افزودنی های مورد استفاده در صنایع رنگ

افزودنی های مورد استفاده در صنایع رنگ موادی هستند که برای دستیابی به خواصی ویژه در فرآیند تولید، انبارداری، اعمال پوشرنگ و همچنین خواص نهایی پوشش به مقدار کم (در حدود 0.1 تا 2 درصد کل فرمول) در فرمولاسیون انواع رنگ استفاده می شوند.

رنگ آلکیدی
رنگ ترافیکی

انواع افزودنی های مهم مورد مصرف در صنایع رنگ عبارتند از:

1-     مرطوب کننده و دیسپرس کننده ها

2-     دیسپرس کننده های پلیمری

3-     همتراز کننده

4-     ضد کف

5-     اصلاح کننده های رئولوژی

افزودنی های رنگ عمدتا مواد پلیمری عامل دار با جرم مولکولی نسبتا پائین و با ساختارهای منظم می باشند. عملکرد افزودنی های رنگ به ماهیت شیمیایی وساختار آنها بستگی دارد. عوامل شیمیایی اثرگذار روی ساختار پلیمری افزودنی های رنگ شامل گروه های هیدروکسیل، کربوکسیل، فسفات و یا آمین ها می باشند. ساختار افزودنی های رنگ عمدتا بصورت کوپلیمرهای دسته ای (Block Copolymers) یا پیوندی (Graft Copolymers) می باشند.

افزودنی های رنگ ممکن است غیر یونی یا باردار باشند(بار مثبت یا منفی). نوع بار بستگی به نوع عوامل شیمیایی در ساختار افزودنی های رنگ دارد، برای مثال به کمک عوامل کربوکسیل می توان بارهای منفی در ساختار افزودنی ها ایجاد کرد و با عوامل آمینی بار مثبت در ساختار افزودنی ها ایجاد می گردد. به کمک اطلاعات شیمیایی از قبیل عدد هیدروکسیل، عدد اسیدی و عدد آمینی هر نوع افزودنی می توان به نوع عامل های شیمیایی، نوع بار در ساختار و نوع عملکرد فیزیکی و های رنگ پی برد. منومر های تشکیل دهنده افزودنی های رنگ عمدتا به وسیله پلیمریزاسیون تراکمی، حلقه گشا و یا رادیکالی، بطور منظم به یکدیگر متصل شده تا در نهایت ساختار ویژه ای برای انجام وظیفه خاصی، تشکیل شود. اتصالات شیمیایی در ساختار افزودنی های رنگ می تواند استری ، اتری، یورتانی، اوره ای و یا سیلوکسانی باشد.

در ساخت افزودنی های رنگ چیدمان منظم عوامل شیمیایی در ساختار های پلیمری و رسیدن به جرم ملکولی موثر، اهمیت فراوانی دارد. ممکن است برای تهیه یک نوع از افزودنی، دو یا چند نوع از ساختارهای پلیمری با عوامل شیمیایی متفاوت با نسبت های معین با یکدیگر فرموله شود. بدین ترتیب اجزاء تشکیل دهنده افزودنی جدید عملکرد یکدیگر را تقویت کرده و برای رسیدن به یک عملکرد ویژه مقادیر کمتری در فرمولاسیون رنگ مورد نیاز خواهد بود. در سالهای اخیر این نوع از افزودنی های اهمیت فراوانی پیدا کرده اند.

 افزودنی های مرطوب کننده و دیسپرس کننده

افزودنی های مرطوب کننده و دیسپرس کننده مورد مصرف در صنایع رنگ از لحاظ ساختار شیمیایی و بار در پنج گروه مختلف تقسیم بندی می شوند :

1-     دیسپرس کننده های غیر یونی بر پایه کوپلیمرهای آکریلیک- پلی اتر

2-     دیسپرس کننده های های آنیونی بر پایه کوپلیمرهای پلی کربوکسیلیک اسید-پلی اتر

3-     مرطوب کننده و دیسپرس کننده  های غیر یونی بر پایه کوپلیمرهای دسته ای پلی استر- پلی اتر

