Tətbiqinə Baxışamino qatran çarpaz əlaqələndirici maddələr
Termoset örtüklərində amino qətranınların (melamin-formaldehid, benzomelamin-formaldehid və karbamid-formaldehid qətranın) əsas rolu kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə əsas film əmələ gətirən material molekullarını üçölçülü şəbəkə strukturuna çarpazlaşdırmaqdır. Bu şəbəkə strukturu amino qətranı molekullarının film əmələ gətirən material molekullarındakı funksional qruplarla reaksiyası və eyni zamanda digər amino qətranı molekulları ilə kondensasiya polimerləşməsi yolu ilə əldə edilir. Amino qətranı birincili və ikincili hidroksil qrupları, karboksil qrupları və amid qrupları olan polimerlərlə asanlıqla reaksiyaya girir; buna görə də amino qətranınlar adətən akril, poliester, alkid və ya epoksid qətranına əsaslanan boya sistemlərində istifadə olunur.
Amino qətranları həmçinin poliuretan sistemlərində müəyyən tətbiqlər üçün örtüklərin ümumi performansını yaxşılaşdırmaq üçün örtük əlavələri kimi istifadə olunur.
Amino qətranlarının prinsipi:
Çörək laklarında amino qətranlarının əhəmiyyəti onların örtüklərdəki nisbətini xeyli üstələyir. Amino qətranlarının kimyəvi xüsusiyyətlərindən örtük formulunun dizaynında necə istifadə edəcəyini anlamaq getdikcə daha vacib hala gəlir. Məsələn,Əgər örtük formulyarları örtük təbəqəsinin müəyyən xüsusiyyətlərindən narazıdırlarsa, aşağıdakı üsullardan istifadə edərək onları tənzimləyə bilərlər:
1. Film əmələ gətirən qətranın özünün təkmilləşdirilməsi və ya yenidən seçilməsi;
2. Amin qətranlarının seçilməsi (metil efirləşmə və ya butil efirləşmə və efirləşmə dərəcəsinin seçilməsi və s.);
3. Film əmələ gətirən qətranın amino qətrana nisbəti.
4. Katalizator seçimi (əlavə edilib-edilməməsi və nə qədər əlavə edilməsi).
Birincisi istisna olmaqla, yuxarıdakı dörd məqamın hamısı,amino qətranlarına aiddir. Amino qətranlarının xüsusiyyətləri onların funksional qruplarından və aktivliyindən asılıdır.; buna görə də, amino qətranınlarının quruluşunu anlamaq çox vacibdir. Lakin, amino qətranınları anlamazdan əvvəl, onlarla birlikdə istifadə edilən ana qətranın əsas anlayışına sahib olmaq vacibdir.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, amino qatranlar əsasənalkid qatranları, akril qatranları, poliester qatranları və epoksi qatranları ilə birlikdə istifadə olunurAlkid qətranları əsasən poliollardan və politurşu qətranlarından esterifikasiya yolu ilə sintez olunur. Sintez zamanı spirtlər ümumiyyətlə artıq olur; politurşuların bəzi karboksil qrupları tam reaksiyaya girməyə bilər və nəticədə alkid qətranları müəyyən miqdarda karboksil və hidroksil qrupları ehtiva edir. Karboksil və hidroksil qruplarının miqdarı adətən turşu dəyəri və hidroksil dəyəri ilə xarakterizə olunur. Turşu dəyəri 1 q bərk qətranı KOH ilə titrləməklə neytrallaşdırmaq üçün tələb olunan milliqram KOH sayını göstərir. Hidroksil dəyəri 1 q bərk qətranın tərkibindəki OH qruplarını KOH ilə titrləməklə tamamilə neytrallaşdırmaq üçün tələb olunan milliqram KOH sayını göstərir. Eynilə, poliester qətranları, akril qətranları və amin qətranları da müəyyən miqdarda karboksil və hidroksil qrupları ehtiva edir. Fərq qətranları sintez etmək üçün istifadə olunan xammalda olur; məsələn, akril qətranlardakı karboksil qrupları akril turşusundan, hidroksil qrupları isə hidroksiakril turşusundan gəlir. Amin qətranlarında karboksil və hidroksil qruplarının miqdarı da fərqlidir. Turşu dəyəri, hidroksil dəyəri və özlülük qətranların vacib göstəriciləridir və onların işinə birbaşa təsir göstərir.
Amin qətranları mövzusuna qayıdaraq, əvvəlcə onların quruluşuna nəzər salaq:
Şəkil 1:
Şəkil 2
Şəkil 1-də alkoksi, imino və hidroksimetil qruplarını ehtiva edən qismən alkilləşdirilmiş amin qətranı göstərilir. Karbon və azot atomları tərəfindən əmələ gələn altı üzvlü halqanı bir skelet kimi nəzərdən keçirsək, ondan əmələ gələn budaqlar və ya strukturlar məcazi mənada üç başlı və altı qolu kimi təsvir edilə bilər. Amin qətranınlarının xüsusiyyətlərindəki saysız-hesabsız dəyişikliklər məhz bu altı "qol"dakı fərqlərdən və onların mürəkkəb düzülüşlərindən və kombinasiyalarından qaynaqlanır.
