نویسنده : فاطمه حاجی محمدی
وب سایت عصر مواد مطالبی را در جهت معرفی پلیمر ها و پلیمر های هوشمند و انواع آن از جمله پلیمر های خودترمیم شونده،پلیمر های فتوکروم،پلیمرهای الکترو فعال و پلیمر های حافظه شکلی ارئه کرده است و قصد دارد در این مطلب به معرفی پوشش های پلیمری بپردازد.
پوشش پلیمری چیست:
پوشش پلیمری به نوعی پوشش و یا رنگ گفته می‌شود که از مواد پلیمری ساخته می‌شود .پوشش هایی مانند رنگ های پلیمری یا لاک الکل و… که می‌توانند انسجام و حفاظت بسیار زیادی را در برابر خوردگی به وجود بیاورد.
پوشش های پلیمری از مدت ها پیش مجهز به فناوری بالایی بوده و این درحالی است که می‌توانند از سایش ماده جلوگیری کنند و انطباق بسیاری را فراهم نمایند.
پلیمر ها با داشتن خاصیت آب بندی و آب گریز نمودن سطوح می توانید یک پوشش قابل اطمینان برای انواع متریال ها باشد که در معرض رطوبت هستند. پوشش های پلیمری برای انواع مختلف مواد مصرفی طبقه بندی می شود.
با توجه به نیازمندی های محصول نهایی این مواد می‌توانند در برابر خوردگی و خراشیدگی دارای مقاوم بالایی باشند و یا همچنین از قابلیت انعطاف پذیری و یا شکنندگی خاصی برخوردار باشند.
پوشش پلیمری با مقاومت و پایداری ابعادی و گرمایی که در برابر مواد شیمیایی و عدم جذب آب دارد باعث شده تا گزینه بسیار مناسبی برای محصولاتی باشد که نیاز به ضدعفونی چند باره و یا استریلیزه سازی با بخار را دارند.
این پوشش ها با پیشرفت صنایع نفت و شیمیایی اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده اند به طوری که پوشش های پلیمری می توانند در شرایط دمایی بالا ، خوردگی را در طولانی مدت تحمل کنند و در عین حال با زیبا کردن سطوح باعث می شوند سطح زیر پوشش را از مورد تماس قرار گرفتن با سایر سیالات خوردنده حفظ کنند.
تاریخچه پوشش های پلیمری:
زمانی که به تاریخچه پوشش های پلیمری نگاه می کنیم به فعالیت های هرمن مارک میرسیم که موسسه تحقیقاتی پلیمر را در سال ۱۹۴۶ تاسیس کرد. این موسسه به عنوان مرکز تحقیقات پلیمری در آمریکا شناخته شد. علاوه بر آن یک شیمی دان آلمانی در سال ۱۹۵۳ با نام هرمان اشتاو دینگر توانست جایزه نوبل را در شیمی برای معرفی پلیمرهایی با زنجیره های بلند مولکولی از آن خود کند. این پلیمرها در واقع در دسته ی انواعی قرار می‌گرفتند که از مولکول های بسیار بزرگی برخوردار بودند. فعالیت های این شیمی دان آلمانی زمینه‌ای را برای گسترش صنعت پلاستیک به وجود آورد. ترکیبات شیمیایی و ساختار مولکول های بزرگ باعث شد تا این مواد گزینه مناسبی برای مصارف صنعتی باشند. زمانی که قطعات هواپیمایی به استحکام بالا و وزن پایین، مقاومت در برابر خوردگی و هزینه پایین نیاز داشتند دری دیگر به روی مواد پلیمری باز شد و پلیمر های مختلف موجود می توانستند پاسخگوی این نیازمندی‌ها باشند. انواعی از مواد پلیمری که در این زمینه مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند عبارتند از فنولیک ها که بسیار شکننده می باشند، سختی کمی دارند و قابلیت انحلال پذیری بالایی داشته و همچنین استفاده از این پوشش با دشواری هایی همراه است. پلی استر ها نیز در همین دسته قرار می‌گیرند که از چنین خواصی برخوردارند: ویژگی های ضعیف فیزیکی و اتصال ضعیف. وینیل استر ها که دارای محتوای بالای استایرنی می باشند و علاوه بر آن می‌توان آن ها را موادی بسیار اشتعال پذیر و سمی در طی به کارگیری و فراوریبه حساب آورد.
