxinak batez ere polioletatik eta poliazido erretxinetatik sintetizatzen dira esterifikazio bidez. Sintesian zehar, alkoholak normalean gehiegi daude; poliazidoen karboxilo talde batzuek ez dute erabat erreakzionatzen, eta ondorioz, alkido erretxinek karboxilo eta hidroxilo talde kopuru jakin bat dute. Karboxilo eta hidroxilo taldeen kopurua normalean azido balioaren eta hidroxilo balioaren bidez zehazten da. Azido balioak 1 g erretxina solido KOHrekin titrazioaren bidez neutralizatzeko behar diren KOH miligramo kopurua adierazten du. Hidroxilo balioak 1 g erretxina solidoko OH taldeak KOHrekin titrazioaren bidez guztiz neutralizatzeko behar diren KOH miligramo kopurua adierazten du. Era berean, poliester erretxinek, erretxin akrilikoek eta amino erretxinek ere karboxilo eta hidroxilo talde kopuru jakin bat dute. Aldea erretxinak sintetizatzeko erabiltzen diren lehengaietan datza; adibidez, erretxin akrilikoetako karboxilo taldeak azido akrilikotik datoz, eta hidroxilo taldeak azido hidroxiakrilikotik. Amino erretxinetako karboxilo eta hidroxilo taldeen kantitateak ere desberdinak dira. Azido-balioa, hidroxilo-balioa eta biskositatea erretxinen adierazle garrantzitsuak dira, eta zuzenean eragiten diete haien errendimenduari.
Amino erretxinen gaiari helduz, lehenik haien egitura aztertuko dugu:
1. irudia:
2. irudia
1. irudiak alkoxi, imino eta hidroximetil taldeak dituen amino erretxina partzialki alkilatu bat erakusten du. Karbono eta nitrogeno atomoek osatzen duten sei kideko eraztuna eskeleto gisa hartzen badugu, bertatik eratorritako adarrak edo egiturak hiru buru eta sei beso dituztela deskriba daiteke, modu figuratiboan. Amino erretxinen propietateen aldaera ugariak sei "beso" horien arteko desberdintasunei eta haien antolamendu eta konbinazio korapilatsuei zor zaizkie, hain zuzen ere.
2. irudiak HMMM egitura oso simetrikoa erakusten du, hau da, amino erretxina guztiz metilatu bat, talde funtzional bakarra duena: metoxi taldea, idealizatuta dagoena. Eterifikazio maila ezin denez 1:6ra (altuenera) iritsi benetako ekoizpenean, amino erretxina guztiz metilatu deritzonak beti izango ditu imino eta hidroximetil talde batzuk.
Has gaitezen amino erretxinen printzipioak ulertzen, haien propietateak ezagutzeko:
Erretxina sintetizatzeko lehen urratsa melamina formaldehidoarekin erreakzionatzea da katalizatzaile baten aurrean polihidroximetil melamina sortzeko. Triazina eraztuneko hidrogeno atomo aktibo guztiak hidroximetil talde bihur daitezke, baina errealitatean, 2 eta 6 mol formaldehido artean erreakzionatzen dute triazina eraztunean. Erreakzionatu gabeko gainerako hidrogeno atomo aktiboak imino taldeek ordezkatzen dituzte. Geroago ikusiko dugun bezala, talde hauek zeregin garrantzitsua dute autokondentsazio polimerizazioaren bidezko sendatze prozesuan.
Polihidroximetil melamina oso ezegonkorra da eta disolbagarritasun mugatua du ohiko estaldura-disolbatzaileetan. Amino erretxinak batez ere estalduretan gurutzatze- eta sendatze-agente gisa funtzionatzen dute. Estaldurarako gurutzatze-agente egoki bat sortzeko, hidroximetil taldea normalean kate laburreko alkohol batekin eterifikatzen da, bere erreaktibotasuna murrizteko eta ohiko film-sortzaile materialekin eta disolbatzaile alifatikoekin duen bateragarritasuna hobetzeko. Metanola eta butanola normalean kate laburreko alkohol gisa erabiltzen dira. Gehitutako metanol edo butanol kantitatea eta beste baldintza batzuk kontrolatuz, eterifikazio-maila desberdinak dituzten amino erretxinak lor daitezke.
Formaldehidoarekin erreakzionatu duten guneak (hidroximetil taldeak) bakarrik estali daitezke alkoholekin muturretan; erreakzionatu gabeko hidrogeno atomoek (imino taldeak) ez dute erreakzionatzen kate laburreko alkoholekin. Gainera, erreakzio honek erakusten du sei hidroximetil talde guztiek alkoholekin erreakzionatzen dutela hexaalkoximetil melamina sortzeko, hau da, bat eta sei hidroximetil taldeen arteko erreakzioa alkoholekin kontrola daitekeela. Horregatik ditugu amino erretxin mota hain desberdinak.
