پوشش های آکریلاتی
آشنایی با پوشش های آکریلاتی
در ابتدا می توان به این نکته اشاره کرد که آکریلات ها از استری شدن اسیدهای آکریلیک به وجود می آیند و معمولاً دارای گروه های وینیل (جایی که دو اتم کربن با یکدیگر پیوند دوگانه تشکیل می دهند) می باشند. این مواد در پلاستیک های پلیمری یافت می شوند که پلیمرهای آکریلات را تشکیل می دهند و رایج ترین آکریلات ها، متیل آکریلات و اتیل آکریلات هستند.
تولید آکریلات ها
آکریلات ها زمانی تولید می شوند که اسید اکریلیک با یک الکل واکنش می دهد و آب را به عنوان محصول جانبی تولید می کند. برای متیل آکریلات، اسید اکریلیک با متانول واکنش داده و برای اتیل آکریلات، به جای متانول از اتانول استفاده می شود.
این مواد به دو دسته کلی رزین های ترموست و ترموپلاست تقسیم می شوند. این نوع رزین ها به طور معمول از اکریلیک اسید، متاکریلیک اسید و مونومرهای اکریلیک مانند بوتیل اکریلات (BA) و مونومر های متاکریلات مانند متیل متاکریلات (MMA) به دست می آید.
آکریلیک های ترموپلاست (ترموپلاستیک) تعیین کننده یک گروه از رزین هایی هستند که به طور معمول شامل وزن مولکولی و دمای انتقال شیشه ای بالا می باشند.
آکریلیک‌های ترموست عمدتاً با استفاده از کوپلیمرهای تشکیل‌شده از مونومرهای اکریلیک عملکردی و استرهای اسید اکریلیک یا متاکریلیک اسید تولید می‌شوند. با این حال، مونومرهای وینیل غیراشباع مانند استایرن یا وینیل تولوئن نیز می‌توانند در ترکیب آن‌ها به کار روند. با انتخاب و ترکیب مناسب این مونومرها، امکان تولید رزین‌هایی با تعادل مطلوب در خواص فیزیکی و دوام وجود دارد.
رزین‌های اکریلیک که برای استفاده در سیستم‌های دو جزئی برای اتصال عرضی با ایزوسیانات طراحی شده‌اند، پلی‌ال نامیده می‌شوند و با مونومرهایی که قبلا ذکر شد و همچنین مونومرهای هیدروکسی مانند هیدروکسی اتیل متاکریلات ساخته می‌شوند.
این رزین ها در حلال های حامل مختلفی از قبیل حلال هیدروکربن (اکریلیک حلال یا اکریلیک محلول انتخاب کننده اکریلیک حلال) یا آب تولید می شوند که در این صورت به آن ها امولسیون (emulsion) یا پراکندگی (dispersion) می گویند. رزین های اکریلیک از رنج وسیعی از مونومرهای اکریلیک و استر متاکریلیک و همچنین سطح پایینی از مونومرهای دارای گروه های عاملی دیگر تشکیل می شوند. بیشتر فرآیندهای تجاری، واکنش‌های اضافی از نوع رادیکال آزاد هستند که در دمای بالا در حضور یک آغازگر انجام می‌شوند.
رزین های اکریلیک به دو دسته رزین های اکریلیک آب پایه و رزین های اکریلیک پایه حلال تقسیم می شوند. ویسکوزیته در هر دو سیستم را می توان به گونه ای طراحی کرد که با پیش آغشته سازی با محتوای کم رزین ساخته شده از پارچه ها یا کاربردهای قالب گیری بالستیک الیاف یونی تاپ پیش آغشته شود. رزین های اکریلیک برای پایداری خوب در اشعه ماوراء بنفش و اکسیداتیو شناخته شده اند. ضخیم کننده ها (Thickeners) معمولا در امولسیون های اکریلیک استفاده می شوند. با انتخاب مناسب ضخیم کننده می توان خواص رئولوژیکی را برای محتوای کم رزین بهینه کرد.
رزین های آکریلیک آب پایه (Resin Acrylic Waterborne)
رزین های اکریلیک موجود در آب معمولا توسط اسید اکریلیک، متاکریلیک اسید و استرها یا سایر مشتقات آن ها کوپلیمریزه می شوند. رزین های اکریلیک موجود در آب معمولا که خواص آن ها را می توان با تنظیم ترکیبات نسبت مونومرهای مختلف، و ساختار مواد خام تغییر داد. روش های مختلفی برای سنتز رزین های اکریلیک موجود در آب وجود دارد (از جمله امولسیون، پلیمریزاسیون محلول، پلیمریزاسیون توده ای و پلیمریزاسیون سوسپانسیون) که پلیمریزاسیون امولسیونی بیشترین کاربرد را دارد.
