رزین های اکریلیک ترموپلاست

1-انتخاب مونومر

ویژگی پلیمرهای آکریلیکی و متاکریلیکی استراساسا ً به الکل مورد استفاده در تهیه مونومر بستگی دارد. پلیمرهای متاکریلات، با ده اتم کربن یا کمتر در گروه استری، نسبت به پلیمرهای آکریلات نظیر خود، سخت تر و دارای استحکام کششی بیشتر و ازدیاد طول کمتر هستند. این سفتی افزایش یافته به دلیل وجود گروه متیل روی کربن آلفا زنجیر اصلی است. مثلا ً، یک فیلم پلیمری متیل آکریلات چغرمه، نسبتا ً سخت و لاستیکی با ازدیاد طول حدود 750درصد است. پلیمری از متیل متاکریلات با تقریبا ً همان وزن مولکولی به میزان قابل ملاحظه ای سخت تر و سفت تر با ازدیاد طول فقط 4 درصد است. پلیمرهای اتیل و بوتیل متاکریلات نرم تر و انعطاف پذیرترند، اما چسبندگی مناسبی ندارند. جدول 1 تعدادی از خواص عمومی مونومرهای آکریلیکی و متاکریلیکی را نشان می دهد.

به طور کلی انعطاف پذیری و سختی کوپلیمرهای آکریلیکی و متاکریلیکی استر می تواند از وزن مولکولی و دمای گذار شیشه ای مونومرهای استفاده شده در تهیه کوپلیمر پیش بینی شود. پلیمرهای آکریلیکی نقاط ذوب تیزی نشان نمی دهند اما دماهای گذار درجه دو دارند که در آن یک جامد شیشه مانند به حالت لاستیکی یا نیمه چسبنده تبدیل می شود.

جدول 1- خواص عمومی پلیمر تشکیل شده از مونومرهای آکریلیکی و متاکریلیکی

شروع نرم شدن پلیمر معمولا ً به عنوان T_g (دمای گذار شیشه ای) شناخته می شود، اما انتقال کامل در یک محدوده دمایی گسترده اتفاق می افتد (جدول 2). ویژگی مهم دیگری که باید در انتخاب مونومر در نظر گرفته شود، قطبیت و اثر آن بر روی انحلال پذیری رزین است. پلیمرهای آکریلیکی و متاکریلیکی استرهای الکلهای کوچکتر معمولا ً در هیدروکربنهای آروماتیک، استرها، کتونها و حلالهای کلردار مختلف، محلول اند. انحلال پذیری در حلالهای قطبی ضعیف مانند رقیق کننده های معدنی وP و VM نفتا با انتخاب استرهای متاکریلات و آکریلات با الکلهای با زنجیر بلند، می تواند انجام شود. به طور کلی آکریلیکهای با قطبیت بیشتر بهترین مقاومت در برابر بنزین را دارند در حالی که آکریلیکهای آب گریز، بهترین مقاومت در برابر آب ر نشان می دهند.

2-پلیمر در محلول

معمولا ً پلیمر در محلول استرهای آکرلیکی در ظروف استوانه ای بزرگ از جنس فولاد ضد زنگ، نیکل یا دارای پوشش شیشه ای و مجهز به همزن انجام می شود ظرف باید دارای یک جداره جهت سرمایش یا گرمایش، یک متراکم کننده بازروانی، ورودی ها (برای افزایش مخلوط واکنش، آغازگرو گاز بی اثر در صورت لزوم)، پنجره های شیشه ای، یک دماسنج و یک صفحه جدا کننده باشد. همچنین یک شیر انتهایی برای تخلیه محلول نهایی به مخازن یا استوانه های جمع آوری کننده باید وجود داشته باشد. مونومرها از مخازن اندازه گیری یا توزین که نزدیک به واکنشگاه قرار گرفته اند، از طریق جاذبه یا پمپ، داخل واکنشگاه می شوند.

