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Aceite secante

Un aceite secante es un aceite que se endurece formando una película sólida y resistente tras un periodo de exposición al aire, a temperatura ambiente. [ 1 ] El aceite se endure...

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Un aceite secante es un aceite que se endurece formando una película sólida y resistente tras un periodo de exposición al aire, a temperatura ambiente. [ 1 ] El aceite se endurece mediante una reacción química en la que los componentes se entrecruzan (y por lo tanto se polimerizan ) por la acción del oxígeno (no por la evaporación del agua u otros disolventes ). [ 2 ] Los aceites secantes son un componente importante de la pintura al óleo y algunos barnices . Algunos aceites secantes de uso común incluyen el aceite de linaza , el aceite de tung , el aceite de amapola , el aceite de perilla y el aceite de nuez . [ 3 ] El uso de aceites secantes naturales ha disminuido en las últimas décadas, ya que han sido reemplazados por resinas alquídicas y otros aglutinantes. [ 4 ]

Dado que la oxidación es clave para el curado de estos aceites, aquellos que son susceptibles al secado químico suelen ser inadecuados para cocinar y también son muy propensos a enranciarse por autooxidación, proceso por el cual los alimentos grasos desarrollan sabores desagradables. [ 5 ] Los trapos, telas y papel saturados con aceites secantes pueden combustionar espontáneamente (encenderse) después de unas horas debido al calor liberado durante el proceso de oxidación. [ 6 ]

Química del proceso de secado

El secado, endurecimiento o, más propiamente, curado de los aceites es el resultado de la autooxidación , la adición de oxígeno a un compuesto orgánico y la posterior reticulación. Este proceso comienza con una molécula de oxígeno (O₂ ) del aire que se inserta en los enlaces carbono-hidrógeno (CH) adyacentes a uno de los dobles enlaces dentro del ácido graso insaturado. Los hidroperóxidos resultantes son susceptibles a reacciones de reticulación. Se forman enlaces entre las cadenas de ácidos grasos, dando lugar a una red polimérica , a menudo visible por la formación de una película similar a una piel en las muestras. Esta polimerización da como resultado películas estables que, si bien son algo elásticas, no fluyen ni se deforman fácilmente. Los derivados de ácidos grasos que contienen dienos, como los derivados del ácido linoleico, son especialmente propensos a esta reacción porque generan radicales pentadienilo . Los ácidos grasos monoinsaturados, como el ácido oleico, tardan más en secarse porque los intermedios radicales alílicos son menos estables (es decir, tardan más en formarse). [ 7 ]

Reacciones químicas simplificadas asociadas al proceso de secado catalizado por cobalto. En la primera etapa, el dieno sufre autooxidación para dar un hidroperóxido . En la segunda etapa, el hidroperóxido se combina con otra cadena lateral insaturada para generar un entrecruzamiento.

Las primeras etapas del proceso de secado pueden monitorearse mediante cambios de peso en una película de aceite. La película se vuelve más pesada a medida que absorbe oxígeno. El aceite de linaza , por ejemplo, aumenta su peso en un 17 por ciento. [ 8 ] Cuando cesa la absorción de oxígeno, el peso de la película disminuye a medida que se evaporan los compuestos volátiles. Con el envejecimiento del aceite, ocurren nuevas transiciones. Un gran número de los enlaces éster originales en las moléculas de aceite sufren hidrólisis , liberando ácidos grasos individuales. En el caso de las pinturas, una parte de estos ácidos grasos libres (AGL) reacciona con los metales del pigmento, produciendo carboxilatos metálicos. En conjunto, las diversas sustancias no reticulantes asociadas con la red polimérica constituyen las fases móviles. A diferencia de las moléculas que forman parte de la propia red, son capaces de moverse y difundirse dentro de la película, y pueden eliminarse mediante calor o un disolvente. La fase móvil puede desempeñar un papel en la plastificación de las películas de pintura, evitando que se vuelvan demasiado quebradizas. Los grupos carboxilo de los polímeros de la fase estacionaria se ionizan, adquiriendo carga negativa y formando complejos con los cationes metálicos presentes en el pigmento. La red original, con sus enlaces covalentes no polares, es reemplazada por una estructura ionomérica, unida por interacciones iónicas. La estructura de estas redes ionoméricas aún no se comprende completamente.

La mayoría de los aceites secantes aumentan rápidamente su viscosidad al calentarse en ausencia de aire. Si el aceite se somete a temperaturas elevadas durante mucho tiempo, se convertirá en una sustancia gomosa insoluble en aceite. [ 8 ]

Función de los catalizadores metálicos

El proceso de secado se acelera mediante ciertas sales metálicas. [ 9 ] Estos llamados agentes secantes de aceite suelen ser derivados del ácido nafténico de cobalto , manganeso o hierro . Al funcionar como catalizadores homogéneos, estos carboxilatos lipofílicos de metales de transición aceleran la reducción de los intermedios hidroperóxido . Se produce una serie de reacciones adicionales. Cada paso genera radicales libres, que luego participan en una reticulación adicional. El proceso finalmente termina cuando pares de radicales libres se combinan. La polimerización ocurre durante un período de días a años y hace que la película se seque al tacto.

