دانلود مقاله صنعت رنگ سازی (علم پلیمر) در فایل ورد (word)

توضیحات

  مقاله صنعت رنگ سازی (علم پلیمر) در فایل ورد (word) دارای 101 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله صنعت رنگ سازی (علم پلیمر) در فایل ورد (word)  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله صنعت رنگ سازی (علم پلیمر) در فایل ورد (word)

انواع پوشش و شکستهای متداول :  
رزین ها  و روغن های طبیعی :  
رزین های طبیعی :  
روغن ها :  
الکیدها و اپوکسی استرها :  
5 . 2 .1 الکیدها :  
استرهای اپوکسی :  
5 .3 اپوکسی ها :  
5 . 3 .1 عامل های آمینی و آمیدی عمل آورنده رزین های اپوکسی :  
5 . 3 . 2 انواع شکست اپوکسی :  
5 . 4 اپوکسی های اصلاح شده :  
5 . 4 . 1 اپوکسی های اکریلیک :  
5 . 4 . 2 اپوکسی های قطران :  
5 . 4 . 3 فنولیکهای اپوکسی :  
5 . 5 فنولیکها :  
5 . 5 . 1 فنولیک های RESOLE  :  
5 .2 .2 فنولیکهای novalac :  
5 . 5 . 3 انواع شکست فنولیکها :  
5 . 6 آمینو رزین ها :  
5 . 7 . اکریلیک ها :  
5 . 7 . 1 اکریلیک های محلولی :  
5 . 7 . 2 پوششهای اکریلیک latex :  
5 . 7 . 3 اکریلیک های ترموست :  
مشکلات احتمالی پوششهای اکریلیک/ MF عبارتند از :  
5-8 پلی استرها :  
5 . 8 . 1 پلی استرهای اصلاح شده :  
5 . 8 . 2 پلی استرهای اشباع نشده :  
5 . 9 پلی یورتانها :  
5 . 9 . 1 پوششهای دو جزئی پلی ایزوسیانات / پولیول :  
5 . 9 . 2 پور الکیدها :  
5 . 9 . 3 پلی یورتانهای گیرش یافته با رطوبت :  
5 . 9 . 4 لعابها و dispersion های پلی یورتان :  
5 . 9 . 5 پلی یورتانهای دو جزئی water – borne :  
5 – 10 وینیل ها:  
5 . 10 . 1 وینیل های محلولی :  
5 . 10 . 2 پلاسیتسولها و ارگانوسولها :  
5 . 10 . 3 وینیل فلورایدها :  
5 .10 .4 پلی (وینیل بوتیرال)  
5 . 10 . 5 : وینیل های  latex :  
5 . 11 پوششهای قیری :  
5 – 12 پوششهای غیر آلی و سیلیکونی اصلاح شده :  
5 . 12 . 1 پوششهای سیلیکونی :  
5 .12 . 2 پوششهای سیلیکاتی :  

انواع پوشش و شکستهای متداول

مهمترین جزء یک پوشش ، رزین آن است . نوع رزین یا پلیمر به قدری مهم است که رنگ را برحسب آن نامگذاری و می فروشند . پوشش الکیدی یا اپوکسی برای همه آشناست ولی کسی تا به حال نام پوشش دی اکسید تیتانیم یا متیل اتیل کتون به گوشش نخورده است . در این فصل ، انواع رزین یا پلیمرهای مورد استفاده در پوشش بهمراه نقاط ضعف و قوت آنها بحث می شود . حتی در یک خانواده پوشش ، ممکن است پوششهای با خواص فیزیکی و شیمیایی کاملاً متفاوت وجود داشته باشد . یکی از جذابیتهای علم پلیمر ، گسترده بودن آن است مثلاً تغییرات جزئی در ساختار مونومر یک اکریلیک ، پلیمری با خواص کاملاً متفاوت ایجاد خواهد کرد. اپوکسی ممکن است سخت و شکننده یا نسبتاً نرم و انعطاف پذیر باشد . در این بحث های کلی بایستی مواظب استثناها بود

رزین ها  و روغن های طبیعی

قرنها است که از این مواد برای ساخت پوشش تزئینی و محافظ استفاده  می شود . این مواد از منابع طبیعی نظیر باقیمانده گیاهان ، حیوانات و فسیلها بدست می آیند . هر چند روغنهایی مثل روغن بزرک یا روغن ماهی ، رزینهای طبیعی هستند ولی به صورت جداگانه توضیح داده می شوند

رزین های طبیعی

بسیاری از رزینها طبیعی از شیره درختان حاصل می شوند که برای حفاظت درخت در برابر بریدگیها و زخمها از آن تراوش می نماید . بسیاری از آنها دارای گروه عامل کربوکسیل و اسیدی هستند که اسیدی بودن آن برحسب عدد اسید بیان می شود (میلیگرم هیدروکسید پتاسیم لازم برای خنثی کردن اسید یک گرم رزین). رزین های طبیعی معمولاً وزن ملکولی نسبتاً بالا و در حالت خالص در دمای اطاق ، جامدند ، اغلب برای تولید روغن جلا ، آنها را با مقادیر مختلف روغن نباتی ، حرارت می دهند. رزین طبیعی باعث سختی ، جلا ، مقاومت در برابر رطوبت و بهبود زمان خشک شدن می شود در حالیکه روغن نباتی باعث انعطاف پذیری و دوام می شود

