تأثیر رنگدانه ها بر روی رفتار خشک کننده ها

بازدید: ۹۲

تأثیر رنگدانه ها بر روی رفتار خشک کننده ها

تأثیرات متقابل رنگدانه ها بر روی رزین های روغنی و خشک کننده هائیکه در آن مخلوط شده اند، قابل چشم پوشی نمی باشد. به عنوان مثال بعضی از رنگدانه ها و یا پر کننده ها این خاصیت را دارا می باشند که با اجزاء دیگر و یا موادیکه در اثر تشکیل فیلم، بعلت تخریب ساختمان مولکولی، دارای خاصیت اسیدی می باشند، وارد فعل و انفعال شوند. چنین فعل و انفعالی طبق نظرات آقایان واگنر و کیتل (محقق) با موادی از قبیل اکسید سرب PbO ، سرنج Pb3O4  ، کرومات سرب CrO4Pb ، کربنات سرب هیدراته 2PbCO3. Pb(OH)2  ،کربنات مس CO3Cu ویا به عبارت دیگر هیدروکسید مس Cu (OH)2 ، پودر روی Zn ، اکسید روی ZnO ،کرومات روی CrO4Zn ، برنز آلومینیم، هیدراتهای آلومینیم با اکسیدهای دو و چهار ظرفیتی منگنز، اکسیدهای آهنی دو و سه ظرفیتی رسوب داده شده با کرومات سرب قلیایی و همچنین کربنات کلسیم انجام میگیرد.

سرنج Pb3O4 می تواند حتی ترکیبات گلیسیریدها را صابونی کند. اما درجه صابونی شدن بستگی به مقدار اکسید سرب PbO در سرنج دارد. با این حال وجود گیلیسیرین را نمی توان اثبات نمود، زیرا که فعل وانفعال تنها تا ترکیب دی گیلیسیرید و به عبارت دیگر منو گیلیسیرید میتواند ادامه یابد. با وجود اینگونه فعل و انفعلات، باید تأثیر مواد خشک کننده در رنگ ها اصولا ً سرعت پیدا کند. این پدیده ها اما در واقع بصورت Chemosorption (جذب شیمیایی) وAdsorption (جذب) ظاهر می شوند. قبل از هر چیز به نظر می رسد که تراکم ذرات جذب شده بر روی سطح انواع رنگدانه های سیاه انجام بگیرد. از آنجائیکه بسیاری از انواع رنگدانه های سیاه دارای pH اسیدی می باشند، بطور قطع و یقین مشخص نمی باشد که تا چه حدی بر روی سطح ذرات پس از یک جذب شیمیایی واکنش انجام می شود.

در لاکهایی که دارای رنگدانه سیاه می باشند باید مقدار مواد خشک کننده با احتساب عمل جذب، قبلا ً معین شده باشد. بعضی از رنگدانه های آلی به علت دارا بودن گروههای فنل و آمین دارای تأثیر ضد اکسیژنی می باشند،به عبارت دیگر خشک شدن فیلم را به تأخیر می اندازند، واین در حالی است که در نتیجه عدم حلالیت آنها، باید تأثیرات متقابل شیمیایی موضعی (topochemie) به وقوع بپیوندد.تأخیر در خشک شدن فیلم بوسیله عمل جذب می تواند به وسیله عمل جذب شیمیایی که متعاقب آن انجام می گیرد بهبود یابد. این امکان وجود دارد که با جایگزینی مواد پرکنندخ ویا مواد دیگر مانند هیدروکسید آلومینیم، و همینطور لاکای رنگی، تأخیر در زمان خشک شدن فیلم را بهبود بخشید.

بعضی از رنگدانه ها در خشک شدن فیلم رنگ نقش منفی دارند به این معنی که مانع از جذب بعضی از انواع اشعه های نور که برای تشکیل فیلم مؤثر می باشند، می شوند. این مورد حتی برای رنگدانه های غیر فعال نیز مصداق دارد آنها در سطح فیلم با جلوگیری از تأثیر بعضی از اشعه ها بصورت خیلی فعال حضور داشته و دیگر غیر فعال نمی باشند.