این رزین ها توسط مونومرها، امولسیفایرها، آب و آغازگرها سنتز می شود. زنجیره ماکرومولکولی مصنوعی عمدتا از یک زنجیره کربنی تشکیل شده است که به یک بخش نرم و یک بخش سخت تقسیم می شود. بخش سخت عمدتاً از مونومرهای سخت (متاکریلات، استایرن و غیره) تشکیل شده است که می تواند سختی رزین را بهبود بخشد و بخش نرم عمدتا حاوی مونومرهای نرم مانند اکریلات است که می تواند انعطاف پذیری را برای رزین فراهم کند.
ساختار و ترکیب چارچوب رزین بر عملکرد محصول تأثیر می گذارد. برخی از اسیدهای کربوکسیلیک غیراشباع مانند اسید اکریلیک، متاکریلیک اسید، مالئیک انیدرید و غیره در مونومرهای گروه کربوکسیل انتخاب می شوند و یا گروه های هیدروفیل مانند گروه هیدروکسیل، گروه آمید یا پیوند اتری برای اطمینان از حلالیت رزین آب پایه، در آب معرفی می شوند.
رزین های امولسیونی (emulsion resins) در آب پراکنده و یا رقیق می شوند. این مواد به طور معمول دارای مواد کمکی مانند امولسیفایر، ضد فوم و غلیظ کننده می باشند. بنابراین این مواد پایداریی شیمیایی کمتری نسبت به رزین های اکرلیک پایه حلال دارند.
برخی ویژگی های رزین های آکریلات
-
طبیعت آبدوست: این مواد به طور ذاتی آبدوست می باشند و به همین علت دارای خاصیت آب بندی و ضد آب بالایی می باشند.
-
انعطاف پذیری: ژل های آکریلات بسیار انعطاف پذیر هستند و برای تزریق غیر ساختاری در ترک ها، شکاف ها و فضاهای دیگر مناسب هستند.
-
ویسکوزیته بسیار پایین: به دلیل ویسکوزیته پایین، قابلیت نفوذ به فضاهای بسیار کوچک را دارند. درنتیجه این مواد خاصیت پرکنندگی بسیار بالایی دارند.
-
قابلیت تنظیم زمان ژل شدن: با توجه به شرایط عملیاتی مانند دمای محیط و عمق تزریق، زمان ژل شدن رزین را می توان تغییر داد.
-
قدرت تورم: هنگامی که رزین های آکریلات با آب تماس پیدا می کنند، متورم می شوند. این رفتار تورم آبدوست یک مهر و موم محکم و ضد نشت را تضمین می کند..
-
خاصیت تمیز شوندگی بالا: تجهیزات مورد استفاده جهت تزریق رزین اکریلات به راحتی با آب شستشو داده و تمیز می شوند.
رزین آکریلیک یک عامل موثر در تولید رنگ های لاتکس می باشد. رنگ های لاتکسی با درصد رزین اکریلیک بالاتر دارای مقاومت بالاتری در برابر آب، ترک خوردن، تاول و شوینده های آلکالی می باشند (در مقایسه با آن ها که دارای ونیل می باشند).
کاربرد رزین آکریلیک آب پایه
رزین اکریلیک موجود در آب دارای عملکرد جامع عالی و حفاظت از محیط زیست است و به طور گسترده در تمام جنبه های تولید و زندگی مردم به ویژه در صنایع رنگ و پوشانندگی، ساخت و ساز، خودرو، ضد خوردگی فلزات، مبلمان و صنایع قطعات پالستیکی و غیره استفاده می شود.
1. صنعت رنگ:
با توجه به خاصیت چسبانندگی رزین های اکریلیک از این مواد به عنوان ستون اصلی فرمولاسیون رنگ نیز یاد می شود. رزین های اکریلیک تعادل عالیی از سختی، انعطاف پذیری و دوام را فراهم می کنند و این موضوع باعث می شود که استفاده از آن ها برای رنگ های معماری، پوشش های صنعتی، تزئینات خودرو و تزئینی مناسب باشند.
- خصوصیات رزین های اکریلیک در صنایع پوشانندگی (Coatings industry):
- به صورت محلول، پراکنده یا جامد موجود است.
-
مقاومت شیمیایی و فتوشیمیایی خوب
-
TG (دمای انتقال شیشه ای)
-
میانگین وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی
-
شفافیت و حفظ رنگ عالی
-
مقاومت برتر در برابر اشعه UV و تخریب محیطی
-
چسبندگی خوب به لایه های مختلف
-
مقاومت عالی در برابر زردی، گچی و ترک خوردن در طول زمان
-
قابل حل در هر دو سیستم مبتنی بر آب و مبتنی بر حلال
2. ساخت و ساز:
رزین اکریلیک پایه آب، به دلیل ویژگی‌هایی مانند ظاهر زیبا، سطح صاف، بافت یکدست، قابلیت شستشو با آب، و مقاومت در برابر آلودگی و خراشیدگی، جایگاه برجسته‌ای در دسته‌بندی پوشش‌های معماری دارد.
