رزین های اپوکسی آب پایه

تقاضا برای سیستم های پوششی کم حلال روز به روز رو به افزایش است. قوانین و فشارهای زیست محیطی صنایع پوششی روکش سطح را مجبور به حذف حلال های آلی بکاگیری سیستم های آب پایه، محتوای جامد 100 درصد، پخت شونده با تشعشع و روکش های پودری کرده است. واژه آب پایه بدین معنی نیست که آب تنها مایع حاضر در سیستم های پوششی است. عمدتا ً مقداری حلال و احتمالا ً مواد آلی فرار دیگری نیز مانند عوامل خنثی ساز در محیط وجود دارد. روش های متنوعی برای ایجاد امکان رقیق پذیری با آب وجود دارد ولی فقط تعداد محدودی از آنها رزین های پایدار در برابر آبکافتی حاصل می کنند.

از نظر ترمودینامیکی، ایجاد یک مخلوط یکنواخت با انواع دیگر رزین بخصوص آکریلیک برای رزین های اپوکسی نامطلوب است. هدف ایجاد یک سیستم پلیمری میکروهتروژن است که هر جزء پلیمری خواص اصلی خود را در حالی که در فاز دیگر توزیع شده است به عنوان یک کل حفظ می کند.لذا هدف اغلب تحقیقات انجام شده در ساخت رزین های اپوکسی آب پایه به سمت حفظ مقاومتهای عالی در برابر خوردگی و مواد شیمیایی است.

یکی از اختلافات اصلی در فرمولاسیون سیستم های آب پایه و حلال پایه این است که فرمول نویسی سیستم های حلال پایه به دلیل تنوع حلالها از آزادی عمل بیشتری برخوردار است. سالها تجربه نشان داده که کارایی فرمولاسیون های آب پایه نیز بواسطه بکارگیری رزین و انواع افزودنی ها افزایش یافته است. آب تر کننده بسیار ضعیفی است و مشکلات زیادی را به واسطه عدم پوشش کامل سطح حاصل می کند به همین دلیل تر کردن زیرایند نیز مطلب مهم دیگری است که باید به آن پرداخته شود.سیستم های حلالی نسبت به کاستی های روش های اعمال نسبت به سیستم هاب آب پایه از حساسیت خیلی کمتری برخوردارند، لذا فرمولاسیون سیستم های آب پایه با مشکلات بیشتری مواجه است و این موضوع حتی در اندازه ذرات پراکنه و امولسیون (که خواص اعمال را تحت تأثیر قرار می دهند) نیز باید مد نظر قرار گیرد.

دو صنعتی که در جایگزینی سیستم های حلال پایه سنتی با سیستم های آب پایه پیشرو هستند صنایع خودرویی و بسته بندی فلزی می باشند. دو کاربرد اصلی رزین های اپوکسی آب پایه که اصلاحات شیمیایی روی آنها انجام شده است، آستریهای خودرویی است که بروش الکتروپوشانش کاتدی اعمال می شود و لاکهای جداره داخلی قوطی های فولادی یا آلومینیمی نوشابه و مشروبات است که به روش اسپری اعمال می گردند. این دو صنعت مهمترین کاربردهای رزینهای اپوکسی یا اپوکسی اصلاح شده محسوب می شوند و به همین دلیل اغلب مراجع قابل دسترس، مربوط به این صنایع هستند.

در اصل روش های نسبتا ً ساده محدودی برای تهیه مواد رزینی آب پایه وجود دارد. بسیاری از سیستم های آب پایه در واقع رزین محلول در آب نیستند، بلکه پراکنه ای از رزین در آب هستند. سیستم های محلول در آب دارای معایب بسیاری از جمله بالا بودن ویسکوزیته پلیمرهای محلول با جرم مولکولی نسبتا ً بالا، جهت حصول خواص قابل قبولی از نظر کارایی نهایی فیلم هستند (مگر اینکه محتوای جامد بسیار کاهش یابد). گروه هایی که قادر به انحلال در آب هستند فیلم هایی را حاصل می کنند که نسبت به آب حساس هستند. حتی فیلم های شبکه ای مواد محلول در آب نیز ضعیف تر از مواد پراکنده در آب می باشند.

مواد پراکنده در آب با اصلاح سطحی قادرند در آب پراکنده شوند و در واقع در آب حل نمی شوند. این اصلاحات معمولا ً شامل یک مرحله برگشت پذیر جهت تبدیل به قابلیت پراکنش در آب است، مثالی از این حالت جدایش عامل خنثی ساز توسط تبخیر است. عوامل خنثی ساز در گروه مواد فرار قرار دارند. بسیاری از تحقیقات و مطالعات صرف دست یابی به سیستم های رزینی سنتی قابل پراکنش در آب شده است.

دست یابی به رزین های اپوکسی قابلیت پراکنش در آب نیز به سه روش اصلی ممکن است:

الف) تهیه امولسیون در آب از طریق پراکنش رزین کامل یا کومونومرهای قابل پلیمر شدن در فاز آب

ب) تهیه رزین غنی از اسید و خنثی کردن آن با یک باز فرار

ج) تهیه رزین غنی از باز و خنثی سازی آن با یک اسید فرار