مقدمه:
رزین های پایه حلالی عمدتاً از حلال های فرار برای کاهش ویسکوزیته رزین ها استفاده می کنند. با این حال، با افزایش آگاهی از حفاظت از محیط زیست، قوانین حفاظت از محیط زیست سختگیرانهای را تدوین شده است، که انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) را محدود میکند، و توسعه پوششهای پایه حلالی را محدود میکند. یک پیشرفت موثر جایگزینی رزین های پایه حلالی سنتی با رزین های پایه آبی است که عمدتاً از آب به عنوان حلال استفاده می کنند. رزین پایه آبی در فرآیند تولید و حمل و نقل از ویژگی های غیر قابل اشتعال و عاری از آلودگی برخوردار بوده و بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. پوشش تهیه شده توسط رزین اکریلیک دارای هزینه کم، مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر آلودگی و همچنین مقاومت اسیدی و قلیایی است. این مقاله، تحقیقات در مورد اصلاح رزین اکریلیک پایه آبی را خلاصه میکند و مکانیزم بهبود ترکیب و عملکرد را تجزیه و تحلیل میکند و روشهای اصلاح و زمینههای کاربرد رزین اکریلیک پایه آبی را معرفی میکند.
دستورالعمل برای سنتز رزین اکریلیک پایه آبی:
روش های زیادی برای سنتز رزین های اکریلیک پایه آبی وجود دارد که پلیمریزاسیون امولسیونی بیشترین استفاده را دارد. زنجیره ماکرومولکولی عمدتا از یک زنجیره کربنی تشکیل شده است که به یک بخش نرم و یک بخش سخت تقسیم می شود. رزین های اکریلیک پایه آبی معمولاً توسط اسید اکریلیک، متاکریلیک اسید و استرها یا سایر مشتقات آنها کوپلیمریزه می شوند که خواص آنها را می توان با تنظیم ترکیبات نسبت مونومرهای مختلف و ساختار مواد خام تنظیم کرد. مثلا برخی از اسیدهای کربوکسیلیک غیراشباع مانند متاکریلیک اسید و مالئیک انیدرید در مونومرهای گروه کربوکسیل انتخاب می شوند یا گروه های آبدوست مانند گروه هیدروکسیل، گروه آمید یا پیوند اتری برای اطمینان از حلالیت در آب رزین پایه آبی معرفی می شوند. در همین حال، اکریلیک برای افزایش پایداری امولسیون و پیوند متقابل فیزیکی از طریق خوشههای یونی پس از تشکیل فیلم استفاده شد. افزودن استایرن و اکریلونیتریل می تواند مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر سایش و خواص مکانیکی رزین را افزایش دهد. ساختار حلقه می تواند خواص مکانیکی رزین را بهبود بخشد. زنجیره های بلند را می توان برای دریافت پوشش انعطاف پذیر انتخاب کرد.
استراتژیهایی برای اصلاح رزین اکریلیک پایه آبی:
عملکرد حرارتی: رزین اکریلیک پایه آبی به رزین های ترموست تعلق دارد. خواص حرارتی آنها یکی از عوامل کلیدی برای کاربردهای عملی آنها از جمله پایداری حرارتی، پایداری اکسیداسیون حرارتی و بازدارندگی شعله است. افزایش چگالی اتصال عرضی ترموست یکی از محبوب ترین روش ها برای بهبود پایداری حرارتی پلیمرها است. برای بهبود چگالی پیوند عرضی، عامل پخت را در فرآیند پخت اضافه میکنند. لایه کربنی تشکیل شده در حین احتراق می تواند از مواد در برابر تخریب بیشتر در دماهای بالا محافظت کند، بنابراین گروه عاملی با محتوای بالا یا هترواتم در طول فرآیند سنتز به رزین وارد می شود که می توانند یک لایه کربن فشرده و پیوسته بر روی سطح پلیمر برای بهبود خواص حرارتی تشکیل دهند. علاوه بر این، روش های افزودن نانومواد به پلیمرها شامل اختلاط فیزیکی، پلیمریزاسیون درجا، پیوند توسط عوامل جفت کننده سیلان و… است. اختلاط فیزیکی ممکن است باعث پراکندگی ضعیف نانومواد شود و بر خواص پلیمرها تأثیر بگذارد. روش های پلیمریزاسیون درجا و پیوند توسط عوامل جفت کننده اغلب برای ساختن نانومواد پیوند شده بر روی بخش های زنجیره ای رزین از طریق عمل پیوندهای شیمیایی برای پراکندگی یکنواخت و افزایش خواص مواد کامپوزیت استفاده می شود.
