لطفا اطلاعات خود را وارد کنید
اطلاعات شما با موفقیت ثبت شد. لطفا کد تأیید را وارد کنید.
اطلاعات شما با موفقیت تأیید شد.
دانلود کاتالوگ
مقدمه
در صنایع پلیمر و رنگ، ارزیابی کیفیت رزینهای پایهآب از اهمیت بالایی برخوردار است. این ارزیابی با اجرای مجموعهای از آزمونهای کیفیت رزین انجام میشود تا اطمینان حاصل گردد که رزین تولیدی از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی، پایداری و عملکرد مورد نیاز را دارد. در این مقاله به پنج آزمون کلیدی در ارزیابی کیفیت رزین پایهآب میپردازیم. این آزمونها بر اساس استانداردهای فنی (مانند ASTM) تعریف شدهاند و به کمک روشهای آزمون دقیق، ویژگیهای مهم رزین را مورد سنجش قرار میدهند. نتایج این آزمونها به تولیدکنندگان کمک میکند تا از یکنواختی کیفیت محصول خود مطمئن شوند و خواص رزین را برای کاربردهای نهایی بهینه کنند.
یکی از مهمترین شاخصهای کیفیت رزین پایهآب، درصد مواد جامد آن است که بیانگر مقدار ماده ی پلیمری غیر فرّار در رزین میباشد. این آزمون تعیین میکند چه میزان از رزین پس از تبخیر حلالها یا آب به صورت ماده ی جامد باقی میماند. روش استاندارد برای اندازهگیری جزء غیر فرّار رزین، گرم کردن مقدار معینی از نمونه و محاسبه کاهش وزن آن است. طبق استاندارد ASTM D2369، نمونه رزین در دمای مشخص در اون حرارت داده میشود تا ترکیبات فرّار تبخیر شوند و سپس از اختلاف وزن اولیه و ثانویه، درصد مواد جامد یا محتوای غیر فرّار محاسبه میگردد. این ویژگی از آن جهت حائز اهمیت است که نشاندهنده غلظت رزین (مواد پلیمری فعال) در محیط آبی است و روی خواصی نظیر ضخامت فیلم نهایی، زمان خشک شدن و محتوای VOC تاثیر میگذارد. درصد جامد بالا معمولاً به معنی کارایی بهتر رزین در ایجاد فیلم محافظ است، در حالی که درصد جامد پایین میتواند نشاندهنده حضور بیش از حد آب یا حلال و در نتیجه عملکرد ضعیفتر پوشش باشد.
گرانروی یا ویسکوزیته رزین تعیینکننده میزان مقاومت آن در برابر جریان یافتن است و ارتباط مستقیم با وزن مولکولی پلیمر و غلظت رزین دارد. اندازهگیری گرانروی برای رزینهای پایهآب معمولاً به کمک ویسکومتر چرخشی (مانند ویسکومتر بروکفیلد) صورت میگیرد. در این روش طبق استاندارد ASTM D2196، یک دوک (اسپیندل) با سرعت ثابت در نمونه رزین به چرخش درمیآید و گشتاور مورد نیاز برای چرخش در سیال اندازهگیری میشود. این گشتاور متناسب با مقاومت سیال بوده و ویسکوزیته ظاهری رزین را به دست میدهد. گرانروی مناسب برای رزین پایهآب از این جهت مهم است که بر قابلیت پخش شدن رزین روی سطح، اختلاط با مواد افزودنی و خواص کاربردی پوشش نهایی تاثیر میگذارد. به عنوان مثال، رزین با گرانروی بسیار بالا ممکن است نیاز به رقیقسازی داشته باشد. کنترل دقیق ویسکوزیته در محدوده استاندارد تضمین میکند که رزین در فرآیند تولید و کاربرد (مثلاً در فرمولاسیون رنگ پایهآب) به درستی رفتار خواهد کرد. به علاوه، رفتار رئولوژیکی رزین (وابستگی گرانروی به سرعت برشی و زمان) نیز میتواند در صورت لزوم با آزمونهای تکمیلی (تیگزوتروپی و شبهپلاستیسیته) بررسی شود تا از پایداری مکانیکی رزین اطمینان حاصل گردد.
pH رزینهای پایهآب یکی دیگر از پارامترهای کلیدی کیفیت است که بر پایداری سیستم کلوئیدی رزین و خواص شیمیایی آن اثر میگذارد. بسیاری از رزینهای آبپایه دارای گروههای عاملی اسیدی (مثلاً کربوکسیلیک) هستند که برای حل شدن یا پخش شدن رزین در آب، به کمک بازهایی مثل آمینها خنثی میشوند. مقدار pH مناسب تضمین میکند که رزین به صورت پایدار در آب باقی مانده و دچار لخته شدن یا تجزیه نمیشود. پژوهشها نشان داده است که فراهم کردن محیط با pH حدود ۷ تا ۹ برای بیشتر رزینهای پایهآب ایدهآل است و باعث میشود ذرات پلیمری دارای بار سطحی کافی برای دفع یکدیگر باشند و از تجمع آنها جلوگیری شود. اندازهگیری pH به سادگی با pHمتر و الکترود شیشهای انجام میشود و لازم است تولیدکننده در هنگام تنظیم فرمولاسیون رزین، pH را در محدوده استاندارد نگه دارد. pH نامناسب میتواند به مشکلاتی همچون ناپایداری dispersion، خوردگی تجهیزات (در صورت pH بسیار بالا یا پایین) و یا تاثیر منفی بر خشک شدن و خواص فیلم نهایی منجر شود. بنابراین کنترل pH رزین پایهآب یک گام ضروری در تضمین کیفیت و پایداری محصول است.