Şəkil 2-də son dərəcə simmetrik HMMM strukturu, yəni ideallaşdırılmış yalnız bir funksional qrupu olan tam metillənmiş amin qətranı göstərilir: metoksi qrupu. Efirləşmə dərəcəsi faktiki istehsalda 1:6-ya (ən yüksək) çata bilmədiyindən, tam metillənmiş amin qətranı adlanan maddə həmişə bəzi imino və hidroksimetil qruplarını ehtiva edəcəkdir.
Amin qatranlarının xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün onların prinsiplərini anlamaqla başlayaq:
Qətranın sintezində ilk addım, polihidroksimetil melamin əmələ gətirmək üçün katalizatorun iştirakı ilə melamin formaldehidlə reaksiyaya girməkdir. Triazin halqasındakı bütün aktiv hidrogen atomları hidroksimetil qruplarına çevrilə bilər, amma əslində triazin halqasına reaksiya verən 2-6 mol formaldehiddir. Qalan reaksiyaya girməmiş aktiv hidrogen atomları imino qrupları ilə təmsil olunur. Daha sonra görəcəyimiz kimi, bu qruplar öz-özünə kondensasiya polimerləşməsi yolu ilə bərkimə prosesində mühüm rol oynayır.
Polihidroksimetil melamin yüksək dərəcədə qeyri-sabitdir və ənənəvi örtük həlledicilərində məhdud həllolma qabiliyyətinə malikdir. Amino qətranları əsasən örtüklərdə çarpaz əlaqələndirici və bərkidici maddələr kimi fəaliyyət göstərir. Örtüklər üçün uyğun çarpaz əlaqələndirici maddə yaratmaq üçün hidroksimetil qrupu adətən qısa zəncirli spirtlə efirləşdirilir ki, bu da onun reaktivliyini azaldır və ənənəvi film əmələ gətirən materiallar və alifatik həlledicilərlə uyğunluğunu artırır. Metanol və butanol adətən qısa zəncirli spirtlər kimi istifadə olunur. Əlavə edilən metanol və ya butanol miqdarını və digər şərtləri idarə etməklə müxtəlif eterifikasiya dərəcələrinə malik amin qətranları əldə etmək olar.
Yalnız formaldehid (hidroksimetil qrupları) ilə reaksiyaya girmiş sahələr spirtlərlə örtülə bilər; reaksiyaya girməmiş hidrogen atomları (imino qrupları) qısa zəncirli spirtlərlə reaksiyaya girmir. Bundan əlavə, bu reaksiya göstərir ki, altı hidroksimetil qrupunun hamısı spirtlərlə reaksiyaya girərək heksaalkoksimetil melamin əmələ gətirir, yəni birdən altıya qədər hidroksimetil qrupunun spirtlərlə reaksiyası əslində idarə oluna bilər. Buna görə də bu qədər fərqli amin qətranına sahibik.
Öz-özünə polimerləşmə amino qətranlarından :
Amin qətranlarının molekulyar çəkisi öz-özünə kondensasiya dərəcəsi və yaçarpaz əlaqələndirmətriazin halqasındakı funksional qruplar (imino, hidroksimetil, alkoksimetil) və melamin molekulları arasında. Son tətbiqlərdə çarpaz əlaqə polimerləşmə dərəcəsi amin qətranın molekulyar çəkisinə və örtük təbəqəsinin performansına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.
Amin qətranlarının öz-özünə kondensasiya reaksiyası aşağıdakı yolla baş verə bilər:
Şəkil 3:
Soldakı reaksiya metilen körpüsü, sağdakı reaksiya isə metilen efir körpüsü əmələ gətirir. Amin qətranında körpüləşmə dərəcəsi adətən polimerləşmə dərəcəsi (DP) kimi ifadə olunur: DP = hər triazin halqasının molekulyar çəkisi / çəkisi. İlkin amin qətranında əsasən özünü polimerləşdirirdi və DP > 3.0 idi. Texnoloji irəliləyişlər hazır amin qətranında özünü kondensasiyanı minimuma endirməyə imkan vermişdir. Hal-hazırda, kommersiya baxımından mövcud olan melamin qətranında DP-lər 1.1-ə qədərdir.
