افزودنی های سیلیکونی در صنایع رنگ و رزین

بازدید: ۲۴۱

 افزودنی های سیلیکونی در صنایع رنگ و رزین

افزودنیهای سیلیکونی به طور خیلی وسیع در صنایع پوشش مورد استفاده قرار می گیرند. وظیفه عمده این افزودنیهای سیلیکونی کاهش کشش سطحی در فرمولاسیون پوشش ها می باشد بر طبق خواص ویژه ای که این افزودنی ها دارند به صورت خیلی عالی عیوب سطحی از قبیل دهانه آتشفشانی شدن و حباب حباب شدن سطح و تر شدن ضعیف زیرآیند و غیره را از بین برده و بهبود می بخشند. علاوه بر اینها افزودنیهای سیلیکونی باعث افزایش خاصیت لیز یا سر شدن سطح گردیده که می توانند خواص مقاومت به خراش پوشش را بهبود بخشند. شیمی افزودنیهای سیلیکونی و رابطه بین شیمی ساختار آنها و کارایی آنها در زیر به طور مفصل شرح داده خواهد شد.

در بسیاری از مواقع عیوب سطحی حین اجراء پوشش و بعد از اجراء پوشش ظاهر می گردند. این عیوب سطحی تأثیرات چشم گیری بر روی خواص نوری و جلوه ظاهری پو ششها گذاشته و می توانند اثرات منفی بر روی کیفیت خواص محافظتی پوشش بگذارند. برخی از این عیوب عبارتند از:

+ تر کردن ضعیف زیرآیند توسط پوشش

+ تشکیل بناردسل ها و پدیده های فلودینگ و فلوتینگ در سطح

+ پوست پرتقالی شدن و عدم جریان پذیری خوب

برای مقابله با عیوب کشش سطحی افزودنی های خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از این افزودنی ها باعث می شوند کشش سطحی کاهش یافته یا اختلاف کشش سطحی به مینیم مقدار خود کاهش پیدا کند.

افزودنی های سیلیکونی (پلیی سیلوکسانها) خیلی زیاد در فرمولاسیون رنگ و پوشش ها مورد استفاده قرار می گیرند.یکی از این پارامترهای اصلی که باعث عیوب ذکر شده در بالا می شوند ناشی از کشش سطحی مواد است به ویژه اختلاف کشش سطحی (گرادیان کشش سطحی) عامل اصلی این عیوب شناسایی شده است. عامل اصلی این گرادیان کشش سطحی (اختلاف کشش سطحی) ناشی از درون خود سیستم پوشش می باشد که می تواند ناشی از تبخیر حلال ها یا واکنش های شبکه ای شدن رزین بوده یا ناشی از عوامل خارجی اجزاء پوشش در حین عملیات اسپری کردن، ذرات غبار و آلودگی های زیرآیند باشند.

کاربرد افزودنی های سیلیکونی

پلی سیلوکسانها بسته به ساختار شیمیایی خود می تواند کشش سطحی رنگ مایع را مطابق شکل 1 کاهش دهند:

شکل 1

وقتی که کشش سطحی رنگ در مقدار کمی تثبیت می گردد، اختلاف کشش سطحی نمی تواند در سطح پوشش گسترده شود.

اگر پلی سیلوکسانها به طور کافی  با سیستم رنگ امتزاج پذیری نداشته باشند به صورت عالی می توانند خواص ضدکف و ضد حباب بودن را در سیستم رنگ به وجود آورند. علاوه بر اینها افزودنی های سیلیکونی خاصیت سُر شدن یا لیز شدن (Slip) فیلم خشک رنگ را بهبود بخشیده و باعث بالا رفتن مقاومت به خراش فیلم رنگ شده و همچنین چسبناک بودن و بلاکینگ سطح را از بین می برند.