المی ، کوپال ، دامار و روسین نمونه هایی از رزین های طبیعی هستند که از درختان ، گیاهان و فسیلها بدست می آیند

المی رزین نرم دارای محدوده ذوب C 120 – 80 و عدد اسید پایین  (35 – 20) است که از درختی در فیلیپین بدست می آید . با بسیاری از رزینها و حلالها سازگار است و به لعاب و جلا ، انعطاف پذیری می بخشد

بر خلاف المی ،کوپال ماده سخت دارای وزن ملکولی بالا و دمای ذوب بالا  (C 149) است و عدد اسید آن در انواع نیوزیلندی 50 و در انواع آفریقای مرکزی 140 است . دارای مواد فسیل شده که از درختان مختلف TROPICAL بدست می آید می باشد که اگر تحت دما و فشار ، تقطیر نشود کاربرد کمی خواهد داشت . پس از تقطیر ، جلاهای با دوام و مقاومت اتمسفری عالی تولید می نماید . کوپال مانیلی که در فیلیپین یا هند شرقی بدست می آید فسیل نیست بلکه از Tapping درختان زنده بدست       می آید که تا حدی نرمتر از کوپال فسیلی و در الکل قابل حل است . انواع فسیلی    سخت تر نیز در دسترس می باشد

دامار رزین نسبتاً نرمی با محدوده ذوب C113 – 70 و عدد اسید پایین (30 – 20) است . دامار از درختان خاصی در هند شرقی بدست می آید و حتی در حلالهای هیدروکربنی ضعیف نیز قابل حل است

این ماده برای جلاها ، لعاب های نیتروسلولزی و حتی به عنوان اصلاح کننده در پوشش های الکیدی خاصی استفاده می شود . دامار براقیت و دوام رنگ را بهبود  می بخشد

روسین که به کولوفونی نیز معروف است یکی از کاربردی ترین رزین های طبیعی است که دارای نقطه ذوب حدود C80 است . بسیار اسیدی( دارای عدد اسید 180 – 150) و در الکل و هیدروکربنها قابل حل است . از Pine درختان تراوش می شود و بصورت DOMESTICALLY می تواند بدست آید . از نظرشیمیایی دارای مشتقات فنان ترین (هیدروکربن آروماتیک چند   هسته ای) نظیر اسید ابتیک (شکل 5-1)است

روسین معمولاً مقاومت ضعیفی در برابر آب و قلیاها دارد ، با گذشت زمان اکسید   می شود تا حدی TACKY است . بخاطر این نواقص ، اغلب از روسین بعنوان PRECURSOR در ساخت دیگر رزین ها استفاده می شود . وقتی روسین با گلیسرول یا دیگر الکل های پلی هیدریک واکنش بدهد به محصولی بنام GUM استری تبدیل می شود که ماده ای سخت و برای تولید جلا از آن استفاده می شود . واکنش ، بین گروه اسیدکربوکسیلیک (- COOH) روسین و گروه هیدروکسیل گلیسرول برای تولید استر با وزن ملکولی بالاتر ، انجام می پذیرد

وقتی روسین با ایندریک مالئیک (شکل 5-2) و سپس با گلیسرول (شکل5-3) واکنش بدهد استرهای مالئیک روسینی ایجاد می شود . عدم اشباع CONJUGATED روسین اولیه حذف می گردد بنابراین دوام رنگ بیشتر می شود و محصول که دارای وزن ملکولی بالاتر است  TACKINESS روسین را ندارد . استرهای مالئیک روسین همراه با روغن های نباتی برای تولید چسب هایی که به مرور زرد نخواهد شد ، برای بهبود براقیت و سختی الکیدها و در ساخت جلاها استفاده می شوند . شلاک یک رزین طبیعی است که نسبت به موادی که تاکنون توضیح داده شد دارای منشاء کاملاً متفاوت می باشد . شلاک EXCRETION حشره LAC است که بومی هند و تایلند  می باشد

EXCRETION خشک شده ، خرد و شسته می شود سپس ذوب و بصورت ورقه های خشک می شود که در اثر شکسته شدن به پولکی تبدیل شده ، سپس در الکل حل می شود . برای تولید سیلرهای KNOT و لعابها استفاده می شود

استفاده عمده رزین های طبیعی جلا است در ساخت جلا ، رزین طبیعی با روغن خشک کننده ای نظیر روغن بزرگ پخت می شود تا محلولی یکنواخت بدست آید سپس این محلول را رقیق می نمایند تا وسیکوزیته آن به حدی برسد که قابل کار کردن باشد . این جلاها به نام جلاهای اولئورزین معروفند که هنوز هم برای کاربردهای خاصی استفاده می شود ولی عمدتاً توسط  رزین های مصنوعی که کارایی بهتر و در حلالهای پیرامونی کمتر حل می شوند جایگزین شده اند هرچند لغت«جلا » هنوز هم برای توصیف این پوششهای ترانسپارنت به کار می رود تعداد کمی از آنها به معنی واقعی کمه جلا هستند

