دانستنی هایی بر رنگ و پلیمر
رنگ و پلیمر
در این مقاله سعی بر آن شده تا توضیحاتی پیرامون رزین، رنگ و پلیمر ارائه نماییم:
به طور کلی دیسپرسیون یک پلیمر وابسته به:
- وزن مولکولی 2. توزیع وزن مولکولی 3. اندازه ذرات و نحوه توزیع آنها 4. واحد های مونومری
5. درجه کراس لینک شدن است
مراحل تشکیل فیلم:
1.تبخیر 2.تغییر فرم 3.نفوذ در یکدیگر و انعقاد
قابلیت نفوذ در یکدیگر بستگی به Tg رزین دارد و اگر زیر Tg باشیم تقریبا نفوذ رخ نمی دهد که که در مورد رزینهای اکریلیک پایه آب در کمتر از دمای انتقال شیشه ای آب تبخیر نمیشود و فیلم سفید می ماند.
تشکیل فیلم نیز تابع عواملی مثل:
- حداقل دمای تشکیل فیلم MFFT دمای انتقال شیشه ای Tg 3. عامل منعقد کننده
هر چه MFFT پایین تر باشد تشکیل فیلم راحت تر است. به همین منظور جهت کم کردن حداقل دمای تشکیل فیلم روشهایی در نظر گرفته شده است که در ادامه به طور خلاصه به آنها پرداخته میشود:
1.استفاده از تکنولوژی هسته- پوسته( Core-shell )
در این روش معمولا رزین سنتز شده حاوی یک پوسته نرم (برای نفوذ) و هسته سخت (برای افزایش مقاومت مکانیکی) است..
2.استفاده از عامل انعقاد
عامل انعقاد به طور موقت ذرات پلیمری را نرم میکند و بعد از سیستم خارج می شود و ماهیت پلیمر مثل قبل می شود. در ضمن باید از حلالی استفاده شود که نقطه تبخیرش بیشتر از آب باشد چرا که اگر زودتر از آب از سیستم خارج شود تاثیری در روند تشکیل فیلم ندارد.
مثالی برای عامل انعقاد:
گلایکول ها:open time را افزایش می دهند که باعث براقیت بالا و قلم خوری خوب می شوند.
بهترین و موثرترین عوامل:وایت اسپریت است
اثرات عامل انعقاد:
1.پایین آوردن MFFT که باعث میشود تشکیل فیلم در دمای پایین تری رخ دهد.
2.بالا بردن میزان نفوذ به دلیل افزایش تورم ذرات.
عوامل تر کننده(wetting agent)
تر شدن به حالتی گفته میشود که هوای بین پیگمنت ها با حلال جایگزین شود. تر شدن پیگمنت ها به کشش سطحی دو فاز بستگی دارد. هر چه کشش سطحی دو فاز به هم نزدیکتر باشد تر شدن بهتر اتفاق می افتد.
آب حلالی با انرژی سطحی بالاست و تمایلی به تر کردن پودر ها ندارد.یک راه برای پایین آوردن کشش سطحی استفاده از پروپیلن گلایکول و دیگری استفاده از عوامل ترکننده مثل هگزا متا فسفات است.
دیسپرس کردن معمولا با همزن انجام می شود و در این مرحله ویسکوزیته بسیار مهم است,چون اگر ویسکوزیته خیلی بالا باشد دما خیلی بالا میرود و باعث میشود مواد اضافه شده تبخیر شوند و اگر ویسکوزیته خیلی پایین هم باشد ذرات با هم تماس پیدا نمی کنند و برخورد ندارند.
دیسپرس کننده ها بر 2 نوعند:
1.پایداری الکترواستاتیک
2.پایداری استریک
مکانیزم اول بر اساس دافعه بارهای هم نام است ولی مکانیزم استریک ها بر اساس ایجاد ممانعت فضایی است.یعنی دم های این دیسپرس کننده ها که حدود nm200 است اجازه نزدیکی پیگمنتها را نمیدهند.
استریک ها هم بر دو نوعند:
1.اسمزیک:اگر ذرات بخواهند به هم نزدیک شوند آب بین آنها نفوذ کرده و اجازه نزدیکی نمیدهد.
2.آنتروپیک:هنگامیکه ذرات بخواهند به هم نزدیک شوند از تحرک اینها کاسته میشود و اجازه نمیدهند ذرات به هم نزدیک شوند.
درصد مورد نیازاز دیسپرس کننده را چگونه تعیین کنیم؟
با توجه به اینکه دیسپرس کننده ها باعث افت خواص میشوند باید مقدار بهینه را پیدا کنیم به اینصورت که ترکیب پودر را درست میکنیم و آب را اضافه میکنیم, سپس از این ترکیب به یک مقدار در ظرف های مختلف میریزیم و درصد های مختلف از دیسپرس کننده را (بطور مثال از 0.8-0.2)به این ظروف می افزاییم.از آنجاییکه دیسپرس کننده باعث افت ویسکوزیته میشود,هرجا کمترین ویسکوزیته اتفاق افتاد آن مقدار+50% , به عنوان مقدار بهینه تعیین میشود.