تر کردن زیرآیند

تر کردن زیرآیند به کشش سطحی رنگ و کاهش سطحی بحرانی سطحی که می خواهیم پوشش دهیم وابسته است. به صورت یک قانون عمومی کشش سطحی رنگ باید کمتر یا در یک مقدار عمومی مشابه با کشش سطحی زیرآیند باشد.

تر کردن نامناسب (خزیدن یا Crawling یا دانه دانه ایستادن ذرات رنگ بر روی زیرآیند می شوند – در اصل خزیدن یا Crawling زمانی روی می دهد که انرژی سطحی زیرآیند جامد کمتر از کشش سطحی رنگ مایع باشد و رنگ نتواند زیرآیند را تر کند و در نتیجه رنگ بر روی زیرآیند به صورت قطره – قطره قرار بگیرد. معمولا ً زیرآیندهایی از این قبیل مانند مواد پلاستیکی بوده و ماهیت آب گریزی دارند.

موقعی انتظار می رود که کشش سطحی رنگ بزرگتر از کشش سطحی زیرآیند باشد. زیرآیندهایی با کشش سطحی پایین تر از قبیل پلاستیک ها، سطوح روغن مال شده یا سایر سطوح آلود به سادگی قابل تر شدن نیستند.در رنگهای پایه آب به دلیل اینکه آب قسمت عمده حلال آن ها را تشکیل می دهد دارای کشش سطحی بالاتری نسبت به رنگهای پایه حلالی هستند که در آن ها حلال های آلی استفاده شده است و بنابراین اغلب مشکلات زیادی با تر کردن زیرآیند از خود نشان می دهند.

افزودنی های سیلیکونی کشش سطحی رنگ را کاهش داده و بر این اساس به طور بهینه تر شدن زیرآیند را سبب می گردند (مانند شکل 2). برای پوشش های پایه آبی افزودنی های سیلیکونی ویژه از قبیل سورفکتانتهای سیلیکونی باید استفاده گردند.

ضد دهانه آتشفشانی (ضد دهانه بازکردن مانند گودال های کوچک در سطح پوشش)

عوامل زیادی باعث بازشدن دهانه آتشفشانی بر روی سطح پوشش می گردند. دهانه های آتشفشانی ممکن است از عواملی از قبیل اسپری کردن بیش از حد یا فشار بالا بر روی لایه های رنگ تازه اسپری شده به وجود آیند که در این حالت قطرات اسپری شده با فشار بالا بر روی رنگ تازه اسپری شده (خشک نشده) از قبل قرار گیرند به صورتی که قطرات اسپری شده کوچک از حالت اسپری شدن با فشار بالا دارای کشش سطحی کمتری نسبت به رنگ تر موجود بر روی زیرآیند که از قبل اسپری شده است بوده و در این حالت باعث ایجاد دهانه آتشفشانی در پوشش می گردد (مانند شکل 3) اختلاف کشش سطحی 1 الی 2 (mn/m) یا (dynes/cm) برای گسترده شدن قطرات بر روی رنگ تر موجود بر روی زیرآیند کافی بوده و می توانند باعث ایجاد دهانه آتشفشانی در روی پوشش گردند. دهانه آتشفشانی را Crater می نامیم.

شکل 2 و 3

در مواردی که کشش سطحی هر دو ماده با هم یکسان است یا اگر قطرات اسپری شده دارای کشش سطحی بالاتری هستند، در نتیجه گسترده یا پخش شده قطرات بر روی سطح به وجود نمی آید و پیرو آن دهانه آتشفشانی تشکیل نخواهد شد، اما اگر ذرات غبار ریز حین اجراء رنگ تر وارد رنگ شوند به خاطر ایجاد اختلاف کشش سطحی همان اثر مشابه قطرات اسپری شده با فشار بالا را در رنگ خواهند گذاشت و باعث ایجاد دهانه آتشفشانی در رنگ می گردند.