روغن ها

عمده ترین رزین طبیعی معرفی ، روغنهای نباتی و تا حد کمتری روغن ماهی است که قرنهاست به منظور ایجاد پوششهای تزئینی و حفاظتی استفاده می شوند . در سده نوزدهم و اوایل قرن بیستم ، این مواد ، عمده ترین چسب رنگها بودند . هر چند رنگهایی که فقط دارای چسب روغنی باشند هنوز هم وجود دارند ولی بازار NICHE بصورت PRESER VATIVE های چوب و   فیلم های VARNISH دارند . با این حال در ساخت پوششهای پیچیده تر نظیر الکیدها و اپوکسی استرها به مقدار زیاد از این روغنها استفاده می شود

گلیسرول و انواع اسیدهای چرب ، اسیدهای کربوکسیلی هستند که گروه هیدروکربنی آلیفاتیک اشباع شده یا نشده معمولاً به طول 17-15 اتم کربن دارند مثل اسید اولئیک (شکل 5-4) . روغن (تری گلیسرید) دارای ساختار معمولی (شکل 5-5) است که R از انواع اسیدهای چرب بدست می آید

فرمول بعضی از مهمترین اسیدهای چرب به قرار زیر است

اسید استئاریک       CH3 (CH2) 16 COOH

 اسید پالمتیک                     CH3 (CH2) 14

اسید اولئیک                    CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH

اسید لینوئیک         CH3 (CH)4 CH =  CH CH = CH   = CH (CH2)7 COOH

اسید لینولینک        CH3 CH = CH = CH CH = CH = CH CH = CH = CH (CH2)7 COOH

اسید ری سیلنولیک          CH3 (CH2)5 COH HCH2 CHCH = CH (CH2)7 COOH

اسید الئوستریک     CH3 (CH2)3 CH = CH CH = CH CH = CH (CH2)7 COOH

روغنهای طبیعی دارای یک تری گلیسرید که از گلیسرول و یک اسید چرب ساخته شده باشد نیستند بلکه دارای مخلوطی از تری گلیسریدهایی هستند که از اسیدهای چرب مختلف آمده است . جدول 5-1 ترکیب بعضی از روغنهایی که بیشتر استفاده می شوند را نشان می دهد ]1[

ترکیب روغن از روی نام روغن مشخص است بجز مواردی مثل روغن بزرک که از PLAX بدست می آید و روغن TALL که محصول فرعی ساخت کاغذ KRAFH از PULP چوبی است

روغنها به سه دسته روغنهای خشک شوند ،نیمه خشک شونده و غیر خشک شونده تقسیم می شوند . روغنهای خشک شونده در اثر تماس با هوا فیلم جامد نسبتاً سخت ایجاد می نمایند . روغن های نیمه خشک شونده فیلم های TACKY و روغنهای غیر خشک شونده عمدتاً بصورت مایع و باقی می مانند اینکه روغن به کدامیک از این سه دسته تعلق دارد عمدتاً به مقدار پیوند دوگانه کربن – کربن یا عدم اشباع اسیدهای چرب مانند این روغنها بستگی دارد

مکانیزم خشک شدن یا پیوندعرضی روغن کاملاً پیچیده و شامل اکسید شدن پیوندهای دوگانه است که با ایجاد رادیکال آزاد شروع می شود . رادیکال ملکولی است که دارای الکترون غیر اشتراکی باشد پروکسیدها و هیدرپروکسیدها (ROOH) که معمولاً به مقدار کم وجود دارند به طور جزئی عامل ایجاد رادیکالهای آزاد هستند (شکل 5-6)

این رادیکالها آزاد اتم هیدروژن را به سمت ملکول متیلن CH2 در مجاورت پیوند دوگانه می نماید

بنابراین در یک یا چند گروه از اسدهای چرب روغن ، تولید رادیکال آزاد می نمایند . دو رادیکال آزاد روی دو ملکول تری گلیسرید مجزا با هم ترکیب می شوند تا ذره خنثی ایجاد نمایند بنابراین این واکنشهای انتشار و تراکم زنجیره (پیوند عرضی= CROSS LINKING)  آغاز می شود که منجر به افزایش جزئی وزن ملکولی و تولید فیلم جامد نسبتاً سخت می شود . کل فرایند به نام اکسید اسیون خود بخود معروف است

سرعت واکنش اکسید اسیون خود بخود می تواند کاملاً کم باشد که برای سرعت بخشی از کاتالیست استفاده می شود این کاتالیست یا «خشک کن» اغلب نمک های اسیدهای کاتانویک یا نفتنیک است . بعضی از آنها نظیر نمکهای کبالت و منگنز عمدتاً پیوند عرضی در سطح پوشش را کاتالیزه نموده که به خشک کن های سطحی معروفند . دیگر کاتالیست ها نظیر نمکهای زیرکونیم ، پیوند عرضی در حجم پوشش را کاتالیزه می نمایند و به خشک کن های حجمی معروفند