La acción prematura de los agentes secantes provoca la formación de una "capa". En el caso de las pinturas, la formación de una capa superficial es indeseable, pero puede suprimirse mediante la adición de agentes anti-capa como la oxima de metil etil cetona , que se evaporan cuando la pintura/aceite se aplica sobre una superficie. [ 5 ]

Composición

Triglicérido representativo presente en un aceite secante. El triéster se deriva de tres ácidos grasos insaturados diferentes: linoleico (arriba), alfa-linolénico (en el medio) y oleico (abajo). El orden de velocidad de secado es alfa-linolénico > linoleico > oleico, lo que refleja su grado de insaturación.

Los aceites secantes están compuestos por triésteres de glicerol de ácidos grasos. Estos ésteres se caracterizan por altos niveles de ácidos grasos poliinsaturados , especialmente ácido alfa-linolénico . Una medida común de la propiedad "secante" (desecante) de los aceites es el índice de yodo , que indica la cantidad de enlaces dobles en el aceite. Los aceites con un índice de yodo superior a 130 se consideran secantes, los que tienen un índice de yodo entre 115 y 130 son semisecantes , y los que tienen un índice de yodo inferior a 115 no son secantes .

Seguridad

Los trapos, telas y papel saturados con aceites secantes pueden incendiarse espontáneamente debido al calor liberado durante el proceso de curado. Este riesgo es mayor cuando los materiales empapados en aceite se doblan, se amontonan o se apilan, lo que permite que el calor se acumule y acelere la reacción. Las precauciones incluyen: humedecer los trapos con agua y extenderlos lejos de la luz solar directa; guardarlos en recipientes metálicos herméticos e ignífugos; sumergirlos en agua dentro de recipientes metálicos herméticos diseñados para tales aplicaciones; o almacenarlos sumergidos en disolventes en recipientes cerrados adecuados. Dejar trapos empapados en aceite de linaza apilados después de restaurar la carpintería fue la causa de un incendio en 1991 en el One Meridian Plaza de Filadelfia , un edificio de oficinas de 38 pisos, que provocó graves daños estructurales y, finalmente, la demolición del edificio. [ 10 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Orlova, Yuliia; Harmon, Rebecca E.; Broadbelt, Linda J.; Iedema, Piet D. (2021-02-01). "Revisión de la cinética y simulaciones de la autooxidación del aceite de linaza" . Progress in Organic Coatings . 151 106041. doi : 10.1016/j.porgcoat.2020.106041 . ISSN 0300-9440 . 
  2. ↑ DePolo, Gwen; Iedema, Piet; Shull, Kenneth; Hermans, Joen (10 de septiembre de 2024). "Caracterización integral de la oxidación y polimerización del aceite secante mediante espectroscopia infrarroja resuelta en el tiempo" . Macromolecules . 57 ( 17): 8263–8276 . doi : 10.1021/acs.macromol.4c01164 . ISSN 0024-9297 . PMC 11394013. PMID 39281840 .   
  3. ↑ "Aceites grasos y ceras" . faculty.ucr.edu . Consultado el 26 de abril de 2026 .
  4. ↑ "Mayor rendimiento, mayor contenido de sólidos: una nueva plataforma para alquídicos de alto contenido de sólidos" . Coatings World . 3 de julio de 2019. Consultado el 26 de abril de 2026 .
  5. 1 2 Ulrich Poth (2002). «Aceites secantes y productos relacionados». Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a09_055 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  6. ↑ "Advertencia a los aficionados a las reformas del hogar sobre los riesgos de combustión de la tela encerada" . Servicio de Bomberos y Rescate de Northamptonshire . Consultado el 25 de abril de 2026 .
  7. ↑ Ned A. Porter, Sarah E. Caldwell, Karen A. Mills "Mecanismos de oxidación por radicales libres de lípidos insaturados" Lipids 1995, volumen 30, páginas 277-290. doi : 10.1007/BF02536034
  8. 1 2 Apps, EA (1958). Printing Ink Technology . Londres: Leonard Hill [Books] Limited. pág. 14. 
  9. ↑ Soucek, MD; Khattab, T.; Wu, J. (1 de abril de 2012). "Revisión de la autooxidación y los secantes" . Progress in Organic Coatings . Alkyds for the 21st Century. 73 (4): 435– 454. doi : 10.1016/j.porgcoat.2011.08.021 . ISSN 0300-9440 . 
  10. ↑ McDevitt, William C. (2010). "Failures - One Meridian Plaza, Philadelphia, PA" . www.engr.psu.edu . Recuperado el 25 de abril de 2026 .

Lecturas adicionales

  • "Autooxidación". Enciclopedia McGraw Hill. 8.ª ed. 1997.
  • Friedman, Ann, et al. "Pintura". www.worldbookonline.com. 2006. 10 de mayo de 2006
  • "Historia de la pintura al óleo". www.cyberlipid.org. 5 de mayo de 2006 (archivado el 16 de septiembre de 2009) .
  • van den Berg, Jorit DJ "Fases móviles y estacionarias en la pintura al óleo envejecida tradicional". www.amolf.nl 2002. MOLART. 8 de mayo de 2006
  • Andés, Louis Edgar, Aceites secantes, aceite hervido y secantes sólidos y líquidos . Londres: Scott, Greenwood & Co., 1901.
  • Aceites de tung y linaza por Steven D. Russel