Amin qətranın molekulyar çəkisinin əsas təsiri örtük özlülüyündə əks olunur. DP > 2.0 olan melamin qətranı, uyğun bir özlülük əldə etmək üçün həlledici ilə 50%–80% bərk maddələrə qədər durulaşdırılmalıdır. DP 1.1 ilə 1.5 arasında olan monomer tipli melamin qətranı adətən 100% effektiv bərk maddələr şəklində təqdim olunur; əlavə həlledicilər bitmiş örtüyün UÜB-lərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Amin qətranın molekulyar çəkisi də örtüyün bərkimə reaksiyasına və təbəqə xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Yüksək DP-li amin qətranından istifadə edən örtük sistemi, eyni quruluşa malik, lakin daha aşağı DP-li amin qətranından istifadə edən örtük sistemindən daha qısa müddətdə göstərilən çarpaz birləşdirmə sıxlığına çatacaq. Buna görə də, yüksək DP-li çarpaz birləşdirici maddələr ehtiva edən örtüklər eyni bərkimə vəziyyətinə nail olmaq üçün daha az katalizator və ya daha zəif turşu katalizatoru tələb edir. Molekulyar çəkinin təbəqə xüsusiyyətlərinə təsiri əsasən elastiklik diapazonundadır. Yüksək DP-li amin qətranı ilə bərkimiş örtüklər daha yüksək faizli amino rabitə və daha az amino-lak rabitəsinə malikdir. Bu tip çarpaz birləşdirici şəbəkə quruluşu yaxşı sərtliyə malik, lakin kövrək ola bilən bir örtük əmələ gətirir. Bəzən bu, daha çevik boya qatranı seçməklə kompensasiya edilə bilər. Lakin, yüksək elastik örtüklər tələb edən tətbiqlər ümumiyyətlə monomer amin qatranları tələb edir.
Karboksil qrupları olan poliesterlər melamin-formaldehidlə reaksiyaya girərək geniş çeşiddə fiziki xüsusiyyətlərə malik faydalı termoset səth örtükləri yarada bilər.
Bir çox butilləşdirilmiş melamin-formaldehid qətranları, əsasən polimerləşmənin ilkin dərəcəsindəki (molekulyar çəki) fərqlər və alkoksi qruplarının hidroksimetil qrupları və amino hidrogenləri olmayanlara nisbəti səbəbindən kommersiya baxımından sərfəlidir. Bu fərqlər mayenin özlülüyünə, melaminlə poliesterin uyğunluğuna və minanın bərkimə sürətinə təsir göstərir. Ənənəvi melamin qətranları, yan hidroksil qrupları ilə reaksiyaya girərək, əsasən poliester molekulları ilə çarpaz əlaqə yaradır. Çarpaz əlaqə reaksiyası turşu katalizli olduğundan, 120°C ilə 150°C arasındakı bərkimə temperaturlarında güclü turşular adətən poliester qətranlarının çarpaz əlaqə reaksiyasına təsir göstərir; lakin bəzi poliesterlər mina sistemini bərkimək üçün çox zəif turşularda əlavə turşu katalizinə ehtiyac duyurlar.
Aşağıdakı fenomen mövcuddur: Melamin-poliesterin çarpaz birləşmə reaksiyasına əlavə olaraq, butilləşdirilmiş melamin-formaldehid qətranı da öz-özünə kondensasiya reaksiyasına məruz qalır. Yəni, amin qətranı melamin şəbəkə strukturu yaratmaq üçün öz-özünə çarpaz birləşməyə məruz qalır. Bu reaksiya melamin-poliester reaksiyası ilə eyni vaxtda baş verir və rəqabətli reaksiyadır. Bu reaksiyanın səbəbi, butoksi qruplarına əlavə olaraq, butilləşdirilmiş melamin-formaldehid qətranında sərbəst karbohidrogen metil qrupları və imino qruplarından hidrogen də olmasıdır ki, bunların hamısı bir-biri ilə reaksiyaya girə bilər. Amin qətranı öz-özünə çarpaz birləşməyə məruz qaldıqdan sonra bəzi funksiyalarını itirəcək.
Öz-özünə çarpaz birləşmə örtüklərə daha yüksək sərtlik və kimyəvi müqavimət versə də, elastikliyin əhəmiyyətli dərəcədə itirilməsinə səbəb olur. Poliester laklarda kifayət qədər elastiklik əldə etmək üçün...
Heksametoksimetil melamin (HMMM) tam hidroksimetilləşdirilmiş və tam metilləşdirilmiş monomer amino qətranıdır. Butilləşdirilmiş melamin-formaldehidə bənzər şəkildə, qızdırıldıqda poliester qətranın hidroksil qrupları ilə çarpaz əlaqə reaksiyasına girir və yumşalmayan bərk maddə əmələ gətirir. Əsasən, turşu katalizatoru olmadan HMMM uzun müddət və ya artan temperaturda belə öz-özünə çarpaz əlaqəyə məruz qalmayacaq. Lakin, toplu HMMM güclü turşu katalizatorunun iştirakı ilə 150°C-də öz-özünə çarpaz əlaqə reaksiyasına məruz qalacaq. Əksinə, güclü turşu olmadıqda belə, ənənəvi butilləşdirilmiş melamin və karbamid qətranı artan temperaturla güclü öz-özünə çarpaz əlaqə reaksiyalarına məruz qalacaq.