ماده بعدی اپوکسی نام دارد که دارای خواصی همانند استحکام بالا و قابلیت اتصال بالا، انرژی سطحی پایین و مقاومت شیمیایی می‌باشد. پلیمرهای اپوکسی در مقایسه با تمام گزینه های یاد شده به عنوان یک پلیمر ترموستینگ بهترین گزینه مورد نظر بودند. این مواد پایدار، سخت و مقاوم در برابر مواد شیمیایی خورنده هستند و در واقع می‌توان آنها را به عنوان چسب هایی با عمل کرد بالا در نظر گرفت که می‌توانند به صورت صنعتی برای پوشش سطوح به کار برده شود. بیشتر پوشش های صنعتی از پلیمرهای ترکیبی تولید می‌شوند و به صورت صنعتی نیز ساخته می‌شوند و در نهایت پس از قرار گیری به روی سطوح متفاوت بسیار سخت و با دوام خواهند بود.
مواد تشکیل دهنده و روش تولید پوشش های پلیمر:
به طور معمول ، فرمول پوشش های پلیمری شامل بایندر، رنگدانه (pigment) یا پرکننده، مواد افزودنی و حلال می باشد.
۱- بایندرها و عوامل شبکه ای کننده پوشش های پلیمری:
ماده اصلی پوشش های پلیمری، بایندرها هستند. بایندرها معمولا پلیمرها یا رزین هایی با خاصیت تشکیل فیلم ( به عنوان عملکرد اصلی) هستند، همچنین قادر به فراهم کردن خواص مکانیکی مورد نیاز برای پوشش های پلیمری، چسبندگی خوب بین پوشش و زیرلایه، و مقاومت کافی در برابر صدمات شیمیایی و مکانیکی هستند. از بایندرها هم با وزن مولکولی کم ( معمولا ۱۰۳ D ، پوشش های با درصد جامد بالا) و هم وزن مولکولی بالا (به طور معمول ۱۰۶ D ، پوشش های پایه امولسیونی، رنگ ها) استفاده می شود.
بایندرهای با جرم مولکولی کم معمولا نیاز به یک واکنش شیمیایی اضافه برای تهیه یک پوشش با خواص خوب دارند، در حالی که بایندرهای با جرم مولکولی بالا این گونه نیستند. در اکثر موارد، از ترکیبی از بایندرهای مختلف، که به آن ها هیبرید (hybrid) نیز گفته می شود، استفاده می گردد به عنوان مثال پلی یورتان -آلکیدها یا پلی یورتان- اکریلیک ها.
۲- رنگدانه ها و پرکننده های پوشش های پلیمری:
مواد ذره ای ( یعنی مواد پودر مانند)، معمولا به منظور تقویت خواص، به ویژه رفتار نوری (رنگ ، کدری ، براقیت)، عمل کرد محافظتی و تقویتی (سختی ، انعطاف پذیری) و عمل کرد ضد خوردگی ( به عنوان مثال با استفاده از مثال عناصر فداشونده یا رسانا) به اکثر پوشش ها اضافه می شوند. در رابطه با رفتار نوری، این مواد معمولا به عنوان رنگ دانه در نظر گرفته می شوند، در حالی که در بحث حفاظت و تقویت کنندگی، آن ها اغلب به عنوان پرکننده شناخته می شوند. در بعضی موارد از یک ماده برای بیش از یک هدف استفاده می شود، به عنوان مثال، ذرات سیلیکا می توانند به عنوان ماده مات کننده و همچنین برای بهبود سختی فیلم استفاده شوند. رنگ دانه ها معمولا:
۱- ذرات جامد آلی و معدنی سفید (۹۰%<)، رنگی ، سیاه یا فلورسنت هستند.
۲- نامحلول در بایندر یا حلال می باشند.
۳- در پوشش های پایه حلالی و پوشش های فاقد حلال، در بایندر دیسپرس می شوند.
۴- از لحاظ فیزیکی و شیمیایی تحت تأثیر سایر اجزای پوشش قرار نمی گیرند.
۵- ظاهر پوشش را تغییر می دهند (به عنوان مثال با جذب انتخابی و یا پخش نور).