تحقیقات نشان داده اند که جذب ترکیبات خشک کننده بر روی سطح رنگدانه های دی اکسید تیتانیم، زمان خشک شدن را به تأخیر نمی اندازد. چیزی که با توجه به اطلاعات موجود باید نتیجه معکوس داشته باشد، یعنی جذب ترکیبات خشک کننده بی تأثیر می باشد. علت اصلی تأخیر در خشک کنندگی، جذب شیمیایی میباشد. بر روی سطح رنگدانه های دی اکسید تیتانیم مولکولهای جذب شده مانند آب، با بخشی از رزین هائی که وارد فعل و انفعال نشده اند مانند اسید فتالیک، اسیدهای اشباع، اسیدهای روغنی با مواد خشک کننده ای که آنها نیز جذب شده اند ترکیب می شوند، و این در حالی است که آنها دیگر تأثیر خود را از دست میدهند. این تئوری و یا به عبارت دیگر تصور، از جهت دیگر نیز مورد پذیرش می باشد، زیرا که بخشی از یک تجزیه هیدرولیزی اکتوآت کبالت بر روی سطح را توانستند توسط آن مشخص نمایند.

غلظت حجمی مواد ته نشین شده، که در اثر پراکندگی خیلی ریز تیتان دی اکسید روتیل در تترا کلرومتان (CCl4) با افزودن مقادیر مختلفی خشک کننده با غلظت های مختلف به دست آمده است حاکی از آن می باشد که فعالیت ته نشینی در مورد صابونهایی با زنجیر مولکولی بزرگ لینولئات ها، نفتناتها و کمپلکسها با بخشی از زنجیرهای مولکولی کوتاه وبلند بیشتر از صابون های با زنجیر مولکولی کوتاه مانند ایزو اکتاناتها می باشد.

اگر براساس تصورات قبلی بخواهیم عمل جذب را مقدم بشماریم، باید به عنوان مثال رنگدانه های تیتان دی اکسید که در لاکهای Stand Oil و لاکهایی که بر پایه رزین سویا ساخته شده اند، و در آنها خشک کننده های لینولئات، تالات ها و یا نفتنات ها یافت می شوند، در مقایسه با ایزو اکتانات ها (با توجه به اینکه شرایط آزمایش ثابت و درصد فلز در خشک کننده نیز برابر باشد) دیرتر خشک شوند. این مطلب بیانگر این واقعیت است که پس از عمل جذب، جذب فلزات موجود در خشک کننده ها بر روی ذرات سطح (مولکولهای سطح) می توانست با جذب شیمیایی جایگزین گردد، که در چنین حالتی درصد زیادی از فلز وارد عمل نمی شود. بنابراین عمل جذب بیانگر کاهش ماده خشک کننده در رنگ می باشد.

چیزی که باید پذیرفت این است که جذب ترکیبات خشک کننده از طریق توپو شیمیایی تأثیر بهتری نسبت به خشک کننده ای که به صورت دیسپرس در ترکیب پخش شده است، از خود نشان می دهد. مشخص گردیده است ه زمان خشک شدن یک رنگ بر پایه رزین الکید و روغن بزرک که محتوی ایزو اکتانات سرب و کبالت به عنوان خشک کننده و تیتان دی اکسید روتیل به عنوان رنگدانه می باشد، در 24 ساعت اول به مقدار زیادی کند می باشد. پس از این مدت خشک شوندگی به تدریج انجام می گیرد. حال اگر بخواهیم این واقعه را در وضعیت تعادل جذب قرار دهیم، باید به وسیله جذب شیمیایی بوجود آمده بخشی از خشک کننده تخریب و مابقی بصورت جذب باقی بماند.

با توجه به اندازه گیری براقیت رنگ، قبل و بعد از تأثیرات جوی حتی با توجه به درصد رطوبت رنگدانه های تیتان دی اکسید، اهمیت ترکیبات خشک کننده مشخص گردید. زمان خشک شدن فیلم می تواند به مقدار رنگدانه بستگی داشته باشد، چنانکه این مورد به هنگام استفاده از روغن های غیر اشباع با اتصالات یک در میان مشخص شده اند. ترکیبات مخصوصی از خشک کننده ها وجود دارند که می توانند تأخیر در خشک شدن فیلم را بر طرف نمایند.