دهانه های آتشفشانی می تواند از کثیف بودن یا آلودگی های سطحی ناشی شوند (برای مثال وجود اثر انگشت بر روی سطحی که می خواهد رنگ شود) وقتی که این آلودگی نقش موادی با کشش سطحی کم را ایفاء می کنند. وقتی که با رنگ اجراء شد برخورد می کنند باعث به وجود آمدن دهانه آتشفشانی می گردند که این خود یک نقص عمده در تر کردن نامطلوب زیرآیند به حساب می آید. با استفاده صحیح از افزودنیهای سیلیکونی کشش سطحی کاهش یافته و مطابق با این کاهش رنگ کمتر از محیط اطراف مستعد اختلالات بیرونی (از قبیل اسپری با فشار بالا، ذرات و غبار و ...)، آلودگی های زیرآیند یا ذرات ژل شدن رزین درون فیلم رنگ برای تشکیل دهانه آتشفشانی می گردد. در نتیجه استفاده از افزودنیهای سیلیکونی مشکلات فوق را کاهش داده و رنگ را در مقابل عیوب فوق ایمن می کند.

بناردسل ها، فلودینگ و فلوتینگ، جریان پذیری در سطح در حین فرآیند خشک شدن پخت فیلم رنگ و خشک شدن رزین الگوی جریان سیالات متلاطم در سیستم پوشش حاکم می گردد. در حالت طبیعی این متلاطم بودن های جریان ثابت بوده و از انتقال مواد تشکیل دهنده پوشش از لایه های زیرین فیلم رنگ به لایه های بالای فیلم رنگ اتفاق می افتد. این پدیده به تشکیل ساختارهای سلول مانند ماکروسکوپیک مرئی منجر می گردند (بناردسل نامیده می شود مانند شکل 4). اختلاف در دانسیته، دما و مخصوصاً کشش سطحی عامل اصلی نیروی محرکه تشکیل این سل ها می باشد. سایر عیوب سطحی از قبیل فلودینگ/ فلوتینگ و جریان پذیری سطحی ضعیف به تشکیل بناردسل ها (Benard Cells) برمی گردد.

شکل 4

فلودینگ و فلوتینگ (Floding and Floting)

در سیستم های رنگ که در آنها پیگمنت پخش شده است پیگمنت ها خودشان تمایل دارند در یک الگوی جریان دایره ای (چرخشی) حرکت کنند. در مواردی که پیگمنت های مختلف با حرکت های مختلف در این الگوی جریان حضور داشته باشند (اختلاف در اندازه ذرات و اختلاف در دانسیته).

برخی از این پیگمنت ها تحت این جریان چرخشی جدا شده و باعث ایجاد اختلال در فیلم رنگ می گردند و یک توضیع نا ممکن را در فیلم رنگ به وجود می آورند. که سبب می شوند یک نوع پیگمنت در سطح رنگ تجمع کند و در نتیجه باعث تغییرات عمده در جلوه ظاهری پوشش گردیده و سبب ایجاد اختلاف رنگ در سراسر سطح فیلم رنگ می گردد.

جریان پذیری

جریان متلاطم منجر به ایجاد بناردسل ها گردیده در بسیاری از مواقع مانع از ایجاد یک سطح زیبا و صاف در سطح فیلم رنگ می گردند. حتی در برخی از مواقع تا حدودی باعث تغییرات بافت سطح رنگ می گردند. وقتی که سیستم رنگ جریان پذیری مناسبی نداشته باشد این عیب را اغلب با نام پوست پرتقالی شدن بیان می کنند که این پوست پرتقالی شدن وابسته به شرایط خشک شدن و به ویژه ترکیبات مخلوط حلال های سیستم می باشد. در برخی موارد این اثر گاهی می تواند آنقدر قوی باشدکه تمام سطح فیلم رنگ فراگرفته و معیوب کند.وقتی که افزودنی های سیلیکونی حضور داشته باشند این اختلاف در الگوی جریان نمی تواند در سطح فیلم پوشش توسعه پیدا کند. به طوری که جریان چرخشی هنوز در سطح پوشش وجود دارد اما این عیوب در سطح پوشش نمی توانند به صورت مرئی جلوه کرده و پوست پرتقالی شدن و سایر پدیده هایی که در بالا شرح داده شد به حداقل کاهش می یابند.

