مقدمه ای بر علم رزین ها و پوشش ها

مهمترين جزء يك پوشش ، رزين آن است . نوع رزين يا پليمر به قدري مهم است كه رنگ را برحسب آن نامگذاري و مي فروشند . پوشش الكيدي يا اپوكسي براي همه آشناست ولي كسي تا به حال نام پوشش دي اكسيد تيتانيم يا متيل اتيل كتون به گوشش نخورده است . در اين فصل ، انواع رزين يا پليمرهاي مورد استفاده در پوشش بهمراه نقاط ضعف و قوت آنها بحث مي شود . حتي در يك خانواده پوشش ، ممكن است پوششهاي با خواص فيزيكي و شيميايي كاملاً متفاوت وجود داشته باشد . يكي از جذابيتهاي علم پليمر ، گسترده بودن آن است مثلاً تغييرات جزئي در ساختار مونومر يك اكريليك ، پليمري با خواص كاملاً متفاوت ايجاد خواهد كرد. اپوكسي ممكن است سخت و شكننده يا نسبتاً نرم و انعطاف پذير باشد . در اين بحث هاي كلي بايستي مواظب استثناها بود .

رزين ها و روغن هاي طبيعي :

قرنها است كه از اين مواد براي ساخت پوشش تزئيني و محافظ استفاده مي شود . اين مواد از منابع طبيعي نظير باقيمانده گياهان ، حيوانات و فسيلها بدست مي آيند . هر چند روغنهايي مثل روغن بزرك يا روغن ماهي ، رزينهاي طبيعي هستند ولي به صورت جداگانه توضيح داده مي شوند .

رزين هاي طبيعي :

بسياري از رزينها طبيعي از شيره درختان حاصل مي شوند كه براي حفاظت درخت در برابر بريدگيها و زخمها از آن تراوش مي نمايد . بسياري از آنها داراي گروه عامل كربوكسيل و اسيدي هستند كه اسيدي بودن آن برحسب عدد اسيد بيان مي شود (ميليگرم هيدروكسيد پتاسيم لازم براي خنثي كردن اسيد يك گرم رزين). رزين هاي طبيعي معمولاً وزن ملكولي نسبتاً بالا و در حالت خالص در دماي اطاق ، جامدند ، اغلب براي توليد روغن جلا ، آنها را با مقادير مختلف روغن نباتي ، حرارت مي دهند. رزين طبيعي باعث سختي ، جلا ، مقاومت در برابر رطوبت و بهبود زمان خشك شدن مي شود در حاليكه روغن نباتي باعث انعطاف پذيري و دوام مي شود .

المي ، كوپال ، دامار و روسين نمونه هايي از رزين هاي طبيعي هستند كه از درختان ، گياهان و فسيلها بدست مي آيند .

المي رزين نرم داراي محدوده ذوب C 120 – 80 و عدد اسيد پايين (35 - 20) است كه از درختي در فيليپين بدست مي آيد . با بسياري از رزينها و حلالها سازگار است و به لعاب و جلا ، انعطاف پذيري مي بخشد .

بر خلاف المي ،كوپال ماده سخت داراي وزن ملكولي بالا و دماي ذوب بالا (C 149) است و عدد اسيد آن در انواع نيوزيلندي 50 و در انواع آفريقاي مركزي 140 است . داراي مواد فسيل شده كه از درختان مختلف TROPICAL بدست مي آيد مي باشد كه اگر تحت دما و فشار ، تقطير نشود كاربرد كمي خواهد داشت . پس از تقطير ، جلاهاي با دوام و مقاومت اتمسفري عالي توليد مي نمايد . كوپال مانيلي كه در فيليپين يا هند شرقي بدست مي آيد فسيل نيست بلكه از Tapping درختان زنده بدست مي آيد كه تا حدي نرمتر از كوپال فسيلي و در الكل قابل حل است . انواع فسيلي سخت تر نيز در دسترس مي باشد .

دامار رزين نسبتاً نرمي با محدوده ذوب C113 – 70 و عدد اسيد پايين (30 - 20) است . دامار از درختان خاصي در هند شرقي بدست مي آيد و حتي در حلالهاي هيدروكربني ضعيف نيز قابل حل است .

اين ماده براي جلاها ، لعاب هاي نيتروسلولزي و حتي به عنوان اصلاح كننده در پوشش هاي الكيدي خاصي استفاده مي شود . دامار براقيت و دوام رنگ را بهبود مي بخشد.

روسين كه به كولوفوني نيز معروف است يكي از كاربردي ترين رزين هاي طبيعي است كه داراي نقطه ذوب حدود C80 است . بسيار اسيدي( داراي عدد اسيد 180 - 150) و در الكل و هيدروكربنها قابل حل است . از Pine درختان تراوش مي شود و بصورت DOMESTICALLY مي تواند بدست آيد . از نظرشيميايي داراي مشتقات فنان ترين (هيدروكربن آروماتيك چند هسته اي) نظير اسيد ابتيك (شكل 5-1)است.

روسين معمولاً مقاومت ضعيفي در برابر آب و قلياها دارد ، با گذشت زمان اكسيد مي شود تا حدي TACKY است . بخاطر اين نواقص ، اغلب از روسين بعنوان PRECURSOR در ساخت ديگر رزين ها استفاده مي شود . وقتي روسين با گليسرول يا ديگر الكل هاي پلي هيدريك واكنش بدهد به محصولي بنام GUM استري تبديل مي شود كه ماده اي سخت و براي توليد جلا از آن استفاده مي شود . واكنش ، بين گروه اسيدكربوكسيليك (- COOH) روسين و گروه هيدروكسيل گليسرول براي توليد استر با وزن ملكولي بالاتر ، انجام مي پذيرد.

وقتي روسين با ايندريك مالئيك (شكل 5-2) و سپس با گليسرول (شكل5-3) واكنش بدهد استرهاي مالئيك روسيني ايجاد مي شود . عدم اشباع CONJUGATED روسين اوليه حذف مي گردد بنابراين دوام رنگ بيشتر مي شود و محصول كه داراي وزن ملكولي بالاتر است TACKINESS روسين را ندارد . استرهاي مالئيك روسين همراه با روغن هاي نباتي براي توليد چسب هايي كه به مرور زرد نخواهد شد ، براي بهبود براقيت و سختي الكيدها و در ساخت جلاها استفاده مي شوند . شلاك يك رزين طبيعي است كه نسبت به موادي كه تاكنون توضيح داده شد داراي منشاء كاملاً متفاوت مي باشد . شلاك EXCRETION حشره LAC است كه بومي هند و تايلند مي باشد.

EXCRETION خشك شده ، خرد و شسته مي شود سپس ذوب و بصورت ورقه هاي خشك مي شود كه در اثر شكسته شدن به پولكي تبديل شده ، سپس در الكل حل مي شود . براي توليد سيلرهاي KNOT و لعابها استفاده مي شود .

استفاده عمده رزين هاي طبيعي جلا است در ساخت جلا ، رزين طبيعي با روغن خشك كننده اي نظير روغن بزرگ پخت مي شود تا محلولي يكنواخت بدست آيد سپس اين محلول را رقيق مي نمايند تا وسيكوزيته آن به حدي برسد كه قابل كار كردن باشد . اين جلاها به نام جلاهاي اولئورزين معروفند كه هنوز هم براي كاربردهاي خاصي استفاده مي شود ولي عمدتاً توسط رزين هاي مصنوعي كه كارايي بهتر و در حلالهاي پيراموني كمتر حل مي شوند جايگزين شده اند هرچند لغت«جلا » هنوز هم براي توصيف اين پوششهاي ترانسپارنت به كار مي رود تعداد كمي از آنها به معني واقعي كمه جلا هستند.

روغن ها :

عمده ترين رزين طبيعي معرفي ، روغنهاي نباتي و تا حد كمتري روغن ماهي است كه قرنهاست به منظور ايجاد پوششهاي تزئيني و حفاظتي استفاده مي شوند . در سدة نوزدهم و اوايل قرن بيستم ، اين مواد ، عمده ترين چسب رنگها بودند . هر چند رنگهايي كه فقط داراي چسب روغني باشند هنوز هم وجود دارند ولي بازار NICHE بصورت PRESER VATIVE هاي چوب و فيلم هاي VARNISH دارند . با اين حال در ساخت پوششهاي پيچيده تر نظير الكيدها و اپوكسي استرها به مقدار زياد از اين روغنها استفاده مي شود.

گليسرول و انواع اسيدهاي چرب ، اسيدهاي كربوكسيلي هستند كه گروه هيدروكربني آليفاتيك اشباع شده يا نشده معمولاً به طول 17-15 اتم كربن دارند مثل اسيد اولئيك (شكل 5-4) . روغن (تري گليسريد) داراي ساختار معمولي (شكل 5-5) است كه R از انواع اسيدهاي چرب بدست مي آيد .

فرمول بعضي از مهمترين اسيدهاي چرب به قرار زير است .

اسيد استئاريك CH3 (CH2) 16 COOH

اسيد پالمتيك CH3 (CH2) 14

اسيد اولئيك CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH

اسيد لينوئيك CH3 (CH)4 CH = CH CH = CH = CH (CH2)7 COOH

اسيد لينولينك CH3 CH = CH = CH CH = CH = CH CH = CH = CH (CH2)7 COOH

اسيد ري سيلنوليك CH3 (CH2)5 COH HCH2 CHCH = CH (CH2)7 COOH

اسيد الئوستريك CH3 (CH2)3 CH = CH CH = CH CH = CH (CH2)7 COOH

روغنهاي طبيعي داراي يك تري گليسريد كه از گليسرول و يك اسيد چرب ساخته شده باشد نيستند بلكه داراي مخلوطي از تري گليسريدهايي هستند كه از اسيدهاي چرب مختلف آمده است . جدول 5-1 تركيب بعضي از روغنهايي كه بيشتر استفاده مي شوند را نشان مي دهد ]1[

تركيب روغن از روي نام روغن مشخص است بجز مواردي مثل روغن بزرك كه از PLAX بدست مي آيد و روغن TALL كه محصول فرعي ساخت كاغذ KRAFH از PULP چوبي است.

روغنها به سه دسته روغنهاي خشك شوند ،نيمه خشك شونده و غير خشك شونده تقسيم مي شوند . روغنهاي خشك شونده در اثر تماس با هوا فيلم جامد نسبتاً سخت ايجاد مي نمايند . روغن هاي نيمه خشك شونده فيلم هاي TACKY و روغنهاي غير خشك شونده عمدتاً بصورت مايع و باقي مي مانند اينكه روغن به كداميك از اين سه دسته تعلق دارد عمدتاً به مقدار پيوند دوگانه كربن – كربن يا عدم اشباع اسيدهاي چرب مانند اين روغنها بستگي دارد .

مكانيزم خشك شدن يا پيوندعرضي روغن كاملاً پيچيده و شامل اكسيد شدن پيوندهاي دوگانه است كه با ايجاد راديكال آزاد شروع مي شود . راديكال ملكولي است كه داراي الكترون غير اشتراكي باشد پروكسيدها و هيدرپروكسيدها (ROOH) كه معمولاً به مقدار كم وجود دارند به طور جزئي عامل ايجاد راديكالهاي آزاد هستند (شكل 5-6)

اين راديكالها آزاد اتم هيدروژن را به سمت ملكول متيلن CH2 در مجاورت پيوند دوگانه مي نمايد .

بنابراين در يك يا چند گروه از اسدهاي چرب روغن ، توليد راديكال آزاد مي نمايند . دو راديكال آزاد روي دو ملكول تري گليسريد مجزا با هم تركيب مي شوند تا ذره خنثي ايجاد نمايند بنابراين اين واكنشهاي انتشار و تراكم زنجيره (پيوند عرضي= CROSS LINKING) آغاز مي شود كه منجر به افزايش جزئي وزن ملكولي و توليد فيلم جامد نسبتاً سخت مي شود . كل فرايند به نام اكسيد اسيون خود بخود معروف است .

سرعت واكنش اكسيد اسيون خود بخود مي تواند كاملاً كم باشد كه براي سرعت بخشي از كاتاليست استفاده مي شود اين كاتاليست يا «خشك كن» اغلب نمك هاي اسيدهاي كاتانويك يا نفتنيك است . بعضي از آنها نظير نمكهاي كبالت و منگنز عمدتاً پيوند عرضي در سطح پوشش را كاتاليزه نموده كه به خشك كن هاي سطحي معروفند . ديگر كاتاليست ها نظير نمكهاي زيركونيم ، پيوند عرضي در حجم پوشش را كاتاليزه مي نمايند و به خشك كن هاي حجمي معروفند .

هر چند پوششهاي پايه روغني با فرمول صحيح طي چند ساعت خشك و قابل لمس مي شوند فرايند پيوند عرضي اكسيد اسيون تا چند سال مي تواند ادامه يابد واكنش راديكالهاي آزاد ممكن است منجر به تورق پيوند و در نتيجه محصولات فرعي با وزن ملكولي پايين ايجاد نمايد . بنابراين پوششهاي پايه روغني با روغنهاي خشك شونده طي گذشت چند سال ، ترد و بيرنگ مي شوند .

بر خورد با پوششهاي داراي چسب هايي كه فقط از روغنهاي طبيعي درست شده اند نسبتاً نادر است وقتي اين پوششها به تنهايي استفاده شوند اين روغن ها پوششهايي نرم (ولي با گذشت زمان ترد خواهند شد) ، مقاومت ضربه ، مقاومت سايش و مقاومت شيميايي ضعيفي دارند . با اينحال اين روغنها به صورت گسترده در دسته بعدي پوششها ـ الكيدها و استرهاي اپوكسي استفاده مي شوند .

الكيدها و اپوكسي استرها :

5 . 2 .1 الكيدها :

الكيدها يكي از پاهاي ثابت صنعت پوشش در عمده قرن بيستم بوده است . عليرغم منافع پوششهاي پيچيده كاراتر نظير اپوكسي و يورتانها ، الكيدها همچنان در بازار براي نگهداري ساختمانها و تجهيزات صنعتي به كار مي روند. با اينحال حركت به سمت قانونهايي كه استفاده از پوششهايي كه داراي كمترين تركيبات آلي فرار هستند را توصيه مي نمايد نهايتاً ممكن است منجر به افول آنها گردد .

الكيدها در اصل پلي استرهاي اصلاح شده با روغن هستند كه از واكنش پوليولها ، اسيدهاي دو بازي و اسدهاي چرب (يا روغنهايي كه از اسيد چرب درست شده اند) ايجاد مي شوند . هر چند پوليولهاي متنوعي مي توانند در اينجا استفاده شوند دو تا از متداولترين آنها گليسرول (شكل5-3) و پنتا اري تريتول(شكل 5-7) مي باشد . متداوليترين اسيد دو بازي به صورت انيدريدي استفاده مي شود و داراي انيدريد فتاليك (شكل5-8) مي باشد . اسيد ايزوفتاليك (شكل 5-9) نيز تا حدي متداول است.

براي توليد الكيدها دو فرايند وجود دارد . فرايند مونوگليسريد و فرايند اسيد چرب ، دو فرايند مونوگليسريد روغن (نظير روغن بزرك) با پوليول (معمولاً گليسرول) پخت مي شوند كه منجر به واكنش TRANSESTRIFICATION براي ايجاد مونو گليسريد مي گردد (شكل5-10) وقتي مونوگليسريد تشكيل شد اسيد DIBASIC نظير انيدريد فتاليك اضافه مي شود . گروههاي اسيد (يا انيدريد) انيدريد فتاليك با گروه هيدروكسيل مونو گليسريد واكنش و ايجاد پلي استرهاي اصلاح شده با روغن يا الكيدها را مي دهد .

اگر مطلوبست كه از پوليولي غير از گليسرول استفاده شود واكنش بالا نمي تواند استفاده شود . در اين حالت فرايند اسيد چرب استفاده نمي شود كه در آن بجاي روغن ها (تري گليسريدها) از اسيدهاي چرب استفاده مي شود و اسيدهاي چرب ، پوليولها و اسيدهاي DIBASIC در محفظه در يك مرحله واكنش مي دهند .

دو روش همپوشان براي دسته بندي الكيدها وجود دارد : ممكن است الكيدها برحسب خشك شونده يا غيرخشك شونده (گاهي به عنوان الكيد شونده يا غير اكسيد كننده ناميده مي شوند) يا از روي مشخصه طول روغن شناخته شوند.

الكيدها عمدتاً با واكنش اكسيد اسيون خودبخود كه قبلاً براي روغنهاي طبيعي كه از آنها ساخته مي شوند توضيح داده شد گيرش مي يابند . بنابراين الكيدها برپايه روغنهاي خشك شونده (روغنهايي كه اسيدهاي چرب آنها با پيوندهاي دوتايي كربن ـ كربن CONJUGATED شده است) نظيرروغن بزرك براي ايجاد فيلم جامد ، خشك يا اكسيد مي شوند بنابراين براي استفاده بصورت پوشش مناسب هستند . در مقابل الكيدهاي برپايه روغنهاي اشباع شده خشك شونده ، گيرش نمي يابند .

بلكه عمدتاً بصورت مايعات ويسكوز باقي مي مانند اين الكيدها براي پوشش دهي مناسب نيستند بلكه اغلب به عنوان نرم كننده استفاده مي شوند .

طول روغن اشاره به طول زنجيره اسيد چرب (يعني C16 برحسب C18 ) ندارند بلكه به مقدار واقعي روغن (يا اسيد چرب) مصرف شده برحسب درصد وزني .

الكيدها با طول روغن بزرگتر از 60 (%60 وزني روغن) الكيدهاي روغن طويل ناميده مي شوند الكيدهاي داراي حدود %60-40 روغن ، الكيدهاي روغني متوسط هستند و آنهايي كه كمتر از 40 درصد روغن دارند الكيدهاي روغني كوتاه هستند .

در صورتيكه تمام موارد ديگر يكسان باشند الكيدهاي روغني طويل داراي واكنش سطحي كمتر و بنابراين خواص خيس كنندگي بهتري نسبت به الكيدهاي روغني كوتاه مي باشند . آنها more tolerant of marginally prepared surfaces و آلودگيهاي آلي قابل حل نظير روغن و گريس را بهتر بلند و جابجا مي كنند . همچنين بهتر قادر به نفوذ و احاطه مقادير كم زنگ يا پوسته مي باشد(نسبت به الكيدهاي با روغن كوتاه فيلم نرمتر و قابل انعطاف تري (حداقل در ابتدا) ايجاد مي كنند) . دسته دوم براي (پرايمرزني در مغازه) استفاده مي شوند كه سريعاً خشك شده و به محل كا ر، منتقل تا در آنجا نصب و رنگ بعدي روي آن زده شود .

با اين حال چون عمل آمدن با اكسيژن براي رزين هاي الكيدي چند سال طول مي كشد خواص نهايي پوشش با خواص اوليه ممكن است بسيار متفاوت باشد . الكيد روغن طويل كه داراي مقدار زيادي روغن خشك شونده باشد طي سالها مي تواند تردتر از الكيدهاي با روغن كوتاه داراي مقدار كمي روغن خشك شونده شود . اين مطلب نشان مي دهد كه نمي توان در مورد خواص گروهي از پوششها به صورت كلي بحث كرد . تغييرات ساخت مي تواند اثرات زيادي بر خواص پوشش حاصل نسبت به خواص آن گروه ايجاد نمايد .

