مشخصات این فایل
عنوان: صنعت رنگ سازی (علم پلیمر)
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 87
این مقاله درمورد صنعت رنگ سازی (علم پلیمر) می باشد.
پوششهای قیری :
عبارت” پوشش قیری “ در اصل به دلیل ماهیت نامشخص موادی که از انها ساخته می شود باعث گیجی می شود . در اصل ، منشاء پوشش قیری آسفالت یا قطران است هر چند این گروه دارای رزین های coumaron idene (که از کوره های کک سازی بدست می آید) و رزین های هیدروکربنی برپایه هیدروکربنهای با وزن ملکولی کم اشباع نشده که از محصولات نفت (gasoline) بدست می آید نیز می باشد . تاکنون بیشترین مقدار این پوششها ، قطران ها و آسفالتها بوده است . هر دو عمدتاً بخاطر معلق بودن ذرات ریز کربن عنصری سیاه یا قهوه ای سیاه می باشند .
آسفالت یا از منابع طبیعی یا بصورت باقیمانده تقطیر انواع خاصی از روغنهای نفت خام می باشد . آسفالت در اصل مخلوط نیم جاری از هیدروکربنهای بیشمار است که بیشتر آنها ماهیت آلیفاتیک دارند . وقتی آسفالت از منابع طبیعی بدست آید با مقادیر مختلفی مواد معدنی ارتباط دارد . آسفالت حاصل از ترینیداد از نظر مقدار مواد معدنی در سطح بالایی قرار دارد و عمدتاً برای فرش کردن جاده ها استفاده می شود در عوض GILSONITE که در آمریکای جنوبی ازرسوبات بدست می آید جامد ترد Jet black با مقدار مواد آلی بسیار کم است و برای پوشش های آسفالتی مناسب است . این ماده در حلالهای کربنی حل شده ، با بسیاری از روغنها ورزین ها سازگار است . در جلاهای آسفالتی بسیار براق تا حدی از این ماده استفاده می شود .
انواع خاصی از روغنهای گیرش یافته نظیر wyoming-sour خام ، بیش از %40 آسفالت دارند . آسفالت از باقیمانده فرایند تقطیر بدست می آید . آسفالت حاصل از نفت خام ، معمولاً به صورت پوشش ترجیح داده می شوند چون دارای ترکیب یکنواخت تر و ناخالصی معدنی کمتری می باشند .
پوشش های آسفالتی نسبتاً خنثی و دارای مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر آب عالی هستند همچنین ارزان می باشند . علاوه بر کاربرد شناخته شده آنها در سقف ساختمانها ، بعنوان پوشش برای فولاد Buried و ساختمانهای بتونی استفاده می شود .
قطران ترکیب پیچیده ای از هیدروکربنهای ، عمدتاً آروماتیک است که قسمت اصلی مایع تراکم حاصل از تقطیر زغال سنگ یا کک را تشکیل می دهد در نتیجه تولید قطران رابطه نزدیکی با تولید فولاد دارد . هر چند تولید فولاد به صورت یکنواخت افزایش پیدا کرده تولید قطران اینگونه نبوده ات چون کوره های بلند با بازدهی بیشتر نیاز به کک کمتری دارند . هر چند نفتالین عمده ترین ترکیب قطران است . فقط در حد %10-6 در آن وجود دارد . تخمین زده می شود که قطران دارای 10000-5000 ترکیب مختلف باشد که فقط 300 تا از آنها شناخته شده است } 3 {. این ترکیبات از مواد دارای وزن ملکولی کم تا اجزاء دارای وزن ملکولی بالا مثل قیر قطران می باشد .
قطران در پوششهای ضخیم گرم برای تانکها و خطوط لوله استفاده می شود و در پوششهای دمای اطاق با مقدار جامد پانیتر برای فولادی که در آن غوطه ور می گردد استفاده می شود اغلب در صنع فاضلاب از آن استفاده می شود . مشابه آسفالت ، دارای مقاومت شیمیایی خوب و مقاومت عالی در برابر رطوبت ، ارزان و بصورت پوششهای مانعی ضخیم استفاده می شود . پوششهای آسفالتی و قطران بخاطر ساختار هیدروکربنی ساده ، مقاومت شیمیایی بسیارخوب و مقاومت در برابر آب عالی دارند . همچنین دارای نواقصی هستند که جنبه های زیبایی کوچکترین آنهاست . علاوه بر اینکه فقط پوششهای قطران فقط به یک رنگ ظاهر می شوند . در برابر نور پایداری کمی دارند که شاید نتیجه این مطلب است که عمدتاً آروماتیک هستند .