مقاومت در برابر خوردگی: پوشش آلی یکی از موثرترین راهها برای جلوگیری از خوردگی است. رزین های اکریلیک پایه آبی به دلیل حفظ رنگ عالی، سازگاری با محیط زیست، مقاومت در برابر قلیاها و اسیدها و مقاومت شیمیایی، نقش مهمی در زمینه محافظت در برابر خوردگی فلز دارند. ضد خوردگی فلزات توسط پوشش های رزینی را می توان به دو روش تقسیم کرد. یکی مسدود کردن خارجی است که می تواند با تقویت ماتریس رزین یا با افزودن نانومواد یا مونومرهای فلوئور برای بهبود آبگریزی رزین از تهاجم الکترولیت جلوگیری کند. با این حال، در فرآیند تشکیل فیلم، به طور اجتناب ناپذیری نقص های ماکرو یا میکرو در پوشش وجود دارد و ممکن است تغییرات شیمیایی یا فیزیکی برای نفوذ الکترولیت به پوشش به سطح فلز رخ دهد و برهمکنش الکترواستاتیکی بین پوشش و فلز را از بین ببرد تا سطح فلز ضعیف شود. بنابراین راه دیگر مسدود کردن داخلی برای جلوگیری از خوردگی بیشتر فلز است. چسبندگی پوشش روی سطح مشترک فلز، می تواند از انتشار بیشتر یون های خورنده جلوگیری کند، مطالعات نشان داد که فسفات می تواند به خوبی با بستر فلزی متصل شود و همچنین می تواند با گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل در پوشش ترکیب شود تا یک فیلم محافظ پایدار بین پوشش و زمینه فلزی تشکیل دهد تا سرعت خوردگی و لایه برداری عیوب پوشش را کاهش دهد.
خاصیت مکانیکی:
مقاومت در برابر آب: مقاومت در برابر آب نیز یکی از خواص مهم رزین های پایه آب است. مقاومت پلیمرها در برابر آب بیشتر به آبگریز بودن آنها و همچنین برهمکنش بین ماکرومولکول ها بستگی دارد. آبگریزی پوشش به مولکول هایی با قطبیت قوی و انرژی سطحی کم در رزین و زبری سطح پوشش بستگی دارد. مثلا سیلیس را روی ذرات لاتکس اکریلیک فلوئوردار با استفاده از عامل جفت کننده سیلان برای اتصال نانومواد و ماتریس رزین برای بهبود آبگریزی سطحی پیوند زدند. اتم های فلوئور دارای قطبیت و آب گریزی قوی هستند و سیلیس می تواند زبری پوشش را افزایش دهد. در همان زمان، SiO2 اصلاح شده می تواند زنجیره فلوئوردار آبگریز را در لایه بیرونی قرار دهد. بنابراین، هنگامی که فیلم تشکیل می شود، زنجیره های فلوئوردار بیشتری روی سطح فیلم جمع می شوند و باعث می شوند که زاویه تماس پوشش از 83 به 110 درجه افزایش یابد.
کاربرد رزین اکریلیک پایه آبی اصلاح شده:
نتیجه گیری:
رزین اکریلیک پایه آب به دلیل عملکرد عالی در سال های اخیر به محصولی با توسعه سریع و کاربرد بالا در تمام پوشش های پایه آبی تبدیل شده است. به منظور بهبود بیشتر خواص جامع رزین اکریلیک و گسترش دامنه کاربرد آن، روشهای مختلف پلیمریزاسیون و فرآیندهای پلیمریزاسیون پیشرفته برای اصلاح آکریلات برای حل مشکلات واقعی، افزایش توسعه محصولات رزین اکریلیک پایه آب و دادن خواص عالیتر به آن اتخاذ میشود.
گردآورنده: پرستو کاوندی
