Emülsiyon polimerleri birçok uygulama için farklı yapıdaki ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı önemli örnekler arasında sentetik kauçuklar, yapıştırıcılar, bağlayıcılar, dolgu macunları, baskı mürekkepleri vb bulunmaktadır.
Artan çevresel düzenlemeler nedeniyle boya endüstrisi daha çevre dostu ve sağlıklı boyalara/kaplamalara dönüştürmeye devam ediyor ve bu noktada su bazlı sistemlerin kullanımı geçtiğimiz yıllarda nemli ölçüde artmış durumda.
Emülsiyon polimerleri ise bahsi geçen su bazlı kaplamaların çoğunda bağlayıcı olarak kullanılmaktadır ve son boya, kaplama, mürekkep ve yapışkan sistemlerin performansını belirlemede çok önemli rol oynamaktadır.
Buna karşın, suyla taşınan sistemlerin başarılı olması için üstesinden gelinmesi gereken performans zorlukları vardır.
En önemli özelliklerden biri, son katın kalitesini ve görünümünü iyileştirmek için su direncinin, yapışmanın, korozyon direncinin ve sürfaktan leaching’inin azaltılmasıdır. Fosfat ester ürünleri, emülsiyon polimerizasyonunda ve boyalarda giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Son yıllarda, fosfat gruplarının polimerik zincirlere ve / veya formülasyona dahil edilmesi ile, parlaklık ve renk kabul özelliklerini önemli ölçüde arttırıldığı, yaşlanmayla boyanın viskozitesini düşürüldüğü, pas korozyonunu engellendiği ( ani paslanma ve uzun süreli korozyon direnci) metal yüzeylere yapışmayı arttırıldığı ve geleneksel yüzey aktif katkı maddeleri ile kaplamalara kıyasla daha düşük su hassasiyeti gösteren filmler elde edildiği gözlemlenmiştir.
Tipik olarak, piyasada bulunan çoğu fosfat esterler nihai kullanım özelliklerine zarar verebilecek önemli miktarda artık fosforik asit ihtiva eder.
Bu durum, bu monomerlerin yüksek dialkil fosfat içeriği ile kombine edildiğinde (düşük monoalkil fosfat (MAP) ile dialkil fosfat (DAP)), özellikle solüsyon polimerizasyonu prosesinde kullanılmasını zorlaştırmaktadır, çünkü dialkil fosfat iki çift bağa sahiptir ve polimerizasyon için bir çapraz bağlayıcıdır.
Solvay, yüksek MAP / DAP oranı, düşük asit içeriği ve yaygın olarak kullanılan monomer kompozisyonları veya solventler ile iyi uyumluluk gösteren fosfat monomerler üretmeyi mümkün kılan özel bir teknoloji geliştirmiştir.
Solvay’ın özel fosfat ester monomerleri ve sürfaktanları, polimer dispersiyonuna spesifik işlevsellik katmak amacıyla geliştirilmiştir. Bu yazıda, su direncinde, metal yapışmasında ve korozyon direncinde yapılan iyileştirmelere kadar çeşitli avantajların yanı sıra spesifik örneklerin bir özeti değerlendirilmiştir.
Fosfat Ester Monomerlerin Emülsiyon Polimerizasyonunda Kullanımı
Bir kaplamanın hem kuru hem de ıslak koşullar altında farklı yüzeylere yapışabilme özelliği birçok uygulama için kritik önem taşır. Yapışmayı geliştirmenin bir yöntemi reçinelere yapışmayı teşvik eden fonksiyonel grupları dahil etmektir. Bu işlevsel gruplar, substratlar ile spesifik etkileşimlere girerler ve böylece yapışmayı geliştirirler.
Bu makalede, fosfat ester monomerlerin, emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenen polimerlerdeki uygulamaları görülebilir. Bu polimerler kaplamaların metal yüzeylere yapışmasını iyileştirmek için tasarlanmıştır.
Fosfat ester monomerler, büyükformülasyon veya prosedür değişikliği olmaksızın polimer reçinelerine sorunsuz bir şekilde dahil edilmiştir. Bu monomerler, çeşitli yüzeylerde bulunan özelliklerin iyileştirilmesi için geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmıştır.
Formüle edilmiş kaplamalar için yapışma ve korozyon direnci gibi diğer ilgili özellikleri ise dikkat çekici şekilde iyileştirilmiştir.
Sipomer PAM 600
Sipomer PAM 600, metal, beton, cam üzerine yapışmayı arttıran ve korozyon direncini arttıran yeni geliştirilmiş özel monomer taşıyan fonksiyonel gruplardır. Bu çalışmada, saf akrilik reçine, emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlendi ve Sipomer PAM 600 0-4 phm seviyesinde birleştirildi.