بخاطر عدم اشباع نسبتاً زیاد ، سطح بالایی پوششهای قیری تماس به اکسید شدن و تردی دارند . بنا براین ممکن است ترک خورده یا موج بردارد . بعلاوه بخاطر مقاومت ضعیف در برابر حلال ، کاربردهای خاصی وجود دارد که این پوششها در انجا کاربرد ندارد . نه فقط حلالهای یک محیط صنعتی می تواند.
به آنها خسارت بزند بلکه عموماً نبایستی روی آنها پوششهای پایه حلالی«متداول»زده شود چون blead through سیاهرنگ ممکن است ایجاد شود .
شاید مهمترین گروه پوشش های قیری ، اپوکسی قطران باشد . برخلاف پوشش آسفالت و قطران ، این پوششها موارد دو جزئی ترموست می باشند . اپوکسی و شیمی پیوند عرضی مشابه مطالبی است که در قسمت 5-3 گفته شد ولی هر دو جزء با مقدار زیادی قطران اصلاح شده اند چون علائمی وجود دارد که اجزاء قطران به آهستگی با رزین های اپکسی واکنش می دهند بسیاری از فرمول رنگها دارای جزء قطران همراه با جزء مبدل می باشند . قطران بخاطر مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر آب بهتر ، بجای آسفالت استفاده می شود .
قطران واکنش شیمیایی کمی با سیستم اپوکسی / مبدل می دهد ولی از نظر مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر آب ، پوشش را بهبود می بخشد همچنین خواص high-buid را . همانگونه که قطران خواص مطلوب خود را با اپوکسی به شراکت می گذارد اپوکسی نیز از جمله مقاومت به حلال ، استحکام همبستگی بالا ، سختی ، مقاومت در برابر سایش و ضربه را . هر چند اپوکسی ها از نظر مقاوت در برابر نورخورشید ، معروف نیستند ولی اپوکسی های قطران نسبت به قطران نسبت به قطرانها مقاومت آب و هوایی بهتر دارند . با اینحال در ظاهر سطحی آنها ایرادی به نام برنزه شدن اتفاق می افتد .
اپوکسی های قطران ، پوشش بسیار قوی غیر قابل نفوذ با مقاومت شیمیایی عالی ایجاد می نمایند .
بهمین دلیل بصورت گسترده در صنایع دریایی ، صنعت آب و فاظلاب استفاده می شود .
علاوه بر برنزه شدن سطح اپوکسی قطران ، نواقص دیگر ، شامل مشکلات اعمال و پوشش دهی مجدد است . این پوششها دو جزئی و بسیار وسیکوز هستند و همیشه احتمال مخلوط کردن ناصحیح وجود دارد . شبیه دیگر موارد دو جزئی ، اعمال آنها در نزدیکی انتهای عمر پس از مخلوط آنها ممکن است مشکلات خیس کردن و کاهش چسبندگی ایجاد نماید ، بعلاوه این پوششها ، سریع گیرش پیدا می کنند و پرداخت نسبتاً صاف ، سخت و دنس ایجاد می نمایند که زمان رنگ زنی مجدد آنها کوتاه (یک یا دو روز) خواهد بود . برای جلوگیری از جدایش میان لایه ای اغلب مطلوبست که آنها را به صورت یک لایه اعمال نمائیم .
5 – 12 پوششهای غیر آلی و سیلیکونی اصلاح شده :
5 . 12 . 1 پوششهای سیلیکونی :
تمام انواع پوششهای که تاکنون توضیح داده شده اند براساس چسب های آلی (پایه کربنی) ساخته می شوند یا اینحال ، رزین های غیر آلی پایه سیلیکونی و سیلیکاتی نیز نقش مهمی در صنعت پوشش دارند .