تأثیر مواد خشک کننده در رزین های دیگر

به هنگام وقوع فرآیندهای تشکیل فیلم باید از یک طرف بین رنگهای روغنی ویا رنگهای محتوی رزینهای مصنوعی و پلیمریزه شدن ترکیبات وینیل و از طرف دیگر کوپلیمریزه شدن منو استایرن با پلی استر غیر اشباع که در آنها به عنوان شروع کننده مؤثر پلیمریزاسیون، اکسیژن پراکسیدها وارد عمل می شوند، تفاوت گذاشت.

وجود اکسیژن فراوان در مقابل اتصالات دوگانه منجر به پاره دن زنجیر پلیمر رادیکالی که کمتر فعال میباشد، می گردد. برای اینکه از فعل و انفعالهایی که منجر به پاره شدن زنجیر مولکولی در پلیمرهائی که نسبتا ً دارای فیلم نازکی می باشند (تقریبا ً 100 تا 500 میکرون) جلو گیری شود، از یک لایه محافظ پرافین که ضخامت بسیار نازکی دارد، استفاده می شود.

عمل کوپلیمریزاسیون در سیستم های پلی استر و منواستایرن به وسیله رادیکالها تحریک میشود که با تأثیر متقابل بین خشک کننده (به عنوان مثال کبالت) و هیدروپراکسید ها، به صورت زیر می توانند بوجود آیند:

ROOH+Co2+     OH- +Co3+ +RO0

ROOH + Co2+   OH0 +RO- + Co3+

خشک کننده های کبالت شدیدتر از انواع دیگر تأثیر می کنند و در این حالت است که این تأثیر به وسیله باقیمانده اسید کمی تحت تأثیر قرار می گیرد.

تأثیر خشک کننده های فلزی دیگر در ترکیب با متیل اتیل کتن هیدروپراکسید کاهش می یابد که این کاهش به ترتیب تأثیر عبارت است از: کبالت، آهن، منگنز، مس. در دمای 70 درجه سانتی گراد ترتیب تأثیر خشک کننده ها تحت شرایط یکسان عبارت خواهند بود از: کبالت، مس، منگنز، نیکل، آهن. خشک کننده آهن در این درجه حرارت تأثیر بسیار کمی در خشک شدن فیلم رنگ دارد. در مورد سایر خشک کننده ها مانند آلومینیم، زیر کونیم، کادمیوم، کلسیم، سرب و قلع تأثیری مشاهده نشده است. ترکیب کبالت با فلزات دیگر در شکل نفتاتها مانند آهن، سرب، زیر کونیم، در خشک شدن فیلم رنگ تأثیر گذار است.

از طرف دیگر ترکیب کبالت با فلزات کلسیم، نیکل، کادمیوم، روی، مس ومنگنز زمان خشک شدن را به تأخیر می اندازد.

خشک کننده مس در دمای بالا تأثیر خشک کنندگی زیادی دارد (حدودا ً در70 درجه سانتگراد)، تأثیر شاب دهنده کتن پراکسید کبالت می تواند با کمک کننده هایی مانند استر اسید استیک، استیل استن، دی متیل آنیلین و دیگر ترکیبات افزایش یابد. برای سخت شدن فیلم در درجه حرارتهای کم (3درجه سلنتیگراد) شتاب دهنده کتن پراکسید وانادیوم مناسب می باشد.(جدول 3)

جدول 3- رفتار ترکیبات خشک کننده در لاکهای مختلف الکیدی

روغن مصرفی در الکید

درصد اسید چرب

درصد خشک کن مصرفی

شکل ظاهری رنگ پس از 14 ماه

روغن کرچک

64

1/2 – 1/5

با ایزواکتوآت سرب کمی کدر شد

روغن بزرک

76

1/5

با ایزواکتوآت روی،رسوب کمی مشاهده شد

روغن سویا

68

1/5

با ایزواکتوآت سرب کمی کدر شد

 

 

 

تأثیر رنگدانه ها بر روی رفتار خشک کننده ها

محصولات