MÉTODOS DE PROTECCIÓN DE METALES - RESINAS ALQUÍDICAS

Las resinas alquídicas son una variedad de resinas que han sido aplicadas en la industria de la pintura durante un largo tiempo, las resinas alquídicas se caracterizan generalmente por: un excelente brillo, cubrimiento y adhesión, propiedades de fluidez y es muy compatible con otras resinas. 

La principal limitación de las resinas alquídicas es la protección anticorrosiva, esto se debe a que su enlace éster es susceptible a la hidrólisis por álcalis, incluyendo los álcalis derivados de la reacción catódica que se da en el proceso de corrosión. Químicamente, todas las resinas alquídicas están basadas en polímeros de éster derivados de la polimerización de un alcohol polihídrico con un poliácido, además de éstos componentes todas las resinas alquídicas son modificadas con un algún tipo de ácido graso, como se puede observar en la Figura 3.21.

En el proceso de fabricación algunos productos hidroxilos del alcohol reaccionan con los grupos carboxilos del ácido, el cual está mezclado con el ácido graso como por ejemplo ácidos grasos largos.

El aceite no necesita reaccionar ni con el ácido ni con el alcohol, para evitar una mezcla heterogénea de poliéster no modificado y aceite sin reaccionar se debe prereaccionar el aceite con el poliol. 

Esta reacción convierte al triglicérido en monoglicérido, el cual puede reaccionar con el poliácido; éste paso de la alcoholisis no es necesario cuando se utilizan ácidos grasos puros ya que ellos reaccionan directamente con el poliol. Las propiedades de los polioles se encuentran resumidas en la Tabla 3.2

Sin la modificación de aceite, los productos de reacción del ácido y alcohol multifuncionales producirían un poliéster incapaz de secar al aire libre, con una pobre solubilidad en solventes alifáticos y requiriendo resinas formaldehído para obtener films entrecruzados. 

Mediante la modificación de la resina en cantidades sustanciales de ácido graso de largas cadenas, no solamente se reduce la funcionalidad de la resina, además se añade flexibilidad mejorando la solubilidad en solventes alifáticos, los aceites de secado son responsables de la curación oxidativa. 

Cuando se utiliza aceites no secantes tales como los aceites de coco y castor, la resina alquídica no se seca por sí misma y debe ser entrelazada con algún tipo de resina formaldehída, obteniéndose un film satisfactorio.

Influencia de la modificaciones en las propiedades de la resina alquídica 

El tipo de aceite y la extensión de este tipo de modificación tiene un efecto importante en las propiedades de la resina alquídica, los aceites usados en el secado a temperatura ambiente de las resinas alquídicas va desde el aceite de tung y linaza hasta el aceite de castor deshidratado, el azafrán y el aceite de pescado. 

Aceites como el tung proporcionan productos de rápido secado pero tienden a ser oscuros, aceites tal como el de linaza, castor y azafrán dan productos que ligeramente secan en el aire. 

Las resinas alquídicas modificadas con aceites largos tienen un contenido de aceite de 60% en peso, mientras las modificadas con aceites de cadena corta tienen un contenido de aceite bajo el 40%; de igual manera el contenido de anhídrido ftálico de un aceite largo es generalmente un 25% en peso, mientras que para el aceite de cadena corta esto puede ser mayor al 50%.

Las propiedades típicas de los diferentes tipos de aceite se pueden observarse en la Tabla 3.4.

Las resinas alquídicas de aceites largos son solubles en alifáticos y secan de 4 a 10 horas, los films son de buen color y durabilidad exterior; son de fácil uso pueden ser empleadas para aplicaciones arquitectónicas, interiores y exteriores, así como en primers para inhibir la corrosión metálica y en capas de acabado; las resinas con aceites de cadenas muy largas son totalmente sólidas y se usan como modificadores en las pinturas látex, mejorando el recubrimiento y la adhesión. 

Las resinas con aceites medios han sido empleadas en revestimientos arquitectónicos e industriales, incluyendo primers metálicos y capas de acabado; las resinas de aceites medios secan de 1 a 4 horas. 

Las resinas alquídicas de aceites cortos son usados en aplicaciones que necesitan un secado rápido ( ½ a 2 horas), estos revestimientos tienen buen brillo, color y adhesión.

Análisis de curado de una pintura alquídica por FTIR 

Las transformadas de Fourier de espectroscopía infrarroja FTIR, y espectroscopía fotoacústica PAS han sido empleadas para caracterizar las pinturas alquídicas, alquídicas-silicona, epóxicas-, acrílicas y poliuretanos. 

El espectrofotómetro de FTIR permite el estudio de la exposición artificial de pinturas alquídicas; los cambios observados incluyen la variación en la concentración de pigmentos, pérdida de resina y oxidación de la resina. 

El tipo de resina y pigmento en una pintura afecta críticamente su desempeño y propiedades; es necesario contar con un método rápido y fácil de identificación de las pinturas y de evaluación de su desempeño a la exposición o pinturas formuladas con nuevos pigmentos. 

La técnica FTIR/PAS (Espectroscopía Acústica) es aplicable para la mayoría de sistemas de curado de pintura, ya que es cualitativa y al menos semi-cuantitativa, rápida y capaz de proveer una información sobre mecanismos de exposición y curado. Se han realizado estudios artificiales de exposición con resinas alquídicas con y sin rutilo; los resultados de los espectros de resinas alquídicas sin rutilo permiten distinguir bandas características de curado, como se puede observar en la Tabla 3.5.

Del análisis de espectroscopía infrarroja FTIR de las resinas alquídicas con rutilo se observa: 

• Pérdida de material alifático decremento de CH2 a CH3, debido a reacciones de ruptura ocurrida en el ligante producido por el ataque de radicales. 
• Pequeños incrementos alrededor de 3500 y 3000 cm-1 pueden ser atribuidos a la generación de especies COOH y OH. 
• Se nota también pérdida de ester carbonilo y formación de nuevas especies de carbonilo, estos cambios son debidos a la hidrólisis y descomposición de grupos hidroperoxi formados por la degradación. 

Con lo que se refiere a resinas alquídicas con rutilo se observan los siguientes cambios: 

• Con este pigmento el mecanismo de degradación dominante es el ciclo de oxidación fotocristalino e incrementa la destrucción del ligante, que la degradación directa debido a la radiación ultravioleta. 
• El revestimiento es degradado cerca a las partículas de pigmento ya que este se suelta y degrada, observándose un aumento en la señal de 500 – 700 cm-1 y pérdida de material alifático con decremento a 2928 y 2851 cm -1 . 
• Incremento en la concentración de especies carbonilo a 1775 cm-1 puede deberse a la formación de ácido peróxidos y ácidos o anhídridos percarboxílicos.