هر چند پوششهای پایه روغنی با فرمول صحیح طی چند ساعت خشک و قابل لمس می شوند فرایند پیوند عرضی اکسید اسیون تا چند سال می تواند ادامه یابد واکنش رادیکالهای آزاد ممکن است منجر به تورق پیوند و در نتیجه محصولات فرعی با وزن ملکولی پایین ایجاد نماید . بنابراین پوششهای پایه روغنی با روغنهای خشک شونده طی گذشت چند سال ، ترد و بیرنگ می شوند

بر خورد با پوششهای دارای چسب هایی که فقط از روغنهای طبیعی درست شده اند نسبتاً نادر است وقتی این پوششها به تنهایی استفاده شوند این روغن ها پوششهایی نرم (ولی با گذشت زمان ترد خواهند شد) ، مقاومت ضربه ، مقاومت سایش و مقاومت شیمیایی ضعیفی دارند . با اینحال این روغنها به صورت گسترده در دسته بعدی پوششها ـ الکیدها و استرهای اپوکسی استفاده می شوند

الکیدها و اپوکسی استرها

5 . 2 .1 الکیدها

الکیدها یکی از پاهای ثابت صنعت پوشش در عمده قرن بیستم بوده است . علیرغم منافع پوششهای پیچیده کاراتر نظیر اپوکسی و یورتانها ، الکیدها همچنان در بازار برای نگهداری ساختمانها و تجهیزات صنعتی به کار می روند. با اینحال حرکت به سمت قانونهایی که استفاده از پوششهایی که دارای کمترین ترکیبات آلی فرار هستند را توصیه می نماید نهایتاً ممکن است منجر به افول آنها گردد

الکیدها در اصل پلی استرهای اصلاح شده با روغن هستند که از واکنش پولیولها ، اسیدهای دو بازی و اسدهای چرب (یا روغنهایی که از اسید چرب درست شده اند) ایجاد می شوند . هر چند پولیولهای متنوعی می توانند در اینجا استفاده شوند دو تا از متداولترین آنها گلیسرول (شکل5-3) و پنتا اری تریتول(شکل 5-7) می باشد . متداولیترین اسید دو بازی به صورت انیدریدی استفاده می شود و دارای انیدرید فتالیک (شکل5-8) می باشد . اسید ایزوفتالیک (شکل 5-9) نیز تا حدی متداول است

برای تولید الکیدها دو فرایند وجود دارد . فرایند مونوگلیسرید و فرایند اسید چرب ، دو فرایند مونوگلیسرید روغن (نظیر روغن بزرک) با پولیول (معمولاً گلیسرول) پخت می شوند که منجر به واکنش TRANSESTRIFICATION برای ایجاد مونو گلیسرید می گردد (شکل5-10) وقتی مونوگلیسرید تشکیل شد اسید  DIBASIC  نظیر انیدرید فتالیک اضافه می شود . گروههای اسید (یا انیدرید) انیدرید فتالیک با گروه هیدروکسیل مونو گلیسرید واکنش و ایجاد پلی استرهای اصلاح شده با روغن یا الکیدها را می دهد

اگر مطلوبست که از پولیولی غیر از گلیسرول استفاده شود واکنش بالا نمی تواند استفاده شود . در این حالت فرایند اسید چرب استفاده نمی شود که در آن بجای روغن ها (تری گلیسریدها) از اسیدهای چرب استفاده می شود و اسیدهای چرب ، پولیولها و اسیدهای DIBASIC در محفظه در یک مرحله واکنش می دهند

دو روش همپوشان برای دسته بندی الکیدها وجود دارد : ممکن است الکیدها برحسب خشک شونده یا  غیرخشک شونده (گاهی به عنوان الکید شونده یا غیر اکسید کننده نامیده می شوند) یا از روی مشخصه طول روغن شناخته  شوند

الکیدها عمدتاً با واکنش اکسید اسیون خودبخود که قبلاً برای روغنهای طبیعی که از آنها ساخته می شوند توضیح داده شد گیرش می یابند . بنابراین الکیدها  برپایه روغنهای خشک شونده (روغنهایی که اسیدهای چرب آنها با پیوندهای دوتایی کربن ـ کربن CONJUGATED شده است) نظیرروغن بزرک برای ایجاد فیلم جامد ، خشک یا اکسید می شوند بنابراین برای استفاده بصورت پوشش مناسب هستند . در مقابل الکیدهای برپایه روغنهای اشباع شده خشک شونده ، گیرش نمی یابند

بلکه عمدتاً بصورت مایعات ویسکوز باقی می مانند این الکیدها برای پوشش دهی مناسب نیستند بلکه اغلب به عنوان نرم کننده استفاده می شوند

طول روغن اشاره به طول زنجیره اسید چرب (یعنی C16 برحسب C18 ) ندارند بلکه به مقدار واقعی روغن (یا اسید چرب) مصرف شده برحسب درصد وزنی