از آنجا که پلیمر با آزاد شدن گرمای قابل ملاحظه ای همراه است. خطر واکنش شدید یا خرج از کنترل را باید در نظر گرفت. ساده ترین کنترل، افزایش تدریجی واکنشگرها به ظرف است. افزودن مقادیر اولیه و سرعت آن به ساختار مخلوط واکنش، اندازه ظرف و کارایی چگالنده و جداره سرمایشی بستگی دارد. از تجمع زیاد مونومر واکنش نیافته، باید اجتناب کرد. مخلوط واکنش به طور معمول، محلول 40 تا 60 درصد مونومرها در حلال است. پلیمرهای آکریلیکی در هیدروکربنهای آروماتیک و کلروهیدروکربنها محلول هستند. پلی آکریلاتها و پلای متاکریلاتهای الکلهای کوچکتر در استرها و کتونها محلول اند اما فقط کمی در هیدروکربنها، اترها و الکلها، حل می شوند. پلیمرهای با آلکیل بزرگتر به سادگی در هیدروکربنهای آلیفاتیک حل می شوند، اما در حلالهای اکسیژن دار، نامحلول اند البته مایعاتی که حلالهای خوبی برای پلیمرهای آکریلیکی هستند، باید در این سیستم واکنش، استفاده شوند.

اکثر مقدار حلال در ظرف ریخته می شود تا دمای مورد نظر یا بازروانی  گرما داده می شود. سپس جریانهای جداگانه ای از مونومرها و آغازگر حل شده در حلال واکنش، به آرامی اضافه می شوند. اغلب، بخشی از حلال تا انتهای واکنش نگه داشته می شود تا وزن مولکولی بالاتر به دست آید. آغازگرها یا پروکسیدهای آلی محلول در روغن هستند و یا مشتقات آزو، که به مقدار 22/0 تا 2 درصد وزن مونومر مصرف می شوند. معمولا ً مدت زمان پلیمر 8 تا 24 ساعت است. تبدیل در طی واکنش و پس از آن با تبخیر نمونه در 100 تا 120 درجه سانتیگراد تا وزن ثابت، در فشارکم، می تواند تعیین شود.

گرچه، حلالها خودشان به عنوان انتقال زنجیر عمل می کنند و بدین راه بر وزن مولکولی محصول، اثر می گذارند، عوامل مؤثرتر، مانند مرکاپتانها نیز زمانی تولید پلیمری با وزن مولکولی کم ویژه ای مورد نظر است، ممکن است اضافه شوند.

3- ویژگیها و کاربردهای نهایی

برخلاف سایر پلیمرهای وینیلی، آکریلیکهای گرمانرم معمولا ً بی اثر در نظر گرفته می شوند، مگر آنکه گروههای عاملی خاصی عمدا ً به زنجیر پلیمر برای شبکه ای شدن بعدی اضافه شده باشند. آنها مقاومت خوبی در برابر آبکافت و تخریب فرابنفش نشان می دهند، که باعث دوام چشمگیر آنها در فضای باز می شود. سایر ویژگیهای مهمی که معمولا ً با آکریلیکهای گرمانرم همراه هستند، عبارتند از:

الف) فیلم با ظاهری شفاف

ب) واکنش پذیری کم رنگدانه

ج) سازگاری با سایر اجزای سازنده فیلم

د) مقاومت در برابر مواد شیمیایی و آب

ه) مقاومت در برابر گازهای شیمیایی

گسترۀ وسیعی از رزین های آکریلیکی گرمانرم که به طور تجاری در دسترس هستند، برای کربردهایی که در آنها خواص ویژه ای مورد نیاز است، مثلا ً مقاومت در برابر روغن، بنزین، اسیدها، قلیا طراحی شده اند. به علاوه معمولا ً آنها با نرم کننده ها و سایر اصلاح کننده ها مانند رزین نیتروسلولز برای دستیابی به توازن صحیحی از خواص که مناسب یک کاربرد خاص است، فرمولبندی می شوند. این آزادی فرمولبندی و خواص پایه ای آنها دلیلی بر تنوع دامنه کربردهایی است که در آنها آکریلیکهای گرمانرم می توانند استفاده شوند.

زمینه اصلی کاربرد اکریلیکهای گرمانرم هنوز در صنعت خودروسازی است، که به طور گسترده برای پوشش دهی نهایی به کار می روند و کاملا ً جایگزین لاکهای نیتروسلولز در کارخانه های جدید ماشین سازی که پوشش های غیر قابل تبدیل در آنها استفاده می شود، شده اند. کاربردهای مهم دیگر شامل پوشش ها و جوهرها برای پلاستیکها، فیلم و ورق نازک، به عنوان یک چسباننده برای پوشش نهایی ضد لغزندگی و پوششهای نهایی سنگ فرش ها و همچنین به عنوان یک درزگیر برای کاشیهای سقف بتونی است.