تبدیل رزین های پایه حلال به پایه آب

مقدمه

پوششهای آلکیدـ آکریلیک آب پایه به دلیل داشتن خواص مثبت رزین آلکید )نفوذپذیری، چسبندگی مناسب روی سطوح چوب، براقیت زیاد، پخت خوداکسایشی، قابلیت شبکه ای شدن و ارزانی( و آکریلیک )مقاومت محیطی و شیمیایی خوب، خشک شدن سریع و تثبیت کننده رنگ( از پوششهای جالب توجه هستند که به روش پلیمرشدن ریزامولسیونی تهیه میشوند. از طرفی با توجه به محدودیت-هاي قانونی اعمال شده در استفاده از ترکیبات آلی فرار(VOC)در محصولات، بویژه در پوششهاي سطح، توجه پژوهشگران به سمت سامانه هاي پوششی آب پایه جلب شده است. رزینهاي محلول در حلالهاي نفتی باعث آلودگی محیط زیست و هدر رفتن منابع هیدروکربنی در حین عملیات پوششدهی و رنگ آمیزي میشوند. جایگزینی حلالهاي نفتی با آب متضمن آب پایه نمودن رزینهاي بکار رفته در فرمولاسیون رنگها میباشد

چکیده

آب پایه نمودن رزین پرکاربرد آلکید با مونومرهاي غیراشباع آکریلیک و غیره در شرایط بهینه از اهمیت بالایی برخوردار است. رزین آلکید/آکریلیک آبپایه توسط روش پلیمریزاسیون مینی امولسیونی با استفاده از سامانه ي آغازگرهاي اکسایشی- کاهشی در دماي محیط تهیه می شوند. با توجه به اینکه واکنش پلیمرشدن رادیکالی انواع مونومرهاي غیراشباع آکریلیک و غیره در حضور رزین آلکید در دماي محیط انجام میشود نیاز به انرژي حرارتی و تجهیزات گرانقیمت نمیباشد و این امر از لحاظ اقتصادي بسیار مقرون به صرفه می باشد. رزین آلکید/آکریلیک حاصله به دلیل دارا بودن خواص مثبت هر دو رزین آلکید و آکریلیک در فرمولاسیون رنگهاي آبپایه و انواع پوششها قابل استفاده و فاقد خطر زیست محیطی می باشد

تهیه رزین آلکید اکریلیک آب پایه:

براي تهیه رزین آلکید/آکریلیک آب پایه روشهاي مختلفی بکار گرفته شده است. یکی از این روشها استفاده از آغازگرهاي اکسایشی-کاهشی رادیکالها  است که به سرعت و در دماي محیط ایجاد میشوند و پلیمر شدن خیلی سریع انجام میشود. بدلیل انجام واکنش پلیمر شدن در دماي محیط براي تهیه این رزین نیازي به تجهیزات جدید و گرانقیمت نمیباشد و از لحاظ اقتصادي بسیار مقرون به صرفه است. لازم به ذکر است رزین حاصله بدلیل آب پایه بودن فاقد خطرات زیست محیطی و در انواع کاربردها قابل استفاده میباشد. بهینه نمودن تمام اجزاي پلیمریزاسیون مینی امولسیونی، استفاده از سامانه آغازگرهاي اکسایشی/کاهشی همراه کاتالیزور فلزي و عامل کیلیتساز و انجام واکنش پلیمرشدن رادیکالی مینی امولسیونی در دماي محیط و دستیابی به لاتکس آلکید/آکریلیک آبپایه با خواص مطلوب از نوآوري این  روش میباشد.

موارد کاربرد:

لاتکس آلکید/آکریلیک آب پایه با خواص مطلوب درفیلمها و پوششهاي قابل استفاده ي صنعتی، جایگزین لاتکس آکریلاتها، استاتها، استایرن-دي وینیل بنزن و غیره در فرمولاسیون رنگهاي آب پایه، مورد استفاده قرار میگیرد.

رزین آلکید/آکریلیک آب-پایه طی دو مرحله زیر تهیه می شود

آماده کردن مینی امولسیون

پلیمر شدن نمونه ها

 مرحله1- آماده کردن مینی امولسیون

 ابتدا کمک پایدارکننده امولسیون از نوع ترکیبات آبگریزامولسیون کننده آنیونی و عامل بافردر مقدار محاسبه شده اي از آب مقطر حل و به مدت 40-5 دقیقه با همزن مغناطیسی در دماي اتاق همزده شدند. سپس به فاز آلی (رزین آلکید ، عامل شبکهاي کننده ديآکریلاتی، مونومرهاي آکریلیک، استیرن و غیره ) اضافه شده و پس از مدت 120-5 دقیقه اختلاط، مخلوط حاصل به مدت 90-0 دقیقه تحت همگن ساز اولتراسونیک(امواج فراصوت) قرار گرفته و در نهایت یک مینی امولسیون پایدار روغن در آب تهیه می شود.

مرحله 2 :پلیمر شدن نمونه ها

براي انجام واکنش پلیمر شدن نمونه ها از یک راکتور شیشه اي یک لیتري مجهز به کندانسور، همزن الکتریکی(همراه با پره لنگري)، ورودي نیتروژن، ورودي تغذیه مواد، ورودي دماسنج براي کنترل دمایی، شیر خروجی و حمام گردش دهنده آب استفاده می شود. پس از برقراري جو خنثی داخل راکتور مینی امولسیون آماده شده به راکتور منتقل می شود. براي شروع واکنش پلیمر شدن از آغازگرهاي اکسایشی-کاهشی(عامل:اکسنده/کاتالیزور فلزي/کیلیتساز/کاهنده) به صورت جداگانه به راکتور تزریق می شوند. پس از اضافه کردن آغازگر واکنش به مدت 10-1 ساعت ادامه می یابد. مجموعه آزمایشهایی جهت بهینه شدن پارامترهاي مختلف و دستیابی به فرمولاسیون بهینه و خواص مطلوب رزین آلکید/آکریلیک آبپایه، در دماي محیط انجام می شود

مزیتهاي رزین های آلکید/اکریلیک عبارتند از:

1-آب ارزان قیمت و بدون خطر زیست محیطی جایگزین حلال نفتی شده است.

2- به دلیل انجام واکنش در دماي محیط نیازي به تجهیزات جدید و گرانقیمت نمیباشد

3-برای تهیه این رزین از مصرف انرژي جلوگیري میشود واین امر از لحاظ اقتصادي بسیار مقرون به صرفه می باشد

 4-لاتکس آلکید/آکریلیک حاصله با دارا بودن اندازه ذرات نانومتري، پایداري بیش از 9 ماه، تشکیل فیلم پیوسته و یکنواخت قابل استفاده در انواع کاربردها میباشد.

5-این رزین، با هزینه پایین قابل تولید میباشد

6-لاتکس حاصله داراي درصد ناچیزي مونومر آزاد باقیمانده میباشد که این امر منجر به بهبود خواص لاتکس میشود

7-پوششهاي حاصله  از این روش مقاومت به زردگرایی بالایی دارند.

8-به دلیل استفاده ازمونومرهاي آکریلیک و سایر مونومرهاي غیر اشباع مناسب سرعت خشک شدن رزین حاصله بالا بوده و سریعا قابل بهره برداري میباشد.

 9-پوششهاي حاصل از این رزین، مقاومت بالایی در برابر آب، اسید و باز، مواد شیمیایی و محیط دارند