المواد المضافة المستخدمة في الطلاء

I. نظرة عامة
باعتبارها واحدة من المواد الخام للطلاء، عادة ما تكون كمية المواد المضافة صغيرة جدًا (عمومًا حوالي 1٪ من إجمالي التركيبة)، لكن التأثير يكون كبيرًا. إن إضافته لا يمكن أن تتجنب فقط العديد من عيوب الطلاء وعيوب الأفلام، ولكن أيضًا تجعل عملية الإنتاج والبناء للطلاء سهلة التحكم، كما أن إضافة بعض الإضافات يمكن أن يمنح الطلاء بعض الوظائف الخاصة. ولذلك، فإن المواد المضافة هي جزء مهم من الطلاء.

2. تصنيف المواد المضافة
تشمل الإضافات شائعة الاستخدام للطلاء العوامل العضوية المضادة للترسب، والمكثفات، وعوامل التسوية، وعوامل التحكم في الرغوة، ومعززات الالتصاق، وعوامل الترطيب والتشتيت، وما إلى ذلك.

3. أداء وتطبيق المواد المضافة

(1) عامل عضوي مضاد للتسوية
تعتمد معظم هذه المنتجات على مادة البولي أوليفينات، المشتتة في بعض المذيبات، والتي يتم تعديلها أحيانًا باستخدام أحد مشتقات زيت الخروع. تأتي هذه الإضافات في ثلاثة أشكال: السائل، والمعجون، والمسحوق.

1. الخصائص الريولوجية:
تتمثل الوظيفة الريولوجية الرئيسية للعوامل العضوية المضادة للترسيب في التحكم في تعليق الأصباغ - أي منع الترسيب الصعب أو تجنب الترسيب تمامًا، وهو تطبيق نموذجي لها. ولكن من الناحية العملية، فإنه يسبب زيادة في اللزوجة وأيضا درجة معينة من مقاومة الترهل، وخاصة في الطلاءات الصناعية. سوف تذوب العوامل العضوية المضادة للترسب بسبب ارتفاع درجة الحرارة، وبالتالي تفقد فعاليتها، ولكن ريولوجيتها سوف تتعافى عندما يبرد النظام.

2. تطبيق عامل مضاد للتسوية العضوية:
من أجل جعل العامل المضاد للترسب يعمل بشكل فعال في الطلاء، يجب أن يتم تشتيته وتنشيطه بشكل صحيح. الخطوات المحددة هي كما يلي:
(1) الترطيب (المسحوق الجاف فقط). العامل المضاد للترسيب العضوي المسحوق الجاف عبارة عن ركام، من أجل فصل الجزيئات عن بعضها البعض، يجب ترطيبه بمذيب و (أو) راتنج. ويكفي عادةً إضافته إلى ملاط ​​الطحن مع التحريك المعتدل.
(2) التفكيك (فقط للمسحوق الجاف). إن قوة تجميع العوامل العضوية المضادة للترسيب ليست قوية جدًا، ويكون الخلط المضطرب البسيط كافيًا في معظم الحالات.
(3) التشتت والتسخين ومدة التشتت (جميع الأنواع). تتمتع جميع العوامل العضوية المضادة للترسيب بحد أدنى من درجة حرارة التنشيط، وإذا لم يتم الوصول إليها، بغض النظر عن حجم قوة التشتت، فلن يكون هناك أي نشاط ريولوجي. تعتمد درجة حرارة التنشيط على المذيب المستخدم. عندما يتم تجاوز الحد الأدنى لدرجة الحرارة، فإن الضغط المطبق سوف ينشط العامل العضوي المضاد للترسيب ويطلق العنان لأدائه.