لغزش سطح (Surface slip)

افزودنی های سیلیکونی می تواند خواص لغزشی سطح پوشش را بهبود بخشند. غالبا ً این صرفا ً لغزش نیست بلکه ارتباط بین خواص لغزش با سایر ویژگی های یک پوشش می باشد که از اولویت اصلی برخوردار است. به طور مشخص سطحی که خواص لغزشی بهتری داشته باشد از مقاومت به خراش خوبی برخوردار بوده، کمتر کثیف شده، راحتر پاک شده و مقاومت بهتری از خود در مقابل به هم چسبیدن لایه ها (Blocking) نشان می دهد. اندازه گیری لغزش سطح به راحتی می تواند توسط نیروی لازم برای کشیدن یک وزنه با وزن مشخص بر روی سطح پوشش انجام گیرد (مانند شکل 5 سمت چپ) یا با گذاشتن یک وزنه بر روی سطح شیب دار و دادن زاویه های مختلف به سطح به طوری که وقتی وزنه شروع به حرکت و سر خوردن می کند لغزش سطح اندازه گرفته می شود (مانند شکل 5 سمت راست).

شکل 5

خاصیت ضد کف داشتن:

از طرفی تشکیل کف می تواند از استفاده نادرست افزودنی های سیلیکونی ناشی شود. هرچند که استفاده صحیح از افزودنی های سیلیکونی می تواند باعث از بین بردن کف ها گردد. عاممل اصلی پدیده کف امتزاج پذیری این افزودنی های سیلیکونی می باشد. امتزاج پذیری بیشتر افزودنی سیلیکونی احتمال پایداری کف ها را در سیستم پوشش افزایش می دهد. افزودنی های سیلیکونی با امتزاج ناپذیری کنترل شده می توانند به طور خیلی موفقیت آمیزی به عنوان ضد کف ها مورد استفاده قرار گیرند.

اثرات افزودنی های سیلیکونی بر روی چسبندگی بین لایه ای پوشش ها:

سیلیکون ها به عنوان محصولات عمومی که شهرت بی نظیری در صنعت به عنوان نچسبیدن سایر مواد به آن غیر قابل پوشش دادن و اثرات نامطلوب چسبندگی بین لایه ای دارند. با این حال از طریق انتخاب مناسب و صحیح استفاده از افزودنی های سیلیکونی این گونه  نخواهد بود. افزودنی های سیلیکونی به دلیل خاصیت فعالیت سطحی شان به سطح رنگ مهاجرت می کنند. از آنجا که به عنوان یک اصل کلی دارای گروه های عاملی واکنش پذیر نبوده و به هیچ وجه نباید در خشک شدن و پخت رزین پوشش دخالتی داشته باشند. به بیان دیگر سیلیکون ها در کل طول فرآیند پخت پوشش به صورت فعال باقی می مانند. برای مثال این واقعیت نشان می دهد که به راحتی می توان این افزودنی ها را توسط حلال از سطح پاک کرد یا از بین برد.

در فرآیند پوشش دهی چند لایه ای حاوی افزودنی های سیلیکونی، سیلیکون ها نباید در لایه اولیه (لایه زیرین) باقی بماند (منظور از لایه اولیه یا زیرین، لایه ما بین دو فیلم رنگ روی هم می باشد). در مقابل، سیلیکون ها به دلیل تحریک و فعالیت سطحی شان به سطح جدید، یعنی لایه دوم رنگ مهاجرت می کنند. بنابراین بین دو لایه فیلم رنگ سیلیکونی باقی نمی ماند و بر این اساس چسبندگی بین لایه ای تحت تأثیر منفی قرار نمی گیرد.

