راتنج أكريليك مائييوفر شفافية جيدة ومقاومة للعوامل الجوية وأداءً جيدًا في تكوين الأغشية. ويُستخدم على نطاق واسع في الطلاءات المائية وأحبار الطباعة والمواد اللاصقة وطلاءات المنسوجات ومنتجات معالجة الورق.

ومع ذلك، تختلف متطلبات الأداء بين التطبيقات. قد تُظهر راتنجات الأكريليك المائية القياسية مقاومة غير كافية للماء، أو التصاقًا محدودًا، أو ضعفًا في تكوين الأغشية عند درجات الحرارة المنخفضة، أو صعوبة في تحقيق التوازن بين الصلابة والمرونة.

في أعمال تركيب التركيبات العملية، يحتاج هيكل الراتنج عادةً إلى التعديل وفقًا للركيزة وعملية التطبيق ومتطلبات الأداء النهائي.

تعديل راتنج الإيبوكسي

يمكن تحضير راتنج الأكريليك المعدل بالإيبوكسي من خلال المزج الفيزيائي أو التطعيم الكيميائي أو البلمرة المشتركة.

توفر راتنجات الإيبوكسي عمومًا التصاقًا جيدًا بالمعادن والزجاج وبعض الركائز القطبية. وعند دمجها مع راتنج الأكريليك، يمكنها تحسين التصاق الطلاء والصلابة ومقاومة الماء ومقاومة التآكل.

تُستخدم هذه الأنظمة بشكل شائع في الطلاءات التمهيدية للمعادن والطلاءات الواقية الصناعية وطلاءات مكونات السيارات.

يجب التحكم بعناية في نسبة راتنج الإيبوكسي. قد يؤدي المحتوى الزائد من الإيبوكسي إلى تقليل مرونة الغشاء ومقاومة العوامل الجوية وثبات تخزين المستحلب.

تعديل البولي يوريثان

يُشار عادةً إلى راتنج الأكريليك المعدل بالبولي يوريثان باسم راتنج PUA المركب. ويمكن إنتاجه من خلال المزج الفيزيائي أو بلمرة المستحلب ذات البنية القشرية أو البلمرة في الموقع أو التطعيم الكيميائي.

يوفر البولي يوريثان مرونة جيدة ومقاومة للتآكل وخواص مرنة وأداءً جيدًا عند درجات الحرارة المنخفضة. ويمكنه المساعدة في تقليل الهشاشة ومقاومة الصدمات المحدودة وضعف الأداء عند درجات الحرارة المنخفضة التي توجد أحيانًا في راتنجات الأكريليك التقليدية.

تُستخدم الراتنجات المعدلة في المواد اللاصقة المائية وأحبار الطباعة وطلاءات الخشب وتشطيبات الجلود وطلاءات المنسوجات والطلاءات الصناعية.

تؤثر طريقة التحضير أيضًا على التوافق والثبات طويل الأمد. فالمزج المباشر بسيط نسبيًا، بينما يمكن للهياكل القشرية والبلمرة في الموقع توفير تفاعل أقوى بين مكونات البولي يوريثان والأكريليك.

تعديل السيليكون

يتضمن تعديل السيليكون عادةً إدخال هياكل السيلوكسان في بوليمر الأكريليك من خلال البلمرة المشتركة أو التطعيم.

يُستخدم هذا الأسلوب بشكل رئيسي لتحسين مقاومة الماء والأداء عند درجات الحرارة العالية والمنخفضة والمتانة الخارجية ومقاومة البقع السطحية.

تُستخدم راتنجات الأكريليك المعدلة بالسيليكون غالبًا في طلاءات الجدران الخارجية والطلاءات المقاومة للماء ومعالجات المنسوجات والطلاءات الواقية الخارجية.

يجب مراعاة التوافق بين مكونات السيليكون والأكريليك بعناية. فقد يؤدي المحتوى الزائد من السيليكون أو ظروف التفاعل غير المناسبة إلى ظهور حفر أو انفصال أو مظهر غير متجانس للغشاء أو ضعف أداء إعادة الطلاء.

تعديل الفلور

يُحضّر راتنج الأكريليك المعدل بالفلور عمومًا من خلال البلمرة المشتركة لمونومرات الأكريليك المفلورة مع مونومرات أكريليك أخرى.

يمكن للمجموعات المفلورة تقليل الطاقة السطحية لغشاء الطلاء، مما يحسن طرد الماء وطرد الزيت ومقاومة البقع وسهولة التنظيف. وقد تحسن أيضًا المقاومة الكيميائية والمتانة الخارجية.

نظرًا لأن المواد الخام المفلورة باهظة الثمن نسبيًا، يُستخدم هذا النوع من التعديل غالبًا في الطلاءات المعمارية والبحرية والواقية الصناعية ذات متطلبات الأداء السطحي الأعلى.