الکیدها با طول روغن بزرگتر از 60 (%60 وزنی روغن) الکیدهای روغن طویل نامیده می شوند الکیدهای دارای حدود %60-40  روغن ، الکیدهای روغنی متوسط هستند و آنهایی که کمتر از 40 درصد روغن دارند الکیدهای روغنی کوتاه هستند

در صورتیکه تمام موارد دیگر یکسان باشند الکیدهای روغنی طویل دارای واکنش سطحی کمتر و بنابراین خواص خیس کنندگی بهتری نسبت به الکیدهای روغنی کوتاه می باشند . آنها more tolerant of marginally prepared surfaces  و آلودگیهای آلی قابل حل نظیر روغن و گریس را بهتر بلند و جابجا می کنند . همچنین بهتر قادر به نفوذ و احاطه مقادیر کم زنگ یا پوسته می باشد(نسبت به الکیدهای با روغن کوتاه  فیلم نرمتر و قابل انعطاف تری (حداقل در ابتدا) ایجاد می کنند) . دسته دوم برای (پرایمرزنی در مغازه) استفاده می شوند که سریعاً خشک شده و به محل کا ر، منتقل تا در آنجا نصب و رنگ بعدی روی آن زده شود

با این حال چون عمل آمدن با اکسیژن برای رزین های الکیدی چند سال طول می کشد خواص نهایی پوشش با خواص اولیه ممکن است بسیار متفاوت باشد . الکید روغن طویل که دارای مقدار زیادی روغن خشک شونده باشد طی سالها می تواند تردتر از الکیدهای با روغن کوتاه دارای مقدار کمی روغن خشک شونده شود . این مطلب نشان می دهد که نمی توان در مورد خواص گروهی از پوششها به صورت کلی بحث کرد . تغییرات ساخت می تواند اثرات زیادی بر خواص پوشش حاصل نسبت به خواص آن گروه ایجاد نماید

در بسیاری از کاربردها ، الکیدها یک پوشش همه کاره هستند . با این حال عمدتاً بخاطر اینکه اساس پوشش بر اتصالات نسبتاً فعال استری بیشمار استوار است الکیدها در برابر قلیاها مقاومت ضعیفی دارند . واکنش اسید و الکل برای ایجاد استر یک واکنش برگشت پذیراست بویژه تحت شرایط قلیایی مرطوب تخریب برگشت پذیر استر به الکل و اسید ، هیدرولیز یا صابونی شدن نامیده می شود . چون واکنش تحت شرایط قلیایی اتفاق می افتد نمک اسید بجای اسید آزاد تشکیل می شود . نمک اسید براحتی با روشهای آنالیز آشکار شدنی است در نتیجه صابونی شدن مشخص می شود

علاوه بر صابونی شدن ، الکیدها به حمله شیمیایی و نور خورشید (در پیوند  دوگانه باقیمانده) حساس هستند . مواد شیمیایی خاصی نظیر اسیدهای معدنی می تواند به پیوندهای دوگانه اضافه شود . عدم اشباع نیز محلهایی برای اکسید اسیون و واکنش رادیکالهای آزاد فراهم می نماید شکست دیگری که در الکیدها اتفاق می افتد موج برداشتن است که زمانی اتفاق می افتد که سریعتر از داخل خشک می شود در اینحالت سطح منقبض می شود و چون داخل هنوز «خمیری» است بهمراه انقباض سطح ، کشیده می شود در نتیجه موج ایجاد می شود این حالت در موردی اتفاق می افتد که پوشش ، بیش از اندازه ضخیم باشد یا اینکه سرعت خشک کن های سطح و داخل ، مساوی نباشد . راه های زیادی برای اصلاح خواص اکسیدها وجود دارد از جمله فنلیکها ، استایرن ها ، وینیل تولوئن و رزین های سیلیکونی

رزین های فنلی توسط واکنش فنل جانشینی با فرمالدئید ایجاد می شوند (شکل 5-11) و به مقدار کم برای بهبود چسبندگی ، سختی و مقاومت خوردگی الکیدها به آن اضافه می شوند . الکیدهای فنلی گاهی پرایمرهای فلزی اونیورسال نامیده می شوند چرا که می توانند با انواع مختلفی از پوش های پایه حلالی بدون ترس از بلند شدن و موج برداشتن که گاهی در پوششهای الکیدی اصلاح شده نسبتاً حساس به حلال اتفاق       می افتد پوشش مجدد داده می شوند

رزین های الکیدی می توانند با پختن اضافه نیز اصلاح شوند که با استایرن (شکل 5-12)یا وینیل تولوئن (شکل 5-13) واکنش داده شوند که باعث ایجاد رزین های با وزن ملکولی سنگینتر می شود که سرعت خشک شدن را سریعتر و مقاومت در برابر رطوبت و قلیایی را تا حدی زیاد می نماید . با اصلاح و ینیلی ، مقاومت کافی در برابر حلالها و هیدروکربن های آلیفاتیک نظیر روغن و گریسها ایجاد نخواهد شد . الکیدها با رزین های سیلیکونی نیز اصلاح می شوند . مزیت اصلی آنها عبارتست از دوام بیشتر و مقاومت حرارتی

