Исследования качественных показателей модифицированного льняного масла для создания защитно-декоративных покрытий древесины

УДК 684.674.04

ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛЬНЯНОГО МАСЛА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ

RESEARCH OF THE QUALITATIVE INDICATORS OF MODIFIED LINSEED OIL FOR PROTECTIVE AND DECORATIVE WOOD COATINGS

Яремчук Л.А., Нощенко Г.В., Лозинский С.В.

В работе представлены экспериментальные исследования влияния канифоли на изменение кислотного и йодного чисел льняного масла и улучшение его качественных показателей.

This article presents the results of experimental study of the impacts of rosin on the change in acid and iodine number of linseed oil and improvement of its qualitative indicators.

Ключевые слова: льняное масло, канифоль, кислотное число, йодное число

Keywords: linseed oil, rosin, acid number, iodine number

Древесина-это экологически чистый материал, которому идеально подходят природные отделочные материалы.

За последние десятилетие отделочные материалы на основе растительных масел, всё активнее занимают свою нишу, в ряде материалов для защитно-декоративных покрытий древесины. Среди наиболее распространенных, которые предназначены и предлагаются на ринках, как материалы для отделки древесины, являются талловое, тунговое, и льняное масла.

Однако следует отметить, что наиболее приемлемое для европейских потребителей лакокрасочной продукции является льняное масло, в силу больших возможностей сырьевой базы. Известно, льняное масло, как и талловое, тунговое и перилловое являются высыхающими, но в сравнении с ними, его высыхание довольно длительное (4-6 суток) и твердость пленки относительно низкая. Причиной таких свойств льняного масла являются такие качественные показатели, как кислотное и йодное числа.

Кислотное число определяет содержание свободных жирных кислот в лакокрасочных материалах и в некоторой степени характеризует продолжительность высыхания.

Йодное число характеризует способность масел к высыханию, а также степень ненасыщенности масла присоединяющего по месту разрыва двойной связи молекулу галогена[1].

Для улучшения качественных показателей растительные масла полиме-ризуют. Полимеризованные масла получаются нагреванием рафинированных масел до определенной температуры и выдержкой их при этой температуре до достижения нужной вязкости. Обычно масла полимеризуются при температурах 300-315°С. Известно, что кислотное число масла увеличивается от продолжительности и температуры нагревания. Йодное число масла с увели-

чением вязкости уменьшается, что указывает на процесс полимеризации или образования поперечных связей по месту двойных связей [2].

Следует отметить, что полимеризация хоть и существенно влияет на скорость пленкообразования растительных масел и повышение твердости пленки, но для получения более качественных покрытий древесины, такие показатели не всегда удовлетворяют требования к защитно-декоративным материалам.

Для повышения качественных показателей льняного масла, кроме полимеризации, его модифицируют смолами. С целью соблюдения экологически чистой продукции, которой является льняное масло, было предложено его модифицировать природным продуктом - живичной канифолью.

Канифоль и льняное масло являются триглицеридами. Канифоль представляет собой твердую хрупкую смолу, а льняное масло - жидкость с относительно низкой вязкостью. Такое различие физических свойств этих веществ обусловлено различием структуры и формы их молекул. Молекула масла относительно длинна и имеет открытую структуру, а молекула канифоли компактна и имеет относительно плотную структуру. Значительная полярность карбоксильных групп (СООН) смоляных кислот, содержащихся в канифоли, имеет более высокую адгезию к древесине, нежели льняное масло. Напротив, низкая полярность углеводородной части молекул смоляных кислот являются причиной их высокой растворимости в растительных маслах [3].

Целью данной работы было определение кислотного и йодного числа льняного масла при модификации его сосново-живичной канифолью.

Предварительные результаты исследований показали, что при введении в полимеризованное льняное масло канифоли в количестве 2,0 - 3,0 м.ч. (массовых частей), значительно сокращается время высыхания покрытия и повышается твердость пленки.

Для подтверждения данных были проведены экспериментальные исследования определения кислотного и йодного чисел сырого, полимеризованно-го и модифицированного канифолью, в количестве 2,0 м.ч., льняного масла.

Методика исследований.

