چسبندگی فلزی و مقاومت خوردگی در رزین های پایه آب استایرن اکریلیک که به‌طور مستقیم بر روی سطح فلزی اعمال می‌شوند- بخش 6

5-توسعه در تولیدهای آینده

تعادل چسبندگی/همچسبی در مطالعه‌ی پیشین، منجر به‌بینش‌های نوین قابل‌توجهی در طراحی رزین شده است. پلیمرهایی با چسبندگی تر خوب و مقاومت خوردگی مطلوب می‌توانند جداسازی شوند و ویژگی‌های آن‌ها به‌ساختار مونومری و ریخت‌شناسی (مورفولوژی) ذره‌های آن ارتباط دارد. دانش بدست‌آمده، توسعه‌ی تولیدهای نوین را به‌سمت رزین های پایه آب استایرن اکریلیک های با محتوای آلی فرار (کم‌تر از 50 گرم بر لیتر) با عملکرد چسبندگی و خواص خوردگی بالا سوق خواهد داد. یک نمونه‌ی اولیه‌ی ساخته‌شده، یک پروفایل چسبندگی قوی را در برابر بسیاری از زیرآیندها و دارای چسبندگی تر و خشک در خلال 72 ساعت اعمال آن ارائه می‌دهد (شکل (10)). علاوه‌بر این، درهنگامی‌که یک پروفایل چسبندگی تر و خشک جامعی بدست می‌آید، مقاومت خوردگی (شکل (11)) نسبت به‌بیش‌تر نمونه‌های اولیه‌ی بررسی‌شده‌ی پیشین بهتر خواهد بود. رویکردهای ساخت نوین که در این‌جا ارائه شدند، بهبود در چسبندگی بدون تأثیر منفی امپدانس فیلم و با تکیه‌بر مقدار فراوان گروه‌های عاملی اسیدی را منجر خواهند شد.

شکل (10): آزمون کراس-هَچ خشک و تر 24 ساعته برای نمونه‌ی اولیه‌ی H در میان تنوعی از زیرآیندهای فلزی

شکل (11): مقاومت خوردگی نمونه‌ی اولیه‌ی H (600 ساعت استاندارد B117، ضخامت فیلم خشک 2 میل، زیرآیند فولاد نورد سرد)

تلاش‌های فعلی بر بهینه‌سازی‌های بیش‌تر عملکرد نمونه‌ی اولیه‌ی H و نیز ادامه‌ی کاهش تقاضای محتوای آلی فرار رزین‌های اعمال مستقیم بر فلز استایرن اکریلیک استوار است. همچنین سایر ملزومات برآورده نشده‌ی دیگر در این فضا مانند زیرآیندهایی با اصلاح‌سطحی ضعیف (مانند زیرآیندهای روغنی، گریسی، کثیف، زنگ‌زده و غیره) در مطالعه‌ی حاضر و در این گزارش مورد بررسی قرار گرفته است.

6-تأثیر فرمولاسیون

در آخر، انتخاب فرمولاسیون در پوشش‌های اعمال مستقیم بر فلز به‌اندازه‌ی طراحی رزین برای عملکرد مورد انتظار اهمیت دارد. یکی از مثال‌های آن، تأثیر افزایش نسبت پیگمنت به‌بایندر (P:B Ratio) یا تأثیر غلظت بحرانی پیگمنت (PVC) بر مقاومت خوردگی است (شکل (12).

شکل (12): تأثیر افزایش غلظت بحرانی پیگمنت بر مقاومت خوردگی (48 ساعت استاندارد B117، ضخامت فیلم خشک 2 میل، زیرآیند فولاد نورد سرد)

سازوکار تخریب تسریع‌یافته با افزایش غلظت بحرانی پیگمنت، از کار تحقیقاتی دونکرز (Donkers) و همکارانش بدست‌آمده است و نشان می‌دهد که افزایش غلظت حجمی بحرانی پیگمنت منجر به‌افزایش جذب آب می‌شود که این موضوع با استفاده از روش wet cup و نیز روش رزونانس مغناطیسی هسته NMR (که به‌عنوان GARField شناخته می‌شود) نشان داده می‌شود (شکل (13)). محققین با استفاده از روش رزونانس مغناطیسی هسته نشان دادند که فصل مشترک پیگمنت/عامل پراکنش، نقطه‌ی ضعف است و همان‌طور که سطح جانبی فصل مشترک با افزایش غلظت حجمی پیگمنت (و یا کاهش اندازه‌ی ذرات فیلر) افزایش می‌یابد، جذب آب مایع نیز افزایش خواهد یافت. این پدیده دارای پیامدهایی برای مقاومت خوردگی است؛ به‌طوری‌که آب به‌صورت مایع برخلاف بخار آب، می‌تواند همراه با اکسیژن و الکترولیت‌های تسریع خوردگی در استاندارد B117 (مانند کلرایدها) انتقال یابد. به‌منظور بیشینه‌کردن عملکرد خوردگی، باید مراقب بود تا حد امکان کم‌ترین مقدار غلظت حجمی پیگمنت و افزودن عامل پراکنش (در هنگامی که فرمولاسیون به‌ثبات می‌رسد) رخ دهد.