3. خودرو:
با توجه به اینکه فضای هر قسمت از خودرو متفاوت است، پوشش های مورد استفاده در قسمت های مختف خودرو نیز متفاوت است. رزین اکریلیک آب پایه عملکرد بهتری نسبت به رزین اکریلیک پایه حلال از خود نشان می دهد. اغلب وجود اختلاف دما در داخل و خارج خودرو باعث تجمع بخار آب رو شیشه های ماشین می شود که مانع دید می باشد.
کشش سطحی پوشش اکریلیک اغلب با اصلاح ارگانوسیلیک و ارگانوفلوور کاهش می یابد، به طوری که بخار آب نمیچسبد و جمع نمی شود. پوشش بدنه خورو باید مقاومت خوبی در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر خراش داشته باشد. بنابراین پوشش اکریلیک با ایجاد براقت بالا، مقاومت در برابر آب و سایر مواد عالی محافظ خوبی برای بدنه خودرو محسوب می شود.
4. فلزات:
روکش فلزی تاثیر زیادی در افزایش طول عمر و دکوراسیون دارد و می تواند به طور موثر از خوردگی فولاد، اکسیداسیون مس و سایر مشکلات جلوگیری کند. پوشش ضد خوردگی اکریلیک به طور گسترده در سازه های فولادی، کشتی ها، صفحات فلزی و سایر جنبه ها استفاده می شود. در زمینه الزامات ضد خوردگی بالا، عملکرد کلی رزین اکریلیک موجود در آب هنوز در سطح رزین حلال نیست. با این حال، در زمینه ضد خوردگی سبک صنعتی، رزین اکریلیک تک جزئی آب می تواند به تدریج به سطح فنی همان رزین مبتنی بر حلال بر روی عملکرد برسد که دارای ویژگی های ساخت راحت است و وارد دوره رشد سریع می شود.
رزین اکریلیک پایه حلال (Solventborne Acrylic resin)
پوشش‌های آکریلیک پایه حلال از واکنش افزایشی استر و مونومر اکریلات در حضور یک حلّال به دست می آیند. با توجه به وجود پیوندهای کربن – کربن و همچنین زنجیرهای آبگریز، این مواد به خوبی دربرابر نفوذ اب مقاومت می کنند و از آن ها به عنوان پوشش های مناسب و ضد آب استفاده می شود. رزین های اکریلیک، متاکریلیک اسید و استرهای اکریلیک به عنوان مونومر های مرسوم و متیل، اتیل، ایزوبوتیل، n-بوتیل، 2-اتیل هگزیل، اکتیل، لوریل و استئاریل نیز استرهای مرسوم جهت تولید این نوع از رزین ها می باشند. حامل های مایع مختلفی مانند حلال های هیدروکربنی جهت تولید این دسته از رزین ها مورد استفاده قرار می گیرند.
رزین آکریليک ترموپلاست، رزین اکریليک ترموست و رزین اکریليک خود سخت شونده از انواع مرسوم رزین های اکریلیک پایه حلال می باشند.
کاربرد رزین های آکریلیک پایه حلال
یکی از مهمترین کاربردهای این نوع از رزین ها تولید رنگ های ترافیکی، استخری، ساختمانی و خودرویی می باشد. از رزین ها همچنین جهت تولید پوشش های کاغذ و چاپ روی شیشه، سرامیک و چینی نیز استفاده می شود.
کلام آخر
پوشش‌های آکریلاتی، نوعی از پوشش‌های پلیمری هستند که بر پایه رزین‌های آکریلیک تولید می‌شوند و به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند. این پوشش‌ها با دو نوع پایه آب و پایه حلال عرضه می‌شوند و در زمینه‌هایی مانند رنگ‌های ساختمانی، پوشش‌های صنعتی، خودرو و حفاظت از سطوح مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از جمله ویژگی‌های برجسته آن‌ها می‌توان به مقاومت بالا در برابر نور خورشید و تغییر رنگ، چسبندگی مناسب به سطوح متنوع، سهولت در تمیزکاری و نگهداری، و امکان ارائه در انواع مات یا براق اشاره کرد. پوشش‌های آکریلاتی به دلیل عملکرد عالی و مزایای زیست محیطی، یکی از بهترین انتخاب‌ها برای کاربردهای مختلف محسوب می‌شوند.