سیلیکونها که پلی سیلوکسانها نیز نامیده می شوند دارای ساختار عمومی شکل 5 – 38 می باشند . مونومرهای استفاده شده برای تهیه این رزینها ، کلروسیلانهایی نظیر تری متیل کلروسیلان و دی فنیل دی کلروسیلان هستند . کلروسیلانها با آب واکنش می دهند تا سیلانول تولید نمایند که با حذف رطوبت متراکم و تولید رزین سیلیکونی (یا پلی سیلوکسان)می نماید.
اگر از کلروسیلانها استفاده شود پلی سیلوکسان ، خطی خواهد بود . اگر مقداری تری کلروسیلان هم استفاده شود ساختار شاخه ای سه بعدی بدست می آید . وجود مونوکلروسیلانها منجر به termination زنجیره و تولید مواد الیگومری با وزن ملکولی پایین می شود . این الیگومرها همانهایی هستند که به عنوان سیالات یا روغنهای سیلیکونی معروفند .
رزین های سیلیکونی که برای پوشش استفاه می شوند عمدتاً بر پایه دی کلروسیلانها هستند ولی مقدار خاصی مونومر دارای سه گروه عامل لازم است تا زنجیره به شاخه ای شدن و پیوند عرضی کافی برسد.
این رزینها معمولاً دارای وزن ملکولی پایین هستند و وقتی اعمال شوند بایستی پخت شوند تا به گیرش کامل و در نتیجه خواصی که از انها انتظار می رود برسند . این واکنش ترموست ، سریع نیست و ممکن است در دمای c232-204 یک ساعت طول بکشد . از کاتالیست های خاصی برای پایین آوردن زمان یا دما می توان استفاه نمود .
بیشترین رزین های سیلیکونی بر پایه متیل یا فنیل کلروسیلان یا ترکیبی از هر دو می باشد . تمام آنها دارای مقاومت در برابر اتمسفر و تخریب ماوراءبنفش عالی هستند و بقای رنگ و براقیت عالی دارند . همچنین در برابر حرارت ، بسیار مقاومند. مقاومت شیمیایی آنها بهتر از الکیدها است ولی نه به خوبی بعضی پوششهای آلی ترموست با کیفیت بالا . همانطور که انتظار می رود سیلیکونهای با نسبت متیل به فنیل بالا دارای براقیت و پایداری رنگ بیشتری نسبت به گروههایی که فنیل بیشتر دارند می باشند وهمچنین انعطاف پذیرترند . آنهایی که بیشتر گروه فنیل دارند تا متیل ، در برابر دما مقاومترند . در دماهای بسیار بالا ، هر جزء آلی که در پوشش وجود داشته باشد خواهد سوخت و سیلیکون ، پیوند عرضی را ادامه می دهد تا دی اکسید سیلیکون (در اصل ، شیشه) که دارای وزن ملکولی بالایی است ایجاد نماید . رنگ دودکش دارای رنگدانه پولکی آلومینیوم ، سالهاست که براساس این مکانیزم استفاده می شود . تا زمانی که پوشش ترد شیشه مانند ، تخریب نشده است در دمای بالا حفاظت دراز مدت ایجاد خواهد نمود .
پوشش های سیلیکون خالص عمدتاً در جاهایی که مقاومت دمایی ارجح است به کار می روند .
کاربردهای متداول عبارتند از : staks ، mufflers ، cookware و تجهیزات موتور
پوششهای سیلیکونی نسبتاً گران هستند و موارد زیادی وجود دارد که مقاومت حرارتی عالی ، ضروری نیست . در این موارد ، کارآیی پوششهای آلی متداول با اصلاح آنها توسط درصد خاصی از سیلیکون به مقدار زیاد بهبود می یابد .
شاید متداولترین این نوع پوششها ، الکیدهای اصلاح شده با سیلیکون می باشند . در بسیاری از موارد ، این پوشش یک پوشش معمولی است که با سیلیکون به صورت سرد ، همزده یا مخلوط شده است . این کار به منظور بهبود دوام خارجی الکید صورت می گیرد هر چند افزایش مقاومت حرارتی نیز یک اثر جانبی مفید است . افزودن حدود 20 یا 30 درصد سیلیکون ، متداول است خواص این پوشش در صورتیکه سیلیکونی با وزن ملکولی پایین به صورت شیمیایی با اکسید واکنش دهد . بهبود بیشتری می یابد . واکنش معمولاً بین گروه هیدروکسیل الکید و گروه سیلانول سیلیکون اتفاق می افتد.