Кислотное число выражается количеством миллиграммов КОН, требующимся для нейтрализации свободных жирных кислот в 1г масла.

Кислотное число испытуемого масла (X, мг КОН) вычисляли по формуле

„ КГ  5.611

X —-

т

где К - поправка к титру 0,1 н. раствора КОН или №ОН;

V - объем 0,1н. раствора КОН или №ОН из расходованного на титрование, мл; 5,611 - постоянный множитель, не зависящий от применяемой щелочи;

т — навеска испытуемого масла в граммах.

Допустимое расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 0,1 мг для нерафинированных и 0,06 мг, для рафинированных масел.

Йодное число испытуемых масел(Х) определяли по формуле

(V - V )  0.1269 • К -100

т

где V1 — объем 0,1 н. раствора Ка2Б2О3 , израсходованный на титрование в контрольном опыте, мл;

— объем 0,1 н. раствора, Ка2Б2О3 израсходованный на титрование в основном опыте, мл;

К - коэффициент пересчета - поправка к титру 0,1 н. раствора Ка2Б2О3 по йоду; т — навеска испытуемого масла в граммах [1].

За окончательный результат принимают среднее арифметическое из двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает 1% от величины йодного числа.

Результаты исследований. Расчетные данные кислотного числа сырого, полимеризированного (льняная олифа) и модифицированного льняного масел приведены на рис.1.

Рисунок 1 - Сравнительные показатели кислотного числа льняного масла

Результаты экспериментальных исследований показали, что введение канифоли в количестве 2 м.ч. существенно повышает кислотное число льняного масла (сырое масло - 3,78, полимеризованное (льняная олифа) -7,43, модифицированное - 12,88). На диаграмме отмечены справочные (табличные) показатели льняного масла, которые подтверждают, что их точность является усредненной и не всегда отвечает истинным характеристикам, которые зависят от множества факторов получения масел (сырье, рафинирование, условия полимеризации и др.).

Экспериментальные исследования йодного числа также подтвердили, что канифоль, в качестве модификатора, положительно влияет на процесс полимеризации льняного масла, рис 2 .

Известно, что полимеризация масел происходит за счет разрыва кратных связей С=С в остатках ненасыщенных жирных кислот триглицерида масла и объединения молекул масла между собой за счет освобожденных, при разрыве С=С связей, валентностей [4].

Следовательно, при полимеризации количество кратных связей С=С в масле уменьшается обратно-пропорционально к росту молекул полимера, т.е. при полимеризации йодное число уменьшается.

ISO 160 ^ 140    1

г

120 •

100 -80 60 40 20  Йодное число расчетное  Йодное число табличное

г л

А Л

0 Льняное масло сырое  1 Льняное масло Льняная олифа мод. канифолью

Рисунок 2 - Сравнительные показатели йодного числа льняного масла

Выводы.

Аналогично схеме взаимодействия остатков ненасыщенных жирных кислот триглицерида льняного масла, ненасыщенные смоляные кислоты канифоли могут аналогично взаимодействовать с остатками полиненасыщенных жирных кислот масла. Часть канифоли может взаимодействовать с полимери-зованным льняным маслом во время высыхания покрытия при участии кислорода воздуха. Канифоль очень легко окисляется кислородом воздуха, что приводит к ускорению окислительной реакции полимеризации, за счет которой высыхают масла.

Следовательно, из проведенных исследований, можно сделать выводы, что модификация льняного масла канифолью сокращает время высыхания покрытия и повышает твердость защитно-декоративной пленки.

Список использованных источников

1. Лившиц М.Л. Технический анализ и контроль производства лаков и красок: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Высш. шк., 1987.-264 с.

2. Пейн Г.Ф.Технология органических покрытий [перевод с английского под редакцией Е.С. Белинького]. -Л.: Госхимиздат, 1959.- 758 с.

3. Ornella Zovi, Laurence Lecamp, Corinne Loutelier-Bourhis, Catherine M. Lange and Claude Bunel. Stand reaction of linseed oil // Eur. J. Lipid Sci. Technol. - 2011. 113.- C. 616-626

4. Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок: Учебник для техникумов.- М.: Химия, 1990.- 384с.