Résine alkyde

Résine alkyde, un polyester complexe modifié par l’huile qui sert d’agent filmogène dans certaines peintures et revêtements transparents. Développées dans les années 1920, les peintures-émail à base d’alkyde étaient autrefois l’un des plus importants types de revêtement de surface. En raison de leur incorporation de solvants organiques volatils et de leur faible durabilité sur les surfaces extérieures, elles ont cédé la place à de nouveaux systèmes polymères (notamment les peintures au latex à base d’eau). Néanmoins, les alkydes sont encore utilisés dans les revêtements industriels peu performants et dans les peintures intérieures.

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les principaux polymères industriels : Alkydes et polyesters de revêtement sans huile
Les alkydes, ou résines alkydes, sont des polyesters à réseau très complexes qui sont fabriqués pour l’industrie de la peinture. Développés à partir de recherches menées…

Le nom alkyde, formé à partir d’alkyle (abréviation chimique d’alcool) et d’acide, désigne l’origine chimique de la résine, qui est communément basée sur une réaction de polymérisation entre un alcool, tel que le glycérol, et un acide dicarboxylique ou son anhydride – par exemple, l’anhydride phtalique. Le glycérol et l’anhydride phtalique réagissent pour former le polyester glyptal. La réaction peut être représentée comme suit :

Lorsqu’une huile insaturée telle que l’huile de tung, l’huile de lin ou l’huile de ricin déshydratée est ajoutée aux composés formant des esters, le résultat est un polyester ramifié contenant des groupes latéraux d’acides gras. Lorsqu’un tel agent de revêtement est appliqué sur une surface, la partie huileuse du polyester subit une réaction de réticulation en présence de l’oxygène de l’air ambiant lors du séchage, ce qui donne un film non collant.

Une peinture alkyde typique est constituée du polyester modifié par l’huile pour former le film de revêtement, d’un solvant tel que l’hexane ou les essences minérales pour faciliter l’application, de naphténates métalliques pour catalyser la réaction de séchage, et d’un pigment pour donner de la couleur et masquer la surface revêtue. La teneur en huile de la formulation peut varier. Un alkyde à huile longue contient 60 % d’acide gras en poids ; un alkyde à huile moyenne contient 40 à 60 % d’acide gras ; et un alkyde à huile courte contient moins de 40 %. L’utilisation des revêtements à base d’alkyde diminue en partie à cause des réglementations limitant les rejets de substances organiques volatiles dans l’atmosphère. Afin de respecter ces réglementations, les alkydes peuvent être rendus réductibles à l’eau par l’ajout de groupes acides libres aux molécules. En présence d’une base telle que l’ammoniac, ces groupes permettent aux polymères d’être solubilisés dans l’eau plutôt que dans des solvants organiques. Habituellement, un cosolvant tel que le 2-butoxyéthanol est nécessaire pour maintenir une solution stable. Dans ces conditions, les liaisons ester qui constituent la base de la chaîne du polymère alkyde sont vulnérables à la rupture par hydrolyse. Dans ce cas, des monomères spéciaux sont souvent choisis pour donner à la chaîne une stabilité hydrolytique.

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Dans l’industrie des revêtements de surface, le nom de polyester, lorsqu’il est utilisé seul, désigne un polyester exempt de modificateurs à base d’huile naturelle. De tels polyesters sont largement utilisés dans les revêtements. Le polymère peut avoir une structure linéaire, mais il est souvent ramifié, et il se présente généralement sous une forme de poids moléculaire relativement faible qui peut être réticulée pour former un film de haute performance. Lorsque le polyester est synthétisé en présence d’un excès d’alcool, il a tendance à avoir des groupes terminaux hydroxyle sur les molécules, et ces molécules peuvent être réticulées par les groupes hydroxyle par réaction avec des composés isocyanate, époxy et mélamine. Si un excès d’acide organique est présent pendant la polymérisation, le polyester aura des groupes terminaux carboxyle, et ceux-ci peuvent devenir des sites de réticulation avec des groupes époxy, mélamine et amine. Les polyesters avec des groupes acides libres attachés à leurs chaînes peuvent être solubilisés sous une forme réductible à l’eau, comme c’est le cas avec les alkydes. Là encore, la stabilité hydrolytique du système résultant doit être prise en compte.

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