راتنجات الأكريليك تجد تطبيقات واسعة للغاية في مختلف القطاعات الصناعية، بما في ذلك الطلاءات والألياف الكيميائية والمنسوجات والمواد اللاصقة والجلود وصناعة الورق والأحبار والمطاط والبلاستيك.

مواد لاصقة أكريليك

(1) الزجاج العضوي (PMMA)

يُعدّ راتنج بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) أبرز أنواع البلاستيك الأكريليكي، ويتكون من بوليمرات متجانسة أو مشتركة من ميثيل ميثاكريلات. ويُشار إليه اختصارًا بـ PMMA، كما يُعرف أيضًا باسم "الزجاج العضوي" أو "صفائح الأكريليك" أو "صفائح الأكريلات". وبناءً على شكله الفيزيائي، يُمكن تصنيف PMMA إلى مركبات قولبة، ومساحيق، وصفائح (بما في ذلك الصفائح المصبوبة والصفائح المبثوقة). ونظرًا لنفاذيته العالية للضوء (التي تصل إلى 92%)، ومقاومته الممتازة للعوامل الجوية، وسهولة تلوينه بإضافة الصبغات إلى معلقات أو حبيبات البوليمر الأولي، وسهولة تعديله وتشكيله، ومقاومته الفائقة للصدمات وخصائصه المقاومة للكسر مقارنةً بزجاج السيليكات، يُستخدم PMMA على نطاق واسع في العديد من المجالات. تشمل هذه الصناعات مواد البناء والأثاث المنزلي (النوافذ، واللافتات، ووحدات الإضاءة الزخرفية، وعوازل الصوت للسكك الحديدية/الطرق السريعة/الجسور عالية السرعة، والأثاث، وتجهيزات الحمامات، إلخ)، وصناعة السيارات (أغطية المصابيح الأمامية، وأغطية لوحات العدادات، إلخ)، وصناعة الطيران (مظلات الطائرات، والفتحات الجانبية، والزجاج الأمامي، إلخ)، وشاشات العرض البصرية (المكونات البصرية مثل العدسات والموشورات، ومواد الاستقطاب، وعدسات النظارات)، ونقل المعلومات (ألواح توجيه الضوء، والألياف البصرية). وباعتباره نوعًا آخر من البلاستيك عالي النفاذية، فقد أدى البولي كربونات - نظرًا لميزته السعرية - إلى استبدال جزئي لطلب بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) في العديد من هذه القطاعات.

(2) راتنج ASA

راتنج ASA هو بوليمر ثلاثي من الستايرين والأكريلونيتريل وأكريلات البوتيل؛ وتُضاهي خصائصه الميكانيكية خصائص بوليمر أكريلونيتريل-بوتادين-ستايرين الثلاثي (راتنج ABS). وباستبدال مطاط البولي بوتادين الموجود في ABS بمطاط الأكريلات ذي البنية الأساسية المشبعة، يحقق ASA مقاومة للعوامل الجوية تفوق مقاومة ABS بعشرة أضعاف تقريبًا. علاوة على ذلك، فإنه يحتفظ بمقاومة ممتازة للصدمات حتى بعد التعرض المطول للعوامل الجوية. وباعتباره بلاستيكًا هندسيًا هامًا، فإنه يُظهر أيضًا تفوقًا ملحوظًا على راتنجات ABS من حيث مقاومة المذيبات وقابلية التلوين. بالإضافة إلى ذلك، يُعد ASA مادة مضادة للكهرباء الساكنة، مما يُساعد على تقليل تراكم الغبار على سطح الراتنج. يخدم ASA غرضين رئيسيين: أولًا، يعمل كمُعدِّل مُقوٍّ لتحسين خصائص مواد مثل كلوريد البولي فينيل (PVC) والبولي كربونات (PC) والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والنايلون؛ ثانيًا، يُخلط مع راتنجات كوبوليمر أكريلونيتريل-ستايرين (SAN) لإنتاج راتنج ASA نفسه. يُستخدم راتنج ASA هذا بشكل أساسي في مكونات السيارات الداخلية والخارجية، ومواد البناء الخارجية، والأجهزة المنزلية، ومعدات الرياضة والترفيه، والإلكترونيات الاستهلاكية، حيث يُمثل قطاع السيارات أكبر سوق لتطبيقاته.

