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
دیسپرسانت آکریلیکی، ذرات ریز پلیمری مهندسیشدهای هستند که و توانایی خود متقاطعشدن دارند. این مواد بهدلیل عملکرد چسبندگی بالا و سازگاری با محیط زیست، بهعنوان رزینهای پیونددهنده پیشرفته در پوششهای صنعتی کاربرد فراوانی دارند. این دیسپرس کنندهها معمولاً از طریق پلیمریزاسیون امولسیونی تهیه میشوند. فرآیندی که در آن مونومرها در محیط آب و در حضور میسلهای سورفکتانت پلیمریزه میشوند. پلیمریزاسیون امولسیونی بهدلیل عدم نیاز به حلالهای آلی و سازگاری با محیط زیست، در تولید طیف گستردهای از دیسپرسانتهای پلیمری کاربرد دارد.
تأثیر تغییرات مقررات و حرکت به سمت پوششهای آبی
با توجه به محدودیتهای جدید در انتشار ترکیبات آلی فرّار (VOC)، استفاده از پوششهای پایه آب در کاربردهای صنعتی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این میان، سیستمهای تکجزئی که از فناوری خودمتقاطعشوندگی بر پایه گروههای کربونیل-هیدرازیدی و نیز کنترل مورفولوژی ذرات بهره میبرند، جایگاه ویژهای یافتهاند. این نوع پوششها معمولاً بر پایه پراکندگیهای آکریلیکی ساخته میشوند که از طریق پلیمریزاسیون امولسیونی و در حضور سورفکتانتهای متداول تهیه میگردند. اگرچه ممکن است در طول فرایند پلیمریزاسیون، مقدار محدودی پیوند بین سورفکتانت و زنجیره پلیمری ایجاد شود، اما بخش عمده سورفکتانتها در نهایت بر سطح ذرات جذب شده و در ساختار داخلی پلیمر وارد نمیشوند.
وجود سورفکتانت در دیسپرسانت آکریلیکی نهایی بر خواص فیلم رنگ مؤثر است. در روند تشکیل فیلم، ذرات پلیمری از طریق نفوذ در یکدیگر و ایجاد پیوندهای متقابل بهتدریج به هم متصل میشوند. برای موفقیت این فرآیند، لازم است سورفکتانتها از سطح ذرات پاک شوند، زیرا حضور آنها مانع چسبندگی کامل ذرات به یکدیگر میشود. با این حال، از آنجا که اکثر سورفکتانتها کاملاً با ماتریس پلیمری سازگار نیستند، تمایل دارند به سطح فیلم مهاجرت کنند. در نتیجه، ساختار سطحی فیلم نسبت به ساختار داخلی آن متفاوت میشود. بهدلیل غیر فرار بودن سورفکتانتها، این ترکیبات پس از خشک شدن فیلم روی سطح باقی میمانند و موجب کاهش دائمی سختی سطح میشوند. این موضوع میتواند باعث ضعف در مقاومت در برابر blocking و کاهش یکنواختی و صاف بودن سطح میگردد.گاهی اوقات سورفکتانت بهطور کامل از فیلم جدا میشود. به همین دلیل، محققان به دنبال جایگزینهایی برای سورفکتانتهای مرسوم برای برطرف کردن این مشکلات هستند.
یکی از راهکارها برای رفع مشکلات ناشی از سورفکتانتهای معمول، وارد شدن سورفکتانت بهصورت شیمیایی در ساختار زنجیره پلیمری است، بهگونهای که بهصورت دائم به ذره متصل بماند و از جدایش آن جلوگیری کند. به این دسته از مواد مونومرهای فعال سطحی یا surfmer گفته میشود. مطالعات نشان میدهد که استفاده ازsurfmers موجب بهبود خواصی همچون حفظ درخشندگی، افزایش سدکنندگی در برابر آب و مقاومت در برابرblocking میشود. در طراحی surfmer باید پیوند دوگانهای با واکنشپذیری نسبتاً کم در نظر گرفته شود تا surfmer در واکنش پلیمریزاسیون شرکت کند اما در هسته ذره محصور نشود و در سطح آن باقی بماند.
راهکار دیگر استفاده از تثبیتکنندههای پلیمری در پلیمریزاسیون امولسیونی است. این رویکرد دهههاست مورد استفاده قرار میگیرد. معمولاً تثبیتکنندههای پلیمری از جنس رزینهای استایرن-اسید آکریلیک هستند که با عدد اسیدی بالا (در حدود ۱۴۰–۳۰۰ میلیگرم KOH بر گرم) و وزن مولکولی متوسط ۱۰۰۰–۵۰۰۰ تهیه میشوند.
شرکت Nuplex Resins فرآیندی را توسعه داده که در آن تثبیتکنندههای پلیمری با عدد اسیدی بسیار پایینتر تولید میشوند و همزمان گروههای کربونیل در زنجیره پلیمر وارد میشوند تا با عامل هیدرازید واکنش دهند. به این ترتیب، تثبیتکننده پلیمری در حین شبکهسازی خود-متقاطعکنندگی کربونیل-هیدرازید در ساختار نهایی پوشش ادغام میشود. از این تثبیتکنندهها میتوان در پلیمریزاسیون امولسیونی برای تهیه دیسپرسانتهای پلیمری تثبیتشده استفاده کرد.