4-     مرطوب کننده و دیسپرس کننده های کاتیونی بر پایه آلیفاتیک پلی آمیدو آمینها

5-     مرطوب کننده و دیسپرس کننده های کاتیونی بر پایه پلی اتر-آمینو آکریلاتها

تنوع ساختار شیمیایی در این پنج گروه باعث تنوع کاربرد در انواع سیستم های رنگ های پایه آبی و حلالی می شود. بنابراین برای افزا یش دامنه تنوع کاربرد افزودنی های مرطوب کننده و دیسپرس کننده مورد مصرف در صنایع رنگ می توان انواع گریدهای هر کدام از گروه های پنج گانه بالا را توسعه داد.

 افزودنی های همترازکننده

افزودنی های همتراز کننده مورد مصرف در صنایع رنگ، کوپلیمرهای پلی سیلوکسان-پلی اترمی باشند. بخش پلی سیلوکسان در کوپلیمرهای همتراز کننده دی متیل سیلوکسان یا متیل فنیل سیلوکسان است و بخش پلی اتر نیز متوکسی پلی اتیلن اکساید یا متوکسی پلی پروپیلن اکساید می باشد.ساختار کوپلیمرها می تواند بصورت کوپلیمرهای پیوندی یا کوپلیمرهای دسته ای باشد. هر کدام از این ساختارها خواص ویژه ای را دارند و برای انواع کاربرد در صنایع رنگ طراحی و ساخته شده اند. نوع دیگری از همتراز کننده ها با ساختار کوپلیمرهای پلی سیلوکسان-پلی اتر آکریلات اخیرا طراحی و ساخته شده است که هردو عملکرد دیسپرس کنندگی وهمتراز کنندگی را به عهده دارند.

 افزودنی های ضد کف

ساختار افزودنی های ضد کف مورد مصرف در صنایع رنگ عمدتا کوپلیمرهای پلی دی متیل سیلوکسان-پلی اتر خطی با جرم ملکولی پائین می باشند  .

 اصلاح کننده های رئولوژی

اصلاح کننده های رئولوژی ساختارهای شیمیایی متعددی دارند. خواص رئولوژی این نوع افزودنی ها به ساختار شیمیایی آنها بستگی دارد. اصلاح کننده های رئولوژی بر پایه سلولز شامل سلولز اترها، کربوکسیل سلولز ها و آمینو سلولزها هستند. در سالهای اخیر انواع جدیدی از های رئولوژی ساخته شده است که نسبت به انواع سلولزی دارای جرم ملکولی پایین بوده و از طریق پدیده تجمعی باعث تغییر رئولوژی فرمولاسیون انواع رنگها می شوند. این نوع از اصلاح کنندها می توانند بدون بار یا دارای بار منفی باشند. برای مثال هرگاه گرید مناسب از پلی اتیلن گلیکول بوسیله دی ایزوسیاناتهای آلیفاتیک تبدیل به پلیمرهای با انتهای ایزوسیانات شده و با اتصال الکلهای چرب مناسب، نواحی غیر آبدوست به دو انتهای آبدوست پلیمر یورتان اتوکسیله متصل شودساختا رهای پلیمری تشکیل شده دارای بدنه آبدوست در وسط و نواحی غیر آبدوست در دو انتها هستند. این ترکیبات از طریق پدیده تجمعی باعث اصلاح رئولوژی فرمولاسیون های رنگ می شوند

References:

1. Handbook coatings additives, Calbo L. J., Vol 1 & 2, Marcel Dekker Inc., 1992.

2. Additives for Coating, Edited by Johan Bielaman, Wiley 2000.

3. Additives for Coatings, inks and adhesives, AddCoat 2001, PRA Conference Papers.

4. Advances in Additives for Water-Base Coatings, G. Davison, D. R. Skuse Published by the Royal Society of Chemistry, 1999.

5. Additives in Water-Borne Coatings, G.Davison and B. Lane, Published by the Royal Society of Chemistry UK, 2003.

6. Polymeric Stabilization of ColloidalDispersions, D. H. Napper, Academic, London, (1983).

7. Paint Flow and Pigment Dispersion, T. C. Patton 1979, Second Edition.