الألكيد

الألكيد هو راتنج بوليستر مُعدَّل بإضافة الأحماض الدهنية ومكونات أخرى. ^{[ 1 ]} تُشتق الألكيدات من البوليولات والأحماض العضوية، بما في ذلك الأحماض ثنائية الكربوكسيل أو أنهيدريد الأحماض الكربوكسيلية وزيوت ثلاثي الغليسريد . مصطلح " ألكيد " هو تحريف للاسم الأصلي "ألسيد"، مما يعكس حقيقة اشتقاقها من الكحول والأحماض العضوية . ^{[ 2 ]} يُضفي وجود الأحماض الدهنية ميلًا لتكوين طبقات مرنة. تُستخدم الألكيدات في الدهانات والورنيشات وقوالب الصب . وهي الراتنج أو المادة الرابطة السائدة في معظم الطلاءات التجارية الزيتية. يُنتج ما يقارب 200,000 طن من راتنجات الألكيد سنويًا. ^{[ 3 ]} كانت الألكيدات الأصلية مركبات من الجلسرين وحمض الفثاليك تُباع تحت اسم جليبتال. ^{[ 4 ]} بيعت هذه المواد كبدائل لراتنجات الكوبال ذات اللون الداكن ، مما أدى إلى إنتاج ورنيشات ألكيد ذات لون أفتح بكثير. ومن هذه المواد، تم تطوير الألكيدات المعروفة اليوم.

يمكن تصنيف راتنجات الألكيد إلى نوعين: جافة (بما في ذلك شبه جافة) وغير جافة. يُصنع كلا النوعين عادةً من أحماض ثنائية الكربوكسيل أو أنهيدريدات، مثل أنهيدريد الفثاليك أو أنهيدريد الماليك ، وبوليولات ، مثل ثلاثي ميثيلول بروبان ، أو الجلسرين ، أو بنتايريثريتول . ^{[ 5 ]} الألكيدات راتنجات صناعية تُستخدم في منتجات مثل الدهانات، وهي تختلف عن الراتنجات المستخرجة من مصادر طبيعية كالنباتات.

بالنسبة للراتنجات المُجففة، تُستخلص الدهون الثلاثية من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (والتي غالبًا ما تُستخلص من الزيوت النباتية ، مثل زيت بذر الكتان ). تُعالج هذه الألكيدات المُجففة بواسطة الأكسجين الموجود في الهواء. تعتمد سرعة التجفيف وطبيعة الطلاءات على كمية ونوع زيت التجفيف المستخدم (كلما زادت كمية الزيت المتعدد غير المشبع، زادت سرعة التفاعل في الهواء) وعلى وجود عوامل مُحفزة، تُعرف باسم عوامل تجفيف الزيت . هذه العوامل المُحفزة عبارة عن مُركبات معدنية تُحفز عملية الربط المتشابك للمواقع غير المشبعة. تُعد أملاح الكوبالت فعالة بشكل خاص وشائعة الاستخدام. نظرًا للاشتباه في تسبب الكوبالت بالسرطان، يحاول بعض الباحثين تطوير عوامل مُحفزة غير كوبالتية كبدائل في طلاءات الألكيد؛ ولم يتم العثور حتى الآن على أي منها بنفس فعالية الكوبالت. ^{[ 6 ]}