در ارتباط با سیلیکون ها دو عامل اصلی وجود دارد که می تواند باعث اثرات منفی در چسبندگی بین لایه گردد:

1-مقدار افزودنی سیلیکونی استفاده شده

2-دمای پخت لایه اول

برای ترکیب هر رزین یا افزودنی سیلیکونی یک مقدار بهینه استفاده از سیلیکون وجود دارد، بیشتر از این مقدار بهینه نتایج خوبی حاصل نمی گردد (از قبیل تر شدن زیرآیند، ضد دهانه آتشفشانی، لغزش سطح و ...). در واقع استفاده مازاد از مقدار توصیه شده از افزودنی های سیلیکونی باعث ایجاد عیوب جانبی از قبیل افت در چسبندگی بین لایه ای پوشش می گردد. استفاده بیش از حد مجاز از یک افزودنی سیلیکونی سبب می گردد مولکولهای سیلیکون در بین لایه دو فیلم رنگ باقی مانده و اثرات معکوس بر روی چسبندگی بگذارد (مانند شکل 6 سمت بالای شکل توجه شود). این بدان معنی است که تنظیم میزان افزودنی سیلیکونی در یک مقدار بهینه امری ضروری به حساب می آید.

علاوه بر مقدار صحیح و درست افزودنی دمای پخت پوشش هم تأثیرات چشم گیری در چسبندگی بین لایه ای دارد. در یک سیستم پوششی که دمای مناسب پخت لایه اول (حاوی افزودنی سیلیکونی) بیش از حد است چسبندگی بین دو لایه از نظر فیزیکی کاهش می یابد. این بدین دلیل است که زنجیره های پلی اتر در ساختار پلی سیلوکسان در دمای بالای (C ̊ 140-150) از طریق فرآیند اکسیداسیون تجزیه می شوند. از طریق این فرآیند اکسیداسیون، گروه های واکنش پذیر در افزودنی سیلیکونی ایجاد می گردند. به طوری که افزودنی سیلیکونی به یک جزء جدایی ناپذیر از سیستم پوششی تبدیل گردیده و توانایی مهاجرت خود را از دست می دهد. به وسیله پوشش مجدد روی لایه اول این محصولات حاصل از تجزیه بین دو لایه باقی مانده و اثر معکوس بر روی چسبندگی می گذارند (مانند شکل 6 بخش پایینی شکل توجه شود). از آنجا که ناپایداری حرارتی ذکر شده در بالا ناشی از وجود زنجیره های پلی اتر در ساختار افزودنی می باشند، بنابراین می توان با ایجاد گروههای پایدارتر در ساختار شیمیایی از این اثر ممانعت به عمل آورد. برای مثال افزودنی های سیلیکونی ساختارهای اصلاح شده پلی استر و آلکیلی تا دماهای بالای 220 الی 250 درجه سانتیگراد پایدار هستند که در شیمی افزودنی های سیلیکونی به طور واضح شرح داده خواهند شد.

شکل 6

شیمی افزودنی های سیلیکونی

از ابتدای دهه ی پنجاه میلادی، افزودنی های سیلیکونی نقش اساسی را در عملکرد پوشش ها داشته اند. هرچند که نوآوری های شیمیایی در این حوزه به صورت خیلی زیاد به ویژه در حوزه سیستم های دوستدار محیط زیست رشد داشته اند.تجزیه سیستماتیک از طراحی مولکولی با تأکید ویژه بر روی ساختارهای پلی اتر پلی سیلوکسان و پلی استر پلی سیلوکسان ها ارایه شده است.

