غلظت‌دهنده های تجمعی جدید و کاربرد آن‌ها در پوشش‌های آب‌پایه و پرجامد – بخش 1
غلظت‌دهنده
در این مقاله به بررسی عملکرد غلظت‌دهندگی هر دو نوع از غلظت‌دهنده‌های تجمعی و همچنین تأثیر آن‌ها بر رئولوژی (جریان‌پذیری)، کاربرد و خصوصیات فیلم پرداخته می‌شود.
غلظت‌دهنده‌ها در فرمولاسیون‌های پوشش برای ایجاد برخی ویژگی‌های رئولوژیکی خاص مورد نیاز استفاده می‌شوند. رئولوژی پوشش در خواص پوشش در طول ساخت، انبارداری و استفاده از آن مؤثر است. به‌طور سنتی، از غلظت‌دهنده‌هایی مانند سلولز به‌صورت مؤثر در محیط آب و همچنین بنتونیت به‌خوبیِ روغن کرچک هیدروژنه در پوشش های حلال‌پایه استفاده شده است. با این حال تقریباً در حدود دو دهه‌ی گذشته، یک دسته‌ی جدید از غلظت‌دهنده‌ها معروف به‌غلظت‌دهنده‌های تجمعی به‌منظور استفاده در پوشش‌ها پیشنهاد شده و در این میان، کاربردهای متنوعی نیز پیدا کرده است. این غلظت‌دهنده‌ها خواصی از جمله بهبود جریان‌پذیری و همترازی را ارائه می‌دهند. تاکنون غلظت‌دهنده‌های تجمعی تنها برای کاربرد در پوشش‌های آب‌پایه (به‌ویژه رنگ‌های دیسپرسیونی) شناخته شده‌اند.
روند کاهش انتشار حلال‌های آلی منجر به‌افزایش علاقه به‌استفاده از رنگ‌های پرجامد شد. این رنگ‌ها معمولاً با رزین‌هایی با وزن مولکولی نسبتاً پایین مشخص می‌شوند. وزن مولکولی پایین رزین، حساسیت شدیدتری نسبت به‌شُره‌کردن در حین اعمال و انبارداری رنگ‌های پرجامد نشان می‌دهد. به‌منظور جلوگیری از شُره‌کردن، از مواد افزودنی مانند بنتونیت، روغن کرچک هیدروژنه، سیلیکات‌ها و رس‌های کلوئیدی استفاده می‌شود. ترکیب این مواد جامد در فرمولاسیون بسیار دشوار است. علاوه‌براین، این مواد افزودنی ممکن است تأثیری مخرب بر ظاهر (به‌ویژه براقیت) فیلم رنگ بگذارند و یا تأثیر خود را در طی مراحل حرارت‌دهی از دست بدهند و یا حتی منجر به‌همترازی ضعیف شوند. از عوامل کنترل رئولوژیکی مایع نیز مانند پوشش‌های حلال‌پایه استفاده شده است. این مواد شامل ژل‌های سولفونات، واکس‌های پلی‌آمید و روغن کرچک سولفونه‌شده است.
در این مقاله به‌سازوکارها، ویژگی‌ها و کارکردهای غلظت‌دهنده‌های تجمعی پلی‌یورتانی در پوشش‌های آب‌پایه پرداخته می‌شود. علاوه‌براین، یک دسته‌ی جدید از غلظت‌دهنده‌های تجمعی به‌عنوان غلظت‌دهنده‌های تجمعی حلال‌پایه (SBAT) نیز شناخته شده‌اند که برای استفاده در پوشش‌های حلال‌پایه‌ی آلی معرفی می‌شوند.
غلظت‌دهنده‌ی تجمعی در پوشش‌های آب‌پایه – خواص عمومی غلظت‌دهنده‌ی تجمعی برای پوشش‌های آب‌پایه
یکی از مهمترین پیشرفت‌ها در زمینه‌ی مواد افزودنی برای پوشش‌های آب‌پایه، استفاده از غلظت‌دهنده‌های تجمعی است و استفاده از آن‌ها تاکنون تنها به‌پوشش‌های آب‌پایه محدود شده است. غلظت‌دهنده‌های تجمعی ممکن است از نظر شیمیایی به‌عنوان ترپلیمرهای استایرن-مالئیک‌انیدرید (SMAT)، امولسیون‌های آبگریز اصلاح‌شده قابل‌تورم با قلیا (HASE) و یورتان‌های اتوکسیله‌شده‌ی اصلاح‌شده‌ی آبگریز (HEUR) شناخته شوند.
غلظت‌دهنده‌های تجمعی معمول در پوشش‌های آب‌پایه، غلظت‌دهنده‌های HEUR هستند که به‌عنوان غلظت‌دهنده‌های تجمعی PUR (پلی‌یورتانی) نیز شناخته می‌شوند. این غلظت‌دهنده‌ها در مقایسه با غلظت‌دهنده‌های سنتی، مزایای قابل‌توجهی برای سازنده‌ی پوشش دارند. غلظت‌دهنده‌های تجمعی PUR گروهی از غلظت‌دهنده‌های مصنوعی هستند که با جرم مولکولی نسبی پایین (در حدود ده‌هزار تا پنجاه‌هزار) مشخص می‌شوند. آن‌ها می‌توانند فرمول پوشش‌های آب‌پایه را از لحاظ خصوصیات رئولوژیکی، مشابه با پوشش‌های رزین آلکیدی کنند.
ترکیب شیمیایی غلظت‌دهنده‌ی تجمعی پلی‌یورتانی
غلظت‌دهنده‌های تجمعی PUR معمولاً حاوی پلیمرهای آبگریز غیریونی هستند که به‌صورت مایع (به‌عنوان مثال محلول 50 درصدی در آب و یا حلال‌های آلی) یا به‌صورت پودر در دسترس هستند. پلیمرهای PUR با واکنش دی‌ایزوسیانات‌ها با دی‌اُل‌ها و اجزای مسدودکننده‌ی آبگریز بدست می‌آیند. ازاین‌رو، در مولکول می‌توان تمایزی میان سه بخش زیر ایجاد کرد.
- بخش‌های انتهایی آبگریز
- چندین بخش آبگریز
- گروه‌های یورتان
در انتهای این پلیمر، بخش‌های آبگریز قرار گرفته است. بخش‌های آبگریز احتمالی، به‌عنوان مثال، آلیل، استئاریل، دودسیل‌فنیل و نونیل‌فنول هستند. برای ایجاد ارتباط متقابل بهینه، بخش‌های آبگریز پیچیده‌تری (به‌عنوان مثال، بیش‌تر از یک گروه آبگریز جداشده در هر بخش) برای کاربردهای عملی ترجیح داده می‌شوند.
ادامه دارد…
گردآورنده: مهندس مهدیار یافتیان- شرکت سیماب رزین
بخوانید: ساختار پلی يورتان هاي توزيع شده در آب
مرجع
Bieleman, J., & BV, C. S. (2000). New associative thickeners and their use in water borne and high solids coatings. Paint & Coatings Industry, 9, 43-45.
