Conspectus applicationisagentes reticulantes resinae amino
Munus principale resinarum amino (resinarum melamini-formaldehydi, benzomelamini-formaldehydi, et ureae-formaldehydi) in tunicis thermoindurentibus est ut moleculas principales materiae pelliculae formantis in structuram reticulatam tridimensionalem per reactiones chemicas coniungant. Haec structura reticulata per reactionem molecularum resinae amino cum gregibus functionalibus in moleculis materiae pelliculae formantis, et simul per polymerizationem condensationis cum aliis moleculis resinae amino obtinetur. Resinae amino facile reagunt cum polymeris continentibus greges hydroxylicos primarios et secundarios, greges carboxylicos, et greges amidicos; ergo, resinae amino vulgo in systematibus pictoriis fundatis in resinibus acrylicis, polyesteris, alkydicis, vel epoxydicis adhibentur.
Resinae aminicae etiam in systematibus polyurethanis ut additiva obductionis adhibentur ad efficientiam generalem obductionum pro certis applicationibus emendandam.
Principium resinarum amino:
Momentum resinarum amino in vernicis coquendis proportionem earum in obductionibus longe superat. Intellegere quomodo proprietates chemicae resinarum amino in designando formulatione obductionum adhibeantur magis magisque interest. Exempli gratia,Si artifices obductionis quibusdam proprietatibus pelliculae obductionis non contenti sunt, eas his modis adaptare possunt:
1. Melioratio vel reselectio ipsius resinae pelliculam formantis;
2. Selectio resinarum amino (etherificatio methylica vel etherificatio butylica, et selectio gradus etherificationis, etc.);
3. Proportio resinae pelliculam formantis ad resinam aminicam.
4. Selectio catalysatoris (utrum addendum sit necne, et quantum addendum sit).
Omnia quattuor puncta supradicta, excepto primo,Ad resinas aminicas pertinent. Proprietates resinarum aminicarum a gregibus functionalibus et activitate pendent.Ergo, structuram resinarum aminicarum intellegere est maximi momenti. Attamen, antequam resinas aminicas intellegas, essentiale est habere cognitionem fundamentalem resinarum hospitum quae cum illis coniunctae adhibentur.
Ut ante dictum est, resinae aminicae plerumque suntadhibitum in combinatione cum resinis alkydicis, resinis acrylicis, resinis polyestericis, et resinis epoxydicisResinae alkydicae praecipue ex polyolis et resinis polyacidis per esterificationem synthetizantur. Per synthesim, alcoholes plerumque supersunt; quidam greges carboxylici polyacidorum fortasse non plene reagunt, quod efficit ut resinae alkydicae certam quantitatem gregum carboxylicorum et hydroxylicorum continent. Quantitas gregum carboxylicorum et hydroxylicorum plerumque valore acidi et valore hydroxylico describitur. Valor acidi ad numerum milligrammatum KOH requisitorum ad neutralizandum 1g resinae solidae per titrationem cum KOH refert. Valor hydroxyli ad numerum milligrammatum KOH requisitorum ad plene neutralizandos greges OH in 1g resinae solidae per titrationem cum KOH refert. Similiter, resinae polyestericae, resinae acrylicae, et resinae amino etiam certam quantitatem gregum carboxylicorum et hydroxylicorum continent. Differentia in materiis crudis ad resinas synthetizandas adhibitis consistit; exempli gratia, greges carboxylici in resinis acrylicis ex acido acrylico, et greges hydroxylici ex acido hydroxyacrylico oriuntur. Quantitates gregum carboxylicorum et hydroxylicorum in resinis amino etiam differunt. Valor acidus, valor hydroxylus, et viscositas omnes sunt indices magni momenti resinarum, quae earum actionem directe afficiunt.
Ad rem resinarum amino reversarum, primum earum structuram inspiciamus:
Figura 1:
Figura II
Figura 1 resinam aminicam partim alkylatam, quae greges alkoxy, imino, et hydroxymethyl continet, ostendit. Si anulum sex membrorum, ab atomis carbonii et nitrogenii formatum, tamquam sceleton consideremus, rami vel structurae ab eo derivatae figurative describi possunt quasi tria capita et sex brachia habeant. Innumerabiles variationes proprietatum resinarum aminicarum praecise ob differentias in his sex "brachiis" et earum intricatas dispositiones et combinationes oriuntur.
Figura II structuram HMMM valde symmetricam ostendit, id est, resinam aminicam plene methylatam, cum uno tantum grege functionali: grege methoxy, qui idealizatus est. Cum gradus etherificationis non possit ad 1:6 (summum) in productione actuali pervenire, resina aminica, quae plene methylata appellatur, semper aliquos greges imino et hydroxymethyl continebit.
Incipiamus ab intellegendis principiis resinarum amino ut de earum proprietatibus discamus:
Primum gradum in synthesizando resina est melaminam cum formaldehydo in praesentia catalysatoris reagere ad polyhydroxymethylmelaminum formandum. Omnes atomi hydrogenii activi in anulo triazino in greges hydroxymethyl converti possunt, sed re vera, 2 ad 6 moles formaldehydi in anulum triazino reagunt. Reliqua atomi hydrogenii activi non reacti gregibus imino repraesentantur. Ut postea videbimus, hi greges magnum momentum in processu curationis per polymerizationem auto-condensationis agunt.