(3) راتنجات الأكريليك السائلة

راتنجات الأكريليك السائلة تُشكل هذه المواد فئةً جديدةً حظيت باهتمامٍ كبيرٍ في السنوات الأخيرة. وبالمقارنة مع الراتنجات الصلبة التقليدية أو أنظمة البوليمرات الأولية، فإنها تُقدم مزايا فريدة: إذ يُمكن معالجة راتنجات الأكريليك السائلة في درجة حرارة الغرفة دون الحاجة إلى مذيبات، وتتميز بخصائص انسيابية ممتازة وسهولة في المعالجة. علاوةً على ذلك، فإنها تحتفظ بشفافية عالية، ومقاومة فائقة للعوامل الجوية، وخصائص ميكانيكية متميزة حتى بعد التصلب. تُضفي هذه الخصائص على راتنجات الأكريليك السائلة إمكانات هائلة في مجالات المواد المركبة عالية الأداء والصديقة للبيئة، والمواد البصرية، والطلاءات المعمارية، والطباعة ثلاثية الأبعاد. (3) الإلكترونيات، وصناعات الطباعة، والمواد الحساسة للضوء

تُستخدم راتنجات الأكريليك في مجالاتٍ عديدة، كصناعات الإلكترونيات والطباعة، بالإضافة إلى المواد الحساسة للضوء، وذلك بفضل قدرتها المميزة على الخضوع للمعالجة بالجذور الحرة (المعالجة الإشعاعية). وبفضل التطور السريع لتقنية المعالجة الإشعاعية، توسعت استخدامات المواد القائمة على الأكريليك لتشمل مجالاتٍ عديدة، منها تصنيع الإلكترونيات الدقيقة (الرقائق، ولوحات الدوائر المطبوعة، والمقاومات الضوئية، وتغليف شاشات الكريستال السائل، وطلاءات شاشات اللمس عالية المقاومة للتآكل، وتغليف منتجات الإلكترونيات الدقيقة، وغيرها)، والتصنيع ثلاثي الأبعاد، والطباعة النفاثة للأشعة فوق البنفسجية، وطلاءات الأسطح للسيارات والأجهزة المنزلية والمنتجات الخشبية.

في أنظمة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية/الإلكترونية، تشير الأوليغومرات عادةً إلى البوليمرات الأولية التي تحتوي على مجموعات وظيفية قابلة للبلمرة، وأبرزها مجموعات الأكريلات (CH₂=CH-C(=O)-O-). تشكل هذه الأوليغومرات النسبة الأكبر من التركيبة (غالباً ما تتراوح بين 30% و70%)، وهي المساهم الرئيسي في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغشاء المعالج. وبناءً على التركيب الكيميائي لسلاسلها الرئيسية، تُصنف الأوليغومرات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية/الإلكترونية إلى الفئات التالية: أكريلات البولي يوريثان، وأكريلات البوليستر، وأكريلات الإيبوكسي، وأكريلات البولي إيثر، والأكريلات النقية؛ ومن بين هذه الفئات، تُعد الفئات الثلاث الأولى الأكثر استخداماً.

① أكريلات البولي يوريثان (PUA)

يتكون البولي يوريثان الأكريليكي (PUA) من ثلاثة مكونات رئيسية: "جزء مرن" مشتق من البوليولات (يمنحه المرونة)، و"جزء صلب" مشتق من ثنائي إيزوسيانات (مثل TDI أو HDI أو IPDI - يوفر القوة والصلابة)، ومجموعات أكريلات طرفية (توفر التفاعلية لعملية المعالجة الضوئية). يتميز البولي يوريثان الأكريليكي بتنوع تصميمه الهيكلي العالي للغاية، ومن مزاياه: خصائص أداء شاملة ممتازة. من خلال الاختيار الدقيق لأنواع مختلفة من البوليولات (مثل البوليسترات، والبولي إيثرات، والبولي كربونات، والبولي بوتادينات) وثنائي إيزوسيانات، يمكن تعديل خصائص محددة بدقة، مثل المرونة، والمطاطية، ومقاومة التآكل، والمقاومة الكيميائية، والثبات الحراري (مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة)، والالتصاق. عادةً ما يُظهر البولي يوريثان الأكريليكي مرونة ومقاومة تآكل فائقتين. أما عيوبه فتشمل: ارتفاع تكلفة المواد الخام نسبيًا؛ ولزوجة عالية عمومًا (خاصةً في الأنواع ذات الوظائف المنخفضة)، مما يستدعي أحيانًا استخدام مخففات تفاعلية لضبط اللزوجة. واحتمالية تسبب بعض المواد الخام (مثل الإيزوسيانات العطرية) في مشاكل الاصفرار.