-پیگمنت ها به دو گروه تقسیم می شوند:
۱- پیگمنت های معدنی: شامل پیگمنت های سفید مانند تیتانیوم اکسید (TiO۲)، اکسید روی (ZnO) و سولفید روی (ZnS) و پیگمنت های رنگی مانند کربن بلک (carbon black) و Fe۲O۳ می باشند.
۲-پیگمنت های آلی: این گروه غالبا شامل پیگمنت های رنگی می شوند و ترکیبات حاوی آزو مهمترین آنها هستند، از فتالوسیانین ها نیز استفاده می گردد.
عمل کرد پیگمنت ها نه تنها به خواص نوری آن ها (ضریب شکست ، جذب انتخابی و غیره) بلکه به اندازه و شکل ذرات و وضعیت پخش آن ها نیز بستگی دارد.
۳- افزودنی های پوشش های پلیمری:
مواد افزودنی برای بهبود خواص و به منظور رفع نقاط ضعف پوشش های پلیمری مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها در مقادیر کمی به پوشش اضافه می گردند تا ویژگی های خاصی از پوشش را در هنگام تولید، انبارش و نگهداری، حمل و نقل یا کاربرد بهبود بخشند. مقدار مواد افزودنی معمولاً کمتر از ۵ درصدوزنی و به طور متوسط ۵/۱ درصد کل فرمولاسیون است. این مواد باید برهم کنش خوبی با سایر اجزای پوشش ، یعنی پیگمنت ، بایندر و حلال داشته باشند.
افزودنی هایی که بیشتر در پوشش های پلیمری استفاده می گردند شامل غلظت دهنده ها، عوامل فعال کننده سطحی ( بهبود ترشوندگی، پراکندگی، چسبندگی) ، اصلاح کننده های سطح (لیز کننده ها ، مات کننده ها)، تراز کننده ها و مواد منعقدکننده، مواد فعال کاتالیستی (خشک کن ها و کاتالیزورها) ، افزودنی ها با اثر ویژه (مواد ضد لاغری، پایدارکننده های نوری، بازدارنده های خوردگی ، زیست کش ها ، تاخیرانداز شعله و آغازگر نوری) می باشند.
۴- حلال ها در پوشش های پلیمری:
از حلال ها در هنگام تولید و اعمال پوشش های پلیمری استفاده می شود. آن ها بر فرآیند پذیری، شکل گیری فیلم و ظاهر پوشش های پلیمری تأثیر می گذارند. حلال ها نقش مهمی در حلالیت بایندر، امتزاج پذیری، پراکندگی و پایداری تمام اجزاء در هنگام تولید پوشش های پلیمری و همچنین در حین ذخیره سازی دارند. البته، آن ها همچنین از نظر تأثیرگذاری بر ویسکوزیته ، خشک شدن و تشکیل فیلم در زمان اعمال پوشش های پلیمری دارای اهمیت هستند. رقیق کننده های واکنشی حلال هایی هستند که واکنش شیمیایی انجام داده و در نتیجه مقدار VOC را کاهش می دهند.
با این حال، حلال ها ممکن است نقایصی را در پوشش های پلیمری ایجاد کنند، مانند تاول زدن، مات شدن، شره کردن و بروز سوراخ های ریز. تاول زدن معمولا یا به دلیل ضخامت بیش از حد فیلم ، زمان خشک شدن ناکافی بین پوشش های پلیمری رخ می دهد یا اعمال یک زیرلایه خیلی ضخیم به طوری که حلال درون پوشش های پلیمری حبس می شود و سپس با تبخیر و خروج حلال، تاول هایی روی سطح ایجاد می گردد. مات شدن زمانی اتفاق می افتد که از نسبت نادرست بین بایندر ، پرکننده و حلال استفاده شود، در نتیجه ذرات تجمع می کنند و این مسئله باعث تفرق بیش از حد نور می شود. شره کردن معمولا به دلیل توازن نامناسب بین رفتار ویسکوز و تشکیل فیلم رخ می دهد. سوراخ های ریز هنگامی ظاهر می شوند که حلال آنقدر سریع از فیلم تبخیر شود که پوشش های پلیمری ( که ویسکوزیته بالایی دارد و چسبناک است) قادر به جاری شدن برای پرکردن حفره خالی نیست. بنایرابن، برای جلوگیری از ظهور نقص در پوشش های پلیمری، سرعت تبخیر حلال باید مناسب باشد.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.