ادامه مقالات و آموزشهای رایگان

افزودنی های بهبود دهنده چسبندگی

چسبندگی پدیده نگه داشتن دو جسم (دوفاز) در کنار هم بوسیله ایجاد تماس نهادی بین مولکولی در فصل مشترک آنهاست، این تماس قبل از هر عاملی به نیروهای فیزیکی (نیروهای بین مولکول) بستگی داشته و ممکن است پیوند شیمیایی را نیز در سطوح مشترک در بربگیرد. از آنجا که هم نیروهای بین مولکولی و هم پیوندهای شیمیایی دامنه اثر کوتاهی دارند (در حد چند انگستروم) تشکیل چسبندگی مناسب در فصل مشترک (رنگ/ زیرآیند) به تر شدن خوب، رئولوژی مناسب در نزدیک سطح، جذب مولکولهای فعالدر فصل مشترک فیلم/ زیرآیند، احتمال بر هم کنش شیمیایی و به حداقل رسانیدن آلودگی و مواد اضافی در فصل مشترک بستگ دارد.

ترکیبی از انتخاب یک تقویت کننده چسبندگی مناسب و افزودنی ترکننده سطح در یک فرمول واحد بهترین راه حل برای بسیاری از مشکلات چسبندگی می باشد.

ساختمان تماس های چسبندگی

دوام چسبندگی بین اجسام در حال تماس، جامد یا مایع به دو عامل بستگی دارد:

1-میزان سطح مید به اشتراک گذاشته شده

2-انرژی تماس به ازای واحد سطح مشترک مفید

فصل مشترک غیر مفید(یا ضعیف) که در ایجاد چسبندگی شرکت نمی کند ممکن است در اثر تر شدگی ضعیف یا وجود آلودگی روی سطح بوجود بیاید.

بنابراین ازنقطه نظر کلی چسبندگی پوشش با موارد زیر بهبود می یابد:

1-ترشدگی بهتر زیرآیند

2-هندسه سطح بهینه

3-حذف آلودگی ها و مواد جذب شده روی سطح

4-تقویت تماس فیلم/ سطح در فصل مشترک

طیف سطوحی که ممکن است با پوشش های آلی پوشیده شوند بسیار گسترده اند ولی تعدادی از آنها هستند که چسبندگی روی آنها با مشکل همراه است:

-سطوح فلزی (که دوام چسبندگی بصورت بحرانی روی خواص حفاظتی آنها مؤثر است یا مستقیما ً قابل دسترسی نیستند مثل سطوح گالوانیزه یا فلزات سبک دیگر)

-سطوحی با انرژی پایین (تعداد عمده پلاستیکها، سطوح رنگ شده قدیمی بخصوص پوششهایی که با اتصالات عرضی زیاد بوجود آمده اند نظیر اپوکسی های مایع و غیره)

-سطوح آلوده (در اثر خوردگی، روغن، گریس و غیره)

ایجاد تماس لازم برای چسبندگی رنگهای آب پایه روی سطوح فلزی می تواند یک مشکل باشد و این بخاطر قابلیت ترکنندگی پایین (بعلت کشش سطحی بالا در محلول های آبی در مقایسه با رنگ های پایه حلالی) و امکان پیشرفت خوردگی ناگهانی در این رنگهاست (به عبارتی زنگ زدن در طول فرآیند تشکیل فیلم رشدمی کند) این امر بخصوص برای رنگهای امولسیونی که در آنها مکانیزم تشکیل میکروفاز و وجود ترکیبات سطح فعال نسبتا ً آبدوست تماس پلیمر-فلز را محدود کرده و به مقدار زیادی چسبندگی در حالت تر را کاهش می دهد اتفاق می افتد.

در رنگهای با ویسکوزیته بالا نظیر پوششهای با جامد بالا، ضعف چسبندگی در نتیجه محدودیت های سینتیکی برای تر شدن مفید سطح و دفع آب و گازهای جذب شده از سطح اتفاق می افتد. در نهایت اینکه بهبود تماس رزین و سطح کاربرد با پخت سریع پوشش کاهش می یابد زیرا که در این حالت ویسکوزیته فیلم سریعا ً افزایش می یابد و سازه هایی با اتصال عرضی پلیمر با تحریک کم ایجاد میشوند.