يمكن أن تؤثر الطاقة السطحية المنخفضة جدًا أيضًا على التصاق الطبقات وإعادة الطلاء. لذلك يجب اختيار نسبة المونومرات المفلورة وفقًا للتطبيق المقصود.

تعديل المواد النانوية

يمكن أيضًا استخدام السيليكا النانوية وثاني أكسيد التيتانيوم النانوي والألومينا النانوية والغرافين لتعديل راتنجات الأكريليك المائية.

عند تشتيتها بشكل صحيح، يمكن لهذه المواد تحسين صلابة الغشاء ومقاومة التآكل ومقاومة الخدش ومقاومة التقادم. كما يمكن لبعض المواد النانوية توفير وظائف إضافية مثل الأداء المضاد للبكتيريا والتنظيف الذاتي والتوصيل الحراري أو التوصيل الكهربائي.

تمتلك المواد النانوية طاقة سطحية عالية وتميل إلى التكتل. وقد يؤدي ضعف التشتت إلى ظهور جسيمات في غشاء الطلاء وانخفاض الشفافية أو اللزوجة غير الطبيعية أو ضعف ثبات التخزين.

يؤثر حجم الجسيمات والمعالجة السطحية وتسلسل الإضافة وطريقة التشتت على الأداء النهائي.

تعديل التشابك

يُعد التشابك طريقة شائعة لتحسين مقاومة الماء والمواد الكيميائية لراتنجات الأكريليك المائية.

يمكن إدخال مجموعات تفاعلية مثل مجموعات الهيدروكسيل أو الكربوكسيل أو الإيبوكسي في البوليمر. كما يمكن إضافة عوامل تشابك مثل الكربوديميد أو الإيزوسيانات القابل للتشتت في الماء أو الأزيريدين أو السيلان لتكوين شبكة بوليمرية أكثر كثافة.

بعد التشابك، قد يُظهر غشاء الطلاء تحسنًا في مقاومة الماء ومقاومة المذيبات والصلابة ومقاومة الحرارة ومقاومة الالتصاق.

ومع ذلك، فإن كثافة التشابك الأعلى ليست دائمًا أفضل. فقد يجعل التشابك المفرط الغشاء هشًا وقد يقلل من العمر التشغيلي للتركيبة.

تعديل المواد الحيوية المصدر

بالإضافة إلى تعديل الإيبوكسي والبولي يوريثان والسيليكون، يمكن أيضًا استخدام الزيوت النباتية ومشتقات زيت الخروع وبعض المواد القائمة على الأحماض الأمينية لتعديل راتنجات الأكريليك المائية.

قد تساعد هذه المواد في ضبط مرونة الغشاء والالتصاق والثبات الحراري وسلوك المعالجة، مع تقليل استخدام بعض المواد الخام البتروكيميائية التقليدية.

يمكن أن يختلف تركيب المواد الحيوية المصدر وتفاعليتها. ويجب تقييم توافقها وثبات المستحلب وأداء تكوين الغشاء قبل الاستخدام.

كيف ينبغي اختيار طريقة التعديل؟

تُستخدم طرق التعديل المختلفة لحل مشكلات أداء مختلفة.

يمكن اعتبار تعديل الإيبوكسي عند الحاجة إلى تحسين التصاق المعدن ومقاومة التآكل. ويُعد تعديل البولي يوريثان أكثر ملاءمة لتحسين المرونة ومقاومة التآكل والأداء في درجات الحرارة المنخفضة. وقد يتم اختيار تعديل السيليكون أو الفلور عندما تكون مقاومة الماء أو مقاومة العوامل الجوية أو مقاومة البقع السطحية هي الاهتمام الرئيسي.

إذا كانت هناك حاجة إلى تحسين مقاومة الماء أو مقاومة الكحول أو المقاومة الكيميائية، فيجب أيضًا مراجعة نظام التشابك. ويمكن النظر في استخدام المواد النانوية عند الحاجة إلى صلابة أعلى أو مقاومة للخدش أو وظائف خاصة.

يجب مراعاة استقرار الراتنج، ودرجة الحرارة الدنيا لتكوين الغشاء، ونوع الركيزة، وطريقة التطبيق، وفترة التخزين، وتكلفة التركيبة أثناء تطوير المنتج. في بعض التركيبات، يتم الجمع بين طريقتين أو أكثر من طرق التعديل لتحقيق التوازن بين الصلابة والمرونة والالتصاق ومقاومة الماء.

تورد شركة Sinograce Chemical مستحلبات أكريليك مائية، ومشتتات بولي يوريثان محمولة بالماءوإضافات وظيفية ذات صلة للطلاءات والأحبار والمواد اللاصقة ومعالجات المنسوجات وتطبيقات الورق. يجب تأكيد اختيار المنتج من خلال الاختبار في ظل ظروف الركيزة والعملية الفعلية.