در بسياري از كاربردها ، الكيدها يك پوشش همه كاره هستند . با اين حال عمدتاً بخاطر اينكه اساس پوشش بر اتصالات نسبتاً فعال استري بيشمار استوار است الكيدها در برابر قلياها مقاومت ضعيفي دارند . واكنش اسيد و الكل براي ايجاد استر يك واكنش برگشت پذيراست بويژه تحت شرايط قليايي مرطوب تخريب برگشت پذير استر به الكل و اسيد ، هيدروليز يا صابوني شدن ناميده مي شود . چون واكنش تحت شرايط قليايي اتفاق مي افتد نمك اسيد بجاي اسيد آزاد تشكيل مي شود . نمك اسيد براحتي با روشهاي آناليز آشكار شدني است در نتيجه صابوني شدن مشخص مي شود.

علاوه بر صابوني شدن ، الكيدها به حمله شيميايي و نور خورشيد (در پيوند دوگانه باقيمانده) حساس هستند . مواد شيميايي خاصي نظير اسيدهاي معدني مي تواند به پيوندهاي دوگانه اضافه شود . عدم اشباع نيز محلهايي براي اكسيد اسيون و واكنش راديكالهاي آزاد فراهم مي نمايد شكست ديگري كه در الكيدها اتفاق مي افتد موج برداشتن است كه زماني اتفاق مي افتد كه سريعتر از داخل خشك مي شود در اينحالت سطح منقبض مي شود و چون داخل هنوز «خميري» است بهمراه انقباض سطح ، كشيده مي شود در نتيجه موج ايجاد مي شود اين حالت در موردي اتفاق مي افتد كه پوشش ، بيش از اندازه ضخيم باشد يا اينكه سرعت خشك كن هاي سطح و داخل ، مساوي نباشد . راه هاي زيادي براي اصلاح خواص اكسيدها وجود دارد از جمله فنليكها ، استايرن ها ، وينيل تولوئن و رزين هاي سيليكوني .

رزين هاي فنلي توسط واكنش فنل جانشيني با فرمالدئيد ايجاد مي شوند (شكل 5-11) و به مقدار كم براي بهبود چسبندگي ، سختي و مقاومت خوردگي الكيدها به آن اضافه مي شوند . الكيدهاي فنلي گاهي پرايمرهاي فلزي اونيورسال ناميده مي شوند چرا كه مي توانند با انواع مختلفي از پوش هاي پايه حلالي بدون ترس از بلند شدن و موج برداشتن كه گاهي در پوششهاي الكيدي اصلاح شده نسبتاً حساس به حلال اتفاق مي افتد پوشش مجدد داده مي شوند .

رزين هاي الكيدي مي توانند با پختن اضافه نيز اصلاح شوند كه با استايرن (شكل 5-12)يا وينيل تولوئن (شكل 5-13) واكنش داده شوند كه باعث ايجاد رزين هاي با وزن ملكولي سنگينتر مي شود كه سرعت خشك شدن را سريعتر و مقاومت در برابر رطوبت و قليايي را تا حدي زياد مي نمايد . با اصلاح و ينيلي ، مقاومت كافي در برابر حلالها و هيدروكربن هاي آليفاتيك نظير روغن و گريسها ايجاد نخواهد شد . الكيدها با رزين هاي سيليكوني نيز اصلاح مي شوند . مزيت اصلي آنها عبارتست از دوام بيشتر و مقاومت حرارتي.

استرهاي اپوكسي :

از نظر فني، استرهاي اپوكسي يك نوع الكيد اصلاح شده تلقي مي شوند ولي چون استر اپوكسي ناميده مي شوند نه الكيدهاي اصلاح شده با اپوكسي ، در اينجا قسمت جداگانه اي برايشان در نظر گرفته شده است .

پوشش هاي با رزين اپوكسي يكي از مهمترين پوششهاي كارا مي باشد . استرهاي اپوكسي پوششهاي اپوكسي نيستند و نبايستي با آنها قاطي شوند لذا بهتر است الكيدهاي اصلاح شده با اپوكسي ناميده شوند .

از نظر شيميايي ، گروه عامل اپوكسي (كه گروه اكسيران هم ناميده مي شوند) حلقه سه عضوي از دو اتم كربن و يك اتم اكسيژن است . بيشتر رزين هاي اپوكسي براساس اتردي گليسيريل بي فنل A (DGEBA) درست شده اند كه داراي ساختاري مشابه (شكل 5-14) مي باشد . رزين هاي اپوكسي متداول ، محصولات تراكم DGBEA با ساختار مشابه (شكل 5-15)هستند كه n معمولاً 1 تا 12 است . رزين ها داراي گروه هيدروكسيل و اكسيژن هستند كه با گروه اسيد كربوكسيليك اسيد چرب الكيد واكنش داده و استر اپوكسي ايجاد مي كنند . اين رزينهاي اپوكسي تا حدي با همديگر واكنش داده (گروه هيدروكسيل دوم ملكول با گروه اكسي ران ملكول دوم واكنش مي دهد) كه با اتخاذ روش پخت مناسب ، اين كار به حداقل مي رسد .

خواص استرهاي اپوكسي بسته به طول روغن الكيدها ، بسيار متنوع است . استرهاي اپوكسي با طول روغن زياد بيشتر شبيه الكيدها هستند و در حلالهاي آليفاتيك نظير الكلهاي معدني قابل حل هستند استرهاي اپوكسي با طول روغن كوتاه بيشتر شبيه اپوكسي هستند و نياز به حلالهاي قويتر آروماتيك نظير گزيلن دارند با اينحال حتي استرهاي اپوكسي با طول روغن كوتاه نيز بيشتر شبيه الكيدها هستند تا اپوكسي .

استرهاي اپوكسي در مقايسه با الكيدها مي توانند با مزاياي متعدد و البته معايب ضمني آنها ساخته شوند مي توانند سريعتر خشك شوند و فيلم هاي سخت تر با چسبندگي بهتر و مقاومت بهتر شيميايي (هر چند به صابوني شدن حساس هستند) ايجاد نمايند .

هر چند از نظر خواص فزيكي و شيميايي سخت به اپوكسي هاي واقعي ضعيفترند كاربرد آنها راحتر و سخت به آلودگي سطحي كم ، حساس نيستند ولي متاسفانه مشابه اپوكسي ها در برابر آفتاب ، گچي مي شوند . در مقايسه معايب و مزاياي اپوكسي با الكيدها ، از لحاظ نوع شكست ، يكسان هستند .

5 .3 اپوكسي ها :

وقتي رزين هاي اپوكسي اولين بار در اوايل دهه 1940 مورد مصرف تجاري قرار گرفتند به صورت چسب استفاده مي شدند . امروزه آنها مهمترين گروه پوشش هاي ترموست كارا هستند . اپوكسي به صورت پوشش دو جزئي عمل آمدني در محيط ، به صورت سيستم پخت در دماي بالا ، به صورت اسپري سريع عمل آمدني صد درصد جامد و حتي به صورت پوشش مواد پودري ساخته مي شوند . در مقايسه با الكيدها و استرهاي اپوكسي ، چسبندگي مقاومت خوردگي و شيميايي و خواص فيزيكي و مكانيكي بهتر دارند .

وزن ملكولي رزين هاي اپوكسي از 400 (1= n) تا حدود 4000 (12=n) در شكل 15-5 است با افزايش وزن ملكولي ، اكسي والان وزني (تعداد گرم رزين هاي يك اكسي والان گروه اپوكسي) نيز زياد مي شود . در بعضي رزين هاي اپوكسي با وزن ملكولي بسيار بالا (50000-15000) اپوكسي بقدري كم است كه (گروه اكسي ران ، دو انتهاي ملكول بزرگ را تشكيل مي دهد) .

كه رزين در واقع شبيه الكل داراي چند عامل است . اين رزينها ، رزينهاي فنوكسي ناميده مي شوند كه به عوامل عمل آورنده نيازي ندارند وقتي به عنوان پرايمر SINGLE – PACKED باشند مقاومت شيميايي و چسبندگي خوبي دارند و در بعضي موارد ، مقاومت ضربه وسايشي آنها از اپوكسي هاي ترموست دو جزئي بيشتر است .

وقتي n ، 1 يا كمتر باشد رزين ها ، مايعات و يسكوز هستند اگر n حدود 2 باشد رزين ، جامد آمورف با اكي والان وزني اپوكسي حدود 500-450 (وزن ملكولي 1000-900) كه در حدود C 75-65 نرم يا ذوب مي شود مي باشد . اين رزينها معمولاً به صورت محلولهاي با درصد جامد بالا (حدود %70) در حلالهاي آروماتيك يا كتوني فروخته شده و براي توليد پوشش هاي اپوكسي دو جزيي عمل آمدني در محيط كه امروزه استفاده مي شوند كاربرد دارند.

چون رزين هاي اپوكسي داراي وزن ملكولي پايين و در واقع ، مايعات ويسكوزهستند تنها وقتي كه پيوند عرضي ايجاد نموده مواد با وزن ملكولي بالاتري ايجاد نمايند پوشش هاي خوب ايجاد مي كنند هر چند بعضي از اين واكنش هاي ترموست بر گروه دوم هيدروكسيل در شاخه اصلي رزين اپوكسي استوار است بيشتر آنها داراي گروههاي اپوكسي انتهايي بسيار فعال هستند اين گروهها قادر به واكنش با تقريباً هر ملكولي كه اتم هيدروژن فعال داشته باشد از جمله آمينها ، اسيدهاي كربوكسيليك ، فنليك ها ، رزين هاي آميني ، انيدريدها و ايزوسياناتها مي باشد. خواص لايه عمل آمده ، بستگي عمده به نوع عامل عمل آوردني مورد استفاده دارد .

5 . 3 .1 عامل هاي آميني و آميدي عمل آورنده رزين هاي اپوكسي :

آمينها و آميدهاي داراي گروه آميني جزو عمده ترين عوامل عمل آورنده پوششهاي اپوكسي كاراي صنعتي كه در محيط گيرش پيدا مي نمايند هستند . آمينهاي اوليه آليفاتيك و سيكلوآليفاتيك با رزين اپوكسي با مكانيزمي مطابق شكل 5-16 واكنش مي دهد .

آمين ثانويه اي كه به اين ترتيب توليد مي شوند با سرعت كمتري بواسطه (HINDRANCE) ممانعت استئاريك با ملكول ديگر اپوكسي واكنش مي دهد .

آمينهاي ساده آليفاتيك اصلاح نشده نظير تري آمين دي اتيلن (DGTA) (شكل 5-17) بسيار فعال مي باشد و منجر به ايجاد پوششهايي با عمر پس از مخلوط كوتاه مي شود چون DETA دو هيدروژن آمين اوليه و سه هيدروژن آمين ثانويه با تعداد گروههاي عامل 5 دارد پوشش با دانسيته پيوند عرضي بسيار بالا با مقاومت شيميايي و حرارتي عالي و استحكام پيوستگي عالي ايجاد مي نمايد با اين حال بخاطر مقدار بالاي پيوند عرضي ، انعطاف پذيري و مقاومت ضربه آسيب خواهد ديد .

جايگزين هاي مهم ديگر عوامل آميني ساده كه عامل پيوند عرضي هستند پلي آميدها مي باشند كه از واكنش آميني نظير DETA با اسيدهاي چرب دي مر براي ايجاد پلي آميدهاي منتهي به آمين ايجاد مي شوند . اسيدهاي چرب دي مر ،اسيد هاي كربوكسيليك با وزن مولكولي نسبتاً بالا هستند كه از واكنش دو اسيد چرب C18 بدست مي آيند . وقتي اين اسيدهاي دي مر با DETA يا آمين هاي ديگر داراي چند گروه عامل واكنش مي دهند پلي آميدهاي داراي گروه عامل آميني توليد مي شود .

هر چند اين عوامل پيوند عرضي گروه عامل آميدي دارند گاهي اطلاق عامل پيوند عرضي به پلي آميد تا حدي گيج كننده است چون گروه فعال واقعي ، گروههاي آميني هستند (بويژه گروههاي آمين اوليه در دو انتهاي مولكول) .

مشابه adduct هاي آميني انواع مختلفي از پلي آميدهاي ايجاد كننده پيوند عرضي در بازار موجود است كه تا حدي از نظر خواص با محصول نهايي اپوكسي متفاوتند . چون تمام پلي آميدها ملكولهاي بسيار بزرگتري نسبت به پيوند دهنده هاي عرضي آميني ساده هستند و چون فاصله بسيار بيشتري بين گروههاي آميني اصلي terminal بسيار فعال وجود دارد دانسيته پيوند عرضي پوشش اپوكسي پلي آميد بسيار كمتر از اپوكسي عمل آمده با آمين است . سرعت واكنش ، پائين تر ، عمر پس از مخلوط كردن بيشتر و نسبت حجم مخلوط معمولاً 1:1 يا 2:1 و سمي بودن و blushing و خطاهاي ناشي از نسبت مخلوط ، كاهش يافته(ولي حذف نشده اند) .

براساس خواص فيلم هاي گيرش يافته ، اپوكسي هاي پلي آميد معمولاً فيلم انعطاف پذير تر با دانسيته كمتر پيوند عرضي نسبت به اپوكسي هاي عمل آمده با آمين ايجاد مي كنند . انعطاف پذيري و مقاومت ضربه و چسبندگي بهبود مي يابد . با اين حال مقاومت شيميايي و مقاومت در برابر حلال مطلوب نيست هر چند كه هنوز در مقايسه با بسياري از پوششهاي عمومي ، خوب است . تركيب سهولت كار برد نسبي و خواص فيزيكي و شيميايي خوب ، پوششهاي اپوكسي پلي آميدي را يكي از workhorse هاي پوششهاي صنعتي عمومي نموده است . همچنين در بعضي پوششهاي خاص نظير صنايع غذايي ، دريايي و آستري هاي آلي غني از روي .

عوامل پيوند عرضي آميد و آمين بواسطه واكنش با اسيدهاي چرب داراي يك گروه عامل بجاي اسيدهاي چرب ديمري ، با پلي آميدهاي داراي وزن ملكولي پايين ايجاد مي شوند . در مقايسه با آمينهاي ساده اصلاح نيافته ، آميد و آمينها ، وزن ملكولي بالاتر و تعداد گروه عامل كمتري دارند .

واكنش پيوند عرضي عمدتاً در گروه تكي آمين اصلي در انتهاي آميني ملكول با سرعت واكنش بسيار كمتر ناشي از آمينهاي ثانويه اي ممكن است در حجم ملكول باشند پيشرفت مي نمايد . دانسيته پيوند عرضي در مقايسه با اپوكسي ساده عمل آمده با آمين ، بسيار كم است و حتي كمتر از اپوكسي پلي آميد . چنين پوششهايي عمر پس از مخلوط بسيار طولاني دارند ، به كندي گيرش پيدا مي نمايد و انعطاف پذيري و مقاومت ضربه بهتري حتي نسبت به اپوكسي پلي آميدي دارند . در حاليكه مقاومت شيميايي آنها قابل مقايسه با اپوكسي پلي آميدي (و تا حدي برتر از اپوكسي عمل آمده با آمين) است مقاومت حلالي آنها به طور قابل ملاحظه اي ضعيفتر است .

ketimin ها نوع تقريباً خاصي از عوامل گيرش هستند كه عمر پس از مخلوط طولاني و يسكوزيته رنگ زني پايين بويژه در آنها مهم است . ketimin ها عوامل گيرش blicked در نظر گرفته مي شوند و بواسطه واكنش كتون داراي وزن ملكولي پايين مثل متيل اتيل كتون (MEK) با آمين اوليه آليفاتيك ساخته مي شوند . ساختار يك ketimin متداول كه از MEK ساخته مي شود در شكل 5-18 نشان داده شده است .

چونketimin ها آمين هاي سه تايي هستند در مقابل گروههاي اپوكسي فعاليت بسيار كمي نشان مي دهند در اثر تماس با رطوبت اتمسفر دچار تجزيه شده ، تشكيل آمين اوليه و در مثال بالا MEK مي دهند . MEK از فيلم فرار مي نمايد در نتيجه آمين اوليه را آزاد مي گذارد تا با رزين اپوكسي واكنش بدهد .

آمين هاي سيكلو آليفاتيك گروه خاصي از آمين هاي آليفاتيك هستند . دو مثال از آمين هاي سيكلوآليفاتيك ، سيكلو هگزان دي آمين (شكل 5-19) و ايزوفوران دي آمين (شكل 5-20) است . وقتي آمين هاي سيكلو آليفاتيك بواسطه اسيدهاي آلي كه نقش سريع كننده دارند اصلاح شوند گيرش كافي در حوالي دماي انجماد اتفاق مي افتد . هر چند اينها كمتر فرار هستند و بنابراين اين نسبت به cyclic counter part – non هاي خود less irritating هستند . هنوز هم اغلب با مقدار كمي اپوكسي داراي وزن ملكولي بسيار پايين براي كاهش فراريت و blushing واكنش داده مي شوند . علاوه بر گيرش دماي پايين ، داراي چسبندگي خوبي به سطوح مرطوب مي باشند بعلاوه مقاومت بهتر شيميايي ، حلال و رطوبت مربوط به اپوكسي ، با اين حال تمايل به تردي دارند .

mannich base ها نوع ديگري از عوامل گيرش براي حصول گيرش دماي پايين و چسبندگي به سطوح damp است . mannich base ها توسط واكنش بين متيل فنل و آمين اوليه داراي چند گروه عامل ايجاد مي شود . هيدروكسيل فنلي شتاب دهنده قدرتمندي براي واكنشهاي epoxy – ring – opening هستند .

پوششهاي پودري گروه خاصي از پوششهاي اپوكسي هستند كه حلال ندارند و به صورت پودر تهيه مي شوند . رزين اپوكسي ، رنگدانه و عوامل گيرش مخلوط و بواسطه ذوب در اكسترودرها تركيب و سپس سرد و به صورت پودرهاي يكنواخت آسياب مي شوند . پودر virgin ، tg به اندازه كافي بالا دارد كه حين نگهداري به صورت جزئي ذوب نخواهد شد . اين پوششها توسط دستگاههاي خاص يا روي زير لايه داغ يا در دماي اطاق اعمال مي شوند كه سپس پخت خواهند شد تا به سيلان و حداكثر پيوند عرضي برسند . عامل گيرش كه معمولاً در پوشش پودر اپوكسي استفاده مي شود دي سيان دي آميد (شكل 5-21)است . پوششهاي پودري در ساخت تجهيزات اوليه بي شماري (OEM) نظير جعبه ها و لوازم برق و بويژه در خطوط لوله زير زميني كاربرد دارند .

5 . 3 . 2 انواع شكست اپوكسي :

انواع مختلفي از رزين هاغي اپوكسي وجود دارند كه مي توانند با تعداد زيادتري عوامل گيرش ، واكنش دهند . همچنين تعداد زيادي رنگدانه ، كاتاليست ، افزودني و حلال براي انتخاب وجود دارد . مشكل و گاهي خطرناك است كه راجع به پوشش هاي اپوكسي (يا هر گروه از پوششها) كلي گويي كرد . نويسنده اغلب عبارتي نظير اينرا شنيده است: ( اين مطلب براي اپوكسي ، طبيعي به نظر نمي رسد) . پشتيباني از چنين مشاهداتي اغلب مشكل است مگر اينكه شخص تجربه قبلي در مورد محصول خاص مورد نظر را داشته باشد يا اينكه دسترسي به داده هاي منتشر نشده در مورد خواص فيزيكي و شيميايي پوشش مورد نظر داشته باشد . بعضي نتايج كلي اگر گاهي tentative باشد راجع به كارايي گروههاي خاصي از اپوكسي و راجع به مكانيزمهاي شكست آنها وجود دارد .