تُنتَج راتنجات الألكيد بعمليتين: عملية الأحماض الدهنية وعملية التحلل الكحولي أو عملية أحادي الجليسريد . تُنتَج راتنجات الألكيد عالية الجودة والأداء في عملية الأحماض الدهنية، حيث يُمكن التحكم بدقة أكبر في تركيب الراتنج الناتج. في هذه العملية، يُخلط أنهيدريد حمضي ، وبوليول، وحمض دهني غير مشبع، ويُطهى المزيج معًا حتى يصل المنتج إلى مستوى لزوجة مُحدد مسبقًا. تُنتَج راتنجات الألكيد القائمة على البنتاإريثريتول بهذه الطريقة. أما راتنجات الألكيد الأقل تكلفة فتُنتَج من عملية التحلل الكحولي أو عملية الجليسريد، حيث لا تُعدّ مراقبة جودة المنتج النهائي بنفس القدر من الأهمية. في هذه العملية، يُخلط زيت نباتي خام غني بالمكونات غير المشبعة مع بوليول إضافي، ويُسخّن المزيج لإحداث عملية تبادل إستري للدهون الثلاثية إلى مزيج من زيوت أحادية وثنائية الجليسريد. غالبًا ما يُستخدم زيت فول الصويا. ^{[ 7 ]} يُضاف أنهيدريد الحمض إلى المزيج الناتج لزيادة الوزن الجزيئي للراتنج إلى نفس وزن المنتج تقريبًا كما في عملية الأحماض الدهنية. مع ذلك، تُنتج عملية التحلل الكحولي بنية ذات اتجاه عشوائي أكثر. ولإزالة الماء الناتج كمنتج ثانوي وزيادة سرعة التفاعل، يُضاف فائض من أنهيدريد الفثاليك. وبالتالي، يُزال الماء مع الحمض غير المتفاعل بتسخين المزيج إلى درجة حرارة محددة. ولأن التفاعل ليس قابلاً للتحكم بالقدر المطلوب، فقد طُرحت عملية جديدة يُضاف فيها الزيلين لإنتاج مزيج أزيوتروبي مع الماء. وهذا يُتيح تحكمًا أكبر عند درجة حرارة أقل، كما يُنتج راتنجات ذات لزوجة أقل، وهو أمر مفيد في صناعة الدهانات عالية الصلابة. تُعرف هذه العملية بعملية AZO. في كلتا الحالتين، يكون المنتج الناتج راتنج بوليستر مُرتبط به مجموعات زيت تجفيف متدلية . في نهاية كل عملية، يُنقى الراتنج ويُخفف في مذيب ويُباع لمصنعي الدهانات والورنيش . ^{[ 8 ]}

تُستخدم مواد رابطة من الألكيد أو اليوريثان الزيتي في عملية الصب لإنشاء قوالب رملية . يُخلط راتنج الألكيد مع إيزوسيانات بوليمري ومجفف معدني، مما يُسرّع التفاعل. ^{[ 9 ]} على عكس تقنيات القوالب الأخرى التي لا تتطلب خبزًا، لا تُنتج هذه العملية أبخرة سامة، ولكن القوالب تحتاج إلى وقت أطول للتصلب بالهواء. ^{[ 10 ]}

تُصنّف راتنجات الألكيد عادةً إلى راتنجات طويلة الزيت، ^{[ 11 ]} ومتوسطة الزيت، وقصيرة الزيت. ^{[ 12 ]} تُشير هذه المصطلحات إلى طول سلسلة الزيت في الراتنج. ^{[ 13 ]} كما تُعدّل الألكيدات باستخدام راتنجات الفينول ، والستايرين ، وفينيل تولوين ، ومونومرات الأكريليك (لتسريع جفافها)، والإيزوسيانات لإنتاج ألكيد مُعدّل بالبولي يوريثان. تُصنّع ألكيدات اليوريثان عن طريق تفاعل مجموعات الهيدروكسيل المتبقية على الألكيد مع مجموعات NCO من الإيزوسيانات ، وغالبًا ما يكون TDI . ^{[ 14 ]} بإضافة بعض الراتنجات المُعدّلة، يُمكن إنتاج ألكيدات ثيكسوتروبية للاستخدامات الزخرفية، مثل الدهانات غير المُنقّطة. أحدث أنواع الألكيدات هي راتنجات قصيرة الزيت، حيث يُقصّر طول سلسلة الزيت باستخدام مُثبّط سلسلة بوليمري، عادةً ما يكون حمضًا أحادي القاعدة مثل حمض البنزويك أو حمض بارا - ثالثي -بوتيل بنزويك (Alkydal M 48). تتميز هذه المواد بتوزيع أفضل للوزن الجزيئي ومتانة أعلى. تُضاف كميات إضافية من الزيت إلى راتنجات الألكيد المستخدمة في الزينة أثناء الطهي لزيادة طولها ومتانتها. أما راتنجات الزيت القصيرة المستخدمة في طلاء المينا، فتُصنع من زيوت مشبعة غير جافة أو أحماض دهنية. تتميز هذه الراتنجات عادةً بقيم هيدروكسيل وحموضة أعلى بكثير لتتمكن من التفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل في راتنجات الأمين. تُثبّت هذه المخاليط عادةً بالأمينات لمنع تجمّدها أثناء التخزين.

