بسپار / ایران پلیمر تقاضا برای سیستم های پوششی کم حلال روز به روز رو به افزایش است. قوانین و فشارهای زیست محیطی صنایع پوششی، صنعتگران را مجبور به حذف حلال های آلی و به کارگیری سیستم های آب پایه، محتوای جامد 100 درصد، پخت شونده با تشعشع و پوشش های پودری کرده است. واژه آب پایه بدین معنی نیست که آب تنها مایع حاضر در سیستم های پوششی است. عمدتا ً مقداری حلال و احتمالاً مواد آلی فرار دیگری نیز مانند عوامل خنثی ساز در محیط وجود دارد. روش های متنوعی برای ایجاد امکان رقیق پذیری با آب وجود دارد ولی فقط تعداد محدودی از آنها رزین های پایدار در برابر آبکافت حاصل می کنند.
عمده ی مزایای پوشش های آب پایه ی اپوکسی که به عنوان کفپوش کاربردهای فراوانی دارند عبارتند از : مواد آلی فرّار بسیار اندک ، بدون بو، غیر قابل اشتعال، زمان کوتاه خشک شدن و اعمال دوباره و عدم نیاز به حلال جهت تمیزکاری . برای نمونه شكل 1 کاربردهایی از رزين آب پایه ی دو جزیی اپوکسی را در کفپوش ها نمایش می دهد.
دو صنعتی که در جایگزینی سیستم های حلال پایه سنتی با سیستم های آب پایه پیشرو هستند صنایع خودرویی و بسته بندی فلزی می باشند. دو کاربرد اصلی رزین های اپوکسی آب پایه که اصلاحات شیمیایی روی آنها انجام شده است، آستریهای خودرویی است که به روش الکتروپوشانش کاتدی اعمال می شود و لاکهای جداره داخلی قوطی های فولادی یا آلومینیمی نوشابه و مشروبات است که به روش اسپری اعمال می گردند. این دو صنعت مهمترین کاربردهای رزینهای اپوکسی یا اپوکسی اصلاح شده محسوب می شوند و به همین دلیل اغلب مراجع قابل دسترس، مربوط به این صنایع هستند.
يک روش توليد رزين های اپوکسی آب پايه با استفاده از جاگذاری عوامل آبدوست روي زنجيره پليمری اپوکسی ميباشد . روش ديگر نيز پراکنش اين رزين طی فرايند مکانيکی و حرارتی چند مرحله ای در آب مي باشد که در نهايت منجر به توليد محصولی مي شود که امکان اختلاط آن با کليه مواد آبدوست ديگررا خواهد داشت و يا خود اين محصول را می توان برای دست يابی به اهداف مختلف به رزينهای آب پایه ديگر اضافه نمود. دست یابی به رزین های اپوکسی با قابلیت پراکنش در آب نیز به سه روش اصلی ممکن است:
الف) تهیه ی امولسیون در آب از طریق پراکنش رزین کامل یا کومونومرهای قابل پلیمر شدن در فاز آب
ب) تهیه رزین غنی از اسید و خنثی کردن آن با یک باز فرار
ج) تهیه رزین غنی از باز و خنثی سازی آن با یک اسید فرار
از نظر ترمودینامیکی، ایجاد یک مخلوط یکنواخت با انواع دیگر رزین بخصوص اکریلیک برای رزین های اپوکسی نامطلوب است. هدف ایجاد یک سیستم پلیمری ریزناهمگون (میکروهتروژن) است که هر جزء پلیمری خواص اصلی خود را در حالی که در فاز دیگر توزیع شده است به عنوان یک کل حفظ می کند.لذا هدف اغلب تحقیقات انجام شده در ساخت رزین های اپوکسی آب پایه به سمت حفظ مقاومتهای عالی در برابر خوردگی و مواد شیمیایی است.
پوشش های آب پایه ی اپوکسی هوشمند
آلیاژ های آلومینیوم از جمله AA2024 به دلیل خواص مکانیکی عالی، برای استفاده در صنعت هوانوردی و هوافضا بسیار مناسب هستند. آلیاژ مذکور علی رغم خواص مطلوب ، به دلیل وجود رسوبات غنی از مس مستعد خوردگی می باشد. از رایج ترین روش های محافظت در مقابل خوردگی آلیاژهای آلومینیوم استفاده از پوشش های محافظ هست که به طور کلی بسته به کاربرد نهایی، از چندین لایه تشکیل شده است که می توان ازآن جمله به لایه های کروماته اشاره نمود که گرچه برای کاربردهای ضد خوردگی بسیار مستعد هستند اما به دلیل سرطان زا بودن تلاش های فراوانی برای جایگزینی آن ها با دیگر روش های محافظتی ایمن انجام شده است. جنبه مهم دیگر که هنگام طراحی پوشش برای اهداف محافظت در برابر خوردگی باید به آن توجه شود ، کاهش مقدار مواد آلی فرار(VOC) است كه اين امر موجب مي شود تا اين نوع پوشش ها جوابگوی سخت ترین مقررات زیست محیطی باشند.
بنابراین ، جستجوی پوشش ها با ویژگی های مذکور در بسیاری از بخش های صنعتی از جمله بخش هوانوردی به اولویت تبدیل شده است. یکی از بهترین و کارامد ترین این پوشش ها ، سیستم های پوششی هوشمند متشکل از یک ماتریس اپوکسی آب پایه همراه با پرکننده های میکرونی کربنات کلسیم (CaCO3) اصلاح شده با بازدارنده های خوردگی می باشند. این میکروذرات مملو از بازدارنده ها به فرمولاسیون پوشش آب پایه ی اپوکسی اضافه می شوند و به روش پوشش دهی غوطه وری (Dip Coating) بر آلیاژ آلومینیومی اعمال می گردند. یک قابلیت منحصر به فرد این سیستم هوشمند این است که می تواند مهارکننده های خوردگی را تا زمانی که خسارت و وقایع خوردگی بعدی ظاهر شود، ذخیره کند.
مکانیزم این پوشش آب پایه هوشمند به این شکل است که ابتدا در اثر فعالیت الکتروشیمیایی آلیاژ آلومینیوم ، pH در مناطق آندی کاهش می یابد (ایجاد گرادیان pH) و پرکننده ی میکرونی به تبع آن حل شده و بازدارنده های خوردگی را آزاد می کند که به این ترتیب سازوکار خوردگی آلیاژ بهبود خواهد یافت و نهایتا با از بین رفتن گرادیان pH، رهاسازی بازدارنده ها نیز متوقف خواهد شد. مهمترین مزیت استفاده از میکروذرات کربنات کلسیم در این پوشش، روش تولید آسان و ارزان آن ها در کنار قابلیت تشخیص محیط اسیدی می باشد. ب
مؤلف و گردآورنده:
امیرحسین یزدان بخش
دانشجوی دکتری مهندسی پلیمر دانشگاه تهران
[email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۵ دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان شهریور منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