عوامل شیمیایی تعیین کننده کارایی سیلیکون برای سیستم های پوششی مرکب ها و چسب های دوستدار محیط زیست و کاربردهای وابسته به آن در ادامه ارائه گردیده است. در ادامه بحث فقط رابطه کارایی افزودنی ها با ساختار شیمیایی  بحث نشده بلکه مباحث و موضوعات زیر نیز مورد بررسی قرار می گیرد:

■ سازگاری افزودنی با سیستم ها

■ اثر افزودنی بر روی کشش سطحی

■ پایداری حرارتی افزودنی ها

■ ترک کردن و همتراز کردن

■ایجاد مقاومت در برابر لک پذیری و لغزش سطح

پلی دی متیل سیلوکسان های اصلاح نشده

ساده ترین محصولات پلی دی متیل سیلوکسان ها در شاخه های مختلف صنعت با نام روغن سیلیکون شناخته می شوند. اختلاف در طول زنجیر ساختار مولکولی سیلیکون ها خواص متفاوتی به آنها می دهد. با افزایش طول زنجیر مولکولی سیلیکون ها، ویسکوزیته بالاتری از خود نشان می دهند. ویسکوزیته عامل خوبی برای اندازه گیری جرم مولکولی این ترکیبات می باشد. جرم مولکولی بالاتر معمولا ً باعث کاهش حلالیت و کاهش امتزاج پذیری سیلیکون ها در سیستم پوششی می گردد. علاوه بر محصولات خطی در خانواده سیلیکون ها وجود محصولات حلقوی نیز امکان پذیر است.

گروههای دمتیل در هر دو خانواده خطی و حلقوی از سیلیکون ها اثرات سیلیکونی از قبیل کاهش کششی سطحی و بهبود لغزش سطحی را از خود نشان می دهند. پلی دمتیل سیلوکسان های با جرم مولکولی کم (مانند شکل 7 60˂X) و سیلیکونهای حلقوی بیستر برای کنترل جریان پذیری سطح و از بین بردن فلوتینگ پیگمنت  ها مورد استفاده قرار می گیرند. ویسکوزیته آن ها بین 1 الی 50 میلی پاسکال ثانیه است. چنین محصولاتی فرار بوده بنابراین میزان و شرایط استفاده از آن ها غالبا ً حساس می باشد. بعد از تبخیر این محصولات از سطح فیلم رنگ آنها ممکن است مجدد متراکم (مایع) شده و بنابراین سایر مواد و زیرآیندها و ماشین آلات اجراء و تولید را الوده کنند. سیلیکون ها با جرم مولکولهای بالاتر (m Pa.s 100-50=ویسکوزیته و 100-60=X ) می توانند به عنوان افزودنی های لغزش سطح مورد استفاده قرار بگیرند.

پلی دمتیل سیلوکسان ها با ویسکوزیته های حدود mPa.s 60000 (1200 ≈X) اغلب با رزین های مورد استفاده در رنگ ها در یک حالت میانه امتزاج پذیری/ امتزاج ناپذیری از خود نشان می دهند که به عنوان ضد کف ها بدون ایجاد اثرات دهانه آتشفشانی در سیستم های رنگ مؤثراند. این ترکیبات همان ضدکف های مورد استفاده در صنایع رنگ می باشند.

در آخر، آن دسته از محصولات که جرم مولکولی بالایی دارند (1400 ˃ X) و ویسکوزیته بیشتر از mPa.s 100000 به قدری نامحلول و غیر قابل امتزاج با سیستم های رنگ هستند که سبب ایجاد حفره در تمامی سیستم رنگ می گردند. آنها کاربردهای نسبتا ً محدودی دارند و عموما ً برای تولید رنگهای چکشی و محصولات مشابه آن استفاده می شوند.