Polyhydroxymethylmelaminum valde instabilis est et solubilitatem limitatam in solventibus obductionis usitatis habet. Resinae amino praecipue funguntur ut agentes reticulantes et curantes in obductionibus. Ad agens reticulans idoneum pro obductionibus creandum, grex hydroxymethylicus typice aetherificatur cum alcohole catenae brevis ad eius reactivitatem minuendam et compatibilitatem cum materiis pelliculae formantibus usitatis et solventibus aliphaticis augendam. Methanolum et butanolum vulgo ut alcoholes catenae brevis adhibentur. Moderando quantitatem methanoli vel butanoli additi aliisque condicionibus, resinae amino cum variis gradibus aetherificationis obtineri possunt.
Sola loca quae cum formaldehydo (coetibus hydroxymethylicis) reacerunt, terminaliter cum alcoholibus obtegi possunt; atomi hydrogenii non reacti (coetus iminici) cum alcoholibus catenae brevis non reagunt. Praeterea, haec reactio demonstrat omnes sex coetus hydroxymethylicos cum alcoholibus reagere ad hexaalkoxymethyl melaminum formandum, quod significat reactionem unius ad sex coetus hydroxymethylicos cum alcoholibus re vera regi posse. Quam ob rem tam diversa genera resinarum amino habemus.
Auto-polymerizatio resinarum amino :
Pondus moleculare resinarum amino determinatur gradu auto-condensationis velreticulatiointer greges functionales (imino, hydroxymethyl, alkoxymethyl) in anulo triazino et moleculis melamini. In applicationibus finalibus, gradus polymerizationis reticulatae significanter pondus moleculare resinae amino et efficaciam pelliculae obductivae afficit.
Reactio autocondensationis resinarum amino per viam sequentem fieri potest:
Figura III:
Reactio a sinistra pontem methylenum format, dum reactio a dextra pontem methylenum aethereum format. Gradus pontis in resinibus amino plerumque exprimitur gradu polymerizationis (DP): DP = pondus moleculare / pondus cuiusque anuli triazini. Resinae amino priores plerumque se ipsae polymerizabant, cum DP > 3.0. Progressus technologici permiserunt ut autocondensatio in resinibus amino perfectis minimizetur. Hodie, resinae melaminicae in commercio praesto DP tam humiles quam 1.1 habent.
Praecipua vis ponderis molecularis resinae amino in viscositate obductionis reflectatur. Resinae melaminicae cum DP > 2.0 solvente diluendae sunt ad 50%-80% solidorum ut viscositas applicabilis obtineatur. Resinae melaminicae generis monomeri cum DP inter 1.1 et 1.5 plerumque in forma solidorum 100% efficacium praebentur; solventia addita magnum impulsum in VOCs obductionis perfectae habent. Pondus moleculare resinarum amino etiam reactionem curationis obductionis et proprietates pelliculae afficit. Systema obductionis resina amino cum DP alto utens densitatem reticulationis specificatam tempore breviori attinget quam systema obductionis resina amino cum eadem structura sed DP inferiore utens. Ergo, obductiones agentes reticulantes cum DP alto continentes catalysatorem minorem vel catalysatorem acidum debiliorem requirunt ut eundem statum curationis consequantur. Effectus ponderis molecularis in proprietates pelliculae praecipue in ambitu flexibilitatis est. Obductiones curatae cum resinis amino cum DP alto maiorem proportionem vinculorum amino-amino et pauciores vinculos amino-laccarum continent. Hoc genus structurae reticulatae reticulatae stratum bona duritia format, sed fragile esse potest. Hoc interdum compensari potest resina pictoria flexibiliore eligenda. Attamen applicationes quae strata valde flexibilia requirunt plerumque resinas amino monomericas requirunt.
Polyesteria cum gregibus carboxylis cum melamino-formaldehydo reagere possunt ad producendas utiles tunicas superficiales thermoindurantes cum ampla varietate proprietatum physicarum.
Multae resinae butylatae melamini-formaldehydi commercialiter utiles sunt, praecipue propter differentias in gradu polymerizationis initiali (pondere moleculari) et proportione gregum alkoxy ad eas sine gregibus hydroxymethylicis et aminohydrogeniis. Hae differentiae viscositatem liquidi, compatibilitatem melamini cum polyestero, et celeritatem curationis enameli afficiunt. Resinae melaminicae traditionales, cum gregibus hydroxyl lateralibus reagentes, praecipue cum moleculis polyesteri reticulantur. Cum reactio reticulationis acido catalysata sit, ad temperaturas curationis inter 120°C et 150°C, acida fortia typice reactionem reticulationis resinarum polyesteri afficiunt; tamen, quaedam polyesteria catalysim acidam additam in acidis debilioribus requirunt ad systema enameli curandum.