Tablo 1, oluşan lateks özelliklerini listelemektedir. Sipomer PAM 600’ün dahil edilmesinin, dönüştürmeyi etkilemediğini ve iyi dengenin sergilendiği lateks ile sonuçlandığı görülebilir. Karşılaştırma için Sipomer PAM 600 içermeyen reçineler sentezlenmiştir.
Tablo 1. Polimerizasyon deney koşulları ve reçine karakterizasyonu.
Reçineler hafif bir endüstriyel boya olarak formüle edildi ve korozyon direnci, tuz sprey testiyle test edildi. Sipomer PAM 600 ile sentezlenen reçine, kontrol ile karşılaştırıldığında daha iyi korozyon direnci gösterdi (Şekil 1).
Şekil 1. Sipomer PAM 600 ve kontrol içeren tam akrilik reçinelerle formüle edilen boyalar için
tuz püskürtme testi.
Şekil 2. Sipomer PAM 600 içeren reçinelerle formüle edilen boyalar için ovalama testi.
Emülsiyon polimerizasyonu sırasında, Sipomer PAM 600 kolayca stiren ile birlikte polimerleşir. Stiren-akrilik reçineler sentezlenmiş ve bahsedilen reçineler boyalara formüle edilmiştir. Yapışma ve korozyonda iyileşme Şekil2’de görülebilir.
Sipomer COPS-3
Sipomer COPS-3, inorganik pigmentlere ve dolgu maddelerine kuvvetli bağlayıcı güç sağlayan, ayrıca bloklaşma ve leke direnci ve boya formülasyonunda gelişmiş renk kabulü sağlayan fonksiyonel gruplar içeren özel bir monomerdir.
Bir stiren-akrilik polimerizasyonunda Sipomer COPS-3 (% 0.5 BOTM) kullanıldı ve Tablo 2’de lateks özellikleri listelenmiştir. Sipomer COPS-3’ün dahil edilmesinin, dönüştürmeyi etkilemediği ve iyi mekanik stabilite ve mükemmel dondurma-çözülme kararlılığı sergileyen bir reçine yol açtığı vurgulanmalıdır.
Tablo 2. Sipomer COPS-3 ile sentezlenen stiren-akrilik reçinenin özellikleri
Sipomer COPS-3 içeren bir reçine, piyasada bulunan bir reçine ile karşılıklı olarak değerlendirilmiştir. Yüksek PVC içeren boyada (PVC = 84) her iki reçine ile formüle edilmiş ve ovalama dirençleri karşılaştırılmıştır.
1% Sipomer COPS 3 içeren sistem, ISO testine göre (micron), 36 ya karşılık 17, DIN (çevrim) testine göre de 1050’ye karşılık 4000 olacak sekilde iyileşme göstermiştir.
Emülsiyon Polimerizasyonunda Fosfat Ester Yüzey Aktif Maddeleri
Bu bölümde, sülfatlanmış bir yüzey aktif maddenin eşdeğer bir fosfat ester (Rhodafac RS 610 E) ile değiştirilmesinin etkilerini karşılaştırdık. Bu ürünlerin her ikisi de amonyum tuzlarıdır.Bu yüzey aktif maddeler, bir all-akrilik omurga (51 MMA / 47 BA / 2 MAA) ile tipik bir polimer hazırlamak için kullanıldı.
Her iki sistem de minimum pıhtılaşma ve ortalama partikül boyutları 130 nm olan lateks oluşturdu. Bununla birlikte, Rhodafac RS 610 E ile hazırlanan polimer biraz daha iyi mekanik stabilite gösterdi.
Ayrıca, bu lateksler su duyarlılığı açısından değerlendirildiğinde, Rhodafac RS 610 E ile yapılan lateks üstün sonuçları Şekil 3’de görülebilir.
Şekil 3. 72 saat suya batırıldıktan sonra polimer film (150 mikron).
Sülfatlanmış sürfaktan ve Rhodafac RS 610 E ile sentezlenen reçineler bir parlak boya formülü haline getirildi ve parlaklık değerlendirildi. Rhodafac RS 610 E ile sentezlenen polimer içeren boya formülünde parlaklık sonuçları önemli ölçüde gelişme göstermiştir (67.8 ye karşılık 62.5, Gloss 20° (24 saat kuruma sonrası).
Fabio Trezzi / R&I Uzmanı / Solvay Inc. Centre for Research & Technology
Berkay Yarız / Dağıtım Müdürü / Solvay Inc. Centre for Research & Technology
Nemesio Martinez-Castro / R&I Lab. Müdürü / Solvay Inc. Centre for Research & Technology