در مقايسه با پوششهاي ترموپلاستيك و الكيدها ، اپوكسيها خواص چسبندگي بهتر و مقاومت بسيار بهتر در برابر مواد شيميايي ، حلالها ، آب و دماي بالا دارند . مقاومت ]]] ، انعطاف پذيري و مقاومت سايشي برحسب نوع اپوكسي بسيار متفاوت است . در بعضي موارد، تردي ممكن است مهمترين نقص باشد . مقاومت خوردگي اپوكسي داراي ساخت صحيح معمولاً كاملاً خوب و خيلي بهتر از ترموپلاستيك ها و الكيدها است .

يكي از draw back هاي عمده بيشتر اپوكسي ها ، مقاومت ضعيف در برابر نور خورشيد است بخاطر ساختار آروماتيك اپوكسي ها ، نور ماوراء بنفش داراي طول موج نسبتاً بلند بخوبي بالاتر از ناحيه cut off نور طبيعي خورشيد را جذب مي نمايد . علاوه بر زرد شدن ، جذب نور ماوراء بنفش باعث شكست سطح رزين اپوكسي مي گردد كه منجر به لايه نازكي از ماده گچي ضعيف مي شود . عمق اين تغيير ، بسيار نازك و از خواص فيزيكي و شيميايي پوشش ، detract نخواهد كرد .

اين كار در صورتي كه زيبايي مهم باشد ممكن است objectable باشد همچنين در صورت حذف شدن مي تواند باعث مشكلات جدي در مورد چسبندگي لايه هاي اعمالي بعدي گردد .

گاهي اوقات ممكن است اپوكسي تنها طي يك هفته تماس با محيط بيرون به اندازه كافي گچي شود كه پوششهاي خاصي به خوبي به آن نچسبد . در اين موارد مقدار گچي شدن بقدري كم است كه براحتي قابل مشاهده نيست .

مشكل blush آميني يا آميدي با استفاده از پيوند دهنده هاي عرضي با وزن ملكولي بالاتر نظير adduct هاي آميني و پلي آميدها يا با رعايت زمان induction كاهش مي يابد . با اين حال غير ممكن است كه كاملاً حذف شود . اغلب ، اين مشكل مي تواند با شستن پوشش با آب قبل از اعمال رنگ بعدي ، migitate گردد . اگر روي پوشش در محدوده زماني مورد نظر ، رنگ سازگار با blush (نظير پوشش اپوكسي ديگر) زده شود مشكلي از نظر چسبندگي وجود نخواهد داشت . با اين حال اين يك دانش غير واقعي است چون نويسنده تعداد زيادي blush ديده كه به طور موفق رنگ زده شده هر چند مقدار كمي blush مي تواند باعث شكست جدي شود .

به طور كلي جداي از مشكلات ناشي از blushing و گچي شدن ،روي اپوكسي ها خاص و ديگر پوششهاي ترموست براحتي نمي توان رنگ زد چون صاف و سخت هستند . در صورتيكه رنگ جديد داراي حلال نسبتا ضعيف باشد كه نتواند به سطح اپوكسي گيرش يافته نفوذ يا آنرا نرم نمايد مشكل بيشتر مي شود . سازندگان اغلب به محدوده زماني رنگ زني مجدد اشاره دارند كه بعد از اين مدت ، رنگ زني مجدد مشكل است . اغلب توصيه مي شود سطح توسط بلاست سايشي يا ماسه اي زبر به صورت جزئي خشن شود معمولاً از Applicator براي مالش دادن سطح با حلال قوي يا با اسپري كه چنين حلالي را روي اپوكسي مي پاشد براي نرم كردن جزئي آن قبل از رنگ بعدي استفاده مي نمايند .

مشكل ديگر مربوط به انواع خاصي از اپوكسي ، تنش است . تمام پوششها در موقع گيرش ، تمايل به انقباض دارند كه بويژه براي پوششهاي دو جزئي ترموست نظير اپوكسي ها درست است . اگر بهر دليل جلو انقباض پوشش گرفته شود تنش داخلي زيادي در آن ايجاد مي شود ممكن است در برابر تنشهاي اضافه تر محيطي نتواند مقاومت نمايد در نتيجه ترك يا انواع ديگر شكست در آن اتفاق بيفتد .

بهر حال معمولاً اپوكسي ها براي آزاد كردن تنش ، منقبض مي شوند در صورتيكه اپوكسي روي زير لايه يا پوششهاي خاصي استفاده شود كه داراي استحكام پيوستگي ضعيفي باشد چون آزاد شدن تنش داخلي اپوكسي منجر به انتقال تنش به پوشش زيرين يا زير لايه مي شود اين مسأله مي تواند مشكل ساز باشد . اين تنش انقباض گاهي مي تواند منجر به شكست عمده پيوستگي (شكافته شدن) لايه زيرين شود . يك مثال كلاسيك در اين نوع شكست ، استفاده از اپوكسي دو جزئي پايه حلالي بعنوان پوشش نهايي روي پركننده هاي block وينيل latex روي ديواره هاي ساختماني مي باشد . پركننده هاي block (داراي رنگدانه) استحكام پيوستگي ضعيفي دارند و نسبت به حلالهاي نسبتاً قوي در اپوكسي نيز حساس است .

مشكل ديگر اپوكسي داراي دانسيته بيشتر پيوند عرضي (يا هر پوشش با دانسيته زياد پيوند عرضي) ، تردي ذاتي آنهاست . معمولاً روي سطوح ضخيم ثابت نظير فولاد ساختماني سنگين اگر ضربه نخورد مشكلي ايجاد نمي شود ولي اگر زير لايه در wind شديد ، flex نمايد يا تحت تأثير انقباض و انبساط نيروهاي حرارتي قرار گيرد پوشش قادر به flex با آن نخواهد بود .

در اين حالت ، يكي از اين دو اتفاق بسته به مقدار چسبندگي به زير لايه ممكن است بيفتد .

اگر پوشش چسبندگي marginal به زير لايه داشته باشد تنش سادگي با جدايش پوشش از زير لايه آزاد مي شود . اگر پوشش نازك (mil 2-1) باشد ممكن است بصورت پوسته هاي كوچك جدا شود (come off) اگر ضخيم (mil 5>= ) باشد بصورت قطعات بزرگ جدا شود .

هيچ كدام از انتخاب ها مطلوب نيست .

مشكل احتمالي ديگر در مورد اپوكسي ها يا هر پوشش ديگر كه عمر پس از مخلوط فقط چند ساعته دارند به كارگيري پوشش در نزديكي انتها يا اندكي پس از اين زمان است . مهم است بخاطر بسپاريم كه واكنش رزين اپوكسي و پيوند دهنده هاي عرضي بلافاصله پس از مخلوط كردن دو جزء شروع مي شود . تركيب شيميايي رنگ در ظرف ، مدام تغيير مي كند و رنگي كه دو ساعت پس از مخلوط كردن زده شود در مقياس ملكولي مشابه رنگي كه دو دقيقه پس از مخلوط كردن اعمال شود نيست . بيشترين اختلاف بين رنگ «دو دقيقه اي» و «دو ساعتي» ، وزن ملكولي و ويسكوزيته است . اين دوعامل مرتبط اثرات مهمي برسيلان و خيس كردن پوشش دارند . هر چند تشكيل incipient فيلم سه جزئي داراي پيوند عرضي احتمالاً منجر به افزايش كشش سطحي مي شود اگر روي سطح فلزي زده شود كشش سطحي پوشش ، هنوز كمتر از زير لايه است و خيس كردن به صورت تئوري اتفاق مي افتد . با اين حال ، مقاومت در برابر سيلان در نتيجه افزايش و يسكوزيته هنوز مانع از خيس كردن زير لايه توسط پوشش مي باشد . كاملاً ممكن است كه نواحي خاصي داراي چسبندگي ضعيف بسادگي بعلت طول دوره زماني از مخلوط كردن تا زدن رنگ وجود داشته باشد . توضيح بالا در مورد انواع شكست با اين فرض است كه اعمال رنگ ، ايرادي نداشته باشد .

عقيده عمومي از جمله نويسنده بر اين است كه عمده شكست رنگها در اثر خطاهاي نقاش است با اين حال اين عقيده با مشاهدات piecemeal و تجربيات خاص ، Glean شده است و كوشش براي اطلاق درصد واقعي به تعدا شكست هاي ناشي از نقاش ، كاملاً فرضي است . براساس تجربيات نويسنده مطمئناً بيش از نصف تمام شكست پوششها مربوط به نقاش است . اپوكسها بواسطه همان خطاهاي نقاش كه بر كارائي ديگر پوششها اثر مي گذارد شكست مي خورند . پوششهاي مدرن با كارايي بالا نسبت به پوششهاي ساده نظير الكيدهاي پايه روغني ، كمتر به نقاش FORGIVING هستند . آماده سازي سطح ضعيف رقيق كردن بيش از حد ، تفنگ اسپري ضعيف ، آلودگي يا رنگ زدن موقعي كه هوا بيش از اندازه گرم ، سرد يا مرطوب است يا اينكه پوشش ، بيش از اندازه نازك يا ضخيم باشد مي تواند منجر به شكست اپوكسي شود بعلاوه در پوششهاي دو جزئي خطاي خاص مربوط به نقاش وجود دارد .

يكي از متداولترين اين خطاها ، مخلوط كردن نادرست اپوكسي است كه در پوششهاي اپوكسي گيرش يافته با آمين كه نسبت مخلوط بين دو جزء ، DIS PARTE نظير 10 قسمت جزء A به 1 قسمت جزء B است محتمل تر مي باشد . احتمال خطاهاي مخلوط كردن در پوششهايي كه نسبت مخلوط ساده نظير 1=1 يا 1=2 دارند چندان زياد نيستند . با اين حال نويسنده بيش از يك مورد شكست پوشش مشاهده نموده كه ناشي از اضافه كردن يكي از اجزاء پيونده دهنده عرضي (يا مبدل) بوده است . در موقع آناليز پوشش اپوكسي از نظر خطاهاي احتمالي در مخلوط كردن دو مورد بايستي دقت شود : اول اينكه چون پوشش در محل (كارگاه)و نه آزمايشگاه مخلوط مي شوند انحرافات جزئي از نسبت مخلوط ايده آل ، محتمل مي باشد . اگر پوشش به گونه اي است كه بايستي با نسبت دقيق 00/1 گالن جزء A با 00/1 گالن جزء B مخلوط شود و گرنه شكست اتفاق خواهد افتاد تجاري بودن اين محصول ، جاري سؤال دارد .

عامل دوم هنگام بررسي مخلوط شدن ناصحيح رنگ مورد نظر اين است كه آيا سازنده رنگ را به صورت صحيح توليد نموده است يا نه . اينكه پوشش ، رزين كمتري نسبت به مقدار مورد نظر دارد لزوماً به اين معني نيست كه نقاش مقصر است . اشتباه ممكن است در كارخانه سازنده اتفاق افتاده باشد .

خطاهاي ديگر اعمال اپوكسي ، عدم رعايت زمان INDUCTION (كه ممكن است BLUSHING يا شكست چسبندگي ميان لايه اي ايجاد نمايد) به كارگيري پوشش در يا خارج از محدوده زماني مجاز پس از مخلوط كردن (كه منجر به شكست چسبندگي مي شود)و اعمال رنگ بعدي در خارج از محدودة زماني مجاز (كه احتمالاً منجر به شكست چسبندگي ميان لايه اي مي شود) مي باشد .

5 . 4 اپوكسي هاي اصلاح شده :

شيمي اپوكسي بسيار انعطاف پذير است و انواع عوامل گيرشي و مسيرهاي واكنش ، بقدري بيشمار است كه نمي توان همه را در كتاب حاضر آورد . با اين حال چند كلاس مهم اپوكسي هاي اصلاح شده كه محقق شكست پوشش احتمالاً با بيشتر آنها برخورد خواهد داشت در اينجا گفته مي شود .

5 . 4 . 1 اپوكسي هاي اكريليك :

كلمه اپوكسي اكريليك ممكن است INCONGRUOUS به نظر برسد چون اكريليك ها اغلب به عنوان پوششهاي پايه آبي نرم و اپوكسي ها به عنوان پوششهاي پايه حلالي سخت در نظر گرفته مي شوند . همچنانكه سه عضوي اپوكسي تمايل زيادي به گروههاي عامل داراي هيدروژن فعال دارد ممكن است با اسيدهاي كربوكسيليك نيز واكنش دهد .

اگر گروه اسيدكربوكسيليك به رزين اكريليك متصل باشد اپوكسي اكريليك ايجاد شده است . اين پوشش براي گيرش كامل نياز به كاتاليست و پخت در دماي نسبتاً بالا دارد. چنين پوششهايي داراي خواص بين اكريليك و اپوكسي هستند و تمايل به سختي ، چسبندگي و مقاومت سايشي بهتري نسبت به اكريليك و پايدار در برابر نور و انعطاف پذيري بهتر نسبت به اپوكسي ها دارند .

5 . 4 . 2 اپوكسي هاي قطران :

اپوكي هاي قطران گروه مهمي از اپوكسي ها هستند كه بخاطر خواص ممانعت خوب، مقاومت نسبتاً خوب شيميايي و رطوبت و قيمت نسبتاً ارزان بصورت گسترده در صنايع آب و SEWAGE استفاده مي شوند . PITCH هاي قطران تصفيه شده با نسبت تقريبي دو يا سه برابر مقدار اپوكسي / پيوند دهنده عرضي استفاده مي شوند . قطران و عوامل پيوند دهنده عرضي به صورت يك جزء درآمده ، رزين اپوكسي جزء دوم را تشكيل مي دهد . بسياري از عوامل گيرشي كه قبلاً توضيح داده شد مي توانند استفاده شوند . هر چند مقدار قطران بالاتر باشد منجر به پوششهاي نرمتر با گيرش آهسته تر و با مقاومت شيميايي و حلالي كمتر مي شود در حاليكه اپوكسي بيشتر منجر به پوشش تردتر ، سخت تر و گيرش سريعتر مي شود .

خواص اپوكسي ها اصلاح نشده ناشي از عوامل گيرش مختلف در اپوكسي هاي قطران نيز قابل مشاهده است آمين ها پوشش با گيرش سريعتر و فيلم سخت تر مقاومتر به سايش داراي مقاومت شيميايي ايجاد مي كنند در حاليكه سيستم هاي پلي آميد معمولاً انعطاف پذيري و خواص خيس كنندگي بهتري ايجاد مي كنند . در فاضلابها ، مزيت ديگر آمين ها ، مقاومت بهتر در برابر سولفيد هيدروژن و باكتريها است .

اپوكسي هاي قطران معمولاً به رنگ سياه هستند و مقاومت ضعيفي در برابر ماوراء بنفش داشته در برابر نورخورشيد ، برنزه مي شوند . همچنين رنگ زدن مجدد آنها بسيار مشكل است بنابراين معمولاً بايستي به صورت يك پوشش ضخيم زده شوند .

5 . 4 . 3 فنوليكهاي اپوكسي :

رزين هاي فنوليك با واكنش فنل (شكل 5-11) يا فنل جانشيني با فرمالدئيد (شكل 5-22) براي ايجاد ساختاري مطابق شكل 5-23 ايجاد مي شوند .

گروه هيدروكسيل فنوليك ، نسبتاً فعال است و وقتي با اپي كلرور و هيدرين (شكل 5-24)يكي از PRECURSOR هاي رزين اپوكسي ، واكنش دهد گروه عامل اپوكسي در شاخه اصلي رزين فنوليك ، شاخه دار مي شود . پوششهايي كه از اين رزين ها ساخته شوند چسبندگي در نوع دگر پوششهاي عالي و داراي دانسيته پيوند عرضي بالا هستند .

دو نوع ديگر پوششهاي فنوليك اپوكسي ، رزين فنوليك ممكن است عامل پيوند عرضي در نظر گرفته شود و از طريق گروه هيدروكسي فنوليك خود (در موردي نووالاك هاي فنوليك) با حلقه اپوكسي روي رزين اپوكسي واكنش دهد . اين نوع پوشش بهترين سيستم موجود از نظر مقاومت شيميايي با چسبندگي عالي مي باشد كه معمولاً به پخت در محدوده204-149 درجه سانتيگراد براي رسيدن به خواص بهينه نياز دارد و اغلب در مواردي كه تماس شيميايي طولاني مدت ضروري است نظير پوشش تانكرهاي راه آهن به كار مي رود .

5 . 5 فنوليكها :

رزين هاي فنوليك توسط واكنش فرمالدئيد با فنل يا فنولهاي جانشيني توليد مي شوند. وقتي واكنش تحت رايط قليايي انجام شود رزين به نام فنوليك RESOLE ناميده مي شود و وقتي تحت شرايط اسيدي انجام شود فنوليكهاي NOVALAC ناميده مي شود .

5 . 5 . 1 فنوليك هاي RESOLE :

ساختار كلي فنوليك هاي RESOLE كه از RESOLE تهيه مي شوند در شكل 5-23 نشان داده شده است ديگر فنل جانشيني كه معمولاً استفاده مي شود متيل فنل و بوتيل فنل P-TERTIARY است . بسته به شرايط واكنش ، بعضي از مونومرهاي فنوليك با پل اتري (-CH2-O-CH2-) بجاي پل متيلن ، پيوند عرضي ايجاد مي كنند .

بسته به مواد خام استفاده شده و مقدار واكنش ، دو نوع فرعي مختلف RESOLE ممكن است توليد شود يكي آنهايي كه در حلالهاي اكسيژنه حل مي شوند (فنوليك هاي قابل حل در الكل) و آنهايي كه در حلالهاي هيدروكربني قابل حل هستند (فنوليكهاي قابل حل در روغن)

رزين هاي فنوليك RESOLE قابل حل در الكل براي گيرش نياز به پخت ، معمولاً در حضور كاتاليست اسيدي دارند . تحت اين شرايط رزين از طريق واكن بين گروههاي هيدروكسيل فنوليكي يا بين اين گروههاي هيدروكسيل و گروههاي متيول خود بخود متراكم مي شود . در اين فرآيند اتصال اتري اتفاق مي افتد و آب يا فرمالدئيد آزاد مي شود .

چون تمام اتصالهاي پوشش فنوليك RESOLE پخته شده يا از نوع متيلن و يا اتري هستند هيچ چيز براي هيدروليز وجود ندارد . اين پوششها در برابر آب و قلياها بسيار مقاومند . بخاطر پايداري اين اتصالات همراه با دانسيته پيوند عرضي بالا ، اين پوششها مقاومت شيميايي عالي و نفوذ پذيري كم دارند كه باعث مقاومت شيميايي عالي مي گردد . چسبندگي نيز كاملاً خوب است . چنين پوششهايي براي تانكها در شرايط شيميايي سخت و نيز براي پوشش ظروف صنايع غذايي و beverage به كار مي رود . با اين حال بخاطر دانسيته پيوند عرضي بالا تمايل به تردي و اغلب نياز به نرم كننده دارند . بخاطر آروماتيك بودن ، ممكن است حين پخت يا تماس با نور خورشيد بطور قابل ملاحظه تيره شوند .