استرهای اپوکسی

از نظر فنی، استرهای اپوکسی یک نوع الکید اصلاح شده تلقی می شوند ولی چون استر اپوکسی نامیده می شوند نه الکیدهای اصلاح شده با اپوکسی ، در اینجا قسمت جداگانه ای برایشان در نظر گرفته شده است

پوشش های با رزین اپوکسی یکی از مهمترین پوششهای کارا می باشد . استرهای اپوکسی پوششهای اپوکسی نیستند و نبایستی با آنها قاطی شوند لذا بهتر است الکیدهای اصلاح شده با اپوکسی نامیده شوند

از نظر شیمیایی ، گروه عامل اپوکسی (که گروه اکسیران هم نامیده می شوند) حلقه سه عضوی از دو اتم کربن و یک اتم اکسیژن  است . بیشتر رزین های اپوکسی براساس اتردی گلیسیریل بی فنل A (DGEBA) درست  شده اند که دارای ساختاری مشابه (شکل 5-14) می باشد . رزین های اپوکسی متداول ، محصولات تراکم DGBEA با ساختار مشابه (شکل 5-15)هستند که n معمولاً 1 تا 12 است . رزین ها دارای گروه هیدروکسیل و اکسیژن هستند که با گروه اسید کربوکسیلیک اسید چرب الکید واکنش داده و استر اپوکسی ایجاد می کنند . این رزینهای اپوکسی تا حدی با همدیگر واکنش داده (گروه هیدروکسیل دوم ملکول با گروه اکسی ران ملکول دوم واکنش   می دهد) که با اتخاذ روش پخت مناسب ، این کار به حداقل می رسد

خواص استرهای اپوکسی بسته به طول روغن الکیدها ، بسیار متنوع است . استرهای اپوکسی با طول روغن زیاد بیشتر شبیه الکیدها هستند و در حلالهای آلیفاتیک نظیر الکلهای معدنی قابل حل هستند استرهای اپوکسی با طول روغن کوتاه بیشتر شبیه اپوکسی هستند و نیاز به حلالهای قویتر آروماتیک نظیر گزیلن دارند با اینحال حتی استرهای اپوکسی با طول روغن کوتاه نیز بیشتر شبیه الکیدها هستند تا اپوکسی

استرهای اپوکسی در مقایسه با الکیدها می توانند با مزایای متعدد و البته معایب ضمنی آنها ساخته شوند می توانند سریعتر خشک شوند و فیلم های سخت تر با چسبندگی بهتر و مقاومت بهتر شیمیایی (هر چند به صابونی شدن حساس هستند) ایجاد نمایند

هر چند از نظر خواص فزیکی و شیمیایی سخت به اپوکسی های واقعی ضعیفترند کاربرد آنها راحتر و سخت به آلودگی سطحی کم ، حساس نیستند ولی متاسفانه مشابه اپوکسی ها در برابر آفتاب ، گچی می شوند . در مقایسه معایب و مزایای اپوکسی با الکیدها ، از لحاظ نوع شکست ، یکسان هستند

5 .3 اپوکسی ها

وقتی رزین های اپوکسی اولین بار در اوایل دهه 1940 مورد مصرف تجاری قرار گرفتند به صورت چسب استفاده می شدند . امروزه آنها مهمترین گروه پوشش های ترموست کارا هستند . اپوکسی به صورت پوشش دو جزئی عمل آمدنی در محیط ، به صورت سیستم پخت در دمای بالا ، به صورت اسپری سریع عمل آمدنی صد درصد جامد و حتی به صورت پوشش مواد پودری ساخته می شوند . در مقایسه با الکیدها و استرهای اپوکسی ، چسبندگی مقاومت خوردگی و شیمیایی و خواص فیزیکی و مکانیکی بهتر دارند

وزن ملکولی رزین های اپوکسی از 400 (1= n) تا حدود 4000 (12=n) در شکل 15-5 است با افزایش وزن ملکولی ، اکسی والان وزنی (تعداد گرم رزین های  یک اکسی والان گروه اپوکسی) نیز زیاد می شود . در بعضی رزین های اپوکسی با وزن ملکولی بسیار بالا (50000-15000) اپوکسی بقدری کم است که (گروه اکسی ران ، دو انتهای ملکول بزرگ را تشکیل می دهد)

 که رزین در واقع شبیه الکل دارای چند عامل است . این رزینها ، رزینهای فنوکسی نامیده می شوند که به عوامل عمل آورنده نیازی ندارند وقتی به عنوان پرایمر SINGLE – PACKED باشند مقاومت شیمیایی و چسبندگی خوبی دارند و در بعضی موارد ، مقاومت ضربه وسایشی آنها از اپوکسی های ترموست دو جزئی بیشتر است

وقتی    n ، 1 یا کمتر باشد رزین ها ، مایعات و یسکوز هستند اگر n حدود 2  باشد رزین ، جامد آمورف با اکی والان وزنی اپوکسی حدود 500-450 (وزن ملکولی 1000-900) که در حدود C 75-65 نرم یا ذوب می شود می باشد . این رزینها معمولاً به صورت محلولهای با درصد جامد بالا (حدود %70) در حلالهای آروماتیک یا کتونی فروخته شده و برای تولید پوشش های  اپوکسی دو جزیی  عمل آمدنی  در محیط که امروزه استفاده می شوند کاربرد دارند