Amin qatranlarının bərkimə reaksiyası:
Əsas film əmələ gətirən material molekullarını şəbəkə strukturuna çarpazlaşdırmaq üçün amino qətranlardan istifadə edildiyindən, amino qətranların boya qətranları ilə birgə kondensasiya reaksiyası böyük maraq doğurur. Tipik bir nümunə eterifikasiya (mübadilə) reaksiyasıdır.boya qatranlarında hidroksil qruplarının və amin qatranlarında alkoksimetil qruplarının.
İstilik və turşu katalizatorları şəraitində (adətən bərkimə şəraitində) çarpaz əlaqə sürətlə baş verir və boya üzərindəki bütün mövcud hidroksil qruplarını birləşdirir. Əslində, polimer şəbəkə strukturu əmələ gəldikcə, reaktivlərin axıcılığı azalır və bəzi hidroksil qrupları reaksiyasız qalır. Ümumiyyətlə, örtükdə ideal nisbətlə müqayisədə artıq amin qətranı olduqda, qalan alkoksi qrupları digər reaksiyalarda iştirak edə və ya örtük təbəqəsində reaksiyasız qala bilər. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, amin qətranı asanlıqla öz-özünə çarpaz əlaqə qurur və bir-biri ilə reaksiyaya girir və bu da istehsal zamanı molekulyar çəkinin artmasına səbəb olur. Bu reaksiyalar örtük bərkimə zamanı da baş verir. Beləliklə, mənfi amil olmaqdansa, amin qətranın müəyyən dərəcədə öz-özünə çarpaz əlaqəsi yaxşı davamlı, sıx şəkildə yığılmış polimer matrisi əldə etmək üçün vacibdir. Amin qətranın hər üç funksional qrupu öz-özünə çarpaz əlaqə reaksiyalarında iştirak edir və güclü turşularla katalizləşdirilmiş tam alkilləşdirilmiş melamin qətranı örtüklərində bu reaksiyaların örtük qətranı ilə efir mübadiləsindən sonra baş verdiyinə dair dəlillər mövcuddur. Xarici katalizatorlar və ya zəif turşu katalizatorları olmadıqda, bu öz-özünə çarpazlaşma reaksiyaları yüksək imino/və ya hidroksimetil funksionallığına malik melamin qətran sistemlərində daha çox baş verir. Hər iki halda da yaxşı bir şəbəkə strukturunun formalaşması üçün yüngül bir öz-özünə polimerləşmə reaksiyası çox vacibdir.
Amin qətranı ilə çarpaz əlaqəli örtüklərin bərkiməsi zamanı baş verən digər reaksiyalar formaldehidin çıxarılması və hidrolizdir. Formaldehidin çıxarılması normal bərkimə temperaturlarında asanlıqla baş verir ki, bu da amin qətranı ilə bərkimə zamanı formaldehidin sərbəst buraxılmasının demək olar ki, yeganə səbəbidir; digər formaldehid sərbəst formaldehiddir.
Amin qətranları çarpaz əlaqə yaradaraq təbəqələr əmələ gətirdikdə və bərkidikdə bəzi hidroliz reaksiyaları baş verir. Bu proses zamanı bəzi alkoksimetil qrupları hidroksimetil qruplarına çevrilir. Yüksək imino və ya hidroksimetil tərkibli melamin qətranlarının hidrolizi qələvilər tərəfindən katalizləşdirilə bilər və hətta otaq temperaturunda yavaş-yavaş baş verə bilər. Bu, amin qətranlarını öz-özünə çarpaz əlaqəyə daha çox meylli edir və saxlama zamanı örtüyün özlülüyünün artmasına səbəb olur. Bunun qarşısını almaq üçün su əsaslı örtüklərdə tam metilləşdirilmiş melamin qətranları və ya qələvi hidrolizə davamlı birgə həlledicilər istifadə edilə bilər. Tam alkilləşdirilmiş melamin qətranları su əsaslı sistemlərdə qələvi-katalizləşdirilmiş hidrolizə davamlıdır. Tam alkilləşdirilmiş və qismən alkilləşdirilmiş melamin qətranları su əsaslı sistemlərdə turşu-katalizləşdirilmiş hidrolizə davamlı deyil; buna görə də su əsaslı sistemdə bloklanmış turşu katalizatoru istifadə edilməlidir.
Daha çox bilmək istəyirsinizsəçarpaz əlaqələndirici agentməhsullar, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.
Yazı vaxtı: 19 Dekabr 2025