فنیل پلی سیلوکسان ها

متیل فنیل پلی سیلوکسان (شکل 8) از اهمیت کمتری در صنعت رنگ برخوردار است حتی اگر از نظر امتزاج پذیری بسیار امتزاج پذیرتر از پلی دی متیل سیلوکسان خالص است. متیل فنیل پلی سیلوکسان ها هرچند که از نظر خواص همتراز کنندگی بهتر هستند اما تأثیری بر روی سایر خواص سطحی از قبیل فلودینگ و فلوتینگ، لغزش سطح و خواص ضد کفی ندارند. اگر فقط تعداد کمی از اتم های Si در زنجیر شامل پیوندهای فنیل باشند آنگاه محصول نهایی به خواص تدریجی نسبت به گروه های دی متیل موجود در داخل مولکول کسب کرده و نهایتا ً می تواند خواص همتراز کنندگی، کف زدا بودن و لغزش در مولکول کنترل شده و بدست آید.

شکل 7

شکل 8

پلی متیل آلکیل سیلوکسان ها

پلی سیلوکسان ها با گروههای متیل آلکیل سیلوکسان (شکل 9) به جای گروههای دی متیل (شکل 7) هنوز از خود خاصیت سیلیکونی نشان می دهد اما خواص زیاد برجسته ای برای صنعت افزودنی ندارند. آنها خواص لغزش سطح را بهبود بخشیده اما به اندازه محصولات دی متیل سیلوکسان نمی توانند اثر قوی بر روی کشش سطحی داشته باشند.

شکل 9

درجه فعالیت ارتباط مستقیم با طول زنجیر گروههای آلکیل دارد (شکل 10). با توجه به کشش سطحی بالای این قبیل محصولات، رنگ کردن چندین لایه با این محصولات به راحتی انجام پذیر است. این نوع از افزودنی های سیلیکونی اغلب در فرمولاسیون ضدکف ها به عنوان ماده فعال وجود دارند.

شکل 10

پلی سیلوکسان های اصلاح شده با گروه های آلی

همان طور که در بالا شرح داده شد باید امتزاج پذیری پلی سیلوکسان ها با سیستم پوششی با تغییر طول زنجیر تا حدودی قابل کنترل می باشد. با این حال یک راه متنوع برای دستیابی به کنترل دقیق و خوب خواص استفاده از اصلاح های شیمیایی گروه های عاملی در زنجیر پلی سیلوکسان ها است.

پلی اتر سیلوکسان ها

بیشترین اصلاح های گروههای عاملی صورت گرفته استفاده از زنجیرهای پلی اتری می باشد (مانند شکل a 11 و b 11) این ساختار شیمیایی عمومی به قدری متنوع است که مواد افزودنی سیلیکون سفارشی با خواص ویژه می توانند سنتز شوند.

شکل 11

گروههای دی متیل مسئول کاهش کشش سطحی سیلیکون ها هستند بنابراین با تغییر نسبت گروههای دی متیل نسبت به اصلاح توسط گروههای آلی می توان کشش سطحی را کنترل نمود.

اگر به جای گروههای دی متیل گروههای متیل آلکیل حضور داشته باشند نتیجه کار محصولاتی با کشش سطحی بالا بدست می آیند و بنابراین نمی تواند کشش سطحی پوشش را با قدرت بیشتری نسبت به محصولات حاوی متیل کاهش دهند.

همان طور که قبلا ً ذکر شد، ماهیت پلی اترها می تواند متغیر باشد بر این اساس، این بخش می تواند شامل واحدهای اتیلن اکساید (Eo) یا واحدهای پروپیلن اکساید (Po) باشد. پلی اتیلن اکساید شدیدا ً آب دوست (قطبی) بوده در حالی که پروپیلن اکساید شدیدا ً آب گریز (غیر قطبی) است. بنابراین بدیهی است که در نهایت نسبت Eo/Po بتواند در کنترل قطبیت کلی یک افزودنی سیلیکونی کمک کننده باشد. مقدار بالای Eo قطبیت را افزایش داده به طوری که سیلیکون محلول در آب می گردد.و بنابرای با سیستم های قطبی امتزاج پذیر می گردد هرچند که تمایل به تشکیل پایداری کف در افزودنی افزایش می یابد. مقدار بالای Po از طرف دیگر باعث کاهش حلالیت افزودنی در آب گردیده و خاصیت ضد کف بودن محصول افزایش می یابد. در ادامه نسبت Eo/Po، محل دقیق زنجیرهای پلی اتری در مولکول افزودنی است که از اهمیت بالایی برخوردار است. همانطور که در شکل a11 و b11 نشان داده شده است قرارگیری خلاقانه زنجیره پلی اتری در انتهای زنجیر و در وسط زنجیر ساختارهای افزودنی جدیدی را به وجود آورده است.