يكي از استفاده هاي اصلي فنوليك هاي Resole قابل حل در نفت توليد varnish هاي با كيفيت بالا است . فنوليكها گاهي پر از اولين اصلاح با rosin ، با روغن بزرك يا tung پخت مي شوند .

5 .2 .2 فنوليكهاي novalac :

فنوليكهاي novalac ساختار كلي مطابق شكل 5-23 دارند .

رزين هاي فنوليك novalac يا بدون گروه عامل متيول يا داراي گروه عامل متيول كمي هستند و معمولاً بصورت خودبخود متراكم نخواهند شد . چنين رزينهايي ترموپلاستيك هستند . آنها معمولاً در الكل يا حلالهاي ديگر اكسيژنه قابل حل هستند ولي اگر از بوتيل فنل p-tertiary تهيه شود حلاليت در هيدروكربنها ايجاد مي شود . بصورت تنهايي بعنوان پوشش كمتر كاربرد دارند با اينحال تا حدي در توليد varnish استفاده مي شوند .

5 . 5 . 3 انواع شكست فنوليكها :

دو تا از بزرگترين مشكلات فنوليك ها تردي و مشكلات مربوط به پخت آنها است . تردي نتيجه ساختار آروماتيك صلب و دانسيته بالاي پيوند عرضي آنها است . توسط نرم كننده هاي خارجي مي توان تا حدي اين مشكل را ameliorate نمود يا تا حد كمتري با استفاده از گروههاي هيدروكربني طويلتر در مونوفنوليك جايگزين شده اين مشكل ameliorate مي شود .

در محيط كنترل شده كارخانه ، مشكلات ناشي از حرارت پوشش فيلم نازك ظروف نسبتاً نادر است . با اين حال گاهي اگر پوششهاي higher build براي ظروف بزرگ نگهداري يا تانك راه آهن استفاده شود اين ظروف ، مشكل ساز است . اغلب از منابع حرارتي قابل حمل در چنين مواردي استفاده مي شوند و كنترل دمايي دقيق ثابت گاهي مشكل است . چون حين پخت ، فنوليكها تيره مي شوند مقدار تغيير رنگ براي تعيين گيرش كافي استفاده مي شود .

5 . 6 آمينو رزين ها :

رزينهايي كه در اين قسمت توضيح داده مي شوند گاهي به نام آمينو رزين ها شناخته مي شوند و داراي خواص فيزيكي مناسبي كه بواسطة آنها تشكيل پوشش بدهند نيستند. با اينحال به عنوان پيوند دهنده عرضي با بسياري از رزين ها ، كاربرد گسترده اي دارند . بجاي توصيف آنها بصورت pecemeal در فصل هاي بعدي ، در اينجا به صورت يك گروه معرفي مي شوند . امينو رزين ها معمولاً حدود 30درصد يا كمتر vwhicle غير فرار پوششهاي ترموست مختلف را تشكيل مي دهند و عامل عمده پيوند عرضي چنين پوششهايي هستند كه مي توانند با اكريليك ها ، پلي استرها ، الكيدها ، استرهاي اپوكسي و حتي اپوكسيها به كار بروند . برخلاف پوششهاي اپوكسي ترموست كه در قسمت قبلي توضيح داده شد پوششهاي ترموستي كه با آمينورزين ها پيوند عرضي ايجاد نموده اند تقريباً هميشه بجاي دو جزئي بودن ، تك جزئي هستند . اين امر بخاطر سرعت بينهايت پايين واكنش در دماي كم امكان پذير است و به منظور گيرش بايستي پخت شوند .

متداولترين آمينورزين هاي مورد استفاده ، پايه ملامين يا 2 ، 4 ، 6 – تري آمينو – 1 ، 3 ، 5 –تري آزين (شكل 5-25) هستند . سه گروه اوليه آمينورزين هاي روي ملامين ، آنرا precueser بسيار انعطاف پذير مي سازد . ملامين خالص به تنهايي به عنوان عامل پيوند عرضي نيست بلكه با فرمالدئيد و الكل واكنش مي دهد . اولين قدم واكنش با فرمالدئيده منجر به ايجاد ملامين methyolate مي شود . ساختار ملامين methyolated (ملامين هگزامتيول) در شكل 5-26 آمده است .

بسته به نسبت استيوكيوتري ملامين به فرمالدئيد ، ممكن است ملامين كاملاً methyolated ايجاد نشود . مرحله بعدي درتوليد رزين فرمالدئيد ملامين «اتري شدن» ناميده مي شود كه شامل واكنش با الكل داراي وزن ملكولي پايين (معمولاً متيل يا بوتيل الكل) است . بسته به مقدار methyolation ملامين اوليه ، نوع الكل و نسبت ملامين methyolated به الكل ، انواع مختلف رزين هاي مفيد پيوند عرضي فرمالدئيد ملامين توليد خواهد شد . يكي از متداولترين آنها ، هگزا متوكسي – متيل ملامين (HMMM)(شكل 5-27) است .

علاوه بر واكنش اتري شدن بين گروههاي متيول و الكل (كه در مورد HMMM متانول است) ممكن است تراكم خودبخود (اتري شدن خودبخود) تا حدي بين گروه متيول دو ملكول مجاور ملامين متيول اتفاق بيفتد . تشكيل مقدار كمي دي مر حين توليد HMMM يا ديگر رزين هاي ملامين – فرمالدئيد غير معمول نيست .

رزين هاي بنزوگوامين (شكل 5-28) شايد گروه بعدي عوامل پيوند عرضي آمينو داراي بيشترين استفاده باشند . شبيه ملامين ، بنزوگوامين نيز برپايه تري آزين ايجاد مي شود . بنز و گوامين با ملامين فقط در جابجايي يكي از گروههاي NH2 - با گروه فنيل تفاوت دارد . همان نوع واكنش با فرمالدئيد و الكل را كه ملامين دارد بنزو- گوآمين هم دارد كه منجر به عوامل پيوند عرضي مشابه ولي با تعداد گروه عامل كمتر مي گردد . اوره (شكل 5-29) نيز مي تواند با فرمالدئيد براي ايجاد مشتقات متيول واكنش دهد . اين مشتقات شبيه coubter part هاي ملامين و بنز و گوآمين آن بعداً با الكل ، اتري شده ، تشكيل رزين هاي پيوند عرضي اوره – فرمالدئيد مي دهند . شبيه رزين ملامين و بنز و گوآمين براي توليد دي مر مقداري تراكم خودبخود اتفاق مي افتد. گروه ديگر آمينورزين ها برپايه گيكلوريل (شكل 5-30) تشكيل مي شوند .

گيگلوريل با فرمالدئيد براي تشكيل تترا متيول گليكويوريل (TMGU) واكنش مي دهد. برحسب PH واكنش آنالوگ هاي متوسط Lower methyolated يا محصولات تراكم خودبخود ايجاد خواهد شد .

واكنش اتري شدن كه قبلاً بين آمينورزين هاي methyolated ديگر و الكل اشاره شد براي TM GU نيز اتفاق مي افتد كه منجر به ايجاد رزين هاي گليكويوريل – فرمالدئيد مي شود . تترامتوكسي متيل گليكويوريل جامدي است كه به عنوان پيوند دهنده عرضي در پوششهاي پودري خاص استفاده مي شود . رزين هاي اتري مخلوط شده نظير دي متوكي متيل دي اتوكسي متيل گليكوريل مايع هستند و در پوشش دهي ظروف و كويلها براي ايجاد انعطاف پذيري بالاتر از بسياري آمينورزين هاي ديگر }1{ به كار مي رود .

5 . 7 . اكريليك ها :

دقيقتر ين تعريف رزين اكريليك هر رزين است كه از مشتقات اسيد اكريليك (CH2 = CH = COOH) تشكيل شده باشد . اين تعريف ساده ، انواع پيچيدگي رزين هاي اكريليك را belies مي نمايد كه در كاربردهاي متنوعي نظير پلاستيكها ، caulks and sealants fabrics ، رنگهاي ساختماني latex و پوششهاي ترموست با كارايي بالا استفاده مي شوند .

جدول 5-2 ساختار بعضي از مونومرهاي متداول اكريليك كه در پوشش استفاده مي شود مي باشد . هر چند استايرن ممكن است مشتقي از اسيد اكريليك در نظر گرفته شود . بخاطر استفاده گسترده از آن در بسياري از اكريليك ها ، در جدول ذكر شده است .

رزين هاي اكريليك از مونومرهاي اكريليك با واكنش افزودن راديكال آزاد كه در محل پيوند دو گانه كربن –كربن اتفاق مي افتد ايجاد مي شود . انواع تقريباً بيشماري از پليمرها بسته به مونومر استفاده شده ، نسبت آنها و شرايط واكنش ساخته مي شود . پوششهاي اكريليك به صورت وابسته به يكي از سه گروه اكريليك هاي محلولي ، پوششهاي اكريليك latex و اكريليك هاي ترموست در نظر گرفته مي شوند .

5 . 7 . 1 اكريليك هاي محلولي :

اكريليك هاي محلولي كه به لعابهاي اكريليك نيز معروفند اولين گروه پليمرهاي اكريليك هستند كه بعنوان پوشش استفاده شدند . چون پوششهاي تك جزئي و ترموپلاستيك هستند كه فقط به واسطه تبخير حلال ، خشك و گيرش مي يابند به نام لعابهاي اكريليك نيز معروفند . روي اثاثيه و قبلاً به مقدار زياد براي پوشش اتومبيلها استفاده مي شدند . كاربرد آنها در صنايع اتومبيل سازي امروزه عمدتاً محدود به بازار refinishing است . همچنين به صورت گسترده در aerosol هاي اكريليك براي استفاده مشتريان عرضه مي گردد .

چون اكريليك هاي محلولي پيوند عرضي ايجاد نمي كنند خواص فيزيكي و شيميايي آنها بايستي در زمان ساخت ايجاد گردد . وزن ملكولي نسبتاً بالا (معمولاً 75000 يا بالاتر) و در نتيجه داراي مقدار جامد كم براي رسيدن به وسيكوزيته لازم براي كاركردن مي باشند . علاوه بر وزن ملكولي ، خاصيت مهم ديگر اكريليك محلولي ، Tg آن است .

Tg تعاريف مختلفي دارد كه تقريباً تمام آنها معروفند . متداولترين تعريف در صنعت پوشش عبارتست از اينكه Tg دمايي است كه زير آن ، پليمر ترد و شيشه اي و بالاي آن نرم و لاستيك مانند است تعريف مفيد ديگر اين است كه Tg دمايي است كه افزايش ناگهاني غير پيوسته در حجم آزاد پليمر وجود دارد . حجم آزاد تقريباً مقدار فضاي قابل دسترسي براي اجزاء يا زنجيره هاي پليمر براي چرخش آزاد يا حركت به اطراف است .

با يك مثال مي خواهيم نشان دهيم كه Tg براي لعابهاي اكريليك پارامتر مهمي است (** با متن اصلي چك شود) اگر Tg پوشش خيلي كم باشد (چندين درجه زير دما اطاق) پوشش ، انعطاف پذير (يك چيز خوب) و نرم (يك چيز بد) خواهد بود و اجسام سنگين نظير bookend ها ممكن است به پوشش بچسبد . برعكس اگر Tg بيش از اندازه بالا باشد پوشش ، سخت(يك چيز خوب) و ترد (يك چيز بد) خواهد بود و اجسام سنگين (bookend يك مثال خوب است) كه روي پوشش بيفتد بخوبي ممكن است باعث ترك برداشتن آن شود .

در پوشش ترموپلاستيك نظير اكريليك ، Tg تا حدي با وزن ملكولي قابل كنترل است. مثلاً Tg هومرپليمر متيل اكريلات 10 در جه سانتيگراد است در حاليكه براي هومرپليمر متيل متاسيلات 105 درجه سانتيگراد است }1{ . معمولاً Tg يك خاصيت additive مشخصه نسبت مونومرهاي استفاده شده است . بنابراين پليمر ساخته شده از مخلوط 50/50 متيل اكريلات و متيل متاكريلات Tg حدود 58 درجه سانتيگراد بايستي داشته باشد .

بررسي ساختار رزين هاي اكريليك نشان مي دهد كه داراي گروههاي استرسي است . چنين گروههايي دچار هيدروليز قليايي يا صابوني شدن خواهند شد . با اينحال گروههاي استرسي ساختار اصلي پوششهاي اكريليك را تشكيل نمي دهند بلكه در عوض به آن pendant شده اند . هر چند لعاب اكريليكي ممكن است صابوني شود حاصل آن معمولاً به disastrous صابوني شدن الكيد نيست . بعضي مزاياي لعاب هاي اكريليك شامل مقاومت خوب به ماوراء بنفش ، gloss retention ، انعطاف پذيري و مقاومت خوب در برابر قلياها است . معايب آن ، مشكل در بدست آوردن پوشش داراي رنگدانه high – gloss ، چسبندگي نسبتاً ضعيف ، مقاومت حلالي بسيار ضعيف و مقدار voc بالا است . لعابهاي اكريليك امروزه نسبت به 10 سال قبل ، مشتري كمتري دارد . محدود شدن voc احتمالاً آنها را از دور خارج خواهند نمود .

5 . 7 . 2 پوششهاي اكريليك latex :

اكريليك هاي latex به مقدار فراوان در صنعت رنگ استفاده مي شود . اينها اساس پوششهاي ساختماني را تشكيل و امروزه در حوزه تعمير و نگهداري صنعتي سهم قابل ملاحظه اي دارد . داراي اين مزيت قابل ملاحظه است كه داراي voc بسيار كم (حلال اصلي آنها آب است) بدون داشتن وزن ملكولي sacrifice مي باشد .

latex عمدتاً ذرات ريز پليمري پراكنده (فاز ناپيوسته) در آب (فاز پيوسته) است . latex معمولاً با فرايندي بنام پليمريزاسيون امولسيون ساخته مي شود . در اين نوع پليمريزاسيون ، مقادير نسبتاً زيادي surfacantها مخلوط و در آب داغ بهم زده مي شوند . وقتي غلظت surfacant ها از حدي كه بنام غلظت بهراني micelle (MC) است تجاوز نمايد . بصورت كره هاي مجزا يا ذراتي بنام micelle در مي آيند . انتهاي هيدروفوبيك آنها به سمت داخل و سر هيدروفيليك آنها به سمت خارج قرار مي گيرد. در داخل كره ، محيط غني از كربن رسانا براي حل ملكولهاي آبي وجود دارد: وقتي مونومرهاي اكريليك به اين مخلوط سورفساتها و آب اضافه شود همراه با آغاز كننده هاي پليمريزاسيون به داخل micelles نفوذ و تشكيل پليمر شروع خواهد شد. يكي از مزاياي اين نوع سيستم اين است كه وسيكوزيته آن بستگي عمده به فاز پيوسته (آبي) دارد . پليمرهاي داراي وزن ملكولي بسيار بالا (چند صد هزار) مي توانند در micelleها تشكيل شوند بدون افزايش ويسكوزيته سيستم .مشابه اكريليك هاي محلولي ، خواص پليمر نهايي با انتخاب Judicious مونومرها و شرايط واكنش كنترل مي شود .

اينكه پوششهاي latex چگونه تشكيل فيلم مي دهند هنوز تحت بررسي هاي قابل ملاحظه اي قرار دارد . عقيده كلي بر اين است كه اين عمل يك فرآيند چند مرحله اي است .

اولين مرحله ، تبخير آب است كه به ذرات مجزاي latex اجازه تماس فيزيكي مي دهد . قدم بعدي كه توسط incorporation مقادير كم co-solvent (حلالهاي)آلي يا coalscling (وسايل تجمعي) انجام مي شود ذوب ذرات latex در همديگر است . قدم نهايي ، تبخير آب باقيمانده و با گذشت زمان ، تبخير co-solventها است .

تجمع ذرات latex در حصول خواص پوشش ، بحراني است . دو عامل مهم در حصول خواص رطوبت و Tg امولسيون اكريليك است . براي تجمع ، ذرات latex بايستي در تماس نزديك با هم قرار گيرند كه تا زمانيكه بيشتر آب از پوشش تبخير نشود اتفاق نخواهد افتاد سرعت تبخير آب در شرايط مرطوب بسيار كمتر از شرايط خشك است .

وقتي ذرات latex در تماس نزديك با هم قرار گرفتند در صورتيكه latex Tg به طور قابل ملاحظه اي بالاتر از دماي محيط باشد تجمع اتفاق نخواهد افتاد . در اين حالت latex به صورت شيشه اي با حجم آزاد كم و حركت ملكولي محدود خواهد بود . فيلم هاي ايجاد شده در اين شرايط ، استحكام پيوستگي كم و نفوذ پذيري بالا دارند .

معمولاً حصول پوشش نهايي با Tg چند درجه بالاتر از دماي محيط مطلوب است . Tg كه پايين تر از دماي محيط باشد پوشش را نرم و چسبناك و متخلخل خواهد كرد . پنجره ها به window sillها خود خواهند چسبيد ، رنگهاي خانگي كثيفي ها را جذب و در خود نگاه خواهد داشت و پوششهاي فلزي به رطوبت و احتمالاً مواد deleterious ديگر اجازه ingress آسان خواهند داد .

يك روش براي حل اين conundrum با كمك وسايل تجمعي است كه داراي نقش دوتايي نرم كننده هاي فرار است . حين تشكيل فيلم ، وسايل تجمعي يا co-solvent آلي براي حل ونرم كردن ذرات latex تجمعي كمك مي كند . بنابراين Tg آنها را تا زير دماي محيط depress مي نمايد . با اينحال حين يك يا دو روز پس از زنگ زدن ، co-solvent بصورت عمده تبخير شده و Tg فيلم خشك شده حالا بيشتر از دماي prevailing محيط است .

دو مونومري كه بصورت روتين براي افزودن Tg استفاده مي شود متيل متاسيلات (Tg هوموپليمر 105 درجه سانتيگراد) است و استايرن (Tg هوموپليمر 100 درجه سانتيگراد است )مي باشند . متيل متاسيلات باعث دوام exterior و گروه متيل ، هيدروليز را بواسطه hindrance استئاريك مشكل تر مي نمايد . همچنين استايرن بخاطر اينكه هيچ اتصال استري ندارد كه هيدروليز انجام دهد مقاومت خوبي در برابر هيدروليز ايجاد مي نمايند هر چند در تماس با نور خورشيد ممكن است باعث زرد شدن و تخريب گردد . اغلب در آسترهاي براي بهبود سختي ، مقاومت در برابر آب و نفوذپذيري كمتر از استايرن استفاده مي شود . پوششهاي latex اكريليك ، اساس بازار رنگهاي ساختماني وپوششهاي معماري را تشكيل مي دهند . دو مزيت بزرگ براي مشتري دارند : بوي كم و راحت تميز شدن با آب . مزيت بزرگ در arena منظم ، voc بينهايت كم است . وقتي اولين بار ، رنگهاي latex به بازار فرستاده شدند در مقايسه با رنگهاي پايه روغن inferior tried and true بودند ولي بهبودهاي سريع در تكنولوژي ، به سرعت اين فاصله را پوشانيد . علاوه بر مزاياي كاربردي و voc latex هاي اكريليك ، نسبت به رنگهاي پايه روغني ، تمايل به breathable بيشتري دارند .