نظراً لأن المكونات الرئيسية لطلاء الألكيد، أي الأحماض الدهنية وزيوت الدهون الثلاثية، مشتقة من موارد متجددة منخفضة التكلفة، فقد ظلت تكلفة طلاءات الألكيد منخفضة للغاية على الرغم من التكلفة المتزايدة باستمرار للبترول ، والذي يُعد المصدر الرئيسي للمواد الخام لمعظم الطلاءات الأخرى مثل الفينيل والأكريليك والإيبوكسي والبولي يوريثان . ^{[ 15 ]} تشمل المصادر النموذجية لزيوت التجفيف المستخدمة في طلاءات الألكيد زيت التونغ ، وزيت بذر الكتان، وزيت عباد الشمس ، وزيت القرطم ، وزيت الجوز ، وزيت فول الصويا ، وزيت السمك ، وزيت الذرة ، وزيت الخروع المجفف ( حيث يحول التجفيف بعض الروابط الأحادية في أحماضه الدهنية إلى روابط ثنائية، بعضها مترافق، مما ينتج عنه زيت شبه جاف)، وزيت الصنوبر (منتج ثانوي من الزيوت الراتنجية من صناعة اللب والورق). تُصنع الراتنجات غير المُجففة/المُلدّنة من زيوت الخروع والنخيل وجوز الهند، بالإضافة إلى كاردورا ^{[ 16 ] [ 17 ]} (وهو الاسم التجاري لإستر اصطناعي لحمض الفيرساتيك). وكان زيت الخروع المُجفف في وقت من الأوقات الزيت الوحيد المسموح به في صناعة الراتنجات في الهند؛ ولم تكن الزيوت الصالحة للأكل مسموحة.

يمكن استخدامها في تركيب الطلاءات المقاومة للهب. ^{[ 18 ]}

كما هو الحال مع العديد من أنظمة الراتنج والطلاءات، يمكن تهجين الألكيدات مع تقنيات راتنجية أخرى. ومن الأمثلة على ذلك الألكيدات الأكريلية. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} وعلى الرغم من أن ألكيدات اليوريثان تُعتبر في الواقع هجينة، إلا أن التقنيات الحديثة تشمل تصنيع ألكيد بولي يوريثان قابل للتصلب بالرطوبة. ^{[ 23 ]} كما تم بحث تطعيم مواد السيليكون على الألكيدات. ^{[ 24 ]} وكجزء من الجهود المبذولة لاستخدام المزيد من المواد المعاد تدويرها، تم إنتاج ألكيدات مصنوعة من زجاجات PET المستعملة . ^{[ 25 ] [ 26 ]}

هناك اتجاه عام عالمي نحو تصنيع الراتنجات والطلاءات المائية بدلاً من تلك المصنعة باستخدام المذيبات، إذ يُنظر إلى المواد المائية على أنها صديقة للبيئة. ونتيجة لذلك، أصبحت راتنجات الألكيد المائية متاحة أيضاً. ^{[ 27 ] [ 28 ]} إحدى الطرق هي تعديل الألكيد بالأكريليك لجعله قابلاً للاختزال بالماء. ^{[ 29 ]} كما دُرست تقنيات تصنيع راتنجات الألكيد القابلة للاختزال بالماء والمعدلة بالأكريليك لتحسين مقاومتها للتآكل. ^{[ 30 ]}

• الوسائط المتعلقة بالألكيد على ويكيميديا ​​كومنز