② بوليستر أكريلات (PEA)

تتكون السلسلة الرئيسية لـ PEA من خلال تكثيف الأحماض متعددة القواعد (مثل أنهيدريد الفثاليك، وحمض الأديبيك، وحمض الأيزوفثاليك) والبوليولات (مثل نيوبنتيل جليكول أو ثلاثي ميثيلول بروبان)، وتتميز بوجود مجموعات أكريلات في نهايات السلسلة أو على السلاسل الجانبية. يحتوي تركيبها الجزيئي على عدد كبير من روابط الإستر. تشمل مزاياها: التكلفة المنخفضة نسبيًا؛ ونطاق لزوجة واسع، مما يسمح باختيار درجات منخفضة اللزوجة؛ والتصاق ممتاز بمختلف الركائز (خاصة المعادن والبلاستيك)؛ وسرعة التصلب؛ وصلابة جيدة ومقاومة كيميائية عالية (خاصة مقاومة المذيبات والزيوت). أما عيوبها فتشمل: قابلية روابط الإستر للتحلل المائي بواسطة القواعد أو الأحماض القوية، مما يعني أن مقاومتها للتحلل المائي أقل عمومًا من مقاومة PUA وEA؛ ومرونتها عادةً أقل من مرونة PUA (مع إمكانية تحسينها باختيار أحماض ثنائية القاعدة طويلة السلسلة أو ثنائيولات). وقد تكون مقاومة الطقس (وخاصة مقاومة الاصفرار) أقل من مقاومة البولي يوريثان الأليفاتي أو أكريلات الإيبوكسي المعدلة.

③ أكريلات الإيبوكسي (EA)

يُصنّع إيثيل أكريليك (EA) عن طريق تفاعل راتنجات الإيبوكسي (وأكثرها شيوعًا راتنجات الإيبوكسي من نوع ثنائي الفينول أ) مع حمض الأكريليك؛ وتتضمن هذه العملية فتح حلقة الأسترة لمجموعات الإيبوكسي، مما يُدخل مجموعات الأكريلات في السلسلة الجزيئية. تتميز السلسلة الرئيسية بحلقات بنزين صلبة وروابط إيثر، مع وجود مجموعات الأكريلات في نهايات السلسلة. تشمل المزايا: سرعة معالجة فائقة؛ صلابة ولمعان عاليين؛ مقاومة كيميائية ممتازة (للأحماض والقواعد والمذيبات) ومقاومة للتآكل؛ التصاق قوي بالركائز القطبية (مثل المعادن)؛ وتكلفة منخفضة. تشمل العيوب: هشاشة عالية، مما يؤدي إلى ضعف المرونة ومقاومة الصدمات؛ معدل انكماش مرتفع نسبيًا أثناء المعالجة؛ مقاومة ضعيفة للعوامل الجوية (بسبب قابلية التركيب العطري للاصفرار)؛ ولزوجة عالية عادةً. طرق تعديل إيثيل أكريليك وخصائص الأداء:

تعديل الأحماض الدهنية - يحسن المرونة ومقاومة العوامل الجوية، ويقلل اللزوجة؛ ومع ذلك، فإن الصلابة والمقاومة الكيميائية تتأثر سلباً.

تعديل الأمين - يحسن الهشاشة والالتصاق وخصائص ترطيب الصبغة، مع زيادة معدل المعالجة.

تعديل البولي يوريثان - يحسن مقاومة التآكل، ومقاومة الحرارة، والمرونة.

تعديل حمض الفوسفوريك - يعزز مقاومة اللهب ويحسن الالتصاق بالمعادن.

تعديل أنهيدريد الحمض - ينتج عنه راتنجات قابلة للذوبان في القلويات مناسبة للاستخدام كمواد تصوير ضوئي؛ وعند معادلتها بالأمينات أو القواعد، فإنها تعمل كمواد معالجة بالأشعة فوق البنفسجية تعتمد على الماء.

تعديل السيليكون - يحسن مقاومة العوامل الجوية، ومقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، ومقاومة اللهب، وخصائص مقاومة التلوث.

التعديل الفينولي - يحسن مقاومة الحرارة ويسهل التطبيقات التي تتضمن الراتنجات الحساسة للضوء القابلة للذوبان في القلويات.