تئوری های مختلفی برای چسبندگی پوششهای آلی قابل استفاده می باشد (تئوری مکانیکی - تئوری پیوند شیمیایی – تئوری الکترواستاتیک – تئوری نفوذ).

با توجه به این تئوریها می توان گفت حداقل چهار فاکتور زیر در چسبندگی پوششها مؤثرند:

1-زبری سطح که باعث گسترش فصل مشترک بین پوشش و سطح می شد.

2-تشکیل پیوندهای شیمیایی بین رزین و مواد سطح

3-تشکیل لایه دو گانه الکتریکی در فصل مشترک پوشش و سطح

4-نفوذ قسمتهایی از ماکرومولکولها ازطریق فصل مشترک برای ایجاد شبکه ای تثبیت شده.

با توجه به پیچیده بودن پدیده چسبندگی این پدیده از جنبه های مختلفی قابل توصیف است:

-از نظر فنی بعنوان نیروی که پوششها را در کنار هم نگه می دارد.

-از نظر فیزیکی بعنوان انرژی آزاد ایجاد شده در نتیجه پیوند دو فلز

-از نظر مکانیکی بعنوان کار لازم برای جدا سازی پیوند، و از آن جا که این جداسازی عملا ً در شرایط غیر تعادلی انجام می شود، کار جدا سازی همیشه بیشتر از انرژی آزاد فصل مشترک است و این اختلاف در جداسازی سریعتر بیشتر می شود.

چسبندگی یکی از مهم ترین خواص برای مقاصد حفاظتی پوششهای مختلف می باشد و دوام و چسبندگی خاصیتی بسیار مهم است.

موارد زیر می تواند چسبندگی را تقویت کند:

*آماده سازی سطح با روشهای تمیز کردن سطح، ایجاد زبری مکانیکی و آماده سازی با مواد شیمیایی

*بهینه کردن قابلیت ترشدن و روانی رنگ

*استفاده از رزینهایی با چسبندگی بالا

*استفاده از تقویت کننده های چسبندگی در فرمول رنگ به میزان 3 درصد یا کمتر.

چسبندگی اولیه و چسبندگی درهنگام سرویس دهی

چسبندگی رنگ که معمولا ً در آخرین مرحله تشکیل فیلم ایجاد می شود به عنوان چسبندگی اولیه تعریف می شود در طی زمان استفاده از رنگ (سرویس دهی آن) چسبندگی اولیه ممکن است با فرآیندهای مختلفی تغییر کند که دلایل عمده این امر به قرار زیرند:

-تنش داخلی در فصل مشترک فیلم/ سطح بخاطر انتقال سازه ای با شیمیایی شبکه پلی مری، کریستالیزاسیون جزئی، ایجاد اتصالات عرضی و غیره (که همیشه باعث کاهش دوام چسبنگی می شود)

-توسعه فرآیندهای شیمیایی در فصل مشترک فیلم/سطح (با تأثیرات متفاوت روی دوام چسبندگی)

-تغییرات مختلف در فیلم و در فصل مشترک فیلم/ سطح تحت تأثیر شرایط مصرف رنگ جذب رطوبت بوسیله فیلم و جمع شدن مولکولهای آب در فصل مشترک دوام چسبندگی را بلافاصله و بصورت بحرانی تحت تأثیر قرار می دهد بنابراین چسبندگی در شرایط مربوط یکی از خواص مهم برای پوششهای حفاظتی است.

