ادامه مقالات و آموزشهای رایگان

رقیق کننده های فعال در پوشش های تابش پز فرابنفش

مونومرهای رقیق کننده ی فعال و پیش پلیمرهای آکریلاتی یا وینیل اترها به منظور تنظیم گرانروی مناسب برای اعمال مورد استفاده قرار می گیرند (جدول 1 و شکل 1). با وجود اینکه مونومرهایی مانند استایرن، N-وینیل پیرولیدن و استرهای تک عاملی آکریلیک اسید از جمله بهترین رقیق کننده ها هستند، اما استفاده از آنها به دلیل فراریت بالا، بوی شدید، سوزش پوست و اشتعال پذیری، در حال کاهش است. جرم مولکولی بین اتصالهای عرضی در مونومرهایی با فراریت و بوی کمتر (مانند ایزوبورنیل آکریلات یا تری متیلول پروپان فرمال مونو آکریلات) بالاتر است و به عبارتی دیگر، چگالی اتصال های عرضی در آن ها کمتر بوده که این موضوع، ناشی از تک عاملی بودن است و از این رو، سبب انعطاف پذیری بهتر می شوند و به همین دلیل است که توسعه یافته اند. از طرفی دیگر، محدوده ی وسیعی از مونومرهای چند عاملی در دسترس است. زیرا این مونومرها از طریق واکنش های استری شدن آکریلیک اسید با پلی ال ها تهیه می شوند. ترکیب های اصلی در آن شامل تری پروپیلن گلایکول دی آکریلات(TPGDA)، تری متیلول پروپان تری آکریلات (TMPTA)، گلیسرول تری آکریلات پروپوکسیله شده (GPTA، مانند OTA480) و هگزان دی ال دی آکریلات (HDDA)، است و سایر موارد مصرفی غالبا ً سهم کمی در بازار دارند. لازم به ذکر است که آکریلات هایی با عاملیت بالاتر مانند پنتا اریتریتول تترا آکریلات (PTA)و یا دی پنتا اریتریتول هگزا آکریلات (DPHA) نیز در دسترس هستند؛ اما تنها به میزان اندکی استفاده می شوند. زیرا استفاده از آن ها چگالی اتصال های عرضی را بطور چشمگیری افزایش می دهد به سرعت فیلم هایی سخت، اما شکننده را ایجاد می کند. این گونه رزین ها و رقیق کننده ها به صورت تجاری در شرکت های Cytec، BASF، Akcros، Cray Valley/Sartomer و Henkel موجود هستند. رقیق کننده های فعال که در سیستم های پلیمریزاسیون کاتیونی استفاده می شوند، عمدتا ً اپوکسیدهای تک و یا دو عاملی و همچنین وینیل اترها هستند.

ساختار ایده آل در نظر گرفته شده برای این رقیق کننده های فعال، نمی تواند ترکیب واقعی آنها را به صورت دقیق نشان دهد و این موضوع، به دلیل انجام برخی واکنش های جانبی در حین استری شدن با آکریلیک اسید است که عمده ی این واکنش ها شامل واکنش های افزایشی از نوع مایکل برای آکریلیک اسید و همچنین الکل های مختلف با پیوندهای دو گانه ی آکریلات چند عاملی ایجاد شده است (شکل 2).

شکل1- ساختار رقیق کننده های فعال آکریلاتی اصلی (اعداد داخل پرانتز،گرانروی ها در دمای 25 درجه سانتی گراد هستند)

شکل 2- ساختار تری متیلول پروپان تری آکریلات (TMPTA) و انواع محصل های جانبی تشکیل شده در حین فرآیند ساخت

جدول 1- انواع رقیق کننده های فعال برای سیستم های تابش پز فرابنفش

وینیل اترها به عنوان رقیق کننده های فعال در آکریلات های با قابلیت پلیمریزاسیون رادیکالی و سیستم های پلی استر غیر اشباع و همچنین پوشش های اپوکسی قابل پلیمریزاسیون کاتیونی بررسی شده اند.

نتایج حاکی از آن است که مزایای وینیل اترها در مقایسه با آکریلات ها، به قدرت رقیق کنندگی بالای آن ها (که اغلب بهتر از آکریلات ها است، مانند تری پروپیلن گلایکول دی آکریلات) و همچنین سمیت پایین آن ها (بدون التهاب یا سوزش) مربوط می شود. ارزیابی عملکرد سیستم های تری اتیلن گلایکول دی وینیا اتر (DVE-3) در مقایسه با تری پروپیلن گلایکول در آکریلات (TPGDA) به عنوان یک رقیق کننده ی فعال، نشان داد که خواص مکانیکی مشابه است، اما واکنش پذیری و همچنین میزان مقاومت در برابر خراش بالاتر بوده که این عیوب مربوط به سنتیک است. زیرا وینیل اترها به صورت رادیکالی هموپلیمریزه نمی شوند. ما تمایل دارند تا در یک پلیمریزاسیون تناوبی شرکت کنند. از این رو، محتوای وینیل اترها نباید بیشتراز50 درصد مولی باشد. علاوه بر این دِکِر نشان داد که واکنش پذیری رادیکال آکریلات برای واکنش با پیوند دو گانه ی آکریلات در این گونه فرمولاسیون های با شروع نوری رادیکالی در مقایسه با پیوند دوگانه وینیل اتر دو برابر است. در نتیجه به منظور تبدیل کامل و جلوگیری از باقی ماندن گروه های وینیل اتر واکنش نداده در پوشش (که تمایل به هیدرولیز اسیدی دارند و منجر به تشکیل استالدهید می شوند)، محتوای رقیق کننده های فعال وینیل اتری نباید از حدود 10 درصد در سیستم های آکریلاتی و همچنین محدوده ی 10 تا 20 درصد در سیستم های اپوکسی فراتر رود. این در حالی است که محتوای وینیل اتر در پلی استرهای غیر اشباع می تواند مقداری تا 50 درصد را داشته باشد.