Netoxické sikativy a jejich využití v oxypolymeračně zasychajících nátěrových hmotách

Ing. Jarmila Násadová

Doctoral thesis

Non-toxic driers and their use in oxypolymerative drying paint

Abstract:

Nátěry, které obsahují vysychavé oleje a deriváty mastných kyselin z vysychavých olejů, jako jsou alkydy, zasychají oxidačním síťováním. Tato pojiva jsou nazývána na vzduchu zasychající a obvykle obsahují sikativy a antioxidanty. Sikativy jsou používány jako katalyzátory při zasychání. Knejúčinnějším katalyzátorům patří kobaltnaté sikativy. Nejčastěji používaným antioxidantem je methyl ethyl ketoxim (MEKO). Jeho použití vnátěru zabraňuje tvorběškraloupu během dlouhodobého skladování. Oximy mají schopnost přeměnit kovový iont sikativu (především kobaltnatý sikativ) do formy vnitřních komplexů a kovy nemohou vtéto formě urychlovat oxypolymeraci. Vzhledem k ekologickým aspektům je žádoucí, aby se zabránilo používání kobaltnatých sikativů a MEKO vnátěrových hmotách. V této práci byly navrženy možnosti použití netoxických bezkobaltnatých sikativů a netoxických antioxidantů vnátěrových hmotách na bázi dvou rozpouštědlových alkydů a jednoho vodouředitelného alkydového pojiva. Alternativy kobaltnatého sikativu byly na bázi manganu a vanadu. Byl sledován vliv netoxických sikativů na průběh zasychání filmů, tvrdost kyvadlem a na mechanické vlastnosti (odolnost ohybu, úderu a hloubení, přilnavost na kovový podklad). Stabilita nátěrových systémů při skladování byla sledována po dobu 2 let. Výsledky nových formulací byly porovnány snátěrovými hmotami, které obsahovaly vhodné množství kobaltnatého sikativu a MEKO jako antioxidantu. Lze konstatovat, že byly nalezeny vhodné náhrady za kobaltnatý sikativ i MEKO. Bylo však zjištěno, že nové typy netoxických sikativů nejsou universální a vždy je třeba najít vhodnou kombinaci sikativ ?antioxidant pro dané pojivo. Sikativ Borchers Dry VP 0412 na bázi manganu se jeví jako vhodná alternativa pro lak připravený na bázi pojiva CHS ALKYD TU 497 X 55. Stabilita tohoto laku, stoxickým i netoxickým antioxidantem, byla lepší než stabilitalaku sCo-sikativem. Sikativ na bázi vanadu Borchers Dry VP 0132 se zase jeví jako vhodná alternativa pro lak připravený na bázi CHS ALKYD S 622 N 60. Optimální stabilita laku však byla zajištěna právě vkombinaci snetoxickým antioxidantem. Sikativ Borchers Dry VP 0132 nelze použít pro emailna bázi CHS ALKYD S 622 N 60 vzhledem k negativnímu vlivu na optické vlastnosti. Vhodnější je použít sikativ Borchers Dry VP 0133. Pro vodouředitelné pojivo Worléésol E 150 W bylo testováno pět sikativů na bázi manganu. Pouze dva znich splnily požadaveksnášenlivosti spojivem. Jednalo se o Borchers Dry 0614 a Borchers Dry 0615. Oba dva sikativy lze doporučit jako vhodnou alternativu kobaltnatého sikativu pro lak i email.

Abstract:

Coatings, containing drying oils and their fatty acid derivates, as alkyds, dry by oxidative cross-linking. Such systems are called air-drying or oxidative drying coatings and usually contain driers and antioxidants. Driers are used toaccelerate the drying process. Cobalt-carboxylates are the most widely used driers for their high efficiency. Methyl ethyl ketoxime (MEKO) appertains at the most used anti-skinning agent. Its usage ensures stability of coatings due to prevent crust formation during storage in closed containers. Oximes are able to transfer metal ions drier(particularly cobalt drier) to internal complexes form and addition product. Metals aren?t able to accelerate oxypolymeration in this form. Due to environmental aspects it is desirable to avoid using of cobalt driers and methyl ethyl ketoxime in coatings. This study verified the possibility of using cobalt-free driersand MEKO-free antioxidants in two solvent-borne and in one water-borne alkyds binders. Selected driers were based on manganese and vanadium. Influence of non-toxic driers on drying, pendulum hardness development and mechanical properties (Erichsen cupping test, Falling ?weight test, Bend test, Cross-cut test) were evaluated. Storage stability of coating systems was monitored during two years.. Results were compared to standard system containing recommended amount of cobalt drier and MEKO. The results showed, that it is not possible to choose the universal drier, which would be appropriate for both solvent alkyd binders.Drier based on single metal manganese Borchers Dry VP 0412 was selectedas an alternative in the varnish based on CHS ALKYD TU 497 X 55.The stability ofvarnish was better than stability of standard with using of toxic and also non-toxic antioxidant. Drier based on vanadium Borchers Dry VP 0132 was recommended as an alternative for the varnish prepared from CHS ALKYD S 622 N 60. Good varnish stability was ensured only with using of non toxic antioxidant. This drier couldn´t be recommended for white enamel due to negative influence on optical properties. The whiteness and yellowness of enamel was comparable to standard, when the drier Borchers Dry VP 0133 was used. Five manganese based driers were tested in varnish and white enamel based on waterborne binder Worleéesol E 150 W. Best results were obtained with driers Borchers Dry 0614 and Borchers Dry 0615.

Keywords

alkydová pryskyřice, olejová délka, sikativ, kobalt, mangan, vanad, antioxidant

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 9. 2010

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 1. 11. 2010

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Technology of Materials / Surface Engineering