چون رزین های اپوکسی دارای وزن ملکولی پایین و در واقع ، مایعات  ویسکوزهستند تنها وقتی که پیوند عرضی ایجاد نموده مواد با وزن ملکولی بالاتری ایجاد نمایند پوشش های خوب ایجاد می کنند هر چند بعضی از این واکنش های ترموست بر گروه دوم هیدروکسیل در شاخه اصلی رزین اپوکسی استوار است بیشتر آنها دارای گروههای اپوکسی انتهایی بسیار فعال هستند این گروهها قادر به واکنش با تقریباً هر ملکولی که اتم هیدروژن فعال داشته باشد از جمله آمینها ، اسیدهای کربوکسیلیک ، فنلیک ها ، رزین های آمینی ، انیدریدها و ایزوسیاناتها می باشد. خواص لایه عمل آمده ، بستگی عمده به نوع عامل عمل آوردنی مورد استفاده دارد

5 . 3 .1 عامل های آمینی و آمیدی عمل آورنده رزین های اپوکسی

آمینها و آمیدهای دارای گروه آمینی جزو عمده ترین عوامل عمل آورنده پوششهای اپوکسی کارای صنعتی که در محیط گیرش پیدا می نمایند هستند . آمینهای اولیه آلیفاتیک و سیکلوآلیفاتیک با رزین اپوکسی با مکانیزمی مطابق شکل 5-16 واکنش         می دهد

آمین ثانویه ای که به این ترتیب تولید می شوند با سرعت کمتری بواسطه                                                      (HINDRANCE) ممانعت استئاریک با ملکول دیگر اپوکسی واکنش می دهد

آمینهای ساده آلیفاتیک اصلاح نشده نظیر تری آمین دی اتیلن (DGTA) (شکل 5-17) بسیار فعال می باشد و منجر به ایجاد پوششهایی با عمر پس از مخلوط کوتاه  می شود چون DETA دو هیدروژن آمین اولیه و سه هیدروژن آمین ثانویه با تعداد گروههای عامل 5 دارد پوشش با دانسیته پیوند عرضی بسیار بالا با مقاومت شیمیایی و حرارتی عالی و استحکام پیوستگی عالی ایجاد می نماید با این حال بخاطر مقدار بالای پیوند عرضی ، انعطاف پذیری و مقاومت ضربه آسیب خواهد دید

جایگزین های مهم دیگر عوامل آمینی ساده که عامل پیوند عرضی هستند پلی آمیدها می باشند که از واکنش آمینی نظیر DETA با اسیدهای چرب دی مر برای ایجاد پلی آمیدهای منتهی به آمین ایجاد می شوند . اسیدهای چرب دی مر ،اسید های کربوکسیلیک با وزن مولکولی نسبتاً بالا هستند که از واکنش دو اسید چرب C18 بدست می آیند . وقتی این اسیدهای دی مر با DETA یا آمین های دیگر دارای چند گروه عامل واکنش می دهند پلی آمیدهای دارای گروه عامل آمینی تولید می شود

هر چند این عوامل پیوند عرضی گروه عامل آمیدی دارند گاهی اطلاق عامل پیوند عرضی به پلی آمید تا حدی گیج کننده است چون گروه فعال واقعی ، گروههای آمینی هستند (بویژه گروههای آمین اولیه در دو انتهای مولکول)

مشابه adduct های آمینی انواع مختلفی از پلی آمیدهای ایجاد کننده پیوند عرضی در بازار موجود است که تا حدی از نظر خواص با محصول نهایی اپوکسی متفاوتند . چون تمام پلی آمیدها ملکولهای بسیار بزرگتری نسبت به پیوند دهنده های عرضی آمینی ساده هستند و چون فاصله بسیار بیشتری بین گروههای آمینی اصلی terminal  بسیار فعال وجود دارد دانسیته پیوند عرضی پوشش اپوکسی پلی آمید بسیار کمتر از اپوکسی عمل آمده با آمین است . سرعت واکنش ، پائین تر ، عمر پس از مخلوط کردن بیشتر و نسبت حجم مخلوط معمولاً 1:1 یا 2:1 و سمی بودن و blushing و خطاهای ناشی از نسبت مخلوط ، کاهش یافته(ولی حذف نشده اند)

براساس خواص فیلم های گیرش یافته ، اپوکسی های پلی آمید معمولاً فیلم انعطاف پذیر تر با دانسیته کمتر پیوند عرضی نسبت به اپوکسی های عمل آمده با آمین ایجاد می کنند . انعطاف پذیری و مقاومت ضربه و چسبندگی بهبود می یابد . با این حال مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر حلال مطلوب نیست هر چند که هنوز در مقایسه با بسیاری از پوششهای عمومی ، خوب است . ترکیب سهولت کار برد نسبی و خواص فیزیکی و شیمیایی خوب ، پوششهای اپوکسی پلی آمیدی را یکی از workhorse های پوششهای صنعتی عمومی نموده است . همچنین در بعضی پوششهای خاص نظیر صنایع غذایی ، دریایی و آستری های آلی غنی از روی