آنها به رطوبت داخل قطعه اجازه نفوذ راحت از ميان پوشش را مي دهند بنابراين نسبت به محصول پايه روغني ، تمايل كمتري به تاول زدن دارند .

علاوه بر latex , breathabilityهاي اكريليك معمولاً انعطاف پذيرتر از رنگهاي پايه روغني هستند مخصوصاً پس از اينكه در رنگهاي پايه روغني يك يا دو سال از اكسيداسيون و گيرش آنها گذشته باشد . اكريليك ها از چوبي كه دچار انبساط / انقباض متوالي ناشي از تغييرات رطوبت و دمايش پوسته شده و جدا خواهند شد .

با اينحال پوششهاي latex اكريليك به خوبي پوششهاي پايه روغني در داخل صفره هاي چوب نفوذ نمي كنند كه تا حدي باعث compromising چسبندگي اوليه مي شود . پوششهاي latex اغلب داراي plethora از افزاينده هايي كه براي fhne tune خواص سيلاني پوشش لازم است مي باشند . بسياري از اينها درآب حل مي شوند بنابراين فيلم خشك شده به آب حساس خواهد بود . بعضي افزودنيها پايه سلولزي هستند بنابراين پوشش داخل ظرف را به حملات ميكروبي حساس خواهند نمود . بخاطر نيازهاي tighter VOC ، استفاده از پوششهاي اكريليك latex به صورت گسترده در فولاد ساختماني شروع شده است . ساخت با افزودنيهاي با حساسيت كمتر به آب لازم است . چون كشش سطحي بالاتر و توانايي انحلال ضعيفتري دارند آماده سازي سطحي براي اين پوششها بايستي كاملاً خوب باشد .

بسياري از شكست هاي پوشش اكريليك latex يا ناشي از حساسيت به آب يا ناسازگاري با پوشش فعلي يا بعدي است .حساسيت به آب مي تواند ناشي از گيرش (تجمع) ضعيف (شايد در اثر دماي پايين يا رطوبت بالا) باشد . هر چند تبخير آب از فيلم ارتباط زيادي با رطوبت بالا دارد تبخير CO-solvent با عامل تجمع چنين نيست. وقتي نهايتاً رطوبت پايين مي رود و آب نهايتاً تبخير مي شود CO-solvent به مقدار كافي براي تسريع تشكيل لايه خوب موجود نيست . حساسيت به آب نيز مي تواند ناشي از استفاده بيش از اندازه يا non-Judicious افزودنيها باشد . پوششهاي اكريليك latex داراي حلال آلي نيستند و معمولاً داراي گروههاي عامل با قطبيت كم تا متوسط كه توانايي كمي براي ايجاد پيوندهاي كووالانت دارند مي باشند . همچنين توانايي كمي براي نرم كردن يا پيوند با پوشش هاي سخت صاف دارند . اين پوششها معمولاً جهت كاربرد روي پوششهاي ترموست (از جمله الكيدهايي كه مدتي از زمان زدن آنها گذشته است) توصيه مي شوند . به طريق مشابه ، پوششهاي غني از حلال داراي تنش بالا ، نظير اپوكسي ها لايه زيرين اكريليك latex را نرم (coldsoften) و بلند مي نمايد.

اكريليك هاي “احياء كننده آب” يا “قابل حل در آب” با اكريليك هاي latex ارتباط دارند . اكريليك هاي احياء كننده آب با incorporation مقدار خاصي اسيد كربوكسيليك با گروههاي pendant در ريشه اصلي اكريليك ايجاد مي شوند . اين كار معمولاً با استفاده از چند درصد مونومر نظير اسيد كربوكسيليك انجام مي پذيرد . تا آن وقت استفاده از آمين حلال نظير آمونيا براي واكنش با گروههاي اسيدي ، نمك هايي ايجاد مي شود كه به رزين اجازه پراكندگي يا احياء در آب را مي دهد . PH اين پوششها معمولاً بخوبي بالاي 8 است . اين رزينها اغلب بصورت جزئي از سيستم ترموست پخته شده بجاي لعابهاي دماي اطاق استفاده مي شوند .

5 . 7 . 3 اكريليك هاي ترموست :

استفاده متداول ديگر رزين هاي اكريليك در سيستم هاي پخته شده ترموست براي اتومبيلها ، لوازم خانگي و ديگر پرداخت هاي سطحي در تجهيزات اوليه (OEM) است . اكريليك هاي استفاده شده در اين فرمولاسيون داراي گروههاي عاملي هستند كه به آنها اجازه واكنش با رزين پيوند دهنده عرضي ديگر را مي دهد . چون وزن ملكولي ، حين پخت بصورت دراماتيك زياد خواهد شد وزن ملكولي اوليه رزين اكريليك مي تواند كم باشد (20000-10000) كه منجر به ايجاد محصول داراي جامد نسبتاً بالا و در نتيجه (Concomitantly) VOC كم خواهد شد . متداول است كه از مونومرهاي نظير هيدروكسي اتيل متاكريلات براي ايجاد مقدار خاص گروههاي هيدوكسيل در اكريليك استفاده نمايند . بيشتر ديگر مونومرهاي استفاده شده در رزين هاي ترموست اكريليك مشابه آنهايي كه در لعابهاي اكريليك استفاده مي شوند مي باشند . اين رزينها معمولاً با رزين هاي ملامين فرمالدئيد (MF) با بنزوگوآنيمين – فرمالدئيد (BF) پيوند عرضي مي دهند . اين رزينها در قسمت 5-6 توضيح داده شدند.

برخلاف ديگر انواع پوششهاي ترموست ، پوشش اكريليكMF يا BF تنها از يك جزء درست شده است . واكنش پيوند عرضي در دماي اطاق چنان كند است كه عامل مهم محسوب نمي شود . با اينحال سرعت واكنش صفر نيست به گونه اي كه انتخاب كاتاليست در صورتيكه رنگ در قوطي بيش از 6 ماه باقي بماند مهم است . معمولاً پوشش استفاده شده در C121 يا بالاتر براي گيرش كافي پخت مي شود .

واكنش بين رزين اكريليك داراي عامل هيدروكسيل (R-OH) و رزين MF يا BF در هر دو گروه هيدروكسيل واتر اتفاق مي افتد . واكنشها توسط مقادير كم اسيدهاي قوي نظير اسيد سولفونيك تولوئن- P (PTSA) كاتاليزه (تسريع) مي شوند . چنانكه انتظار مي رود اكريليك هاي داراي گروه عامل هيدروكسي اوليه سريعتر از آنهايي كه داراي گروه عامل ثانويه هستند واكنش مي دهند . سرعت وكنش با رزين MF يا BF تا حدي بستگي به اعتبار الكل ايجاد شده دارد . هر چه محصولات واكنش ، سريعتر فيلم را ترك نمايد واكنش بيشتر به سمت راست جابجا خواهد شد .

معمولاً رزين MF با مقدار %30-20 جامد رزين استفاده مي شود . مقادير بالاتر رزين MF معمولاً منجر به پوشش ترد مي شود كه شايد به دليل تراكم خودبخود بيش از اندازه باشد .

مقدار كاتاليست اسيدي مي تواند بر خواص چندي از فيلم گيرش يافته و پايداري حين نگهداري در قوطي تأثير بگذارد . مقادير بالاتر كاتاليست اثرات مفيدي در كاهش دماي گيرش دارند در عين حال در بعضي موارد ، دوام پوشش گيرش يافته را COMPROMISE مي نمايد . اين كار به اين دليل است كه علاوه بر پيوند عرضي بين گروههاي هيدروكسيل و رزين هاي mf ،پيوند عرضي ممكن است بين گروههاي اسيد كربوكسيليك و گروههاي هيدروكسيل روي رزين MF انجام گيرد كه منجر به تشكيل اتصال استري مي شود كه بعداً بواسطه هيدروكسيل تخريب خواهد شد . اين تخريب هيدروژني با اسيد باقيمانده در فيلم كاتاليزه مي شود .

پوششهاي ترموست اكريليك / MF مي توانند به گونه اي ساخته شوند كه داراي محدوده گسترده اي از خواص باشند چون خواص نهايي آنها نه فقط بستگي به اكريليك رزين MF خاص دارد و بلكه از نوع و مقدار كاتاليست ، رنگدانه و حتي شرايط گيرش بدست مي آيد . پوشش درست ساخته شده و درست گيرش يافته مقاومت چسبندگي و شيميايي عالي دارند و مقاومت اتمسفري و ماوراءبنفش بهتر . بي دليل نيست كه به صورت گسترده در پوشش نهايي اتومبيل استفاده مي شوند همچنين براي لوازم خانگي و كويلها استفاده مي شوند .

مشكلات احتمالي پوششهاي اكريليك/ MF عبارتند از :

در صورتيكه بيش از زمان مجاز نگهداري شود اعمال آنها ممكن است مشكل شود .
اگر كاتاليست اسيدي بيش از اندازه در فيلم گيرش يافته موجود باشد به هيدروليز حساس خواهد بود .

مشكلات ديگر مربوط به گيرش است . گيرش بيش از اندازه كم منجر به پوشش نرم غير منتظره با دانسيته پيوند عرضي پايين و خواص فيزيكي و شيميايي كم مي شود . پخت بيش از اندازه منجر به پوشش ترد و حتي زرد شدن مي شود .

وقتي پوشش اكريليك – MF گيرش پيدا مي نمايد واكنش هاي رقابتي بيشماري اتفاق مي افتد . دو واكنش رقابتي كه بيشتر در ديد هستند واكنش اكريليك – MF و تراكم خودبخود رزين MF با خودش است . معمولاً استوكيومتري و كاتاليست به ازاء زمان و دماي بهينه است . اگر شرايط واقعي گيرش متفاوت باشد سرعت نسبي واكنش ها تغيير خواهد كرد در نتيجه منجر به پوششهايي با خواص پايين تر از حد بهينه خواهد شد .

رزين هاي بنزوگوآنيمين – فرمالدئيد (BF) معمولاً براي پيوند عرضي با اكريليك ها استفاده مي شوند . چون فقط دو گروه NH2 در هر ملكول به ازاء سه تا روي رزين MF وجود دارد دانسيته پيوند عرضي كمتر خواهد بود . پوشش هاي تهيه شده با رزين هاي BF مقاومت قليايي و شوينده بهتري نسبت به رزين هاي MF دارند . با اينحال آنها از نظر دوام اتمسفري ضعيفتر هستند . رزين هاي اكريليك مي توانند با ايزوسياناتها پيوند عرضي بدهند . با اينحال پوششهايي كه به اين روش توليد مي شوند بعنوان “يورتانها” در نظر گرفته مي شوند كه شيمي آنها در قسمت 5-9 شرح داده مي شود .

5-8 پلي استرها :

پلي استرها پليمرهايي هستند كه با واكنش اسيدهاي چرب داراي چند گروه عامل يا انيدريد با الكل هاي داراي چند گروه عامل (الكهاي پلي هيدريد) براي ايجاد BACK bone پليمري داراي گروه استري ايجاد مي شوند . از اين نظر آنها مشابه الكيدها هستند ولي بدون اصلاح اضافه ناشي از روغن هاي طبيعي در نتيجه رزين ها يا پليمرهايي كه ساختار بسيار ساده تري نسبت به الكيدها دارند بدست مي آيد .

در نتيجه فقدان اصلاح توسط روغن ، پلي استرها داراي خواص اسيدهاي چرب الكيدها نيستند . اسيدهاي استفاده شده در ساخت رزين هاي پلي استر داراي پيوندهاي دوتايي conjugate نيست . چون اين پيوندهاي دوگانه محلي براي پيوند عرضي (گيرش) اكسيد اسيوني رزين هاي الكيدي است واضح است كه رزين هاي پلي استر بايستي برمكانيزم گيرش ديگري بجز الكيدها استوار باشد . مكانيزم گيرش ، عمدتاً بستگي به اين دارد كه رزين پلي استر اشباع شده يا نه . مناسب است پلي استرهاي را به يكي از دو گروه زير تقسيم بندي نمائيم .

5 . 8 . 1 پلي استرهاي اصلاح شده :

بجز اين اختلاف عمده در پلي استرهاي اشباع شده ، اصلاح توسط روغن صورت نمي گيرد ساخت آنها بسيار شبيه الكيدها است . اين پلي استرها از نظر تعدادي زيادي الكل و اسيد داراي دو و/ يا چند گروه عامل تهيه مي شوند .بعضي از اجزاء متداول شروع كننده آنها در جدول 5-3 و 5-4 نشان داده شده است .

رزين هاي پلي استري از نظر اين توانايي كه خواص مورد نظر آنها براساس ملكول آنها طراحي مي شود معادل يا شايد surpass رزين هاي اكريليك مي باشند . با چنين تعداد زياد مخلوط مواد شروع كننده ، پلي استرها با محدوده اكريليك مي باشند . با چنين تعداد زياد مخلوط مواد شروع كننده ، پلي استرها با محدوده گسترده اي از خواص فيزيكي و شيميايي تهيه مي شوند . خواص پلي استرها تحت تأثير رزيني است كه باعث پيوند عرضي مي گردد . بنابراين خطر lumping تمام پلي استرها با هم در اثر بي احتياطي وجود دارد

نوع الكل ، نوع اسيد ، استوكيومتري و شرايط واكنش ، خواص رزين پلي استر را معين مي نمايد 4 تا از مهمترين خواص وزن ملكولي ، نوع گروه انتهايي ، مقدار شاخه اي شدن و انتخاب مونومرها است .

مشابه هر رزين محلولي ، وسيكوزيته ، تابعي از وزن ملكولي و در نتيجه VOC است بيشتر رزين هاي پلي استري وزن ملكولي نسبتاً پايين معمولاً در محدوده 10000-5000 دارند .

رزين هاي توليد شده با واكنش يك ديول نظير اتيلن گليكول با دي اسيد نظير اسيد ايزوفتاليك، خطي هستند . اگر جزء داراي سه (يا بيشتر) گروه كاري استفاده شود شاخه اي شدن اتفاق مي افتد . پليمرهاي شاخه اي نسبت به پليمرهاي خطي داراي وزن ملكولي قابل مقايسه ، وسيكوزيته بالاتري دارند و نهايتاً فيلم هاي با دانسيته بيشتر پيوند عرضي و مقاومت شيميايي بهتر و انعطاف پذيري و مقاومت ضربه كمتر توليد مي نمايند . اگر تمام شرايط يكسان باشد پلي استر داراي مقدار بالاي پنتا اريتريتول (داراي 4 گروه عامل هيدروكسيل) منجر به پوشش با مقاومت شيميايي بالاتر و سخت تر نسبت به 1 ، 6- هگزان ديول مي شود . پوشش دوم زماني كه انعطاف پذيري و مقاومت ضربه لازم است بسيار بهتر تحمل مي نمايد .

فاصله بين گروههاي عامل نيز برخواص نهايي پوشش اثر دارد . پلي استرهاي تهيه شده از اسيد ساكسينيك كه در آنها گروههاي اسيدي فقط به اندازه دو اتم كربن فاصله دارد داراي انطاف پذيري كمتري نسبت به پلي استرهاي تهيه شده از اسيدهاي آزلائيك كه گروههاي اسيدي آن 5 اتم كربن فاصله دارند مي باشد .

چون پلي استرها در شاخه اصلي خود داراي گروههاي استري هستند مشابه الكيدها به هيدروليز قليايي (صابوني شدن) حساس هستند . با اين حال نسبت به الكيدها داراي مقاومت بيشتري نسبت به هيدروليز هستند .

حداقل در بعضي موارد اين افزايش مقاومت ناشي از اثرات استئاريك به نظر مي رسد كه سرعت واكنش هيدروليز را كاهش مي دهد }2{ . مثلاً پلي استرهاي توليد شده از نئوپنتيل گليكول در برابر هيدروليز از پلي استرهاي توليد شده از 1 ، 6- هگزان ديول هستند .

رزين هاي پلي استر اشباع شده مكانيزم گيرش ندارند بنابراين پوششهاي تهيه شده از آنها از رزينهاي پيوند دهنده عرضي نظير رزين ملامين – فرمالدئيد (MF) ، بنزوگوآنيمين – فرمالدئيد (BF) يا اپوكسي استفاده مي نمايند . پلي استرهاي طراحي شده براي پيوند عرضي با رزين هاي MF يا BF با يك پوليول اضافه كه گروههاي انتهايي داراي عامل هيدروكسيل باشند شروع به ساخت مي نمايند در حاليكه آنهايي كه براي پيوند عرضي با اپوكسي ها طراحي شده اند از اضافه اسيد براي مشاركت با گروه كربوكسيلات استفاده مي نمايد .

واكنش پيوند عرضي پلي استر منتهي به هيدروكسيل با رزين MF يا BF بسيار شبيه اكريليك هاي داراي عامل هيدروكسيل كه قبلاً توضيح داده شد هستند . معمولاً كاتاليست هاي اسيدي و دماي پخت C 149-121 استفاده مي شوند . ويژگيهاي ناشي از رزين MF يا BF مشابه آنهايي كه ناشي از رزين هاي اكريليك است و در قسمت 5 . 7 . 3 . توضيح داده شد مي باشد .

پلي استرهاي توليد شده با گروههاي انتهايي اسيد كربوكسيليك در محل اكسي ران رزين اپوكسي پيوند عرضي مي دهد (شكل 1-1 را ببينيد) . اين واكنش تا حدي كندتر از واكنش MF هيدروكسيل است و دماهاي حدود C204 لازم دارد .

پوششهاي توليد شده از پلي استرهاي اصلاح شده داراي كاربردهاي گسترده اي نظير انبارهاي كلاف پوشش دهي ظروف ، رنگهاي پايه اتومبيل ، رنگهاي لوازم خانگي ، رنگ اثاثيه فلزي و سطوح خارجي فلزي مي باشد . در بسياري از كاربردها بجز آنهايي كه زيبايي ، بسيار مورد توجه است پلي استرها مي توانند بصورت پودري ساخته و اعمال شوند . همچنين مي توان پوشش هاي پلي استر اشباع پايه آبي ساخت كه با كمك پلي استرهاي منتهي به اسيد كربوكسيليك كه با آمين هاي فرّار خنثي شده اند تا در آب پراكنده گردند ساخته مي شوند. مجدداً ، اينها با عوامل مناسب گيرش ، پيوند عرضي داده ، پخته مي شوند . پلي استرهاي اشباع نشده ممكن است ‍ با ايزوسياناتها براي ايجاد يورتانها واكنش بدهند . سواي از هر مشكل مربوط به تميز كاري يا پيش عمليات ناكافي سطوح فلزي كه اين پوششها روي آنها اعمال مي شود مشكلات احتمالي ناشي از عدم ساخت صحيح و خطاهاي گيرش مي باشد .