عملکرد افزودنیهای تقویت کننده چسبندگی

بطور کلی تقویت کننده های چسبندگی افزودنیهایی ستند که دوام چسبندگی پوششها را در شرایط سرویس (زمان استفاده از رنگ) بهبود می دهند. آنها ممکن است با یک یا دوراه زیر استفاده شوند:

-بعنوان یک پیش آماده سازی برای سطح

-بعنوان یک افزودنی در داخل فرمول رنگ

چسبندگی به طریق زیر قابل بهبود است:

الف- توسعه فصل مشترک مفید برای چسبندگی

ب- با تقویت نقاط تماس در فصل مشترک

بنابراین با نگاهی گسترده تر افزودنیهای مختلف

الف- با تقویت جاذبه فیزیکی فیلم/سطح یا تشکیل باندهای شیمیایی عمل میکنند

ب- با بهبود تر کنندگی حل کردن چربی سطح و کاهش کشش سطحی رنگ مایع در بهبود چسبندگی همکاری می کنند

به هر حال تقویت کننده های چسبندگی افزودنیهایی هستند که با تشکیل پیوندهای شیمیایی برگشت پذیر یا برگشت ناپذیر دوام چشبندگی پوششها را روی  سطوح در طول مدت استفاده از پوشش بهبود می دهند. در این فصل اساسا ً روی این گروه از تقویت کننده های چسبندگی بحث می شود.

بطور کلی عملکرد این بهبود دهنده های چسبندگی با مکانیزم مشترکی انجام می شود این افزودنی ها:

-دوگانه دوست (biphilic) و حداقل بصورت جزئی با رنگ پایه سازگار می باشند، این امر باعث مهاجرت سریع آتها به فصل مشترک سطح/ رنگپایه شده و تر کنندگی سطح و جابجایی آب و گازها و امولسیونی کردن آلودگی های آلی (گریس، روغن و غیره) را باعث می شود.

-بخاطر داشتن گروه های (-NH₂، -CL، -OR، -OHو غیره) قادرند با جذب سطحی قوی (برگشت پذیر)، پیوند نیمه والانسی یا والانس کامل (شیمیایی برگشت ناپذیر) با سطوح فلزی ایجاد کنند.

-ترجیحا ً مولکولهای شان آبگریز یوده (حتی وقتی که برای رنگهای پایه آب پیشنهاد می شوند) و باعث بهبود جریان پوشش می شوند بعضی از اثرات استفاده از بهبود دهنده های چسبندگی در پوششهای حفاظتی به قرار زیر است:

*بهبود تر کنندگی و جریان رنگ در نزدیک سطح کاربرد در هنگام اعمال رنگ و گسترده شدن آن

*جابجایی آب و گازها و آلودگی های سطح

*تقویت تماس فیلم/سطح

*اصلاح ساختمان لایه های پلیمری نزدیک سطح که باعث میشود که کل پوشش در برابر اثرات مکانیکی خارجی و تنشهای درونی مقاومت کند.

تشکیل پلهای شیمیایی بین رنگپایه و سطح بعنوان رفتار کلی تقویت کننده های چسبندگی مؤثر در نظر گرفته می شود. تشکیل پلهای شیمیایی در فصل مشترک، تأمین انرژی کلی نقاط تماس، کار لازم برای انتقال اسمزی آب (و احتمالا ً سایر مولکولهای کوچک از محیط) و در نتیجه جلوگیری از کاهش چسبندگی یا جدا شدن فیلم پوشش از سطح در طی زمان استفاده از آن را باعث می شود. در عمل، اکثر تقوین کننده های چسبندگی سازگاری محدودی با رزین های رنگپایه دارند و این مسئله به جذب سطحی آنها در سطح مشترک سطح/رنگپایه کمک می کند. از طرف دیگر تمامی تقویت کننده های چسبندگی تجاری خواص تر کنندگی سطح را به اندازه کافی دارا نیستند. بنابراین ترکیبی از یک تقویت کننده چسبندگی با افزودنی ترکننده سطح که به اندازه کافی آبگریز باشد (HLB پایین) بهترین روش برای حل مشکلات چسبندگی است. چنین ترکیبی معمولا ً برای تقویت چسبندگی سیستمهای اپوکسی با درصد جامد بالا، پلی استر، پلی اورتان و سایر پوششهای حفاظتی استفاده می شود. تعدادی از تقویت کننده های چسبندگی تجاری در دسترس در جدول 1 آورده شده اند.

جدول 1 : گروههای تقویت کننده های چسبندگی تجاری

افزودنی های بهبود دهنده چسبندگی