برای تهیه یک دیسپرس کنندهی آکریلیکی تثبیتشده با پلیمر، ابتدا تثبیتکننده پلیمری با کوپلیمریزاسیون مونومرهای متیلمتاکریلات، بوتیلمتاکریلات، اسید متاکریلیک و دیآستون آکریلامید سنتز شد. پس از خنثیسازی نسبی با آمونیاک، تثبیتکننده پلیمری در آب حل گردید و محلولی شفاف و ویسکوز بهدست آمد. سپس این محلول بهعنوان فاز تثبیتکننده در پلیمریزاسیون امولسیونی متیلمتاکریلات و بوتیلآکریلات به کار رفت. قابلیت کربونیل از طریق دیآستون آکریلامید فراهم شد. نسبت وزنی تقریبی میان تثبیتکننده و پلیمر ثانویه در نظر گرفته شد و شرایط فرآیند بهگونهای تنظیم گردید که واکنش گرافت بین تثبیتکننده و پلیمر ثانویه حداکثر گردد. دیسپرس حاصل تقریباً شفاف بود که نشاندهنده توزیع یکنواخت و ذرات بسیار ریز است. همچنین مشخص شد این پراکندگی دارای دمای تشکیل فیلم پایین است. آب برای مدت طولانیتری در پوشش باقی میماند و به طور موقت دمای تشکیل فیلم را کاهش میدهد. پس از تبخیر نیترات آمونیوم از فیلم، این اثر از بین رفته و ساختار یک پلیمر سخت و آبگریز شکل میگیرد.
افزودن پیوند دوگانهی هموپلیمری به انتهای زنجیرهی پلیمری تثبیتکننده، میتواند موجب افزایش اتصال آن به شبکهی اصلی شود. چنین ساختارهایی معمولاً تحت عنوان ماکرومر شناخته میشوند. روشهای مختلفی برای سنتز ماکرومرهای تثبیتکننده ارائه شده است. در تلاشهای اولیه، از عوامل انتقال زنجیرهی غیراشباع مانند مرکاپتو-اولئفینها برای ایجاد پلیمرهای با انتهای واکنشپذیر استفاده شد. همچنین، روشهای پلیمریزاسیون زنده نیز معرفی شدند، اما حساسیت بالای آنها به ناخالصیها از جمله محدودیتهای این روشهاست. روش انتقالدهنده کاتالیزوری زنجیره با کبالت (CCTP)، که در برخی مطالعات استفاده شده، مقداری از کبالت در پراکندگی باقی میماند که بهدلیل سمیت فلزات سنگین میتواند مشکلساز باشد. برای حل این مشکل، محققان شرکت Nuplex Resins از یک عامل ویژه انتقالدهنده افزایشی-تفکیکشونده (AFT) استفاده کردند که نیازی به فلزات سنگین ندارد. استفاده از عامل AFT در فرایند پلیمریزاسیون باعث میشود زنجیره پلیمری اصلی با پیوند دوگانهای در انتها خاتمه یابد و رادیکال آزاد شده زنجیره جدیدی را آغاز کند. مشخص شده است که این روش در حضور مونومرهای متاکریلیکی منجر به تولید ماکرومر میشود.
با استفاده از این تکنیک، ماکرومر تثبیتکننده با کوپلیمریزاسیون اسید متاکریلیک، بوتیلمتاکریلات، دیآستون آکریلامید و متیلمتاکریلات در حضور عامل AFT تهیه شد. وزن مولکولی نهایی و ضریب پراکندگی با کروماتوگرافی ژلی بررسی شد و حضور پیوند دوگانه انتهایی ماکرومر با طیف NMR تأیید گردید. ماکرومر تثبیتکننده به جای تثبیتکننده قبلی در همان فرایند امولسیون بهکار گرفته شد. پراکندگی حاصل دارای ذرات بسیار ریز (حدود ۷۰ نانومتر) و بدون تشکیل لخته بود، که نشان میدهد ماکرومر بر فرایند تشکیل ذرات تأثیر منفی ندارد. پس از سانتریفیوژ طولانیمدت دیسپرسانت رقیق شده، مشخص شد بخش محلول در آب کمتر از ۱٪ است و آنالیز NMR نشان داد این بخش حاوی ماکرومر نیست. این بدان معناست که تقریباً تمامی ماکرومر به صورت کووالانسی به شبکه پلیمری متصل شده است، که پیشرفتی چشمگیر نسبت به تثبیتکنندههای بدون پیوند دوگانه به شمار میآید. در نتیجه، انتظار میرود مقاومت اولیه پوشش در برابر آب در نمونههای ماکرومر بهطور قابل ملاحظهای بهتر شود. با وجود ادامه تحقیقات، نتایج اولیه نشان میدهد که جایگزینی سورفکتانتهای سنتی با تثبیتکنندههایی که به ساختار پلیمری متصل هستند، به بهبود خواص عملکردی پوششها منجر میشود. دیسپرسیونهای آکریلیکی مبتنی بر surfmer یا تثبیتکنندههای پلیمری در حال حاضر تجاریسازی شدهاند و استفاده از ماکرومرها نیز چشمانداز بهبودهای بیشتر را در آینده فراهم کرده است.
جایگزینی سورفکتانتهای کوچک مولکولی با تثبیتکنندههای پلیمری که به صورت کووالانسی به زنجیره اصلی متصل میشوند، امکان تهیه رزینهای پلیمری پیشرفته با خواص بهتر برای پوششها را فراهم آورده است. پژوهشهای اخیر نشان دادهاند که دیسپرسانتهای آکریلیکی خود-متقاطعکننده مبتنی بر surfmerها یا تثبیتکنندههای پلیمری کاربرد صنعتی یافتهاند و تکنیک تثبیتکنندههای ماکرومر نویدگر پیشرفتهای بیشتر در سالهای آینده است. این تحولات گامی مهم در جهت تولید پوششهای صنعتی پرکاربرد با عملکرد بالا و سازگار با محیط زیست محسوب میشوند.