سیلیکونها می توانند برای اصلاح پلی استرها نیز استفاده شوند . این رزین بواسطه واکنش سیلیکون با پلی استر دارای گروه عامل هیدروکسی تهیه می شود . محصول بایستی پس از اعمال پخت و پیوند عرضی بیشتری اغلب با رزین های فرمالدئید ملامین ایجاد نماید .
پلی استرهای اصلاح شده با سیلیکون دارای مجموع ای از خواص عالی نظیر انعطاف پذیری ، سختی ، چسبندگی ، مقاومت حرارتی و اتمسفری دارند . بصورت گسترده در فلزات که پوشش دهی غلطکی می شوند برای پانلهای دیوارها و نیز اجاق گاز ولوازم خانگی استفاده می شوند .
سیلیکونها برای اصلاح اکریلیک ها نیز استفاه می شوند . معمولاً اینها نیز برای پوشش دهی غلطکی استفاده می شوند و پخت و با رزین ملامین ، پیوند عرضی می دهند . این دسته از پوششها ، پرداخت نهایی بسیار عالی ایجاد می کنند .
5 .12 . 2 پوششهای سیلیکاتی :
چسب های بر پایه تترا اتیل ارتوسیلیکات (شکل 5-39) بصورت عمده برای ساخت یکی از مهمترین انواع آسترهای صنعتی به نام آسترهای غنی از روی غیر آلی استفاده می شوند . چون معمولاً اجزائی دارای گروههایی غیر از اپوکسی در آنها استفاده می شوند این پوششها گاهی سیلیکاتهای الکیل یا الکوکسی نامیده می شوند .
چسب های سیلیکات اتیل توسط محلولی از تترا استیل ارتوسیلیکات که در اتیل الکل حل می شود ایجاد می شود . وقتی مقدار کمی آب به این محلول اضافه شود هیدرولیز جزئی اتفاق می افتد و درصد خاصی از گروههای اپوکسی با گروههای هیدروکسیل جایگزین می شوند که مقداری اتیل الکل (oh5h2c)آزاد می شود . مقداری از تترا اتیل ارتوسیلیکات جزئی هیدرولیز شده برای ایجاد پلیمر الیگو مریک متراکم می شود و در نتیجه و سیکوزیته زیاد می گردد .
چسب های جزئی هیدرولیز شده قبل از اعمال با مقدار زیادی رنگدانه کرد روی فلزی مخلوط می شوند (%80 وزنی روی متداول است) تا آستری غنی از روی تولید شود . پس از اعمال آستری ، پلیمر اولیه با رطوبت اتمسفر واکنش و مطابق شکل 5-40 متراکم می شود . لغت شیمیایی برای چسب استفاده شده . اسید پلی سیلیسک است و باور بر این است که تا حدی با مقادیر کم نمکهای روی که به صورت طبیعی در رنگدانه گرد روی فلز موجودند واکنش می دهد . آستری های غنی از روی ، مقاومت خوردگی suoerb دارند چون بالاتر از غلظت حجمی بحرانی رنگدانه با رنگدانه (گرد روی) که فعالتر از آهن است ساخته می شوند . وقتی روی با فولاد در تماس الکتریک باشدآنرا به صورت گالوانیک محافظت خواهد کرد . بعلاوه وقتی مقداری از روی شروع به خوردگی نماید محصولات خوردگی تمایل به پر کردن تخلخل پوشش دارای pvc زیاد خواهند نمود بنابراین خاصیت مانعی را بهبود می بخشد . آستری های غنی از روی غیر آلی ، سخت و مقاوم در برابر سایش ، دارای چسبندگی عالی به فولاد درست بلاست شده و مقاومت بسیار خوب در برابر حلالها و حرارت دارند . آنها در حجم زیاد برای کاربردهای مختلف در فولادهالی ساختمانی استفاده می شوند .
