اثر افزودنیهای سیلیکونی و غیر سیلیکونی بر روی چسبندگی بین لایه های پوشش

افزودنیهای سیلیکونی، چسبندگی بین لایه های پوشش و قابلیت پوششدهی مجدد را تضعیف می کنند. در این مقاله توضیح داده می شود که چگونه از اثرات جانبی ما خواسته، استفاده از افزودنی های مناسب، می توان اجتناب کرد.

معمولا ً افزودنیهای سیلیکونی نباید واکنش پذیر باشند، بنابراین آنها با دیگر مواد تشکیل دهنده در فرمولبندی پوشش واکنش نخواهند داد. آنها به دلیل فعالیت سطح، در سطح فیلم رنگ جمع می شوند و حتی پس از پخت نیز متحرک باقی می مانند به طوری که می توانند با تمیز کردن سطح به وسیله حلال از سطح جدا شوند. در نتیجه این تحرک، سیلیکونها در فاز میانی دو لایه رنگ نخواهند ماند. هنگامی که پوشش حاوی سیلیکون با لایه دوم رنگ پوشش داده می شود (شکل 1). افزودنیها به دلیل فعالیت سطح مجددا ً به سطح جدید حرکت خواهند کرد. پس از مهاجرت افزودنیها هیچ سیلیکونی میان دو لایه رنگ باقی نخواهند ماند. بنابراین تأثیر منفی بر چسبندگی داخلی نخواهد داشت مهاجرت سیلیکون تابع وزن مولکولی و ساختار آن است.

دو عامل می تواند بر چسبندگی بین لایه های پوشش تأثیر منفی داشته باشد: مقدار افزودنی سیلیکون و دمای پخت پوشش. شکل 2 به وضوح نشان می دهد که برای هر ترکیب رزین/سیلیکون، غلظت بهینه ای از افزودنی سیلیکون وجود دارد که تأثیر زیادی بر چسبندگی بین لایه های پوشش ندارد.

شکل 1- تحرک افزودنی های سیلیکون الف) محل سیلیکون درسطح اولین لایه رنگ، ب) هنگامی که لایه اول مجددا ً پوشش داده شود افزودنیهای سیلیکونی به سمت سطح جدید حرکت می کنند.

شکل 2- کاهش مقاومت دربرابر لغزندگی به عنوان تابعی از نوع و مقدار افزودنی سیلیکونی. الف) دی متیل پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر، ب) مشابه الف ولی با مقدار بیشتر جزء سیلیکونی، ج) متیل پلی آلکیل پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر، د) دی متیل پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی استر. کاهش بیشتر مقاومت در برابر لغزش، خواص لغزش بهتری را همراه دارد.

غلظت زیاد سیلیکون بر چسبندگی بین لایه های پوشش تأثیر منفی دارد. هنگامی که مقدار سیلیکون در اولین لایه رنگ زیاد باشد، بیشتر افزودنی پس از اینکه مجددا ً پوشش داده شدند به لایه دوم مهاجرت خواهند کرد. اما تعدادی از مولکولهای ممکن است در فاز میانی بین دو لایه باقی بمانند و چسبندگی بین لایه های پوشش را کاهش دهند. بنابراین هنگام استفاده از افزودنیهای سیلیکونی، پیدا کردن مقدار لازم از طریق یکسری آزمون و عدم استفاده از غلظتهای بالا ضروری است.

شکل 3 نشان می دهد که دما نیز تأثیر دارد. اگر اولین لایه رنگ بیش از حد پخت شود، چسبندگی بین لایه های پوشش به مقدار زیاد کاهش می یابد. این پدیده به ناپایداری گرمایی افزودنی های سیلیکون اصلاح شده با پلی اتر معروف است. در دمای بالا (130 الی 150 درجه سانتی گراد) سیلیکون تخریب می شود از آنجا که پیکره سیلیکون پایدار است، مولکول پلی اتر طی فرایند اکسایش مرحله به مرحله شکافته می شود. این تخریب را می توان از طریق سازو کار رادیکالی زنجیری توضیح داد. هنگامی که مواد حد واسط فعال در زنجیر پلی اتر به وجود می آیند (مثلا ً –COOH) این احتمال وجود دارد که مولکول سیلیکون با مولکول های رزین از طریق این گروهها وارد واکنش شود.

شکل 3- ناپایداری گرمایی سیلیکونهای اصلاح شده با پلی اتر که منجر به کاهش چسبندگی داخلی پوشش می شود.

در نتیجه سیلیکون تحریک خود را از دست می دهد و لایه نامحلول و جدا شده ای تشکیل می شود. اگر فیلم رنگ بیش از حد پخت شده باشد و مجددا ً پوشش داده شود. افزودنیهای سیلیکونی نمی توانند به درون لایه دوم مهاجرت کنند. آنها در سطح میانی بین دو لایه باقی مانده و چسبندگی داخلی پوشش را تضعیف می کنند.

جایگزین کردن پلی اتر با زنجیرهای پلی استر به منظور اصلاح امکان پذیر است. اصلاح با پلی استر سازگاری رنگ با سیلیکون را بهبود بخشیده و علاوه بر این آن را از نظر گرمایی تا دمای 220 الی 250 درجه سانتیگراد پایدار می کند (شکل 4).

شکل 4- پلی دی متیل سیلوکسانهای اصلاح شده با پلی استر (سمت راست) دارای پایداری گرمایی بهتری از نمونه های اصلاح شده با پلی استر هستند، همان گونه که به وسیله تجزیه گرمایی وزن سنجی (20 ^oC/mm) نمایش داده شده است.

بنابراین سیلیکون اصلاح شده با پلی استر می تواند در سیستم های پوشش دهی که نیاز به دما های بالای پخت دارند به کار رود.

ترکیبات بدون سیلیکون

با توجه به مطالب گفته شده درباره سیلیکونها واضح است که این افزودنی ها بسیار سودمند بوده و در پوششهای کربردهای زیادی دارند. افزودنی های دیگر سطح که متعلق به دسته سیلیکونها نیستند، هرچند که همان عملکرد را ارائه نمی کنند، نباید نادیده گرفته شوند.

کوپلیمرهای آکریلیکی، به عنوان افزودنیهای کنترل کننده روانی سطح در سیستمهای پوشش دهی مارپیچی به کار می روند. ساختار شیمیایی آنها به گونه ای است که دارای ناسازگاری کنترل شده ای با پوشش هستند و باعث می شود آنها در سطح رنگ جمع شده و بهبود سطح ساخته شده را کاهش می دهد. آنها بر روی کشش سطحی اثر ندارند، اما اغلب آنها به عنوان ضد کف به کار می روند. مخلوط افزودنی سیال آکریلیکی با یک افزودنی سیلیکون، در بعضی از حالات بهترین محلول است. را دیگر بهبود لغزندگی سطح، علاوه بر سیلیکونها استفاده از مولهاست. بیشتر از واکسهای پلی اتیلن و اغلب در اشکال میکروبی شده به راحتی استفاده و کارایی بهتر و بعضی مواقع به همراه پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) استفاده می شود. انواع دیگر، از جمله مولهای پارافین و یا مولهای پلی پروپیلن کمتر متداول اند. علاوه بر کاهش اصطکاک سطح پوشش، و مولها می توانند در کاهش براقیت و بنا به مقدار و اندازه ذرات دخالت داشته باشند. این امر می تواند یک اثر جانبی ناخواسته باشد و یا اینکه به احتیاط در پوششهای مات به کار رود. موجها همچنین برای بهبود خواص سنباده خوری سیلرها به کار می روند.