Auto-polimerizazioa amino erretxinen :
Amino erretxinen pisu molekularra auto-kondentsazio mailaren edogurutzaketatriazina eraztunaren eta melamina molekulen talde funtzionalen (imino, hidroximetil, alkoximetil) artean. Amaierako aplikazioetan, polimerizazio gurutzatuaren mailak amino erretxinaren pisu molekularrean eta estaldura-filmaren errendimenduan eragiten du nabarmen.
Amino erretxinen autokondentsazio erreakzioa bide hauetatik gerta daiteke:
3. irudia:
Ezkerreko erreakzioak metileno zubi bat sortzen du, eta eskuinekoak, berriz, metileno eter zubi bat. Amino erretxinen zubi-maila normalean polimerizazio-maila (DP) gisa adierazten da: DP = pisu molekularra / triazina eraztun bakoitzaren pisua. Hasierako amino erretxinak gehienbat autopolimerizatzen ziren, DP > 3,0 izanik. Aurrerapen teknologikoei esker, amaitutako amino erretxinetan autokondentsazioa minimizatzea lortu da. Gaur egun, merkataritzan eskuragarri dauden melamina erretxinek 1,1eko DP baxuak dituzte.
Aminoerretxina molekularraren pisuaren eragin nagusia estalduraren biskositatean islatzen da. DP > 2.0 duten melamina erretxinak disolbatzailearekin diluitu behar dira % 50-80 solido izan arte, biskositate aplikagarria lortzeko. 1.1 eta 1.5 arteko DP duten monomero motako melamina erretxinak normalean % 100eko solido eraginkor moduan hornitzen dira; disolbatzaile gehigarriek eragin handia dute amaitutako estalduraren KOLetan. Aminoerretxinaren pisu molekularrak estalduraren sendatze-erreakzioan eta filmaren propietateetan ere eragiten du. DP handiko aminoerretxina bat erabiltzen duen estaldura-sistema batek denbora laburragoan lortuko du zehaztutako gurutzadura-dentsitatea egitura bera baina DP txikiagoa duen aminoerretxina bat erabiltzen duen estaldura-sistema batek baino. Beraz, DP handiko gurutzadura-agenteak dituzten estaldurek katalizatzaile gutxiago edo azido-katalizatzaile ahulago bat behar dute sendatze-egoera bera lortzeko. Pisu molekularrak filmaren propietateetan duen eragina batez ere malgutasun-tartean dago. DP handiko aminoerretxinaz sendatutako estaldurek amino-amino loturen ehuneko handiagoa eta amino-laka lotura gutxiago dituzte. Gurutzatze-sare mota honek gogortasun oneko estaldura bat sortzen du, baina hauskorra izan daiteke. Batzuetan, pintura-erretxina malguago bat aukeratuz konpentsatu daiteke hori. Hala ere, estaldura oso malguak behar dituzten aplikazioek, oro har, amino erretxina monomerikoak behar dituzte.
Karboxilo taldeak dituzten poliesterrek melamina-formaldehidoarekin erreakziona dezakete propietate fisiko ugari dituzten gainazaleko estaldura termoegonkor erabilgarriak sortzeko.
Butilatutako melamina-formaldehido erretxina asko bideragarriak dira komertzialki, batez ere hasierako polimerizazio-mailaren (pisu molekularra) eta alkoxi taldeen eta hidroximetil talde eta amino hidrogenorik gabekoen arteko erlazioaren arteko desberdintasunengatik. Desberdintasun hauek likidoaren biskositatean, melaminaren eta poliesterraren arteko bateragarritasunean eta esmaltearen sendatze-abiaduran eragina dute. Melamina erretxina tradizionalak, alboko hidroxilo taldeekin erreakzionatzen dutenak, batez ere poliester molekulekin gurutzatzen dira. Gurutzatze-erreakzioa azidoak katalizatzen duenez, 120 °C eta 150 °C arteko sendatze-tenperaturetan, azido sendoek poliesterrezko erretxinen gurutzatze-erreakzioan eragiten dute normalean; hala ere, poliester batzuek azido oso ahuletan azido katalisi gehigarria behar dute esmalte-sistema sendatzeko.
Fenomeno hau gertatzen da: melamina-poliesterraren erretikulazio-erreakzioaz gain, butilatutako melamina-formaldehido erretxinak auto-kondentsazio erreakzio bat ere jasaten du. Hau da, amino erretxinak auto-erretikulazioa jasaten du melamina sare-egitura bat osatzeko. Erreakzio hau melamina-poliester erreakzioarekin batera gertatzen da eta erreakzio lehiakorra da. Erreakzio honen arrazoia da, butoxi taldeez gain, butilatutako melamina-formaldehido erretxinak hidrokarburo metil talde libreak eta imino taldeetako hidrogenoa ere badituela, eta horiek guztiek elkarren artean erreakziona dezaketela. Amino erretxinak auto-erretikulazioa jasaten duenean, bere funtzio batzuk galduko ditu.
Auto-erretikulatzeak estaldurei gogortasun eta erresistentzia kimiko handiagoa ematen dien arren, elastikotasun galera nabarmena eragiten du. Poliesterrezko bernizetan elastikotasun nahikoa lortzeko...