ضد کف ها:
ضد کف ها باید انرژی سطحی کمی داشته باشند تا با ورود آنها به درون مایع حباب های به وجود آمده در آن مناطق به راحتی خارج شوند.
ضد کف ها بعضا به دما, پی اچ و هم زدن حساسند. آنها معمولا هنگامیکه بیشینه هم زدن اتفاق می افتد به ترکیب اضافه می شونددر ضمن ضد کف ها باید با بایندر سازگاری داشته باشند که باعث ایجاد عیوب سطح ماننددهانه آتشفشان نشوند.
انواع ضد کف:
1.روغن ها:
مزایا: ارزان بودن
معایب: براقیت را کاهش میدهند,ز اضافه کردنشان به سیستم سخت است, از لحاظ VOC مناسب نیستند.
2.سیلیکونی ها:
مزایا: باعث افت براقیت نمیشوند, مقاومتشان نسبت به تغییرات دما و پی اچ بالاتر است.
معایب:با برخی رزین های آکریلیکی سازگار نیستندو چشم ماهی ایجاد میکنند,گران هستند به همین دلیل بیشتر در رنگ های براق استفاده میشوند.
نکته: روغن ها را هم برای اینکه کاراییشان را افزایش دهند 3-2%سیلیکون اضافه میکنند و به عنوان سیلیکونی میفروشند.
- پلیمری ها: مزیتی نسبت به سیلیکونی ها ندارند و فقط VOC-free هستند و از نظر قوانین محیط زیستی قابل قبول هستند.
تست ضد کف ها و نحوه انتخاب ضد کف مناسب:
دیسپرسیون رنگ و پلیمر را داخل یک استوانه در بسته میریزیم و به شدت تکان میدهیم و خیلی سریع ارتفاع کف بالا آمده را اندازه میگیریم.هرچه ارتفاع بیشتر باشد,ضد کف ضعیفتر است.
غلظت دهنده ها:
سلولز اتر به عنوان غلظت دهنده برای لاتکس استفاده میشود. سلولز بهبود یافته گاهی از طریق واکنش های استری شدن یا اتری شدن به دست می آید.وقتی سلولز را با سدیم هیدروکساید همراه میکنیم بارهای منفی دافع یکدیگر روی زنجیر به وجود می آید که باعث می شود حالت کریستالی زنجیر ها از بین برود,به این سلولز سلولز قلیایی گفته میشود.
سلولزی ها:
1.ویسکوزیته را بالا میبرند
2.باعث دیرتر خشک شدن میشود(آب را در خود نگه میدارند)
3.قلم خوری را بهبود می بخشند.
سلولز اتر میتواند به صورت سوسپانسیونی در حلالهای آلی به کار رود(مثل گلایکول و عوامل انعقاد)
مزایای استفاده از سوسپانسیون این است که سلولز اتر میتواند در غلظتهای بالا به کار رود به این ترتیب آب زیادی در فرمول باقی میماند.
اضافه کردن سلولز اتر به صورت پودر در انتهای فرایند تولید پینت توصیه نمی شود.
غلظت دهنده های پلی یورتان معمولا شامل پلیمرهای آبگریز غیر یونی هستند, ممکن است به صورت مایع نیز وجود داشته باشند.
پلیمر PUR از واکنش بین دی ایزو سیانات با دی ال و یک جز بلاک کننده آبگریز ساخته میشوند.
هر مولکول PUR حداقل دو قسمت هیدروفوب دارد و میزان جذب این قسمتهای هیدروفوب در غلظت نهایی موثر است.
ضد کپک:
بسیاری از محصولات پایه آبی مورد حمله میکروارگانیسم ها قرار میگیرند.
رنگ های پلاستیک هم به دلیل اینکه غلظت دهنده سلولزی در آن استفاده میشود بیشتر در معرض حمله باکتریها هستند.
آسیب های احتمالی:جدایی فازی,آزاد کردن گاز,بوی بد,کاهش پی اچ و ویسکوزیته
این آسیب ها ممکن است درون قوطی رنگ یا در فیلم خشک اتفاق بیفتد.
درون قوطی باکتریها معمولا تک سلولی های بدون هسته هستند.
در فیلم خشک جلبکها و قارچ ها رشد میکنند که بعد رشد شروع به خوردن رزین کرده و رنگ را تخریب و پوسته پوسته میشود. این تاثیر روی رنگهای مات بیشتر است چون جذب آب بالاتر و سطح ناهموار دارد.
استفاده از ضد کپک به این معنی نیست که باکتری ها کلا کشته شوند همین که جلوی فعالیت آنها گرفته شود کافی است.
خصوصیاتی که یک ضد کپک باید داشته باشد:
1.مبارزه باهمه باکتری ها بدون کاهش ماندگاری محصولات
2.سازگاری مناسب با رنگ
3.پایداری شیمیایی
بخوانید: تغییر خواص در غلظت مایسل بحرانی