عوامل پیوند عرضی آمید و آمین بواسطه واکنش با اسیدهای چرب دارای یک گروه عامل بجای اسیدهای چرب دیمری ، با پلی آمیدهای دارای وزن ملکولی پایین ایجاد می شوند . در مقایسه با آمینهای ساده اصلاح نیافته ، آمید و آمینها ، وزن ملکولی بالاتر و تعداد گروه عامل کمتری دارند

واکنش پیوند عرضی عمدتاً در گروه تکی آمین اصلی در انتهای آمینی ملکول با سرعت واکنش بسیار کمتر ناشی از آمینهای ثانویه ای ممکن است در حجم ملکول باشند پیشرفت می نماید . دانسیته پیوند عرضی در مقایسه با اپوکسی ساده عمل آمده با آمین ، بسیار کم است و حتی کمتر از اپوکسی پلی آمید . چنین پوششهایی عمر پس از مخلوط بسیار طولانی دارند ، به کندی گیرش پیدا می نماید و انعطاف پذیری و مقاومت ضربه بهتری حتی نسبت به اپوکسی پلی آمیدی دارند . در حالیکه مقاومت شیمیایی آنها قابل مقایسه با اپوکسی پلی آمیدی (و تا حدی برتر از اپوکسی عمل آمده با آمین) است مقاومت حلالی آنها به طور قابل ملاحظه ای ضعیفتر است

ketimin ها نوع تقریباً خاصی از عوامل گیرش هستند که عمر پس از مخلوط طولانی و یسکوزیته رنگ زنی پایین بویژه در آنها مهم است . ketimin ها عوامل گیرش blicked در نظر گرفته می شوند و بواسطه واکنش کتون دارای وزن ملکولی پایین مثل متیل اتیل کتون (MEK) با آمین اولیه آلیفاتیک ساخته می شوند . ساختار یک ketimin متداول که از MEK ساخته می شود در شکل 5-18 نشان داده شده است

چونketimin  ها آمین های سه تایی هستند در مقابل گروههای اپوکسی فعالیت بسیار کمی نشان می دهند در اثر تماس با رطوبت اتمسفر دچار تجزیه شده ، تشکیل آمین اولیه و در مثال بالا MEK می دهند . MEK از فیلم فرار می نماید در نتیجه آمین اولیه را آزاد می گذارد تا با رزین اپوکسی واکنش بدهد

آمین های سیکلو آلیفاتیک گروه خاصی از آمین های آلیفاتیک هستند . دو مثال از آمین های سیکلوآلیفاتیک ، سیکلو هگزان دی آمین (شکل 5-19) و ایزوفوران دی آمین (شکل 5-20) است . وقتی آمین های سیکلو آلیفاتیک بواسطه اسیدهای آلی که نقش سریع کننده دارند اصلاح شوند گیرش کافی در حوالی دمای انجماد اتفاق می افتد . هر چند اینها کمتر فرار هستند و بنابراین این نسبت به cyclic counter part – non های خود less irritating هستند . هنوز هم اغلب با مقدار کمی اپوکسی دارای وزن ملکولی بسیار پایین برای کاهش فراریت و blushing واکنش داده می شوند . علاوه بر گیرش دمای پایین ، دارای چسبندگی خوبی به سطوح مرطوب می باشند بعلاوه مقاومت بهتر شیمیایی ، حلال و رطوبت مربوط به اپوکسی ، با این حال تمایل به تردی دارند

mannich base ها نوع دیگری از عوامل گیرش برای حصول گیرش دمای پایین و چسبندگی به سطوح damp است . mannich base ها توسط واکنش بین متیل فنل و آمین اولیه دارای چند گروه عامل ایجاد می شود . هیدروکسیل فنلی شتاب دهنده قدرتمندی برای واکنشهای epoxy – ring – opening هستند

پوششهای پودری گروه خاصی از پوششهای اپوکسی هستند که حلال ندارند و به صورت پودر تهیه می شوند . رزین اپوکسی ، رنگدانه و عوامل گیرش مخلوط و بواسطه ذوب در اکسترودرها ترکیب و سپس سرد و به صورت پودرهای یکنواخت آسیاب می شوند . پودر virgin ، tg به اندازه کافی بالا دارد که حین نگهداری به صورت جزئی ذوب نخواهد شد . این پوششها توسط دستگاههای خاص یا روی زیر لایه داغ یا در دمای اطاق اعمال می شوند که سپس پخت خواهند شد تا به سیلان و حداکثر پیوند عرضی برسند . عامل گیرش که معمولاً در پوشش پودر اپوکسی استفاده می شود دی سیان دی آمید (شکل 5-21)است . پوششهای پودری در ساخت تجهیزات اولیه بی شماری (OEM) نظیر جعبه ها و لوازم برق و بویژه در خطوط لوله زیر زمینی کاربرد دارند

5 . 3 . 2 انواع شکست اپوکسی

برای دریافت اینجا کلیک کنید