(2) مثخن
هناك أنواع مختلفة من المكثفات المستخدمة في الدهانات القائمة على المذيبات والدهانات المائية. الأنواع الشائعة من المكثفات المستخدمة في الطلاءات المنقولة بالماء هي: إثيرات السليلوز، والبولي أكريلات، والمكثفات الترابطية، والمكثفات غير العضوية.
1. مثخن إيثر السليلوز الأكثر استخدامًا هو هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC). اعتمادًا على اللزوجة، هناك مواصفات مختلفة. HEC هو منتج مسحوق قابل للذوبان في الماء، وهو مثخن غير أيوني. له تأثير سماكة جيد، مقاومة جيدة للماء ومقاومة القلويات، ولكن عيوبه هي أنه من السهل أن ينمو العفن، والتعفن، وله خاصية تسوية سيئة.
2. إن مثخن البولي أكريليت عبارة عن مستحلب بوليمر أكريليت ذو محتوى عالي من الكربوكسيل، وأكبر ميزة له هي مقاومته الجيدة لغزو العفن. عندما يكون الرقم الهيدروجيني 8-10، يصبح هذا النوع من المثخن منتفخًا ويزيد من لزوجة مرحلة الماء؛ ولكن عندما يكون الرقم الهيدروجيني أكبر من 10، فإنه يذوب في الماء ويفقد تأثيره الكثيف. ولذلك، هناك حساسية أكبر لدرجة الحموضة. في الوقت الحاضر، يعتبر ماء الأمونيا هو أداة ضبط الرقم الهيدروجيني الأكثر استخدامًا لدهانات اللاتكس في الصين. ولذلك، عند استخدام هذا النوع من المثخنات، فإن قيمة الرقم الهيدروجيني ستنخفض مع تطاير ماء الأمونيا، كما سينخفض ​​تأثير التثخين الخاص به.
3. تحتوي المكثفات الترابطية على آليات سماكة مختلفة عن الأنواع الأخرى من المكثفات. تجلب معظم المكثفات اللزوجة من خلال الترطيب وتكوين بنية هلامية ضعيفة في النظام. ومع ذلك، فإن المكثفات الترابطية، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي، تحتوي على أجزاء محبة للماء وأجزاء زيتية منظفة صفراء صديقة للفم في الجزيء. يمكن ترطيب الأجزاء المحبة للماء وانتفاخها لتكثيف مرحلة الماء. يمكن دمج المجموعات النهائية المحبة للدهون مع جزيئات المستحلب وجزيئات الصبغ. ربط لتشكيل هيكل الشبكة.
4. يتم تمثيل المثخن غير العضوي بالبنتونيت. عادةً ما يتضخم البنتونيت ذو الأساس المائي عندما يمتص الماء، ويكون حجمه بعد امتصاص الماء أكبر بعدة مرات من حجمه الأصلي. فهو لا يعمل فقط كمكثف، ولكنه يمنع أيضًا غرق اللون وترهله وعائمته. تأثيره السميك أفضل من تأثير مكثفات الأكريليك والبولي يوريثين القابلة للانتفاخ القلوي بنفس الكمية. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع أيضًا بنطاق واسع من القدرة على التكيف مع الرقم الهيدروجيني، واستقرار جيد للتجميد والذوبان والاستقرار البيولوجي. نظرًا لأنه لا يحتوي على مواد خافضة للتوتر السطحي قابلة للذوبان في الماء، فإن الجزيئات الدقيقة الموجودة في الطبقة الجافة يمكن أن تمنع هجرة الماء وانتشاره، ويمكن أن تعزز مقاومة الماء لطبقة الطلاء.

(3) عامل التسوية

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من عوامل التسوية شائعة الاستخدام:
1. عامل التسوية من نوع البولي سيلوكسان المعدل
هذا النوع من عوامل التسوية يمكن أن يقلل بشدة من التوتر السطحي للطلاء، ويحسن قابلية بلل الطلاء للركيزة، ويمنع الانكماش؛ يمكن أن يقلل من اختلاف التوتر السطحي على سطح الفيلم الرطب بسبب تطاير المذيبات، ويحسن حالة تدفق السطح، ويجعل الطلاء مستويًا بسرعة؛ يمكن لهذا النوع من عوامل التسوية أيضًا تشكيل طبقة رقيقة وناعمة للغاية على سطح طبقة الطلاء، وبالتالي تحسين نعومة ولمعان سطح طبقة الطلاء.
2. عامل تسوية من نوع الراتنج ذو السلسلة الطويلة مع توافق محدود
مثل البوليمر المتجانس الأكريليت أو البوليمر المشترك، والذي يمكن أن يقلل من التوتر السطحي للطلاء والركيزة إلى حد ما لتحسين قابلية البلل ومنع الانكماش؛ ويمكن أن يشكل مستوى جزيئيًا واحدًا على سطح طبقة الطلاء لزيادة التوتر السطحي للطبقة المتجانسة، وتحسين سيولة السطح، وتمنع سرعة تطاير المذيبات، والقضاء على العيوب مثل قشر البرتقال وعلامات الفرشاة، وجعل طبقة الطلاء ناعمة و حتى.
3. عامل التسوية مع المذيبات ذات درجة الغليان العالية كمكون رئيسي
يمكن لهذا النوع من عوامل التسوية ضبط معدل تطاير المذيب، بحيث يكون لفيلم الطلاء معدل تطاير وملاءة أكثر توازناً أثناء عملية التجفيف، ويمنع إعاقة تدفق فيلم الطلاء من خلال تطاير المذيب بسرعة كبيرة و اللزوجة عالية جدًا، مما يؤدي إلى عيوب التسوية الضعيفة، ويمكن أن يمنع الانكماش الناتج عن ضعف قابلية ذوبان المادة الأساسية والترسيب الناجم عن تطاير المذيبات بسرعة كبيرة.