عدم ساخت صحيح بويژه در مواردي كه كاربرد نهايي محصول دانسته شده باشد نادر است . هميشه احتمال خطاي Batching وجود دارد . قراردادن نمونه اي داراي نصف مقدار رزين فرمالدئيد در هواي آزاد منجر به محصول نهايي با دوام كم و مقاومت شيميايي نامطلوب خواهد شد . در هر محصولي كه پخت نياز دارد در موقع شكست بايستي اولين موردي باشد كه مد نظر قرار مي گيرد . استفاده از كوره هايي كه دماي آنها بخوبي ثبت نمي شود يا دستگاهي كه ثبات دمايي آن بصورت دقيق كاليبره نشده است توسط سازندگان ، غير معمول نيست . تغييرات سرعت خط نيز ممكن است بر گيرش اثر بگذارد .

5 . 8 . 2 پلي استرهاي اشباع نشده :

رزين هاي پلي استر اشباع نشده با كمك اسيد اشباع نشده بجاي اسيد اشباع شده تهيه مي شوند . معمولاً اسيدهاي استفاده شده ، انيدريد مالئيك (شكل 5-31) يا اسيد فوماريك (شكل 5-32) است . وقتي حلقه انيدريد مالئيك باز مي شود نظير موقع واكنش با آب ، اسيد مالئيك ايجاد مي شود كه بسادگي ايزومر – CIS اسيد فوماريك و پروپيلن گليكول است . پلي استرهاي ساخته شده از اسيد فوماريك نسبت به آنهايي كه از اسيدمالئيك ساخته شده اند تمايل به سختي بيشتر دارند . با جايگزيني اسيد آليفاتيك نظير اسيد آديپيك براي بعضي از اسيدهاي ايزوفتاليك انعطاف پذيري ايجاد مي شود . در بعضي موارد ، رزين ها با استفاده از مواد اپوكسي بجاي قسمتي از جزء ديول ساخته مي شوند .

پلي استرهاي اصلاح نشده با پليمريزاسيون راديكال آزاد در محل پيوند دوگانه گيرش پيدا مي كنند . استفاده از پروكسيدهايي نظير پروكسيدبنزوئيل يا پروكسيدمتيل اتيل كتون همراه با تسريع كننده هايي نظير نفتنات كبالت براي شروع و كاتاليز واكنش راديكال آزاد متداول است . استايرن حلال خوبي براي پلي استر است . بواسطه پيوند دوگانه ، باآن واكنش مي دهد در نتيجه پوشش را قادر مي سازد كه تا VOC حدود صفر ، ساخته شود .

اكسيژن مي تواند با واكنش با راديكال و «درپوش گذاري» واكنش ، مانع از واكنش راديكال آزاد شود . اين «ممانعت كننده هوايي» در سطح پوششها اتفاق مي افتد بنابراين آنرا چسبناك مي نمايد .يك روش غلبه براين مشكل ساخت ، قرار دادن كمي واكس در فرمول پوشش است . واكس به سطح نفوذ و به صورت جزئي آنرا نسبت به اكسيژن آب بندي مي نمايد . افزودنيهاي ديگر نيز مي توانند براي كاهش ممانعت هوايي استفاده شوند .

پلي استرهاي اشباع نشده در صنعت فايبر گلاس خيلي متداولتر از صنعت پوشش هستند . مشابه پوششها ، اينها اغلب براي سيستم هاي گيرش در اثر تابش كه لامپهاي ماوراءبنفش يا منبع پرتوالكتروني ، پروكسيد را به عنوان آغاز كننده راديكال آزاد جايگزين مي نمايد همچنين به عنوان آستري در تماس با محيط شيميايي سخت نظير سطح داخلي ظروف نگهداري مواد شيميايي استفاده مي شوند . در اين كاربرده اغلب با دستگاه اسپري Plural اعمال مي شوند . زيرا وقتي كاتاليزه شدند عمر پس از مخلوط بسيار كمي دارند . الياف (بريده هاي)فايبرگلاس نيز ممكن است يكي از اجزاء اين پوشش باشد . فايبرگلاس باعث استحكام بهتر ، نفوذ پذيري كمتر و اجازه كاربردهاي high build را مي دهد .

وينيل استرها كه شايد مناسبتر باشد بعنوان اكريليك در نظر گرفته شوند با پلي استرهاي اشباع نشده در ارتباط هستند وينيل استرها معمولاً با واكنش اسيد اكريليك يا اسيد متاكريليك با اپوكسي ايجاد مي شود . ساختار كلي آن در شكل 5-33 آمده است. تنها گروههاي استري روي اين رزينها در انتها قرار دارند بنابراين پايداري هيدروليز بهتري نسبت به پوششهاي پلي استر اشباع نشده متداول ايجاد مي نمايد . مشابه پلي استرهاي اشباع نشده ، اينها نيز با پليمزيزاسيون راديكال آزاد كه توسط كاتاليست هاي پروكسيد آغاز شده گيرش مي يابند . همچنين داراي استايرن به عنوان رقيق كننده واكنش پذير مي باشد . وينيل استرها و پلي استرهاي اشباع نشده معمولاً باعث تنش انقباضي قابل ملاحظه مي شوند و بسيار سفت هستند پس تميز كاري و ريزي سطحي در بدست آوردن چسبندگي خوب بسيار مهم هستند .

5 . 9 پلي يورتانها :

پلي يورتانها يكي از مهمترين پوششهاي چندكاره است كه از پوششهاي لعاب مانند نسبتاً ساده تا پوششهاي با كيفيت بالاي اتومبيل را مي پوشاند . اين پوششها معمولاً با واكنش الكل (R-OH) با ايزوسيانات (R-NCO) براي ايجاد يورتان يا كربامات كه ساختار آن در شكل 5-34 نشان داده شده است ايجاد مي شوند .

مشابه اپوكسي ها ، پلي يورتانها معمولاً داراي دو جزء هستند كه بايستي قبل از زدن با هم مخلوط شوند . يك جزء معمولاً داراي پوليول است در حاليكه ديگري داراي ايزوسيانات است . گروه ايزوسيانات معمولاً بسيار فعال و داراي دو يا چند گروه عامل براي پيوند عرضي هر تعداد رزين كه گروههاي عامل داراي هيدروژنهاي فعال دارد استفاده مي شود . هر چند رزين هاي داراي گروه هيدروكسيل ، پاي ثابت صنعت هستند ايزوسيانات ها مي توانند با آمين هاي اوليه آروماتيك و آليفاتيك اسيدهاي كربوكسيليك و آمين هاي ثانويه اوره و آب واكنش دهند . تمام اين واكنشها منجر به ايجاد اتصال يورتان نمي شود پس اين پوششها از نظر تكنولوژي ، يورتان نيست . مثال كلاسيك اين فهرست گيج كننده ، «يورتان گيرش يافته با رطوبت» است كه در حالت كلي يك يورتان نيست بلكه در واقع پلي اوره است . وقتي ديول بادي- ايزوسيانات واكنش و هر يك پليمر خطي روي شاخه اصلي اتصال يورتان ايجاد مي شود . اگر آب موجود باشد مي تواند با ايزوسيانات براي تشكيل اسيد كرباميك واكنش دهد (شكل 5-35) . اسيد كرباميك پايدار نيست و براحتي تجزيه مي شود تا آمين و دي اكسيد كربن ايجاد نمايد . چون آمين ها نسبت به گروههاي ايزوسيانات بسيار فعال هستند با آنها واكنش مي دهند تا اوره پراكنده (متفرق) ايجاد نمايد (شكل 5-36) .

هر چند واكنش ايزوسيانات با آب كندتر از واكنش ايزوسيانات با گروه هيدروكسيل اوليه است سرعت واكنش ايزوسيانات با گروه هيدروكسيل اوليه بيشتر از واكنش ايزوسيانات – هيدروكسيل اوليه است . با اينحال سرعت نسبي واكنش با تغيير غلظت ، دما و كاتاليست تغيير خواهد كرد كه مطالعه اين پوشش را پيچيده تر (و جذابتر) مي نمايد .

وقتي اوره جانشيني تشكيل شد ممكن است گوناگوني زياد شود همچنين اوره ممكن است با ايزوسيانات واكنش بدهد تا بي اورت توليد نمايد (شكل 5-37) .

همه واكنشهاي بالا در دماي اطاق اتفاق مي افتند و با استفاده از كاتاليستهايي نظير آمين هاي سه تايي و تركيبات آلي (بويژه دي بوتيل بتن ديلااورت) تسريع مي شوند . ايزوسيانات در دماي بالا با اسيد كربوكسيليك واكنش مي دهند تا آميد ايجاد نمايند . ايزوسياناتهاي استفاده شده در پوششها معمولاً به دو نوع آروماتيك و آليفاتيك تقسيم بندي مي شوند . متداولترين ايزوسياناتهاي استفاده شده در جدول 5-5 نشان داده شده است .

دو عيب مهم ايزوسياناتها ، سمّي بودن و فراريت آنها است . معمولاً از ايزوسياناتهاي با وزن ملكولي بيشتر استفاده مي نمايند . بنابراين هم 2 ، 4- تولوئن دي ايزوسيانات (TDI) و هم 1 ، 6- هگزا متيلن دي ايزوسيانات (HDI) بعنوان trimer آنها متداول هستند كه ايزوسيانااورات ها ناميده مي شوند . راه ديگر كاهش مشكل ، استفاده از «پليمرهاي اوليه» ايزوسيانات كه بواسطه واكنش ايزوسيانات اضافه با تركيب پلي هيدروكسي ساخته مي شود مي باشد . بسته به پوليول استفاده شده ، پلي يورتانهاي پايه ايزوسيانات آروماتيك نظير TDI و MDI ساخته مي شود كه پوشش سخت با مقاومت شيميايي و حرارتي عالي توليد مي نمايد . متأسفانه ضعف پلي يورتانهاي پايه ايزوسيانات آروماتيك ، تمايل آنها به بي رنگ شدن و گچي شدن در اثر تماس با نور خورشيد است .

پلي يورتانهاي پايه ايزوسيانات آليفاتيك نظير HDI و ايزوفوران دي ايزوسيانات (IPDI) تا حد زيادي نسبت به آروماتيك ها از نظر مقاومت در برابر اتمسفر بهترند .

همچنين مقاومت شيميايي عالي دارند . با اينحال گاهي نسبت به آروماتيك ها سرعت گيرش پايينتر و قيمت بالاتري دارند .

5 . 9 . 1 پوششهاي دو جزئي پلي ايزوسيانات / پوليول :

متداولترين نوع پوشش يورتان ، انواع Solvent-borne دو جزئي است كه يك جزء شامل پلي ايزوسيانات و ديگري پوليول مي باشد . جزء رنگدانه معمولاً داراي پوليول است در حاليكه مقادير رطوبت ناشي از رنگدانه ها اثري بر عمر انباري آن ندارد . هم ايزوسياناتهاي آليفاتيك و هم آروماتيك استفاده مي شوند كه اولي داراي بقاي رنگ و مقاومت اتمسفري بسيار بهتر دارد . متداولترين نوع پوليول ها ، اكريليك هاي با گروه عامل هيدروكسيل ، پلي استرها و پلي اترها هستند .

گروه عامل هيدروكسيل معمولاً با تركيب مقدار خاصي 2- هيدروكسيل متاكريليك (HEMA) به مخلوط مونومر به اكريليك تبديل مي شود .

HGM گروههاي هيدروكسيل اوليه براي اتصال عرضي با ايزوسيانات فراهم مي نمايد . معمولاً 2- هيدروكسيل متاكريلات استفاده مي شود . گروه عامل هيدروكسيل ثانويه داراي نقص سرعت واكنش كمتر با ايزوسيانات ولي داراي اين مزيت است كه عمر پس از مخلوط بيشتري دارد . وزن ملكولي رزين هاي اكريليك استفاده شده در پوششهاي يورتان معمولاً پايين شايد در مرتبه 25000 مي باشد كه در مقايسه با لعاب اكريليك متداول Single – pack كاملاً پايين است ولي وزن ملكولي فيلم پيوند عرضي نهايي كاملاً بالا است . وزن ملكولي پايين رزين اكريليك و ايزوسيانات اجازه ساخت پوشش با درصد بالاي جامد داراي وسيكوزيته متوسط تا پايين را امكانپذير مي نمايد . چنانكه در قسمت 5-7 توضيح داده شد تنوع مونومرها محدوده گسترده اي در طراحي ملكولي رزين هاي اكريليك را اجازه مي دهد . مونومرهاي مشابهي براي پلي يورتانهاي اكريليك «tailor making» با خواص متنوع وجود دارد . با اين حال يك عامل بحراني ، Tg پوشش نهايي است . مطلوبست كه Tg پوشش كاملاً گيرش يافته ، كمي پايينتر از دماي گيرش (كه عمدتاً دماي اطاق است) باشد . Tg پوشش با افزايش مقدار گيرش زياد مي شود . وقتي Tg پوشش جزئي گيرش يافته برابر يا بيشتر از دماي گيرش پوشش مي شود زياد مي شود وقتي Tg پوشش جزئي گيرش يافته برابر يا بيشتر از دماي گيرش پوشش مي شود كاهش سريع در حجم آزاد اتفاق مي افتد . زنجيره هاي پليمري جاي بسيار كمتري براي جابجايي خواهند داشت و جاجايي ، كاهش و نهايتاً متوقف و واكنش به صورت كامل انجام نخواهد شد . يك روش براي حذف اين مشكل ، گيرش دادن پوشش در دماي بالا است ولي اين كار براي پوششهاي صنعتي امكان پذير نيست .

پلي استرهاي داراي گروه عامل هيدروكسيل ، كاربرد عمده اي در ساخت پلي يورتانهاي دو جزئي دارند . شيمي و خواص پلي استرهاي داراي گروه عامل هيدروكسيل در قسمت 5-8 توضيح داده شده است . همانند اكريليك هاي داراي گروه عامل هيدروكسيل ، پلي استرهاي استفاده شده براي ساخت پلي يورتانها داراي وزن ملكولي نسبتاً پايين هستند . اين كار باعث ايجاد پوششهاي با درصد بالاي جامد و VOC پايين مي شود . همان ملاحظات Tg كه براي پلي يورتانهاي پلي استر اشاره شد براي پلي يورتانهاي اكريليك نيز به كار مي رود . پلي يورتانهاي اكريليك نيز به كار مي رود . پلي يورتانهاي پلي استري در مقايسه با اكريليك ها تمايل به ايجاد پوششهاي داراي جامد بالاتر و چسبندگي تا حدي بهتر به فلزات دارند . اكريليك ها معمولاً ارزانتر ، داراي دوام اتمسفري و مقاومت به هيدروليز بهتري هستند .

پلي استرهاي داراي گروه عامل هيدروكسيل نيز براي ساخت پلي يورتانهاي دو جزئي استفاده مي شوند . چون اتصال اتري نسبت به بسياري از ديگر گروههاي كاري از جهت چرخش ملكولي محدوديت بسيار كمتري دارند و چون تمايل به گروههاي bulky side ندارند پلي يورتانهاي پلي اتري بسيار انعطاف پذيرتر و با مقاومت ضربه بسيار بهتر نسبت به پلي يورتانهاي اكريليك و پلي استر كه بسيار سخت تر هستند مي باشند . بواسطه نرمي براي بسياري كاربردها نامناسبند با اينحال تشكيل lining (آستره) و پوشش الاستومري high build عالي مي دهند و در محيط هاي نسبتاً خشن مي توانند دوام بياورند .

هر چنر اكريليك ها ، پلي استرها و پلي اترها متداولترين رزينهاي داراي گروه عامل هيدروكسيل هستند كه در يورتانهاي دو جزئي استفاده مي شوند ولي رزينهاي استفاده شده منحصر به اينها نيست . چون رزينهاي الكيدي گروههاي هيدروكسيل واكنش نداده دارند با ايزوسيانتها نيز مي توانند پيوند عرضي بدهند همچنانكه رزين هاي اپوكسي با گروه هيدروكسيل ثانويه خود مي توانند .

يورتانهاي دو جزئي پايه حلالي شايد اولين سيستم پوشش در كاربردهايي كه نياز به بقاي رنگ عالي و براقيت و مقاومت شيميايي خوب دارند باشند . براساس توضيحات بالا ، واضح است كه با انتخاب وسيع پوليولها و پلي ايزوسياناتهاي در دسترس ، متخصص شيمي پليمر ، پوشهاي يورتاني توليد مي نمايد كه داراي محدوده وسيعي از خواص فيزيكي و شيميايي باشد . برخلاف تنوع ، مشخصات ويژه اي بين يورتانهاي مختلف از نظر نوع شكست وجود دارد . اين مطلب بويژه با در نظر گرفتن رفتار آنها در آب صحيح است .

ايزوسياناتها بسيار فعالند و با آب براي تشكيل اوره متفرق (پراكنده) واكنش مي دهد . محصول اين واكنش ، دي اكسيد كربن است كه در دماي اطاق ، گاز است . واكنش با آب نه فقط مسير گيرش طراحي شده پوشش را قطع مي نمايد كه منجر به خواص فيزيكي و شيميايي غير منتظره و اغلب نامطلوب مي شود بلكه CO2 حبس شده باعث ايجاد حفره هاي بيشمار در داخل پوشش گيرش يافته مي شود . اين اثر «پنيرسويسي» نتايج جدي بر نفوذپذيري و استحكام مكانيكي پوشش دارد آب ممكن است از منابع مختلف فراهم شود از جمله اگر پس از اعمال رنگ باران ببارد ، رنگ زدن حين دوره هاي بسيار مطلوب سال ، استفاده از حلالهاي غير يورتاني كه داراي مقدار كمي رطوبت هستند . زنگ در خطوط رنگ و عدم آب بندي صحيح مخازن پس از بازكردن اگر آب در نتيجه رسيدن به نقطه شبنم روي زير لايه موجود است نه فقط منجر به ايجاد حفره مي شود بلكه باعث چسبندگي ضعيف نيز خواهد شد . براي كمك به حفاظت در برابر امكان خسارت ناشي از رطوبت بر پوشش گيرش يافته ، يورتانهاي زيادي با مقدار كمي اضافه ايزوسيانات ساخته مي شوند . نسبت ايزوسيانات به هيدروكسيل 1:1 تا 1:0 متداول است . در صنعت رنگ شنيده نشده است كه مقاطعه كار ، پوشش را با حلال اشتباه رقيق نمايد . اغلب اين كار ، اثرات كمي دارد با اين حال اگر يورتان دو جزئي با حلال داراي الكل رقيق شود الكل داراي يك گروه عامل با ايزوسيانات واكنش و فرايند پيوند عرضي را متوقف خواهد نمود . اين اثرات بستگي دارد به اينكه چه مقدار الكل استفاده شده ولي مي تواند فاجعه آميز باشد .

همانند هر پوشش دو جزئي ، همواره احتمال نسبت مخلوط كردن اشتباه وجود دارد . بخاطر پيچيدگي واكنشهاي مختلف كه در يورتان گبرش يافته انجام مي شود هميشه نمي توان مشخص كرد كه دقيقاً چه مقدار خطا در نسبت مخلوط بر خواص پوشش اثر مي گذارد با اينحال اضافه پوليول تقريباً هميشه منجر به ايجاد پوشش نرمتر خواهد شد چون هيچ واكنش جنبي وجود ندارد كه پوليول در آن شركت نمايد . در نتيجه پوليول به عنوان نرم كننده عمل خواهد كرد .