پلی استر سیلوکسان ها

همچنین می تواند زنجیرهای پلی استر را به جای گروههای پلی استر برای اصلاح شیمیایی سیلسکون ها استفاده کرد. اصلاحات پلی استری (مانند شکل 12) خواص امتزاج پذیری افزودنی را کنترل می کننند. یک تفاوت عمده بین اصلاح پلی اتری و اصلاح پلی استری پلی سیلوکسان ها پایداری حرارتی آنها می باشد. افزودنی هایی که با گروه های پلی استری اصلاح شده اند تا دمای 150 درجه سانتیگراد پایداری حرارتی دارند. در دمای بالاتر، زنجیر پلی اتری توسط اکسیداسیون تخریب می شود (که توسط طیف سنجی IR به وضوح قابل اثبات است).

شکل 12

اصلاح پلی استری تا دمای 250 درجه سانتیگراد پایدار بوده و قبل از این دما تخریب اتفاق نمی افتد. مقایسه افزودنیهای پلی استر سیلوکسان و پلی اتر سیلوکسان ها در جدول زیر به وضوح نشان داده شده است و همچنین پایداری گرمایی نیز مقایسه گردیده است.

جدول 1

آلکیل – آریل پلی سیلوکسان ها

گروههای آروماتیکی جهت اصلاح ساختار مولکول سیلیکون می توانند مورد استفاده قرار بگیرند. محصولات حاصل از اصلاح آلکیل – آریل سیلیکون ها در حالت کلی از پایداری حرارتی عالی برخوردار هستند. پلی دی متیل سیلوکسان اصلاح شده با آرآلکیل (مانند شکل 13) به صورت ترکیبی در مولکول خود ویژگی پایداری حرارتی و افزایش کشش سطحی را دارد، بدین صورت که در اصطلاحات شیمیستهای پلی سیلوکسان این کشش سطحی به مقداری بالاتر از حد نساب گروههای دی متیل رسیده است. البته که کشش سطحی بالاتر به علت وجود گروههای متیل آلکیل است. اگر علاوه بر گروههای آرآلکیل و متیل آلکیل گروههای دی متیل نیز حضور داشته باشد سبب کاهش کشش سطحی خواهند شد.

شکل 13

سیلیکون های واکنش پذیر

محصولات واکنش پذیر پلی سیلوکسان جایگاه ویژه ای در دنیای سیلیکون ها دارند یک ساختار معمولی از آنها در شکل 14 نشان داده شده است. ساختار کلی پلی سیلوکسان به آن اجازه می دهد در سطح جهت گیری عالی در سطح داشته باشد در حالیکه ساختارهای شبیه به رزین گروههای پلی اتری یا پلی استری ویژگی امتزاج پذیری مناسبی را با بایندر به وجود می آورند. گروههای واکنش پذیر متناسب و متعادل با مکانیسم پخت بایندر رنگ طراحی می گردند.

شکل 14

به طور خلاصه خواص فوق با خود رزین رنگ به صورت عالی شبکه ای می شوند. این خواص منحصر به فرد سطح فقط با رنگهای سیلیکونی قابل دستیابی می باشد بدین معنی که خواص لغزشی دائمی سطح، مقاومت در برابر شستشو، چرک پذیری کمتر و عدم پوشش دهی مجدد بدست می آید. 

محصولات