(4) عامل التحكم في الرغوة
تُسمى عوامل التحكم في الرغوة أيضًا بعوامل منع الرغوة أو عوامل إزالة الرغوة. العوامل المضادة للرغوة تمنع أو تؤخر تكوين الرغوة: العوامل المضادة للرغوة عبارة عن مواد خافضة للتوتر السطحي تعمل على تفجير الفقاعات التي تكونت. الفرق بين الاثنين هو نظري فقط إلى حد ما، يمكن لمزيل الرغوة الناجح أيضًا أن يمنع تكوين الرغوة مثل عامل مضاد الرغوة. بشكل عام، يتكون عامل مضاد الرغوة من ثلاثة مكونات أساسية: المركب النشط (أي العامل النشط)؛ عامل نشر (متوفر أم لا) ؛ الناقل.

(5) عوامل الترطيب والتشتت
قد يكون لعوامل الترطيب والتشتيت مجموعة من الوظائف، ولكن الوظيفتين الرئيسيتين هما تقليل الوقت و/أو الطاقة اللازمة لإكمال عملية التشتيت مع تثبيت تشتت الصباغ. عادة ما يتم تقسيم عوامل الترطيب والمشتتات إلى ما يلي

خمس فئات:
1. عامل ترطيب أنيوني
2. عامل ترطيب كاتيوني
3. عامل ترطيب مذبذب ومحايد إلكترونيًا
4. عامل ترطيب ثنائي الوظيفة وغير محايد كهربائيًا
5. عامل ترطيب غير أيوني

يمكن للأنواع الأربعة الأولى من عوامل الترطيب والمشتتات أن تلعب دورًا ترطيبيًا وتساعد على تشتت الصباغ لأن نهاياتها المحبة للماء لديها القدرة على تكوين روابط فيزيائية وكيميائية مع سطح الصباغ والحواف والزوايا وما إلى ذلك، والتحرك نحو اتجاه اللون. سطح الصباغ، وعادة ما تكون نهاية مسعور. تحتوي عوامل الترطيب والتشتيت غير الأيونية أيضًا على مجموعات نهائية محبة للماء، لكنها لا تستطيع تكوين روابط فيزيائية وكيميائية مع سطح الصباغ، ولكن يمكن أن تتحد مع الماء الممتز الموجود على سطح جزيئات الصباغ. إن ارتباط الماء بسطح جسيم الصباغ غير مستقر ويؤدي إلى امتصاص وامتصاص غير أيوني. إن المادة الخافضة للتوتر السطحي الممتصة في نظام الراتنج هذا تكون حرة ويميل إلى التسبب في آثار جانبية مثل ضعف مقاومة الماء.

يجب إضافة عامل الترطيب والمشتت أثناء عملية تشتيت الصباغ، وذلك لضمان أن المواد النشطة السطحية الأخرى يمكن أن تكون على اتصال وثيق بالصبغة لتلعب دورها قبل الوصول إلى سطح جسيم الصباغ.

أربعة. ملخص

الطلاء هو نظام معقد. وباعتبارها أحد مكونات النظام، تتم إضافة المواد المضافة بكميات صغيرة، ولكنها تلعب دورًا حيويًا في أدائه. ولذلك، عند تطوير الطلاءات القائمة على المذيبات، يجب تحديد المواد المضافة المستخدمة وجرعاتها من خلال عدد كبير من التجارب المتكررة.