در كابردهاي صنعتي ، يورتانهاي دو جزئي ، اغلب به عنوان پوشش نهايي روي لايه هاي مياني اپوكسي زده مي شوند در حاليكه وقتي پوشش ، فقط يورتان باشد مشكلي ايجاد نمي شود يورتان (و ديگر پوششها) حتي نسبت به مقادير كم پوشش گچي روي سطح اپوكسي بسيار حساس هستند . در بعضي موارد ، اين لايه بينهايت نازك اپوكسي گچي شده كه گاهي فقط يك يا دو هفته ايجاد مي شود باعث جدايش لايه يورتان از اپوكسي مي شود .

5 . 9 . 2 پور الكيدها :

يورالكيدها كه گاهي الكيدهاي يورتاني نيز ناميده مي شوند نبايستي با يورتانهاي دو جزئي كه بواسطه واكنش بين ايزوسيانات و گروههاي هيدروكسيل يك رزين اكريليك اتفاق مي افتد اشتباه شود در عوض ، اينها عمدتاً الكيدهاي اصلاح شده هستند كه مقداري از انيدريدفتاليك آنها با ايزوسياناتي نظير TDI جايگزين شده است .

يورالكيدها پوششهاي تك جزئي هستند كه معمولاً سريعتر از الكيدهاي معمولي خشك و از آنها سخت تر مي شوند . همچنين آنها داراي مقاومت سايشي و مقاومت در برابر هيدروليز بهبود يافته هستند متأسفانه آنها گرانتر و بخاطر استفاده از TDI آروماتيك ، بقاي رنگ ضعيفتري دارند . مشكل بقاي رنگ مي تواند با استفاده از ايزوسياناتهاي آليفاتيك بهبود يابد ولي هزينه بالاتر مي رود . اين رنگها توسط فرايندي مشابه رزينهاي الكيدي گيرش مي يابند بنابراين بايستي داراي خشك كن هايي مشابه انواعي كه در الكيدها استفاده مي شوند باشند .

يورالكيدها به طور عمده بعنوان جلا استفاده مي شوند هر چند كه از نظر فني جلاي واقعي نيستند . يورالكيدها در مواردي كه سختي و مقاومت سايشي خوب باشد بعنوان جلاي شفاف روي چوب استفاده مي شوند .

5 . 9 . 3 پلي يورتانهاي گيرش يافته با رطوبت :

ODDLY ENOUGH هر چند رطوبت در يورتانهاي دو جزئي معمولاً آلوده كننده محسوب مي شوند در پلي يورتانهاي گيرش يافته با رطوبت ، همراه با ايزوسياتانها عامل اوليه پيوند عرضي هستند .

منبع آب ، رطوبت اتمسفر است و پليمر ايجاد شده پلي يورتان نيست بلكه پلي اوره است .

در مورد يورتان دو جزئي اكريليك يا پلي استر ، عمده فيلم گيرش يافته نهايي از موارد STATING اكريليك يا پلي استر ساخته شده كه در ابتدا وزن ملكولي 25000-15000 داشته اند . با اين حال آنالوگ هيدروكسيل به پلي استر يا اكريليك آب است . كه داراي وزن ملكولي 18 مي باشد بنابراين پوششهاي VIABLE نمي تواند بسادگي توسط واكنش آب با ايزوسياناتهاي داراي وزن ملكولي نسبتاً پايين كه در پوششهاي TWO – PACK متداول استفاده مي شوند ساخته شود .

ايزوسياناتهاي به كار رفته در يورتانهاي گيرش يافته با رطوبت ، رزين هايي هستند كه در هر ملكول ، دو يا بيشتر گروه ايزوسيانات دارند . آنها معمولاً از پلي استرهاي منتهي به هيدروكسيل كه با اضافه ايزوسياناتهاي “متداول “ نظير TDI يا MDI يا اگر بقاي رنگ مهم است با ايزوسيانات آليفاتيك واكنش مي دهند ساخته مي شوند . همچنين ايجاد تعدا خاصي اتصال يورتان اجتناب ناپذير است . اين پوششها محصولات تك جزئي هستند و وقتي زده شوند بواسطه واكنش با رطوبت هوا گيرش مي يابند سرعت گيرش بستگي به رطوبت دارد . زير رطوبت نسبي حدود 30 درصد ، گيرش نسبتاً كند است و بالاتر از 80 درصد ، سرعت خروج دي اكسيدكربن از واكنش گيرش بحدي زياد است كه در پوشش ، حباب ايجاد مي نمايد ، بنابراين رطوبت بين %80-30 ترجيح داده مي شود .

يكي از مهمترين مزاياي يورتانهاي گيرش يافته با آب ، اين واقعيت است كه آنها تك جزئي هستند . اين كار باعث حفظ زمان براي مقاطعه كار و جلوگيري از نسبت مخلوط نادرست كه ممكن است عامل شكست باشد مي گردد . ديگر مزايا شامل توانايي اعمال اين محصولات بر روي سطوح مرطوب ، گيرش سريع و پوشش نهايي سخت ، TOUGH و تا حدي انعطاف پذير و چسبندگي خوب به فلزات و مقاومت شيميايي خوب مي باشد . پايداري آنها در برابر نور متغير است كه بستگي زيادي به ايزوسيانات استفاده شده در آنها دارد .

يكي از بارزترين معايب يورتانهاي گيرش يافته با رطوبت ، حساسيت آنها به رطوبت است . آنها اغلب تحت BLANKET نيتروژن بسته بندي مي شوند و پس از باز شدن بايستي طي چند روز مصرف شوند تا ژله اي نشوند .

همچنين در انتخاب و جابجائي رنگدانه ها بايستي دقت زيادي شود چرا كه بسياري از رنگدانه ها داراي ردپايي از رطوبت هستند كه روي پايداري حين نگهداري در انبار ، اثر مخرب دارد .

ديگرعيب احتمالي يورتانهاي گيرش يافته با رطوبت ، ايجاد حباب بواسطه توليد سريع CO2 در شرايط بسيار مرطوب است . اين مشكل در Highpilm build ها ، exacerbated است اگر high film build مطلوبست گاهي لازم است چندين لايه نازك زد .

همانند يورتانهاي دو جزئي معمولي ، الكل نبايستي در اين پوششها وارد شود . اگر از اين رقيق كننده استفاده شود الكل با گروه ايزوسيانات واكنش داده و در واكنش گيرش، به شدت مزاحمت ايجاد خواهد كرد .

5 . 9 . 4 لعابها و dispersion هاي پلي يورتان :

لعابهاي پلي يورتان پايه حلالي تك جزئي و dispersion هاي پلي يورتان تك جزئي در آب نيز موجودند . اين لعابها به سادگي پليمرهاي خطي ترموپلاستيك داراي وزن ملكولي بالا هستند كه توسط واكنش ديواره با دي ايزوسياناتها ساخته مي شوند . اينها پوشش هاي داراي جامد كم مي باشند كه بواسطه تبخير حلال ، خشك و روي زمينه هاي انعطاف پذير مثل fabric ها و learther زده مي شوند .

dispersion هاي پلي يورتان در اصل يورتانهاي latex هستند و در ساخت آنها از روشهاي مختلفي استفاده مي شود . گيرش آنها مشابه اكريليك هاي latex براساس تبخير آب و تجمع (coalesence) مي باشد

5 . 9 . 5 پلي يورتانهاي دو جزئي water – borne :

بخاطر قوانين روزافزون محدود كننده voc ، اخيراً پلي يورتانهاي water –borne توليد شده اند .

مشكلات ساخت اين پوششها آشكار است چون حلالها (در اين حالت آب) با جزء ايزوسيانات مي تواند واكنش بدهد . چند روش استفاده مي شود . از جمله استفاده از ايزوسياناتهاي blocked و آماده سازي پوليول پلي يورتان كه يا با استفاده از سورفسانتها در آب امولسيون شده يا اينكه در آببواسطه واكنش مقداري گروه عامل اسيدكربوكسيليك به پليمر و ايجاد نمك از طريق افزودن آمين فرار reducible مي شوند.

قبل از زدن ، جزء پوليول water – borne با ايزوسيانات سازگار كه water – borne نيست مخلوط مي شود . سپس ايزوسيانات به فاز پوليول كه عمدتاً توسط پوليول امولسيون مي شود و بعداً با آن پيوند عرضي ايجاد مي نمايد نفوذ مي نمايد .

هر چند ايزوسيانات پوليول سريعتر از فاز آب واكنش مي دهد واضح است كه آب مي بايست حداقل مقداري از آنرا مصرف نمايد . بنابراين نسبت NCO : OH 2:1 اغلب براي ساخت آن به كار مي رود . سرعت نسبي واكنشهاي مختلف در كنار عوامل ديگر به دما و رطوبت نسبي در زمان اعمال رنگ بستگي دارد . اگر دما بالا ورطوبت پايين باشد براي واكنش پوليول – ايزوسيانات بسيار مطلوب خواهد بود اگر دما پايين و رطوبت نسبي بالا باشد واكنش آب – ايزوسيانات خيلي راحت ادامه مي يابد . به وضوح ممكن است بعضي پوششهاي استفاده شده در همان محل خواص كاملاً متفاوتي براساس آب و هواي زمان رنگ زني يا اگر سيستم پخت شده است خواص آن به طور عمده تحت تأثير شرايط آن قرار خواهد گرفت .

5 – 10 وينيل ها:

از نظر تئوري ، هر پوشش تكيل شده از پليمريز اسيون افزايش مونومروينيل يا تركيبي از مونومرهاي وينيل باشد مي تواند وينيل در نظر گرفته شود مونومر وينيل هر ملكولي است كه داراي ساختار زير باشد :

CH2 = CR1 CR2

بر اين اساس مشخص مي تواند استدلال نمايد كه پلي(متيل متاكريلات) هم يك وينيل است . با اين حال در صنعت پوشش پذيرفته شده كه لغت «وينيل» به گروه نسبتاً كوچكي از مونومرها عمدتاً داراي وينيل استات ، وينيل كلرايد ، وينيليدين فلورايد و وينيل بوتيرال اطلاق مي شود .

5 . 10 . 1 وينيل هاي محلولي :

وينيل هاي محلولي معمولاً براساس كوپليمرهاي وينيل كلرايد (VC) و وينيل استات (VA) ايجاد مي شوند . كوپليمر PVC-PVA حاصل كه حدود %14 وينيل استات است داراي وزن ملكولي 70000 يا بالاتر است و بسادگي با تبخير حلال خشك مي شود . در نتيجه پوشش توليد شده از آنها داراي جامد بسيار كمي است كه با شديد شدن روز افزون قوانين VOC هر روز كمتر از قبل استفاده مي شوند .

هر چند كاربرد وينيل هاي محلولي در حال افول است داراي چندين خاصيت مطلوب از جمله مقاومت خوب در برابر اسيدها ، بازها و آب و انعطاف پذيري و مقاومت ضربه خوب مي باشد . زماني اين پوششها كاربرد گسترده اي در صنعت آب و فاضلاب ، در سيستم هاي شيميايي و كاغذ و ساختمانهاي غوطه ور نظير سدها و بندها داشتند . وينيل هاي محلولي علاوه بر مقاومت حلالي بسيار ضعيف ، چسبندگي نسبتاً ضعيفي نيز دارند . به منظور بهبود چسبندگي آنها به فلزات ، مقدار كمي اسيد مالئيك يا وينيل الكل با وينيل استات / وينيل كلرايد كوپليمريزه شود . ساختار قطبي تر اين گروه به صورت عمده چسبندگي را بهبود مي بخشد .

5 . 10 . 2 پلاسيتسولها و ارگانوسولها :

پلي (وينيل كلرايد) (PVC) به تنهايي رزين مناسبي براي پوشش نيست چون ترد ، داراي مشكل انحلال و چسبندگي ضعيف مي باشد . با اينحال در صنعت پلاستيك ، ذرات PVC داغ داراي وزن ملكولي بالا در نرم كننده كه به پلاستيول معروف است پراكنده مي شوند و كاربردهاي متنوعي دارند . هر چند route مناسبي براي رنگ يا پوشش نيست وقتي اين پلاستيسولها با حلال رقيق شدند ارگانوسولهاي حاصل ، كاربرد قابل ملاحظه اي براي پوشش دهي كلافها جهت استفاده در سقف و ديوارها دارند . پس از اعمال ، اين پوششها پخت مي شوند تا ذرات پليمري ويژه در فيلم پيوسته ذوب شوند .

ارگانوسولهاي گيرش يافته داراي خواص مطلوب بسياري كه در قسمت قبل براي وينيل هاي محلولي توضيح داده شد مي باشند . با اينحال انها داراي مشكلات احتمالي خاص خود هستند . بارزترين مشكل آنها چسبندگي ضعيف است چون سيستم رزين ، هنوز PVC بسيار غير قطبي است بنابراين استفاده از آستري بعنوان پوشش واسطه براي بهبود چسبندگي سيستم پوشش به فلز و / يا استفاده از پوشش تبديلي روي فولاد براي بهبود چسبندگي متداول است .

ديگر مشكل احتمالي ارگانوسولها تبخير نرم كننده است هر چند اين كار مي تواند با انتخاب مواد صحيح كاهش يا حذف گردد در صورتيكه نرم كننده اشتباه در محيط بسيار گرم جنوبي استفاده شود تردي پوشش طي يك دوره زماني بتدريج اتفاق مي افتد .

مشكل احتمالي سوم ارگانوسولها اين واقعيت است كه PVC تحت تأثير تخريب بواسطه تماس با حرارت و نور قرار دارد . PVC مي تواند در اثر آزاد كردن اسيد هيدروكلريك و توليد پيوندهاي دو گانه در شاخه اصلي وينيلي دي هيدروكلرينه شود . نه فقط اسيد هيدروكلريك آزاد شده اثر مخربي بر رنگدانه ها و نرم كننده هاي پوشش دارد بلكه سيستم گسترده ايجاد شده ممكن است باعث بي رنگ شدن شديد پوشش شود . بعلاوه با گذشت زمان ، پليمر در اينحالت بواسطه فرايند اكسيد اسيون خودبخود مشابه الكيدها شروع به پيوند عرضي مي نمايد بنابراين منجر به دانسيته پيوند عرضي بيشتر و تردي ناشي از آن مي شود . اين مشكل با استفاده از عوامل تثبيت كننده مناسب به صورت عمده تسكين مي يابد .

5 . 10 . 3 وينيل فلورايدها :

پوششها مي تواند از پليمرهاي وينيل فلورايد ساخته شوند كه مهمترين آنها پلي (وينيليدين فلورايد) (PVDF) است پليمر در متداولترين محلولهاي آبي به راحتي حل نمي شود بنابراين به صورت يك پراكندگي شبه پلاستيسول در محلول رزين اكريليك استفاده مي شود .

پوششهاي پايه PVDF داراي مقاومت شيميايي ، مقاومت در برابر حلال ، مقاومت حرارتي و اتمسفري عالي مي باشد همچنين نسبتاً انعطاف پذير هستند بخاطر دماي بالاي 206-204 درجه سانتيگراد لازم براي ذوب ذزات PVDF بصورت پوشش چسبنده منسجم ، اينها بصورت عمده به عنوان پوشش هاي با كارايي بالا در COIL STOCK كه براي ساختمانهاي تجاري به كار مي روند استفاده مي شوند . انعطاف پذيري ، اجازه خم شدن و شكل گرفتن بدون ترك برداشتن را به آنها مي دهد . اين پوششها معمولاً به روش غلطكي معكوس به ضخامت MIL5/1 يا كمتر زده مي شوند.

5 .10 .4 پلي (وينيل بوتيرال)

پلي(وينيل بوتيرال) ابتدا با هيدروليز جزئي پلي(وينيل استات) براي توليد كوپليمر وينيل استات و وينيل الكل تهيه مي شود . سپس اين كوپليمر با بوتيرالدئيد براي توليد پلي (وينيل بوتيرال) واكنش مي دهد .

ديگر پلي(وينيل استات) ها با استفاده از الدئيدي غير از بوتيرالدئيد ساخته مي شوند . اين پوششها داراي وزن ملكولي بالا و جامد كم مي باشند . بنابراين با مقادير بسيار كمتر از آنچه بوده اند استفاده مي شوند . چون داراي تعداد خاصي گروه هيدروكسيل ثانويه هستند با مقداري از رزينهاي ديگر در دماي بالا واكنش مي دهند تا خواص خود را اصلاح نمايند . مثلاً وقتي با فنليكها و اپوكسيها واكنش دهند شكل پذيري آستره هاي ظرف(CAN) را زياد مي نمايند}2{

در صنعت نگهداري پوشش ، پلي (وينيل بوتيرال) ها به عنوان آسترهاي «WASH» معروفند كه پوششهاي TWO-package داراي رنگدانه كرومات كه يك جزء داراي مقدار زيادي اسيد سولفوريك است مي باشند . وقتي به عنوان پيش عمليات روي سطح فلز استفاده شوند تشكيل پيوندهاي شيميايي اوليه با فلزي مي دهند و در نتيجه چسبندگي پوششهاي خاص بعدي نظير وينيل هاي اصلاح شده با اسيد مالئيك ، الكيدها و اپوكسي ها را بهبود مي بخشند . اين محصول به خطاي ساخت حساس است بايستي با ضخامت بسيار كم (mil3/. – 1/.) اعمال شود و رنگ نهايي طي يك روز يا گاهي فقط پس از چند ساعت اعمال مي شود .

5 . 10 . 5 : وينيل هاي latex :

شايد بيشترين كاربرد انحصاري پوششهاي ونييلي ، رنگهاي ساختماني پايه و نييلي لاتكس است . وزن ملكولي بالاي رزين ونييلي ، مشكل ساز نيست چون پوشش ، و سيكوزيته فاز پيوسته كه در اينحالت آب است را take on مي نمايد .

tg پلي دونييل استات خالص بزرگترند آن است كه در دماي اطاق ، همبستگي خوبي ايجاد شود . هر چند يك روش حل اين مشكل ، استفاده از نرم كننده است پليمريزاسيون مونومرونييل استات با مونواكريليك داراي tg پايين متداولتر است كه منجر به توليد وينيل هاي لاتكس اصلاح شده با اكريليك مي شود .

وينيل ها و وينيل هاي اصلاح شده با اكريليك نسبت به اكريليك هاي لاتكس %100 هم از نظر اتمسفر هم هيدروليز ، به وضوح ضعيف است بنابراين به صورت عمده به عنوان پوششهاي داخلي استفاده ميشوند . بيشتر رنگهاي مسطح جداره هاي داخلي ، وينيل لاتكس ها هستند . همچنين در پركننده هاي بلوك ، كاربرد لاتكس ها كه پوشش هاي داراي رنگدانه زياد هستند متداول است كه عمدتاً بعنوان آستري براي پر كردن نقايص ديواره هاي زبر معماري قبل از اعمال رنگ نهايي براقتر و هموارتر به كار مي روند .هر چند پوشش هاي وينيل لاتكس در كاربردهاي خارجي نسبت به اكريليك ها ضعف هستند اين ضعيف مانع از كاربرد آنها در اين قسمت نيست ، بعلاوه اگر به عنوان پركننده بلوك داخلي استفاده شوند در صورتيكه نفوذ آب از ميان جداره خارجي اتفاق بيفتد يا اگر داراي نقص ساخت باشند يا اگر در جاي اشتباه نظير تجهيزاتي كه زير باران قرار دارند ممكن است دچار شكست زودرس شوند .