شکل (13): الف) تأثیر افزایش غلظت حجمی پیگمنت و کاهش اندازه‌ی ذرات بر میزان جذب آب (روش wet cup)، ب) تأثیر افزایش غلظت حجمی پیگمنت بر جذب آب (روش رزونانس مغناطیسی هسته، GARField)

انتخاب افزودنی‌ها می‌تواند بر عملکرد خوردگی پوشش اثر بگذارد. شکل (14) تأثیر تغییر از تعادل آبدوستی-آبگریزی (HLB) پایین تا بالا را برای عامل ترکننده نشان می‌دهد. شکل (15) نیز تأثیر تغییر از حالت امتزاج‌ناپذیر تا امتزاج‌پذیر با آب را برای یک حلال منعقدکننده (coalescing solvent) را ارائه می‌دهد. بنابراین، یک راهنمای عمومی برای نشان‌دادن افزودنی‌های آبگریز به‌منظور افزایش مقاومت خوردگی پیشنهاد می‌شود.

شکل (14): تأثیر انتخاب عامل ترکننده/عامل فعال‌سطح بر مقاومت خوردگی (500 ساعت استاندارد B117، ضخامت فیلم خشک 2 میل، زیرآیند فولاد نورد سرد) در حالت تغییر از آبگریزی بیش‌تر به‌آبدوستی بیش‌تر

شکل (15): تأثیر حلال منعقدکننده‌ی آبگریز در مقابل نوع آبدوست بر مقاومت خوردگی (500 ساعت استاندارد B117، ضخامت فیلم خشک 2 میل، زیرآیند فولاد نورد سرد)

کلیدواژه‌ها: چسبندگی فلزی، مقاومت خوردگی، رزین های پایه آب استایرن اکریلیک، چسبندگی تر، چسبندگی خشک، پلیمرهای اکریلیکی، سختی، خواص سدکنندگی، طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، فولاد نورد سرد، مه نمکی، مدل ساختار/خواص، غلظت حجمی پیگمنت، افزودنی‌ها، لایه‌ی پوشش آستری، سامانه‌ی محافظتی فلزی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر پرتو فرابنفش، محتوای آلی فرار، اصلاح سطحی، آزمون کراس-هَچ، خوردگی فولاد، سازوکارهای محافظتی، آند، کاتد، اکسیژن، دی‌اکسید کربن، جریان یونی، الکترولیت‌ها، پوشش‌های آلی، پیگمنت‌های ضدخوردگی، بازدارنده‌های خوردگی، نفوذ آب و اکسیژن، سل گالوانیک، اپوکسی‌های با میزان شبکه‌شوندگی بالا، لاستیک‌های کلرینه‌شده، پلی‌اولفین‌های نیمه‌بلوری، محتوای مونومر اسیدی، پایداری کلوئیدی، سطح مشترک فیلم/زیرآیند، حلال انعقاد، کمینه‌ی دمای تشکیل فیلم (MFFT)، خوردگی‌های تشدیدیافته، چسبندگی خشک پول-آف، آزمون هوله‌ی مرطوب، سختی کونیگ، مقاومت اولیه‌ی چسبندگی خشک، تراوایی اکسیژن، جذب آب، عدد اسیدی رزین، مدل خوردگی، تخریب‌های مکانیکی، تعادل چسبندگی/همچسبی، ساختار مونومری، ریخت‌شناسی (مورفولوژی)، گروه‌های عاملی اسیدی، رزونانس مغناطیسی هسته، فصل مشترک پیگمنت/عامل پراکنش، الکترولیت‌های تسریع خوردگی، تعادل آبدوستی-آبگریزی (HLB)، حلال منعقدکننده امتزاج‌پذیر

بخوانید: نحوه ی اعمال چسب های فشار حساس و ارتباط آن با چسبندگی

مرجع

Bulick, A. S., LeFever, C. R., Frazee, G. R., Jin, K., & Mellott, M. L. Metal adhesion and corrosion resistance in waterborne, styrenated acrylic direct to metal (DTM) resins.‏