Hexametoximetil melamina (HMMM) erretxina amino monomeriko guztiz hidroximetilatua eta guztiz metilatua da. Butilatutako melamina-formaldehidoaren antzera, poliester erretxinaren hidroxilo taldeekin erreakzio gurutzatua jasaten du berotzean, solido ez-biguntzaile bat sortuz. Funtsean, katalizatzaile azidorik gabe, HMMM-k ez du auto-gurutzadurarik izango denbora luzez edo tenperatura igota ere. Hala ere, HMMM masiboak auto-gurutzadura erreakzioa izango du 150 °C-tan katalizatzaile azido sendo baten aurrean. Alderantziz, azido sendo bat ezean ere, ohiko butilatutako melamina eta urea erretxinek auto-gurutzadura erreakzio sendoak izango dituzte tenperatura igotzean.
Amino erretxinen sendatze-erreakzioa:
Amino erretxinak filmak eratzen dituzten material molekula nagusiak sare-egitura batean lotzeko erabiltzen direnez, amino erretxinen eta pintura erretxinen arteko ko-kondentsazio erreakzioa oso interesgarria da. Adibide tipiko bat eterifikazio (truke) erreakzioa da.pintura-erretxinan hidroxilo taldeen eta amino erretxinetan alkoximetil taldeen.
Bero eta azido katalizatzaileen baldintzetan (normalean sendatze-baldintzetan), gurutzaketa azkar gertatzen da, pinturan dauden hidroxilo talde guztiak lotuz. Izan ere, polimero-sarearen egitura eratzen den heinean, erreaktiboen jariakortasuna gutxitzen da, hidroxilo talde batzuk erreakzionatu gabe utziz. Oro har, estalduran amino erretxina gehiegi dagoenean proportzio idealarekin alderatuta, gainerako alkoxi taldeek beste erreakzio batzuetan parte har dezakete edo estaldura-filmean erreakzionatu gabe geratu. Aurretik aipatu bezala, amino erretxinek erraz auto-gurutzatzen dira eta elkarren artean erreakzionatzen dute, eta horrek pisu molekularra handitzen du ekoizpenean zehar. Erreakzio hauek estalduraren sendatzean ere gertatzen dira. Beraz, faktore negatiboa izan beharrean, amino erretxinen auto-gurutzaketa maila jakin bat ezinbestekoa da polimero-matrize iraunkorra eta ondo paketatua lortzeko. Amino erretxinen hiru talde funtzionalek auto-gurutzaketa erreakzioetan parte hartzen dute, eta azido sendoek katalizatutako melamina erretxina estaldura guztiz alkilatuetan, badago ebidentzia erreakzio horiek estaldura-erretxinarekin eterra trukatu ondoren gertatzen direla. Kanpoko katalizatzailerik edo azido ahuleko katalizatzailerik ezean, auto-gurutzatze erreakzio hauek are neurri handiagoan gertatzen dira imino/edo hidroximetil funtzionalitate handiko melamina erretxina sistemetan. Bi kasuetan, auto-polimerizazio erreakzio txiki bat ezinbestekoa da sare-egitura ona eratzeko.
Aminoerretxina gurutzatutako estalduren sendatzean, beste erreakzio batzuk formaldehidoa kentzea eta hidrolisia dira. Formaldehidoa erraz kentzen da sendatze-tenperatura normaletan, eta hori da aminoerretxinak sendatzean formaldehidoa askatzeko ia arrazoi bakarra; beste formaldehidoa formaldehido librea da.
Amino erretxinak filmak sortu eta sendatzeko gurutzatu egiten direnean, hidrolisi erreakzio batzuk gertatzen dira. Prozesu honetan, alkoximetil talde batzuk hidroximetil talde bihurtzen dira. Imino edo hidroximetil eduki handia duten melamina erretxinen hidrolisia alkaliek kataliza dezakete, eta giro-tenperaturan poliki ere gerta daiteke. Horrek amino erretxinak auto-gurutzatzeko joera handiagoa bihurtzen ditu, eta horrek estalduraren biskositatea handitzea dakar biltegiratzean. Hori ekiditeko, melamina erretxin guztiz metilatutakoak edo alkali hidrolisiarekiko erresistenteak diren kodisolbatzaileak erabil daitezke uretan oinarritutako estalduretan. Melamina erretxin guztiz alkilatutakoak erresistenteak dira alkali-katalizatutako hidrolisiarekiko uretan oinarritutako sistemetan. Melamina erretxin guztiz alkilatutakoak eta partzialki alkilatutakoak ez dira azido-katalizatutako hidrolisiarekiko erresistenteak uretan oinarritutako sistemetan; beraz, azido blokeatu katalizatzaile bat erabili behar da uretan oinarritutako sisteman.
Gehiago jakin nahi baduzuerretikulatze-agenteaproduktuak, jar zaitez gurekin harremanetan lasai.
Argitaratze data: 2025eko abenduaren 19a