اندازه ذرات رزین در سیستمهای پایهآب (نظیر لاتکسهای پلیمری) تأثیر زیادی بر کیفیت و عملکرد رزین دارد. رزینهای آبپایه معمولاً به صورت پراکندگی ذرات پلیمر در آب هستند و قطر این ذرات میتواند از دهها تا چندصد نانومتر باشد. توزیع اندازه ذرات باید یکنواخت و پایدار باشد؛ ذرات بسیار درشت یا تجمعیافته میتوانند موجب تهنشینی یا ایجاد نواقص در فیلم نهایی شوند. برای سنجش این ویژگی، از روشهای تحلیل اندازه ذرات مانند پراکندگی نور دینامیکی (DLS) یا دستگاههای لیزری استفاده میشود که میانگین قطر ذرات و گستره توزیع آنها را اندازهگیری میکنند. نتایج یک مطالعه علمی نشان میدهد که عملکرد رزینهای پایهآب به شدت وابسته به اندازه ذرات و همینطور گرانروی سیستم است. کاهش ابعاد ذرات (و در عین حال افزایش تعداد آنها) میتواند به افزایش سطح تماس و بهبود چسبندگی رزین منجر شود، هرچند ممکن است گرانروی را نیز تغییر دهد. از سوی دیگر، یکنواختی در توزیع اندازه ذرات برای پایداری بلندمدت رزین ضروری است؛ به گونهای که عدم وجود تودههای درشت یا کلوخه شده، نشاندهنده پراکندگی مناسب رزین میباشد. برای اطمینان از این موضوع، آزمون درجه پراکندگی نیز گاهی به کار میرود (مثلاً عبور دادن رزین از صافی یا اندازهگیری ظرافت ذرات با گژ سایش)، اما روشهای مدرن دستگاهی اطلاعات کاملتری در مورد اندازه متوسط و شاخص توده ی وزنی (PDI) ارائه میدهند. کنترل اندازه ذرات طبق محدوده طراحیشده موجب میشود رزین در کاربرد نهایی (مثلاً در پوششدهی سطوح) فیلمی همگن، براق و عاری از عیب تشکیل دهد.
رزینهای پایهآب به دلیل داشتن فاز آبی، در دماهای پایین مستعد یخزدن هستند که میتواند به جدایش فاز یا خرابی ساختار رزین منجر شود. آزمون پایداری در برابر انجماد-ذوب یک روش مرسوم برای ارزیابی مقاومت رزین در برابر شرایط حملونقل و نگهداری در سرمای شدید است. در این آزمون، نمونه رزین را در معرض چندین چرخهی متوالی یخزدن و ذوبشدن قرار میدهند و سپس تغییرات در ظاهر و خواص آن بررسی میشود. بر اساس استاندارد ASTM D2243، اثر چرخههای انجماد ویا ذوب بر گرانروی رزین و خواص ظاهری فیلم حاصل از آن ارزیابی میگردد. رزینی که پس از این چرخهها همچنان دارای گرانروی اولیه (یا نزدیک به آن) باشد و در آن رسوب، ژلشدن یا لختهشدن مشاهده نشود، از پایداری خوبی برخوردار است. همچنین تغییر نکردن رنگ یا بوی رزین و حفظ قابلیت تشکیل فیلم پس از چرخههای سرمایش ویا گرمایش از معیارهای قبولی در این آزمون است. این آزمون کیفیت رزین را برای شرایط واقعی (مانند زمستان سرد در انبار یا حین توزیع محصول) تضمین میکند. در صورت عدم پایداری رزین در برابر یخزدگی، ممکن است نیاز به افزودن ضدیخهای سازگار با رزین یا بهبود فرمولاسیون (مثلاً افزایش مواد پایدارکننده) باشد. پایداری حرارتی-سردی رزین یکی از عوامل مهم در کنترل کیفیت نهایی محصول به شمار میرود که توسط این آزمون ساده اما پرمعنی سنجیده میشود.
اجرای دقیق این پنج آزمون کلیدی به متخصصان کنترل کیفیت امکان میدهد تا رفتار و ویژگیهای رزینهای پایهآب را به طور جامع ارزیابی کنند. نتایج هر آزمون باید با محدودههای استاندارد و مشخصات فنی رزین مقایسه شود تا تطابق محصول با الزامات مورد نظر تأیید گردد. در صورت وجود هرگونه عدم انطباق، میتوان با تنظیم فرمولاسیون (مثلاً تنظیم درصد جامد یا افزودن پایدارکنندهها) و اصلاح شرایط تولید، کیفیت رزین را بهبود داد. رعایت این اصول علمی و آزمونهای استاندارد ضمن افزایش اطمینان از کارایی رزین در کاربردهای نهایی، به ارتقای اعتبار تولیدکننده در بازار رقابتی رزینهای پایهآب کمک میکند.
منابع