Hoc phaenomenon existit: Praeter reactionem reticulationis melamini-polyesteris, resina butylata melamini-formaldehydi etiam reactionem auto-condensationis subit. Hoc est, resina amino reticulationem auto-subit ad structuram reticulatam melamini formandam. Haec reactio simul cum reactione melamini-polyesteris fit et reactio competitrix est. Causa huius reactionis est quod, praeter greges butoxy, resina butylata melamini-formaldehydi etiam greges methylicos hydrocarbonicos liberos et hydrogenium ex gregibus imino continet, quae omnia inter se reagere possunt. Postquam resina amino reticulationem auto-subit, aliquas functiones suas amittet.
Dum reticulatio sui ipsius saepe duritiem maiorem et resistentiam chemicam tunicis praebet, tamen significantem elasticitatis iacturam efficit. Ut satis elasticitatis in vernicis polyestericis obtineatur...
Hexamethoxymethylmelamina (HMMM) est resina amino monomerica plene hydroxymethylata et plene methylata. Similis butylato melamino-formaldehydo, reactionem reticulationis cum gregibus hydroxylis resinae polyesteris subit post calefactionem, solidum non molliens formans. Essentialiter, sine catalysatore acido, HMMM non auto-reticulam subibit, etiam cum tempore prolongato vel temperatura aucta. Attamen, HMMM in massa reactionem auto-reticulam subibit ad 150°C in praesentia catalysatoris acidi fortis. Contra, etiam absente acido forti, resinae butylatae melaminae et ureae conventionales fortes reactiones auto-reticulas subibunt cum temperatura crescente.
Reactio curationis resinarum aminicarum:
Cum resinae aminicae ad reticulationem principalium moleculorum materiae pelliculae formantium in structuram reticulatam adhibeantur, reactio condensationis coniunctae resinarum aminicarum cum resinis pictoriis magni momenti est. Exemplum typicum est reactio aetherificationis (permutationis).Gregum hydroxylorum in resinis pictoriis et gregum alkoxymethylorum in resinis aminicis.
Sub condicionibus caloris et catalysatorum acidorum (plerumque condicionibus curationis), reticulatio celeriter fit, omnes greges hydroxylos in pigmento praesto connectens. Re vera, dum structura polymerica reticulata formatur, fluiditas reactantium decrescit, nonnullis gregibus hydroxylis imperfectis relinquens. Generaliter, cum excessus resinae aminicae in obductione adest comparatus cum ratione ideali, reliqui greges alkoxy in aliis reactionibus participare possunt vel in pellicula obductionis imperfecti manere. Ut ante dictum est, resinae aminicae facile se ipsae reticulant et inter se reagunt, quod augmentum ponderis molecularis per productionem efficit. Hae reactiones etiam per curationem obductionis fiunt. Ergo, potius quam factor negativus sit, certus gradus auto-reticulationis resinarum aminicarum essentialis est ad matricem polymericam bene durabilem et arcte compactam obtinendam. Omnes tres greges functionales resinarum aminicarum in reactionibus auto-reticulationis participant, et in obductionibus resinae melaminicae plene alkylatis ab acidis fortibus catalysatis, indicia sunt has reactiones post commutationem aethereis cum resina obductionis fieri. Absentibus catalysatoribus externis vel catalysatoribus acidis infirmis, hae reactiones auto-reticulationis etiam magis fiunt in systematibus resinae melaminicae cum alta functione imino/vel hydroxymethyli. In utroque casu, levis reactio auto-polymerizationis necessaria est ad formationem bonae structurae reticulatae.
Dum tunicae resinae aminicae reticulatae curantur, aliae reactiones quae fiunt sunt formaldehydi remotio et hydrolysis. Remotio formaldehydi facile fit temperaturis normalibus curationis, quae fere sola causa est formaldehydi liberationis dum resinae aminicae curantur; alterum formaldehydum est formaldehydum liberum.
Cum resinae aminicae inter se reticulantur ut pelliculas forment et durescunt, quaedam reactiones hydrolysium fiunt. Per hoc processum, nonnulli greges alkoxymethylici in greges hydroxymethylicos convertuntur. Hydrolysis resinarum melaminicarum cum alto contento imino vel hydroxymethylico ab alcalibus catalysari potest, et etiam lente ad temperaturam ambientem fieri potest. Hoc resinas aminicas ad auto-reticulam proniores reddit, quod ad augmentum viscositatis obductionis per conservationem ducit. Ad hoc vitandum, resinae melaminicae plene methylatae vel co-solventes hydrolysi alcali resistentes in obductionibus aquosis adhiberi possunt. Resinae melaminicae plene alkylatae hydrolysi alcali-catalysatae in systematibus aquosis resistunt. Resinae melaminicae plene alkylatae et partim alkylatae hydrolysi acido-catalysatae in systematibus aquosis non resistunt; ergo, catalysator acidus obstructus in systemate aquoso adhibendus est.
Si plura scire visagens reticulansproducta, libenter nobiscum communicare potes.
Tempus publicationis: XIX Decembris, MMXXXV