شكست در اين پوششها معمولاً زماني كه با پوششهاي پايه حلالي داراي تنش بالا نظير اپوكسي هاي دو جزئي پوشانيده شوند اتفاق مي افتد . حلال اپوكسي ، وينيل حساس به حلال را نرم و تنش انقباض اپوكسي در حال گيرش براي ايجاد شكست پيوستگي در وينيل ضعيف شده كافي است .

چنين شكستهايي در اثر ضخامت بالاتر وينيل يا اپوكسي و با دماي گيرش پايين وينيل پركننده بلوك كه اغلب ممكن است حين ساخت جديد اتفاق بيفتد exacerbated مي شود .

5 . 11 پوششهاي قيري :

عبارت” پوشش قيري “ در اصل به دليل ماهيت نامشخص موادي كه از انها ساخته مي شود باعث گيجي مي شود . در اصل ، منشاء پوشش قيري آسفالت يا قطران است هر چند اين گروه داراي رزين هاي coumaron idene (كه از كوره هاي كك سازي بدست مي آيد) و رزين هاي هيدروكربني برپايه هيدروكربنهاي با وزن ملكولي كم اشباع نشده كه از محصولات نفت (gasoline) بدست مي آيد نيز مي باشد . تاكنون بيشترين مقدار اين پوششها ، قطران ها و آسفالتها بوده است . هر دو عمدتاً بخاطر معلق بودن ذرات ريز كربن عنصري سياه يا قهوه اي سياه مي باشند .

آسفالت يا از منابع طبيعي يا بصورت باقيمانده تقطير انواع خاصي از روغنهاي نفت خام مي باشد . آسفالت در اصل مخلوط نيم جاري از هيدروكربنهاي بيشمار است كه بيشتر آنها ماهيت آليفاتيك دارند . وقتي آسفالت از منابع طبيعي بدست آيد با مقادير مختلفي مواد معدني ارتباط دارد . آسفالت حاصل از ترينيداد از نظر مقدار مواد معدني در سطح بالايي قرار دارد و عمدتاً براي فرش كردن جاده ها استفاده مي شود در عوض GILSONITE كه در آمريكاي جنوبي ازرسوبات بدست مي آيد جامد ترد Jet black با مقدار مواد آلي بسيار كم است و براي پوشش هاي آسفالتي مناسب است . اين ماده در حلالهاي كربني حل شده ، با بسياري از روغنها ورزين ها سازگار است . در جلاهاي آسفالتي بسيار براق تا حدي از اين ماده استفاده مي شود .

انواع خاصي از روغنهاي گيرش يافته نظير wyoming-sour خام ، بيش از %40 آسفالت دارند . آسفالت از باقيمانده فرايند تقطير بدست مي آيد . آسفالت حاصل از نفت خام ، معمولاً به صورت پوشش ترجيح داده مي شوند چون داراي تركيب يكنواخت تر و ناخالصي معدني كمتري مي باشند .

پوشش هاي آسفالتي نسبتاً خنثي و داراي مقاومت شيميايي و مقاومت در برابر آب عالي هستند همچنين ارزان مي باشند . علاوه بر كاربرد شناخته شده آنها در سقف ساختمانها ، بعنوان پوشش براي فولاد Buried و ساختمانهاي بتوني استفاده مي شود .

قطران تركيب پيچيده اي از هيدروكربنهاي ، عمدتاً آروماتيك است كه قسمت اصلي مايع تراكم حاصل از تقطير زغال سنگ يا كك را تشكيل مي دهد در نتيجه توليد قطران رابطه نزديكي با توليد فولاد دارد . هر چند توليد فولاد به صورت يكنواخت افزايش پيدا كرده توليد قطران اينگونه نبوده ات چون كوره هاي بلند با بازدهي بيشتر نياز به كك كمتري دارند . هر چند نفتالين عمده ترين تركيب قطران است . فقط در حد %10-6 در آن وجود دارد . تخمين زده مي شود كه قطران داراي 10000-5000 تركيب مختلف باشد كه فقط 300 تا از آنها شناخته شده است } 3 {. اين تركيبات از مواد داراي وزن ملكولي كم تا اجزاء داراي وزن ملكولي بالا مثل قير قطران مي باشد .

قطران در پوششهاي ضخيم گرم براي تانكها و خطوط لوله استفاده مي شود و در پوششهاي دماي اطاق با مقدار جامد پانيتر براي فولادي كه در آن غوطه ور مي گردد استفاده مي شود اغلب در صنع فاضلاب از آن استفاده مي شود . مشابه آسفالت ، داراي مقاومت شيميايي خوب و مقاومت عالي در برابر رطوبت ، ارزان و بصورت پوششهاي مانعي ضخيم استفاده مي شود . پوششهاي آسفالتي و قطران بخاطر ساختار هيدروكربني ساده ، مقاومت شيميايي بسيارخوب و مقاومت در برابر آب عالي دارند . همچنين داراي نواقصي هستند كه جنبه هاي زيبايي كوچكترين آنهاست . علاوه بر اينكه فقط پوششهاي قطران فقط به يك رنگ ظاهر مي شوند . در برابر نور پايداري كمي دارند كه شايد نتيجه اين مطلب است كه عمدتاً آروماتيك هستند .

بخاطر عدم اشباع نسبتاً زياد ، سطح بالايي پوششهاي قيري تماس به اكسيد شدن و تردي دارند . بنا براين ممكن است ترك خورده يا موج بردارد . بعلاوه بخاطر مقاومت ضعيف در برابر حلال ، كاربردهاي خاصي وجود دارد كه اين پوششها در انجا كاربرد ندارد . نه فقط حلالهاي يك محيط صنعتي مي تواند.

به آنها خسارت بزند بلكه عموماً نبايستي روي آنها پوششهاي پايه حلالي«متداول»زده شود چون blead through سياهرنگ ممكن است ايجاد شود .

شايد مهمترين گروه پوشش هاي قيري ، اپوكسي قطران باشد . برخلاف پوشش آسفالت و قطران ، اين پوششها موارد دو جزئي ترموست مي باشند . اپوكسي و شيمي پيوند عرضي مشابه مطالبي است كه در قسمت 5-3 گفته شد ولي هر دو جزء با مقدار زيادي قطران اصلاح شده اند چون علائمي وجود دارد كه اجزاء قطران به آهستگي با رزين هاي اپكسي واكنش مي دهند بسياري از فرمول رنگها داراي جزء قطران همراه با جزء مبدل مي باشند . قطران بخاطر مقاومت شيميايي و مقاومت در برابر آب بهتر ، بجاي آسفالت استفاده مي شود .

قطران واكنش شيميايي كمي با سيستم اپوكسي / مبدل مي دهد ولي از نظر مقاومت شيميايي و مقاومت در برابر آب ، پوشش را بهبود مي بخشد همچنين خواص high-buid را . همانگونه كه قطران خواص مطلوب خود را با اپوكسي به شراكت مي گذارد اپوكسي نيز از جمله مقاومت به حلال ، استحكام همبستگي بالا ، سختي ، مقاومت در برابر سايش و ضربه را . هر چند اپوكسي ها از نظر مقاوت در برابر نورخورشيد ، معروف نيستند ولي اپوكسي هاي قطران نسبت به قطران نسبت به قطرانها مقاومت آب و هوايي بهتر دارند . با اينحال در ظاهر سطحي آنها ايرادي به نام برنزه شدن اتفاق مي افتد .

اپوكسي هاي قطران ، پوشش بسيار قوي غير قابل نفوذ با مقاومت شيميايي عالي ايجاد مي نمايند .

بهمين دليل بصورت گسترده در صنايع دريايي ، صنعت آب و فاظلاب استفاده مي شود .

علاوه بر برنزه شدن سطح اپوكسي قطران ، نواقص ديگر ، شامل مشكلات اعمال و پوشش دهي مجدد است . اين پوششها دو جزئي و بسيار وسيكوز هستند و هميشه احتمال مخلوط كردن ناصحيح وجود دارد . شبيه ديگر موارد دو جزئي ، اعمال آنها در نزديكي انتهاي عمر پس از مخلوط آنها ممكن است مشكلات خيس كردن و كاهش چسبندگي ايجاد نمايد ، بعلاوه اين پوششها ، سريع گيرش پيدا مي كنند و پرداخت نسبتاً صاف ، سخت و دنس ايجاد مي نمايند كه زمان رنگ زني مجدد آنها كوتاه (يك يا دو روز) خواهد بود . براي جلوگيري از جدايش ميان لايه اي اغلب مطلوبست كه آنها را به صورت يك لايه اعمال نمائيم .

5 – 12 پوششهاي غير آلي و سيليكوني اصلاح شده :

5 . 12 . 1 پوششهاي سيليكوني :

تمام انواع پوششهاي كه تاكنون توضيح داده شده اند براساس چسب هاي آلي (پايه كربني) ساخته مي شوند يا اينحال ، رزين هاي غير آلي پايه سيليكوني و سيليكاتي نيز نقش مهمي در صنعت پوشش دارند .

سيليكونها كه پلي سيلوكسانها نيز ناميده مي شوند داراي ساختار عمومي شكل 5 – 38 مي باشند . مونومرهاي استفاده شده براي تهيه اين رزينها ، كلروسيلانهايي نظير تري متيل كلروسيلان و دي فنيل دي كلروسيلان هستند . كلروسيلانها با آب واكنش مي دهند تا سيلانول توليد نمايند كه با حذف رطوبت متراكم و توليد رزين سيليكوني (يا پلي سيلوكسان)مي نمايد.

اگر از كلروسيلانها استفاده شود پلي سيلوكسان ، خطي خواهد بود . اگر مقداري تري كلروسيلان هم استفاده شود ساختار شاخه اي سه بعدي بدست مي آيد . وجود مونوكلروسيلانها منجر به termination زنجيره و توليد مواد اليگومري با وزن ملكولي پايين مي شود . اين اليگومرها همانهايي هستند كه به عنوان سيالات يا روغنهاي سيليكوني معروفند .

رزين هاي سيليكوني كه براي پوشش استفاه مي شوند عمدتاً بر پايه دي كلروسيلانها هستند ولي مقدار خاصي مونومر داراي سه گروه عامل لازم است تا زنجيره به شاخه اي شدن و پيوند عرضي كافي برسد.

اين رزينها معمولاً داراي وزن ملكولي پايين هستند و وقتي اعمال شوند بايستي پخت شوند تا به گيرش كامل و در نتيجه خواصي كه از انها انتظار مي رود برسند . اين واكنش ترموست ، سريع نيست و ممكن است در دماي c232-204 يك ساعت طول بكشد . از كاتاليست هاي خاصي براي پايين آوردن زمان يا دما مي توان استفاه نمود .

بيشترين رزين هاي سيليكوني بر پايه متيل يا فنيل كلروسيلان يا تركيبي از هر دو مي باشد . تمام آنها داراي مقاومت در برابر اتمسفر و تخريب ماوراءبنفش عالي هستند و بقاي رنگ و براقيت عالي دارند . همچنين در برابر حرارت ، بسيار مقاومند. مقاومت شيميايي آنها بهتر از الكيدها است ولي نه به خوبي بعضي پوششهاي آلي ترموست با كيفيت بالا . همانطور كه انتظار مي رود سيليكونهاي با نسبت متيل به فنيل بالا داراي براقيت و پايداري رنگ بيشتري نسبت به گروههايي كه فنيل بيشتر دارند مي باشند وهمچنين انعطاف پذيرترند . آنهايي كه بيشتر گروه فنيل دارند تا متيل ، در برابر دما مقاومترند . در دماهاي بسيار بالا ، هر جزء آلي كه در پوشش وجود داشته باشد خواهد سوخت و سيليكون ، پيوند عرضي را ادامه مي دهد تا دي اكسيد سيليكون (در اصل ، شيشه) كه داراي وزن ملكولي بالايي است ايجاد نمايد . رنگ دودكش داراي رنگدانه پولكي آلومينيوم ، سالهاست كه براساس اين مكانيزم استفاده مي شود . تا زماني كه پوشش ترد شيشه مانند ، تخريب نشده است در دماي بالا حفاظت دراز مدت ايجاد خواهد نمود .

پوشش هاي سيليكون خالص عمدتاً در جاهايي كه مقاومت دمايي ارجح است به كار مي روند .

كاربردهاي متداول عبارتند از : staks ، mufflers ، cookware و تجهيزات موتور

پوششهاي سيليكوني نسبتاً گران هستند و موارد زيادي وجود دارد كه مقاومت حرارتي عالي ، ضروري نيست . در اين موارد ، كارآيي پوششهاي آلي متداول با اصلاح آنها توسط درصد خاصي از سيليكون به مقدار زياد بهبود مي يابد .

شايد متداولترين اين نوع پوششها ، الكيدهاي اصلاح شده با سيليكون مي باشند . در بسياري از موارد ، اين پوشش يك پوشش معمولي است كه با سيليكون به صورت سرد ، همزده يا مخلوط شده است . اين كار به منظور بهبود دوام خارجي الكيد صورت مي گيرد هر چند افزايش مقاومت حرارتي نيز يك اثر جانبي مفيد است . افزودن حدود 20 يا 30 درصد سيليكون ، متداول است خواص اين پوشش در صورتيكه سيليكوني با وزن ملكولي پايين به صورت شيميايي با اكسيد واكنش دهد . بهبود بيشتري مي يابد . واكنش معمولاً بين گروه هيدروكسيل الكيد و گروه سيلانول سيليكون اتفاق مي افتد.

سيليكونها مي توانند براي اصلاح پلي استرها نيز استفاده شوند . اين رزين بواسطه واكنش سيليكون با پلي استر داراي گروه عامل هيدروكسي تهيه مي شود . محصول بايستي پس از اعمال پخت و پيوند عرضي بيشتري اغلب با رزين هاي فرمالدئيد ملامين ايجاد نمايد .

پلي استرهاي اصلاح شده با سيليكون داراي مجموع اي از خواص عالي نظير انعطاف پذيري ، سختي ، چسبندگي ، مقاومت حرارتي و اتمسفري دارند . بصورت گسترده در فلزات كه پوشش دهي غلطكي مي شوند براي پانلهاي ديوارها و نيز اجاق گاز ولوازم خانگي استفاده مي شوند .

سيليكونها براي اصلاح اكريليك ها نيز استفاه مي شوند . معمولاً اينها نيز براي پوشش دهي غلطكي استفاده مي شوند و پخت و با رزين ملامين ، پيوند عرضي مي دهند . اين دسته از پوششها ، پرداخت نهايي بسيار عالي ايجاد مي كنند .

5 .12 . 2 پوششهاي سيليكاتي :

چسب هاي بر پايه تترا اتيل ارتوسيليكات (شكل 5-39) بصورت عمده براي ساخت يكي از مهمترين انواع آسترهاي صنعتي به نام آسترهاي غني از روي غير آلي استفاده مي شوند . چون معمولاً اجزائي داراي گروههايي غير از اپوكسي در آنها استفاده مي شوند اين پوششها گاهي سيليكاتهاي الكيل يا الكوكسي ناميده مي شوند .

چسب هاي سيليكات اتيل توسط محلولي از تترا استيل ارتوسيليكات كه در اتيل الكل حل مي شود ايجاد مي شود . وقتي مقدار كمي آب به اين محلول اضافه شود هيدروليز جزئي اتفاق مي افتد و درصد خاصي از گروههاي اپوكسي با گروههاي هيدروكسيل جايگزين مي شوند كه مقداري اتيل الكل (oh5h2c)آزاد مي شود . مقداري از تترا اتيل ارتوسيليكات جزئي هيدروليز شده براي ايجاد پليمر اليگو مريك متراكم مي شود و در نتيجه و سيكوزيته زياد مي گردد .

چسب هاي جزئي هيدروليز شده قبل از اعمال با مقدار زيادي رنگدانه كرد روي فلزي مخلوط مي شوند (%80 وزني روي متداول است) تا آستري غني از روي توليد شود . پس از اعمال آستري ، پليمر اوليه با رطوبت اتمسفر واكنش و مطابق شكل 5-40 متراكم مي شود . لغت شيميايي براي چسب استفاده شده . اسيد پلي سيليسك است و باور بر اين است كه تا حدي با مقادير كم نمكهاي روي كه به صورت طبيعي در رنگدانه گرد روي فلز موجودند واكنش مي دهد . آستري هاي غني از روي ، مقاومت خوردگي suoerb دارند چون بالاتر از غلظت حجمي بحراني رنگدانه با رنگدانه (گرد روي) كه فعالتر از آهن است ساخته مي شوند . وقتي روي با فولاد در تماس الكتريك باشدآنرا به صورت گالوانيك محافظت خواهد كرد . بعلاوه وقتي مقداري از روي شروع به خوردگي نمايد محصولات خوردگي تمايل به پر كردن تخلخل پوشش داراي pvc زياد خواهند نمود بنابراين خاصيت مانعي را بهبود مي بخشد . آستري هاي غني از روي غير آلي ، سخت و مقاوم در برابر سايش ، داراي چسبندگي عالي به فولاد درست بلاست شده و مقاومت بسيار خوب در برابر حلالها و حرارت دارند . آنها در حجم زياد براي كاربردهاي مختلف در فولادهالي ساختماني استفاده مي شوند .

با اين حال آستري هاي غني از روي غير آلي نقايص خاص خود را دارند . مشابه هر پوشش ديگر كه بالاتر از cpvc ساخته شود ترد و استحكام همبستگي ضعيف و مقاومت ضربه پايين دارند . چون واكنش گيرش با رطوبت اتمسفري در سطح آغاز و مسير خود را به سمت پايين طي مي نمايد . پوششهاي بسيار ضخيمتر از mil4 تمايل به mud – crack دارند . هر چند پوششهاي غني از روي غير آلي چسبندگي بسيار خوبي به فولاد دارند چسبندگي ضعيفي نسبت به رنگي از جنس خود دارند اگر پوشش اول ، بيش از حد نازك باشد معمولاً نمي توان پوشش دوم اعمال نمود . خوشبختانه پوشش 5/1 يا mil2 حفاظت خوردگي عالي ايجاد مي نمايد بويژه اگر با ميان لايه اي يا لايه نهايي سازگار پوشش داده شود . مشكل ديگر پوششهاي غني از روي ، شكست در معلق نگهداشتن صحيح رنگدانه گرد روي دنس در ظرف ، حين اسپري است اگر پوشش همزده نشود نسبت رنگدانه به چسب ، نامنطبق خواهد شد .

شايد متداولترين مشكل يا شكستي كه يك محقق در چنين پوششهايي با آن برخورد مي نمايد ترك برداشتن آستري در موقع پوشيده شدن با ميان لايه اي اپوكسي (سيستمهاي روي – اپوكسي – يورتان در شرايط صنعتي ، متداول هستند) مي باشد . اغلب اين مطلب بواسطه آستري غني از روي است كه در موقع زدن رنگ نهايي ، هنوز گيرش كافي پيدا نكرده است . در نتيجه حلالهاي نسبتاً قوي اپوكسي فيلم ضعيف (از نظر پيوستگي) موجود را نرم و ضعيف خواهد نمود و تنش انقباض اپوكسي در حال گيرش به اندازه كافي است كه آستري را از همه جدا نمايد . زمان گيرش آستري هاي غني از روي غير آلي بستگي زيادي به رطوبت دارد ، واقعيتي كه در برگه اطلاعات سازندگان رنگ ، تشخيص داده نمي شود .