با این حال آستری های غنی از روی غیر آلی نقایص خاص خود را دارند . مشابه هر پوشش دیگر که بالاتر از cpvc ساخته شود ترد و استحکام همبستگی ضعیف و مقاومت ضربه پایین دارند . چون واکنش گیرش با رطوبت اتمسفری در سطح آغاز و مسیر خود را به سمت پایین طی می نماید . پوششهای بسیار ضخیمتر از mil4 تمایل به mud – crack دارند . هر چند پوششهای غنی از روی غیر آلی چسبندگی بسیار خوبی به فولاد دارند چسبندگی ضعیفی نسبت به رنگی از جنس خود دارند اگر پوشش اول ، بیش از حد نازک باشد معمولاً نمی توان پوشش دوم اعمال نمود . خوشبختانه پوشش 5/1 یا mil2 حفاظت خوردگی عالی ایجاد می نماید بویژه اگر با میان لایه ای یا لایه نهایی سازگار پوشش داده شود . مشکل دیگر پوششهای غنی از روی ، شکست در معلق نگهداشتن صحیح رنگدانه گرد روی دنس در ظرف ، حین اسپری است اگر پوشش همزده نشود نسبت رنگدانه به چسب ، نامنطبق خواهد شد .
شاید متداولترین مشکل یا شکستی که یک محقق در چنین پوششهایی با آن برخورد می نماید ترک برداشتن آستری در موقع پوشیده شدن با میان لایه ای اپوکسی (سیستمهای روی – اپوکسی – یورتان در شرایط صنعتی ، متداول هستند) می باشد . اغلب این مطلب بواسطه آستری غنی از روی است که در موقع زدن رنگ نهایی ، هنوز گیرش کافی پیدا نکرده است . در نتیجه حلالهای نسبتاً قوی اپوکسی فیلم ضعیف (از نظر پیوستگی) موجود را نرم و ضعیف خواهد نمود و تنش انقباض اپوکسی در حال گیرش به اندازه کافی است که آستری را از همه جدا نماید . زمان گیرش آستری های غنی از روی غیر آلی بستگی زیادی به رطوبت دارد ، واقعیتی که در برگه اطلاعات سازندگان رنگ ، تشخیص داده نمی شود .
....
انواع پوشش و شکستهای متداول :
رزین ها و روغن های طبیعی :
رزین های طبیعی :
روغن ها :
الکیدها و اپوکسی استرها :
5 . 2 .1 الکیدها :
استرهای اپوکسی :
5 .3 اپوکسی ها :
5 . 3 .1 عامل های آمینی و آمیدی عمل آورنده رزین های اپوکسی :
5 . 3 . 2 انواع شکست اپوکسی :
5 . 4 اپوکسی های اصلاح شده :
5 . 4 . 1 اپوکسی های اکریلیک :
5 . 4 . 2 اپوکسی های قطران :
5 . 4 . 3 فنولیکهای اپوکسی :
5 . 5 فنولیکها :
5 . 5 . 1 فنولیک های RESOLE :
5 .2 .2 فنولیکهای novalac :
5 . 5 . 3 انواع شکست فنولیکها :
5 . 6 آمینو رزین ها :
5 . 7 . اکریلیک ها :
5 . 7 . 1 اکریلیک های محلولی :
5 . 7 . 2 پوششهای اکریلیک latex :
5 . 7 . 3 اکریلیک های ترموست :
مشکلات احتمالی پوششهای اکریلیک/ MF عبارتند از :
5-8 پلی استرها :
5 . 8 . 1 پلی استرهای اصلاح شده :
5 . 8 . 2 پلی استرهای اشباع نشده :
5 . 9 پلی یورتانها :
5 . 9 . 1 پوششهای دو جزئی پلی ایزوسیانات / پولیول :
5 . 9 . 2 پور الکیدها :
5 . 9 . 3 پلی یورتانهای گیرش یافته با رطوبت :
5 . 9 . 4 لعابها و dispersion های پلی یورتان :
5 . 9 . 5 پلی یورتانهای دو جزئی water – borne :
5 – 10 وینیل ها:
5 . 10 . 1 وینیل های محلولی :
5 . 10 . 2 پلاسیتسولها و ارگانوسولها :
5 . 10 . 3 وینیل فلورایدها :
5 .10 .4 پلی (وینیل بوتیرال)
5 . 10 . 5 : وینیل های latex :
5 . 11 پوششهای قیری :
5 – 12 پوششهای غیر آلی و سیلیکونی اصلاح شده :
5 . 12 . 1 پوششهای سیلیکونی :
5 .12 . 2 پوششهای سیلیکاتی :